CN104309811B - 一种飞机助降系统及对中导向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种飞机助降系统及对中导向方法，特征是设置首、尾端线灯，左、右侧边界灯构成降落区；边界灯有三种颜色交错布置，其中一种颜色与中线灯颜色相同。并且与中线灯颜色相同的边界灯，出光方位角范围为从0°开始向里一定角度，与中线灯颜色不同的一类边界灯，出光方位角范围为从0°开始向外一定角度；中线灯向左、向右方位都出光。不同颜色灯特定的发散角及相对位置能够保证飞行员在有效作用距离内清晰可见及准确分辨光的颜色，进而直观的为飞行员提供对中位置相对偏差信息。该方法应用简编、快捷、准确，使用的辅助设施结构简单、可靠性高、可操作性强，可作为很好的飞机降落对中的引导方法。

Description

一种飞机助降系统及对中导向方法

技术领域

本发明属于飞机助降技术领域，特别是涉及到以的灯光信号作为指示的飞机助降系统及助降对中导向方法。

背景技术

伴随现代交通的发展，对于交通设施的安全要求也越来越高，为了保障国民人身和财产的安全，现在已经从多方面进行了加强工作。飞机在交通工具中也日益凸显其优越性，飞机的数量以及航班航线都在逐渐增加。大多数飞机在夜间飞行，据有关数据表明，在夜间或低能见度情况下，对飞机的安全着地非常有影响。飞机沿下滑道进近过程中，提早获知与跑道中心线的相对偏差位置信息并及时调整飞行路线可大大降低飞机降落时发生危险的可能性，提高成功降落的概率。

目前，灯光指示是一种常用的方法。在跑道两侧边界、前后端线，以及中心线设置灯具，将降落跑道区域轮廓标识出来，为飞机作出指引。但是在飞机沿下滑道进近过程中，飞行员无法直观的通过这种简单的引导降落的灯光指示装置判断是否偏离规定下滑道中心线以及偏离多少。当飞机偏离规定下滑道时，飞行员需要借助其他引导设备来纠正飞行航线，这就不能使飞行员在第一时间调整飞行姿态及航向来准确对中，飞机在这种情况下飞行降落发生危险的可能性极高。

在降落跑道条件受限的场所，例如，小型机场，直升跑道，飞机进行各种紧急降落时，由于大多数该类飞机飞行的速度非常快，尤其是在降落时成加速运动，留给飞行员进行姿态调整及航向调节的时间相当短，这就需要引导设备能够直观、高效的为飞行员第一时间提供飞行位置偏差。

发明内容

为了能够有效的解决现有降落跑道引导方法的不足，本发明提供了一种利用不同发光颜色、不同发光角度灯具及灯具布置位置特定排列的飞机助降系统及助降对中导向方法。

本发明采取的技术方案如下：一种飞机助降系统，所述系统包括：

首、尾端线灯，表明降落区前后边界；

左侧边界灯，表明降落区的左边界，包括左侧第一类边界灯、左侧第二类边界灯，左侧第三类边界灯；

右侧边界灯，表明降落区的右边界，包括右侧第一类边界灯、右侧第二类边界灯，右侧第三类边界灯；

中线灯，表明降落区的纵向中心线；

其中，每一侧边界中的三类灯，颜色不同，且间隔交错布置；且左、右两侧边界灯所选取的颜色种类一致；左侧和右侧边界灯中，有一类灯的颜色与中线灯的颜色相同；与中线灯颜色相同的第一类边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向里α角度，与中线灯颜色不同的第二类边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向外α角度，与中线灯颜色不同的第三类边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向外α/2角度，中线灯的出光方位角范围为：自0°向左、向右各α角度，这里约定0°方向与降落区中心线平行，向里就是指朝向降落区中心的方向，向外就是指朝向降落区以外的方向。

进一步讲：

所述首、尾端线灯取为同一种颜色。

所述左侧的三类边界灯位于同一条直线上，且与首尾端线灯垂直；右侧三类边界灯位于同一条直线上，且与首尾端线灯垂直。

所述中线灯与首尾端线灯垂直，且与左、右边界灯平行。

所述首、尾端线灯，所述左、右侧边界灯，所述中线灯，各自都是等间距布置的。

所述首、尾端线灯中，相邻两盏灯的间距是L米；中线灯中，相邻两盏灯的间距是α*L米；边界灯中，相邻两盏灯的间距是α*L/3米，α>1。

与中线灯颜色相同的边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向里20°，与中线灯颜色不同的边界灯，一类出光方位角范围为：从0°开始向外20°，另一类出光方位角范围为：从0°开始向外10°，中线灯的出光方位角范围为：±20°。

首、尾端线灯出光方位角为±20°。

利用所述系统，在飞机沿着下滑道进近过程中，根据灯光颜色，分为对中滑行、左偏少许滑行、左偏很多滑行、右偏少许滑行、右偏很多滑行几种导向提示。

当飞行员视线处于同颜色的边界灯、中线灯，及端线灯出光光线范围内，表明飞行员以该姿态沿对中下滑道飞行，可以保持这个角度飞行；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色不同的两种灯发出的光线，右侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向左偏离正确下滑道，应该向右校正飞行角度及姿态；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色不同的一种灯发出的光线，右侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向左偏离正确下滑道严重，应该向右校正飞行角度及姿态；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，右侧边界灯中与中线灯颜色不同的两种灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向右偏离正确下滑道，应该向左校正飞行角度及姿态；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线、右侧边界灯中与中线灯颜色不同的一种灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向右偏离正确下滑道严重，应该向左校正飞行角度及姿态。

本发明的有益效果是：采用LED作为光源，在夜间或低能见度环境下，引导作用距离可达5公里以上，不同颜色灯具特定的发散角及相对位置能够保证飞行员在有效作用距离内清晰可见及准确分辨光的颜色，进而直观的为飞行员提供对中位置相对偏差信息。该方法应用简便、快捷、准确，使用的辅助设施具有结构简单、可靠性高、可操作性强及寿命长等显著特点，可作为很好的飞机降落对中的引导系统及方法。

附图说明

图1为本发明的系统灯具布置示意图，1为尾端线灯，2为左侧第一类边界灯，3为左侧第二类边界灯，4为左侧第三类边界灯，5为右侧第一类边界灯，6为右侧第二类边界灯，7为右侧第三类边界灯，8为中线灯，9为首端线灯。

图2为本发明系统的灯具出光角度分布示意图。

图3为飞机沿对中下滑道飞行时所看到的灯光图。

图4为飞机偏向中心线左侧较小偏差时所看到的灯光图。

图5为飞机偏向中心线左侧较大偏差时所看到的灯光图。

图6为飞机偏向中心线右侧较小偏差时所看到的灯光图。

图7为飞机偏向中心线右侧较大偏差时所看到的灯光图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明助降系统一个平面图。该系统包括尾端线灯1，左侧第一类边界灯2，左侧第二类边界灯3，左侧第三类边界灯4，右侧第一类边界灯5，右侧第二类边界灯6，右侧第三类边界灯7，中线灯8，首端线灯9。该系统以不同的灯的颜色，以及不同的灯的布置方式为特色构建。如此设计的目的是，以不同颜色的灯，根据不同的布局，使发出的光，光线交叉重叠，交叉重叠的区域不同，在不同的区域看到的灯光就不同，表明距离滑道中心线的偏差也不同。利用相对下滑道中心线不同位置看到不同颜色区域灯光指示信号，完成对中信息提示的对中引导。

首、尾端线灯1、9，用以表明飞机下落时沿滑行方向的降落区前后边界。左侧第一类边界灯2，左侧第二类边界灯3，左侧第三类边界灯4，用以限定降落区的左侧边界。右侧第一类边界灯5，右侧第二类边界灯6，右侧第三类边界灯7，用以表明降落区的右侧边界。首尾端线灯、左右边界灯构成降落区域，在区域中，包括中线灯8，位于降落区的纵向(飞行方向)中心线位置。

上述较佳的是左侧第一类边界灯2，左侧第二类边界灯3，左侧第三类边界灯4位于同一条直线上，且与首尾端线灯垂直；右侧第一类边界灯5，右侧第二类边界灯6，右侧第三类边界灯7位于同一条直线上，且与首尾端线灯垂直。中线灯8，与首尾端线灯垂直，且与左右边界灯平行。

各位置的灯较佳的是都是等间距布置的，其中假设端线相邻两盏灯的间距是L米，则中线相邻两盏灯的间距是α*L米，则边界灯中相邻两灯之间的间距是α*L/3米，α的取值与飞机的飞行角度有关，根据投影原理，飞机与水平面的夹角为[arcsin(1/α)]°时，指示效果最佳，为了使在空中视觉效果到达端线灯间距与中线灯间距及边界灯间距相同的目的，在这里α>1。

上述这些灯可用LED灯，采用LED作为光源，在夜间或低能见度环境下，引导作用距离可达5公里以上。首、尾端线灯1、9可以取为同一种颜色灯。但是左侧边界的三类灯颜色应该各不一样，右侧也同理。左、右侧选择三类灯的颜色要一致，比如都为白、红、黄，且最好与端线灯也有所区别。

每一侧边界三类不同颜色的灯交错间隔布置，比如一个白灯一个红灯一个黄灯，再一个白灯一个红灯一个黄灯，如此下去。中线灯的颜色与左、右两侧灯中的一种颜色相同。

对于灯的出光方位角度本发明是如下设计的：图2所示为灯具出光角度分布示意图，与中线灯颜色相同的左、右边界的灯，设定的出光方位角为从0°向里α角度范围，这里约定0°方向与降落区中心线平行，向里就是指朝向降落区中心的方向。而左、右边界中与中线灯不同颜色的另两类灯，设定的出光方位角为：一类是从0°向外α角度范围，另一类是从0°向外α/2角度范围，向外是指朝向降落区以外的方向。上述选取出光角度α的区间是一种经过长期试验摸索出来的较佳角度，一般取0～20°，区间再大一点也可以比如30°，再小一点也可以比如15°。而中线灯的出光方位角为±α°。进一步讲，端线灯出光方位角也为±α°。

上述所有灯打出来的灯光分别组合成不同的区域，如图2所示，主要的有，由颜色相同的中线灯和左右边界灯，交叉重叠的中心灯光区A，这个区域是降落的最佳区域；边界以外的由第二类、第三类边界灯组合的灯光区B，这个区域表明飞机偏离中心，但不是很严重；边界以外的出光角较大的那类灯所发出的灯光区C(已经跟其他灯没有重叠了)，这个区域表明飞机偏离中心更大了。

沿降落区端线、边界线及中心线布置的灯具将降落区轮廓及中心线通过灯光指示信号标识出来，为飞行员提示降落区轮廓及中心线导向信息。导向方法是：

在飞机沿着下滑道进近过程中，当飞机沿正确对中下滑道飞行时，飞行员视线处于同颜色的边界灯、中线灯，及端线灯出光光线范围内，指示灯具组成的降落区效果如图3所示，提示飞行员以该姿态沿对中下滑道飞行，可以保持这个角度飞行。

当飞机向左偏离中心线并超过左侧边界线少许时，这时飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色不同的灯发出的光线(此时有两种颜色的灯)、右侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图4所示，该指示效果提示飞行员向左偏离正确下滑道，应该向右校正飞行角度及姿态，出现图3所示的情况才算正常。

当飞机向左偏离中心线并超过左侧边界线很多时，这时飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色不同的灯发出的光线(并且只有一种颜色的灯)、右侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图5所示，该指示效果提示飞行员向左偏离正确下滑道严重，应该向右校正飞行角度及姿态，出现图3所示的情况才算正常。

当飞机向右偏离中心线并超过右侧边界线少许时，这时飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线、右侧边界灯中与中线灯颜色不同的灯发出的光线(此时有两种颜色的灯)，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图6所示，该指示效果提示飞行员向右偏离正确下滑道，应该向左校正飞行角度及姿态，出现图3所示的情况才算正常。

当飞机向右偏离中心线并超过右侧边界线很多时，这时飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线、右侧边界灯中与中线灯颜色不同的灯发出的光线(并且只有一种颜色的灯)，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图7所示，该指示效果提示飞行员向右偏离正确下滑道严重，应该向左校正飞行角度及姿态，出现图3所示的情况才算正常。

下面以一个实施例具体说明工作过程：

取首、尾端灯1、9为红色灯，左侧第一类边界灯2为白色灯，左侧第二类边界灯3为黄色灯，左侧第三类边界灯4为红色灯，右侧第一类边界灯5为白色灯，右侧第二类边界灯6为黄色灯，右侧第三类边界灯7为红色灯，中线灯8为白色灯。

红色出光的16盏端线灯等间距布置在降落区首、尾两端，每端布置8盏，每两盏灯具之间距离为L米；左右侧边界灯沿降落区等间距间隔布置，每两盏灯具之间距离为α*L/3米；10盏白色出光的中线灯沿降落区中心线等间距布置，每两盏灯具之间为α*L米。

红色端线灯和白色中线灯出光方位角度均为±20°；左侧白色边界灯出光方位角度为0°～-20°；左侧黄色边界灯出光方位角度为0°～+20°；左侧红色边界灯出光方位角度为0°～+10°。右侧白色边界灯出光方位角度为0°～+20°；右侧黄色边界灯出光方位角度为0°～-20°；右侧红色边界灯出光方位角度为0°～-10°。在这里约定0°方向与降落区中心线平行，角度左正右负。

出光不同颜色的边界灯沿降落跑道边界线等间隔分开布置，将不同颜色的边界灯出光窗口发光角度指向区别开来，以及配合跑道中线灯和端线灯，为飞行员提供灯光指示信息。在飞机沿着与水平面夹角为[arcsin(1/α)]°的下滑道进近过程中，当飞机沿正确对中下滑道飞行时，飞行员视线处于白色边界灯、白色中线灯及红色端线灯出光光线范围内，指示灯具组成的降落区，效果如图3所示，提示飞行员以该姿态沿对中下滑道飞行。

当飞机向左偏离中心线并超过左侧边界线少许时，这时飞行员视线处于左侧边界灯发出的黄色光线、红色光线，右侧边界灯发出的白色光线以及白色中线灯、红色端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图4所示，该指示效果提示飞行员向左偏离正确下滑道，应该向右校正飞行角度及姿态。当飞机向左偏离中心线并超过左侧边界线很多时，这时飞行员视线处于左侧边界灯发出的黄色光线，右侧边界灯发出的白色光线以及白色中线灯、红色端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图5所示，该指示效果提示飞行员向左偏离正确下滑道很多，应该向右校正飞行角度及姿态。

当飞机向右偏离中心线并超过右侧边界线少许时，这时飞行员视线处于右侧边界灯发出的黄色光线、红色光线，左侧边界灯发出的白色光线以及白色中线灯、红色端线灯发出的光线范围内，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图6所示，该指示效果提示飞行员向右偏离正确下滑道，应该向左校正飞行角度及姿态。当飞机向右偏离中心线并超过右侧边界线很多时，这时飞行员视线处于右侧边界灯发出的黄色光线、左侧边界灯发出的白色光线以及白色中线灯、红色端线灯发出的光线中，飞行员看到的由指示灯具组成的降落区效果如图7所示，该指示效果提示飞行员向右偏离正确下滑道很多，应该向左校正飞行角度及姿态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种飞机助降系统，其特征在于，所述系统包括：

首、尾端线灯，表明降落区前后边界；

左侧边界灯，表明降落区的左边界，包括左侧第一类边界灯、左侧第二类边界灯，左侧第三类边界灯；

右侧边界灯，表明降落区的右边界，包括右侧第一类边界灯、右侧第二类边界灯，右侧第三类边界灯；

中线灯，表明降落区的纵向中心线；

其中，每一侧边界中的三类灯，颜色不同，且间隔交错布置；且左、右两侧边界灯所选取的颜色种类一致；左侧和右侧边界灯中，有一类灯的颜色与中线灯的颜色相同；

与中线灯颜色相同的第一类边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向里α角度，

与中线灯颜色不同的第二类边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向外α角度，

与中线灯颜色不同的第三类边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向外α/2角度，

中线灯的出光方位角范围为：自0°向左、向右各α角度，

这里约定0°方向与降落区中心线平行，向里就是指朝向降落区中心的方向，向外就是指朝向降落区以外的方向。

2.根据权利要求1所述的飞机助降系统，其特征在于：所述首、尾端线灯取为同一种颜色。

3.根据权利要求1所述的飞机助降系统，其特征在于：所述左侧的三类边界灯位于同一条直线上，且与首尾端线灯垂直；右侧三类边界灯位于同一条直线上，且与首尾端线灯垂直。

4.根据权利要求1所述的飞机助降系统，其特征在于：所述中线灯与首尾端线灯垂直，且与左、右边界灯平行。

5.根据权利要求1所述的飞机助降系统，其特征在于：所述首、尾端线灯，所述左、右侧边界灯，所述中线灯，各自都是等间距布置的。

6.根据权利要求1或5所述的飞机助降系统，其特征在于：所述首、尾端线灯中，相邻两盏灯的间距是L米；中线灯中，相邻两盏灯的间距是α*L米；边界灯中，相邻两盏灯的间距是α*L/3米，α>1。

7.根据权利要求1所述的飞机助降系统，其特征在于：与中线灯颜色相同的边界灯，出光方位角范围为：从0°开始向里20°，与中线灯颜色不同的边界灯，一类出光方位角范围为：从0°开始向外20°，另一类出光方位角范围为：从0°开始向外10°，中线灯的出光方位角范围为：±20°。

8.根据权利要求1或7所述的飞机助降系统，其特征在于：首、尾端线灯出光方位角为±20°。

9.根据权利要求1-8之一所述的飞机助降系统的对中导向方法，其特征在于：利用所述系统，在飞机沿着下滑道进近过程中，根据灯光颜色，分为对中滑行、左偏少许滑行、左偏很多滑行、右偏少许滑行、右偏很多滑行几种导向提示。

10.根据权利要求9所述的飞机助降系统的对中导向方法，其特征在于：

当飞行员视线处于同颜色的边界灯、中线灯，及端线灯出光光线范围内，表明飞行员以该姿态沿对中下滑道飞行，可以保持这个角度飞行；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色不同的两种灯发出的光线，右侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向左偏离正确下滑道，应该向右校正飞行角度及姿态；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色不同的一种灯发出的光线，右侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向左偏离正确下滑道严重，应该向右校正飞行角度及姿态；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线，右侧边界灯中与中线灯颜色不同的两种灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向右偏离正确下滑道，应该向左校正飞行角度及姿态；

当飞行员视线处于左侧边界灯中与中线灯颜色相同的灯发出的光线、右侧边界灯中与中线灯颜色不同的一种灯发出的光线，以及中线灯、端线灯发出的光线范围内，表明飞行员向右偏离正确下滑道严重，应该向左校正飞行角度及姿态。