CN101282878B - 用于飞机的进场引导的下滑角指示灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞机的进场引导的下滑角指示灯，其包括具有光线出口开口(11)的壳体(10)，具有光轴线(O)的光通道(13)布置在壳体(10)中，沿该光轴线(O)布置有用于产生光束的光源(20)、用于将光束分离成已过滤的光束部分(R)和未过滤的光束部分(W)的滤色器(30)、和用于对通过光线出口开口(11)的光束(R，W)的聚焦发射的透镜装置(40)。在壳体(10)中只布置了单个光通道(13)，使得根据本发明的下滑角指示灯可以以显著减小的成本制造。

Description

用于飞机的进场引导的下滑角指示灯

描述

本发明涉及一种用于飞机的进场引导的下滑角指示灯。

飞机到机场的最终进场是在仪表着陆系统的帮助下进行的。一方面，这通过窄束的无线电引导束实现，该无线电引导束从无线电信标发射，并且允许监控飞机相对于着陆跑道是否处于水平的下滑道和垂直的下滑道上。另一方面，目视的进场下滑角指示器为飞行员提供信息，从而允许飞行员非常准确和安全地执行着陆进场。例如，所谓的PAPI系统(PAPI＝精确进场航路指示器)包括多个下滑角指示灯，这些下滑角指示灯在着陆跑道起点的后面按预定间距布置在着陆跑道的旁边，该预定间距取决于ILS(仪表着陆系统)下滑角天线的位置、进场下滑角、起飞/着陆跑道的坡度、和飞机着陆的类型，并且可能在200m和600m之间。下滑角指示灯具有狭槽(slot)，该狭槽在窄的下滑角内对飞行员呈现为红色，并且在更高的高度呈现为白色。飞行员可使用下滑角指示灯的可见颜色来判定他的高度是否正确、太低或太高。PAPI系统的所需功能和特征在国际民用航空组织ICAO的标准条例，附录14，卷I，段5.3.5.23至5.3.5.45中进行了描述，并在联邦航空管理局FAA的规范AC 150/5345-28D中进行了描述。

由Siemens AG在1995年发表的德国产品规格“

-Anflug-Gleitwinkelfeuer(PAPI)5NP3：A.02.512d”，[精密进场下滑角指示灯]，序列号为No.E1001-T95-A62-V1，公开了一种进场下滑角指示灯，根据实施例，该进场下滑角指示灯的壳体包括两个或三个光通道(light channel)。每个光通道具有光轴线，沿该光轴线布置有光源、滤色器和透镜装置。分离成不同颜色的光束通过封闭玻璃从壳体显现在前表面上。该壳体竖立在四个铝制设备支脚上。可通过微调装置调节每个设备支脚的高度，该微调装置安装在螺纹杆上，并且包括具有可破坏联接的2″管，该管通过凸缘附连在混凝土基底上。光轴线以处于40cm至100cm范围内的光线出口水平穿过封闭玻璃，并且该光轴线相对水平的角度为3°至4°。依靠复杂的设计该已知的下滑角指示灯达成了标准的一致，该复杂设计成本尤其高昂。

EP 0 022 667 A2公开了一种用于下滑道照明系统的照明单元，该照明单元包括光源、透镜和干涉滤色器，该干涉滤色器部分地横过光源和透镜之间的光路，并且布置为以便产生具有白色部分、彩色部分和过渡区域的光束。该过滤器相对于与单元的光轴线正交的平面倾斜大约为6°的角度。

日本JP 10012009的专利摘要公开了一种进场角指示灯，其具有安装在支承件上的光源、通过压电致动器安装在光源的光轴线上的红色滤色器、和用于对穿过该滤色器的光线进行聚焦的透镜。

US 4,707,696公开了一种滑道指示器，用于便于飞机的着陆，其包括具有光学窗口的壳体和一对光源，例如两个白炽灯泡。该灯泡容纳在各自的室内，该室由隔离物限定在壳体内，以使灯泡彼此分离，从而避免从两个灯泡发射的光线之间的干涉。一个灯泡发射第一闪烁光束，而另一个灯泡发射第二稳定光束。这两个光束的光轴线显示不同的角度。

GB 1 377 751公开了一种便携式着陆辅助设备，其用于在夜间将飞机，尤其是直升机，引导至由不平坦的地形所环绕的着陆区域。信标包括具有光学系统的电灯，该光学系统包括投影透镜、透明屏和聚光器，该聚光器用于将光线从灯通过屏引向投影透镜。该屏具有不同颜色的区域，以产生具有预定角度范围的不同颜色部分的光束。信标的主框架包括下部部分和上部部分，该下部部分提供通道部分和两个垂直侧壁，该上部部分包括在其最上部区域中的圆柱形筒，并且具有两个侧壁。该筒包括用于产生光束的光学装置。

因此，本发明基于提供一种前述类型的下滑角指示灯的目的，该下滑角指示灯符合相关标准条例，但比现有技术的下滑角指示灯更加经济。

借助根据本发明的通用型下滑角指示灯实现该目的。由于在下滑角指示灯的壳体中只布置了单个光通道，因而这节省了昂贵的光学部件，从而允许下滑角指示灯的更低成本的设计。具体地，用于将光束分离成已过滤的光束部分和未过滤的光束部分的滤色器，以及用于光束的聚焦发射的透镜装置只需要一次。通过减少光通道的数量，有利地使根据本发明的下滑角指示灯的光学调节变得相当容易。此外，减小了下滑角指示灯的尺寸和重量，从而导致在安装期间的操作更简单。更小的壳体尺寸还提供了风能够作用其上的更小的面积，风是由自然气流所引起的风以及由飞机所引起的风。

在根据本发明的下滑角指示灯的一个优选改进中，提供多个卤素灯作为光源。例如，三个105W卤素灯可沿滤色器孔隙(aperture)的方向排成直线，该滤色器孔隙采用狭槽的形式，以便产生根据标准所需的光强。卤素灯为如这些在市场上可买到的卤素灯，因此减少了采购成本和维护成本。

在根据本发明的下滑角指示灯的一个有利实施例中，卤素灯被预聚焦并具有反射器。这导致从用于光束的卤素灯所发射出的光能的高产出率。

在根据本发明的下滑角指示灯的一个优选实施例中，壳体支承在少于三个支腿上。由于根据本发明的下滑角指示灯的更轻的重量和更小的壳体尺寸，故能够将下滑角指示灯竖立在例如两个支腿上，且总的说来，这在没有任何稳定性损失的情况下，进一步降低了成本。

在根据本发明的下滑角指示灯的一个有利改进中，一个支腿包括管状部分、用于壳体的支承和联接的头部、和用于支承和联接到基底的脚部，头部和/或脚部布置为使得其可沿管状部分移动，并且可通过联接元件锁定，该联接元件接合在管状部分中的轴向延伸的凹槽中。管状部分可有利地采用模压轮廓，该模压轮廓具有以T形形状朝向管的中央延伸的凹槽。头部和/或脚部具有相应的孔，管状部分可穿过该孔。径向对齐的联接元件布置在头部和/或脚部的圆周上，延伸进T形凹槽内，并且以联锁的方式由T形凹槽所围绕。在联接元件的锁定期间，联接元件压靠在凹槽的台肩表面上。在分离联接元件之后，可沿管状部分推动头部和/或脚部，从而相对于地面调节壳体的高度。具有凹槽的支腿的管状构造导致高的稳定性，并且使减少支腿数量成为可能。

在根据本发明的下滑角指示灯的又一优选改进中，脚部和头部在物理上相同。这减少了部件的变化范围，从而进一步减少了用于根据本发明的下滑角指示灯的生产成本和总成本。

在根据本发明的下滑角指示灯的又一有利实施例中，凹槽和联接元件以旋转对称分布的形式布置。例如，六个联接元件围绕每个头部或脚部的圆周分布，并且各彼此相隔60°的角度，从而允许均匀地联接至管状部分。

在根据本发明的下滑角指示灯的又一优选实施例中，管状部分具有在脚部的区域中的截面收缩。该截面收缩产生具有可预定破裂特征的限定的薄弱点，该破裂特征已经结合在管状部分中，也就是说，不对管状部分提供任何附加的可破坏的联接。在具有凹槽的管状部分的构造中，可以以可复制的方式很好地形成截面收缩。

在根据本发明的下滑角指示灯的又一有利改进中，滤色器垂直地分离光束。具有单个光通道的根据本发明的下滑角指示灯的这种特殊特征使提供方位进场引导(azimuth approach guidance)成为可能。具有普通水平束分离能力的下滑角指示灯和现在也能够用于垂直束分离的下滑角指示灯的组合允许水平下滑道角度和垂直下滑道角度均光学可视。

参考附图，在下文中更详细地描述根据本发明的下滑角指示灯的细节和其它优点，在附图中示意性地示出：

图1显示带壳体纵截面的侧视图，

图2显示通过支腿的管状部分的截面，

图3显示在根据本发明的下滑角指示灯的各个实例中的打开的壳体的平面图，

图4显示带等光强线的图表，

图5显示垂直的光强分布的图表。

如图1和图3所示，用于飞机的进场引导的根据本发明的下滑角指示灯包括壳体10，该壳体10由折叠的铝板形成，并且具有基壁、两个侧壁、后壁和可拆卸的盖子。壳体10的前表面采用光线出口开口(light outlet opening)11的形式，并且由前玻璃12所关闭。根据本发明，只有单个光通道13在壳体10中沿光轴线O延伸。光源20、滤色器30和透镜装置40前后地沿光轴线O布置。相对光轴线O对称的一组三个卤素灯用作光源20，其产生对准滤色器30的白光束。滤色器30优选地与具有槽缝的孔隙以如下方式结合布置，使得光束分离成已过滤的光束部分R和未过滤的光束部分W。在通过光线出口开口11离开下滑角指示灯之前，已部分过滤的光束现在穿过内透镜41，然后穿过外透镜42。与现有技术相比，限制为单个光通道13节省了光学部件，从而导致对于根据本发明的下滑角指示灯显著地降低了成本。此外，这使得减小壳体10的尺寸成为可能，这一方面改善了用于安装目的的操作性能，且另一方面减小了由自然气流和飞机所引起的风可作用在其上的面积。

三个在市场上可买到的105W卤素灯用作光源，这三个卤素灯被预聚焦，并且已经具有反射器21。卤素灯20安装在支架22上，支架22安装在壳体10的底壁上。由光学玻璃构成的透镜41，42的前后排列布置确保从已过滤的光束部分R到未过滤的光束部分W的非常清晰的成像过渡，该成像过渡在整个光束宽度上不再占据超过三弧分(minute of arc)的宽度。前玻璃12防止外透镜42受飞沙破坏，并且该玻璃可以具有防冷凝处理的形式提供。

通常，由滤色器30形成的过渡线水平地布置，以便上部的、未过滤的光束部分W为白色，而下部的、已过滤的光束部分R为红色。以这种方式设计的下滑角指示灯计划用于垂直的进场引导或极坐标的(polar)进场引导。然而，作为备选，滤色器30还可旋转90°，也就是说，该滤色器30可垂直地布置，使得光束分离成左侧光束部分和右侧光束部分。这允许将根据本发明的下滑角指示灯用于水平的进场引导或方位的进场引导。

根据本发明的下滑角指示灯的壳体10的更轻的重量和更小的尺寸允许壳体10竖立在少于三个的支腿50上，在所示的示范性实施例中，壳体10竖立在两个支腿50上。每个支腿50均具有在其上端处的头部52，和在其下端处的物理上相同的脚部53。壳体10的下部结构支承在头部52上，头部52通过采用螺旋接头形式的连接装置54连接到壳体10的下部结构上。整个下滑角指示灯通过脚部53支承在混凝土基础形式的基底60上，并通过连接装置54固定到基底60上。头部52和脚部53被推动到支腿50的管状部分51的末端上，并且通过联接元件56联接至管状部分51的末端上。联接元件56以围绕管状部分51旋转对称的形式分布以均衡地联接，且联接元件56例如采用螺旋接头的形式。在这种情况下，螺丝头从头部52或脚部53向外突出，并且通过螺栓与位于轴向凹槽55中的螺母相接合。从图2可以看出，凹槽55具有以T形形状径向向内变宽的截面，螺母可在该凹槽55中轴向移动，但是仅可以径向地移动至有限的程度。在锁定联接元件56期间，螺丝头从外部抵靠着头部52或脚部53被支撑，而螺母支承在T形凹槽收缩部的台肩表面上。在脚部53的区域中，支腿50的管状部分51具有截面收缩57，其形成限定的薄弱点。总体地，这将导致一种支腿结构，该支腿结构的成本由于利用物理上相同的部件而较低，并且具有更好的破裂特征，该破裂特征具有较小的敲入阻力。与现有技术相比，还不需要集成用于光轴线O的对准的调节装置，因此进一步降低了根据本发明的下滑角指示灯的成本。作为代替，单套的调节工具可用于布置在机场上的大量下滑角指示灯，从而节约了这些工具，因为它们使用的程度减小了。

具有仅一个光通道13的根据本发明的下滑角指示灯符合相关标准中的光度测定的规定。图4显示在从-15°至+15°的方位角Φ的范围内以及在从-5°至+5°的仰角Θ的范围内，根据本发明的下滑角指示灯的光强的分布，该方位角Φ和仰角Θ在所有情况下都是相对于光轴线O的角度。该标准规定恒定光强的线，即所谓的等光强线，在该等光强线内光强必须至少等于等光强线的值。在这种情况下，附图显示等光强线 ${\hat{I}}_1=15000\mathrm{Cd},$ ${\hat{I}}_2=10000\mathrm{Cd},$ ${\hat{I}}_3=7000\mathrm{Cd},$ ${\hat{I}}_4=4000\mathrm{Cd}$ 和 ${\hat{I}}_5=2500\mathrm{Cd}.$ 使用相同的线型，但是利用较细的线，图4显示相应的测得等光强线I₁、I₂、I₃、I₄和I₅。由于每条测得的等光强线I_n在所有情况下都完全围绕根据标准参考的等光强线故满足各自所需的最小光强。在这种情况下，在参考等光强线

处，位于区域Θ＜0°中的测得的等光强线I_n的一半比位于区域Θ＞0°中的测量的等光强线I_n的一半密集。负仰角Θ的区域中的减小的光强是由于该光束部分的红色过滤。

图5显示在从-5°至+5°的仰角Θ的范围内的光强I的分布曲线。对根据本发明的下滑角指示灯的光强I_i的分布曲线和根据现有技术的下滑角指示灯的光强I_s进行了比较。一方面，在Θ～0°的区域中，可以看出，如前所述，在未过滤的白色光束部分W和已过滤的红色光束部分R之间的过渡角Δ小于三弧分。具有反射器的卤素灯的一个特殊优点是由于热效应，滤色器30的作用得到改善，当仰角介于-2°和+1°之间时，该作用明显地增加光强。尤其在该仰角范围内，来自下滑角指示灯的明亮的信号发射尤其重要，这是由于它对应于在下滑道上进场的飞行员的视角。除此之外，过渡角Δ也小于在根据现有技术的下滑角指示灯的情况下的过渡角。

Claims (8)

1.一种用于飞机的进场引导的下滑角指示灯，包括具有光线出口开口(11)的壳体(10)，具有光轴线(O)的光通道(13)布置在所述壳体(10)中，沿所述光轴线(O)布置有用于产生光束的光源(20)、用于将所述光束分离成已过滤的光束部分(R)和未过滤的光束部分(W)的滤色器(30)、和用于通过所述光线出口开口(11)的光束(R，W)的聚焦发射的透镜装置(40)，

其特征在于，只有单个光通道(13)布置在所述壳体(10)中，并且提供多个卤素灯作为所述光源(20)。

2.根据权利要求1所述的下滑角指示灯，

其特征在于，对所述卤素灯(20)进行预聚焦，且所述卤素灯(20)具有反射器(21)。

3.根据权利要求1或2所述的下滑角指示灯，

其特征在于，所述壳体(10)支承在少于三个支腿(50)上。

4.根据权利要求3所述的下滑角指示灯，

其特征在于，一个支腿(50)包括管状部分(51)、用于所述壳体(10)的支承和联接的头部(52)、和用于支承并联接到基底(60)的脚部(53)，所述头部(52)和/或所述脚部(53)布置为使得它们可沿所述管状部分(51)移动，并且可通过联接元件(56)锁定，所述联接元件(56)接合在所述管状部分(51)中的轴向延伸的凹槽(55)中。

5.根据权利要求4所述的下滑角指示灯，

其特征在于，所述脚部(53)和所述头部(52)在构造上相同。

6.根据权利要求4或5所述的下滑角指示灯，

其特征在于，所述凹槽(55)和所述联接元件(56)以旋转对称分布的形式布置。

7.根据权利要求4或5所述的下滑角指示灯，

其特征在于，所述管状部分(51)具有在所述脚部(53)的区域中的截面收缩(57)。

8.根据权利要求1所述的下滑角指示灯，

其特征在于，所述滤色器(30)垂直地分离所述光束。

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