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Die
Erfindung betrifft ein Gleitwinkelfeuer zur Anflugführung von
Flugzeugen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Der
Endanflug von Flugzeugen an einen Flugplatz wird mit Hilfe von Instrumenten-Landesystemen
unterstützt.
Dies erfolgt einerseits durch schmalgebündelte Funkleitstrahlen, die
von Funkbaken ausgestrahlt werden und eine Überwachung erlauben, ob sich
ein Flugzeug auf dem auf die Landebahn bezogenen Landekurs und Gleitweg
befindet. Andererseits liefern optische Anfluggleitwinkelanzeigen
dem Piloten Informationen, die ihm die Durchführung des Landeanflugs mit
höchster
Genauigkeit und Sicherheit ermöglichen.
Solche sogenannten PAPI-Systeme (PAPI = Precision Approach Path
Indicator) bestehen aus einer Anzahl von neben der Landebahn angeordneten
Gleitwinkelfeuern in einem vorgegebenen Abstand hinter der Landebahnschwelle, der
von der Lage der ILS-Gleitwinkelantenne, vom Anfluggleitwinkel,
von den Gefällen
der Start-/Landebahn sowie von den landenden Flugzeugtypen abhängig ist
und zwischen 200m und 600m betragen kann. Ein Gleitwinkelfeuer hat
einen Schlitz, der für den
Piloten innerhalb eines schmalen Gleitwinkels rot und aus größerer Höhe weiß zu sehen
ist. Anhand der sichtbaren Farben der Gleitwinkelfeuer kann ein Pilot
entscheiden, ob seine Flughöhe
korrekt oder zu niedrig bzw. zu hoch ist. Die erforderlichen Funktionen
und Eigenschaften von PAPI-Systemen
sind in den Standardisierungsvorschriften der International Civil
Aviation Organisation ICAO, Anhang 14, Band I, Paragraphen 5.3.5.23
bis 5.3.5.45, und der Fedral Aviation Association FAA, Spezifikation
AC 150/5345-28D beschrieben.
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Aus
der DE-Produktschrift "Präzisions-Anflug-Gleitwinkelfeuer
(PAPI) 5NP3: A.02.512d",
Bestell-Nr. E1001-T95-A62-V1, veröffentlicht 1995 von Siemens
AG, ist ein Anflug-Gleitwinkelfeuer bekannt, dessen Gehäuse je nach
Ausführung
zwei oder drei Lichtkanäle
umfasst. Jeder Lichtkanal weist eine optische Achse auf, entlang
der eine Lichtquelle, ein Farbfilter und eine Linsenanordnung angeordnet sind.
Durch ein frontseitiges Abschlussglas tritt der farblich geteilte
Lichtstrahl aus dem Gehäuse
aus. Das Gehäuse
ist auf vier Aluminium-Gerätefüße aufgestellt.
Jeder Gerätefuß ist durch
eine an eine Gewindestange angebrachte Feineinstellvorrichtung höhenanpassbar
und besteht aus einem 2''-Rohr mit einer Bruchkupplung,
welches mittels eines Flansches an einem Betonfundament befestigt
ist. Die optische Achse tritt in einer Lichtaustrittshöhe im Bereich
von 40cm bis 100cm durch das Abschlussglas und weist einen Winkel
gegenüber
der Horizontalen von 3° bis 4° auf. Die
Standardkonformität
wird bei diesem bekannten Gleitwinkelfeuer durch eine aufwändige Ausführung, besonders
hinsichtlich der Kosten, erreicht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gleitwinkelfeuer
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die einschlägigen Standardvorschriften
mit wirtschaftlicherem Aufwand als im Stand der Technik erfüllt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein gattungsgemäßes Gleitwinkelfeuer
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Indem
im Gehäuse
des Gleitwinkelfeuers nur ein einziger Lichtkanal angeordnet ist,
werden kostspielige optische Komponenten eingespart, was eine weniger
kostenaufwendige Konstruktion des Gleitwinkelfeuers gestattet. Insbesondere
sind das Farbfilter zum Teilen des Lichtstrahls in einen gefilterten
Strahlanteil und einen ungefilterten Strahlanteil sowie die Linsenanordnung
zur gebündelten
Abstrahlung des Lichtstrahls nur in einfacher Ausfertigung erforderlich.
In vorteilhafter Weise wird die optische Justierung eines erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers durch
die Reduktion der Anzahl an Lichtkanälen deutlich einfacher. Außerdem verringern
sich Größe und Gewicht
des Gleitwinkelfeuers, was zu einer einfacheren Handhabung bei der
Montage führt.
Die kleinere Gehäusegröße bietet
auch eine kleinere Windangriffsfläche für natürliche und durch den Flugverkehr
bedingte Luftströmungen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
sind als Lichtquelle mehrere Halogenlampen vorgesehen. Zur Erzeugung
der standardgemäß geforderten
Lichtintensität
können
beispielsweise drei 105W-Halogenlampen in Richtung der schlitzförmigen Farbfilterblende ausgerichtet
angeordnet sein. Derartige Halogenlampen sind im Handel verfügbar, was
die Anschaffungs- und Wartungskosten vermindert.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
sind die Halogenlampen vorfokussiert und weisen einen Reflektor auf.
Hierdurch wird eine hohe Ausbeute der von den Halogenlampen abgegebenen
Lichtenergie für
den Lichtstrahl erreicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
ist das Gehäuse
auf weniger als drei Standbeinen abgestützt. Durch das geringere Gewicht
und die kleineren Gehäuseabmessungen
des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
ist die Aufstellung beispielsweise auf zwei Standbeinen möglich, was
insgesamt zu einer weiteren Kostenreduktion ohne Stabilitätsverlust führt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
umfasst ein Standbein ein Rohrteil, ein Kopfteil zur Abstützung und
Befestigung des Gehäuses
und ein Fußteil
zur Abstützung
und Befestigung an einem Untergrund, wobei das Kopfteil und/oder
das Fußteil
längs des Rohrteils
verschiebbar angeordnet und mittels in axial verlaufende Nuten des
Rohrteils eingreifenden Befestigungselementen arretierbar ist. Das
Rohrteil kann vorteilhafter Weise als Stranggussprofil ausgebildet
sein, welches sich zur Rohrmitte hin T-förmig erweiternde Nuten aufweist.
Das Kopf- und/oder Fußteil
weist eine entsprechende Bohrung auf, durch die das Rohrteil hindurchführbar ist.
Am Umfang des Kopf- und/oder Fußteiles
sind radial ausgerichtete Befestigungselemente angeordnet, die sich
in die T-förmigen
Nuten erstrecken und von diesen formschlüssig eingeschlossen sind. Beim
Arretieren der Befestigungselemente spannen sich diese gegen Schulterflächen der
Nuten. Nach Lösen
der Befestigungselemente können
Kopf- und/oder Fußteil zur Höheneinstellung
des Gehäuses
gegenüber
dem Untergrund längs
des Rohrteiles verschoben werden. Die rohrförmige, mit Nuten versehende
Gestaltung der Standbeine ergibt eine hohe Stabilität und erlaubt
eine Reduktion der Anzahl an Standbeinen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
sind das Fußteil
und das Kopfteil baugleich ausgebildet. Hierdurch wird die Vielfalt
an Bauteilen reduziert, was den Fertigungsaufwand und die Gesamtkosten
für ein
erfindungsgemäßes Gleitwinkelfeuer
weiter vermindert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
sind die Nuten und die Befestigungselemente rotationssymmetrisch
verteilt angeordnet. Beispielsweise sind je Kopf- bzw. Fußteil sechs
Befestigungselemente in einem Winkelabstand von je 60° zueinander
am Umfang verteilt, so dass eine gleichmäßige Befestigung am Rohrteil
erfolgen kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
weist ein Rohrteil im Bereich des Fußteiles eine Querschnittsverengung
auf. Durch die Querschnittsverengung wird eine definierte Sollbruchstelle
mit vorgebbaren Brucheigenschaften bereitgestellt, die im Rohrteil
bereits integriert ist – d.h.
ohne zusätzliche Bruchkupplung
realisiert ist. Bei der mit Nuten versehenen Gestaltung der Rohrteile
ist die Querschnittsverengung in Reproduzierbarer Weise gut herstellbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
teilt das Farbfilter den Lichtstrahl vertikal. Diese Besonderheit eines
erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
mit einem einzigen Lichtkanal erlaubt die Realisierung einer azimutalen
Anflugführung.
Eine Kombination aus Gleitwinkelfeuern mit der üblichen horizontalen Strahlteilung
und der nun auch möglichen
vertikalen Strahlteilung gestattet die optische Visualisierung sowohl
des Gleitwinkelpfades als auch des Landekurses.
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Einzelheiten
und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers werden
nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in deren
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1 eine
Seitenansicht mit Gehäuselängsschnitt,
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2 ein
Querschnitt durch ein Rohrteil eines Standbeines,
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3 eine
Draufsicht auf das offene Gehäuse,
jeweils eines erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers,
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4 ein
Diagramm mit Isocandelalinien,
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5 ein
Diagramm mit der vertikalen Lichtintensitätsverteilung, schematisch veranschaulicht
sind.
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Gemäß 1 und 3 umfasst
ein erfindungsgemäßes Gleitwinkelfeuer
zur Anflugführung von
Flugzeugen ein Gehäuse 10,
welches aus gefalztem Aluminiumblech besteht und eine Boden-, zwei
Seiten-, eine Rückwand
sowie eine abnehmbare Abdeckung aufweist. Die als Lichtaustrittsöffnung 11 ausgebildete
Vorderseite des Gehäuses 10 ist durch
ein Frontglas 12 verschlossen. In dem Gehäuse 10 erstreckt
sich erfindungsgemäß nur ein
einziger Lichtkanal 13 längs einer optischen Achse O. Längs der
optischen Achse O sind eine Lichtquelle 20, ein Farbfilter 30 sowie
eine Linsenanordnung 40 hintereinander angeordnet. Als
Lichtquelle 20 wird eine zur optischen Achse O symmetrische
Gruppierung von drei Halogenlampen verwendet, die einen weißen, auf
das Farbfilter 30 gerichteten Lichtstrahl erzeugen. Das
Farbfilter 30 ist, vorzugsweise in Kombination mit einer
Schlitzblende, derart angeordnet, dass der Lichtstrahl in einen
gefilterten Strahlanteil R und einen ungefilterten Strahlanteil
W aufgeteilt wird. Der teilgefilterte Lichtstrahl tritt nun durch
eine innere Linse 41 und anschließend durch eine äußere Linse 42,
bevor er das Gleitwinkelfeuer durch die Lichtaustrittsöffnung 11 verlässt. Durch die
Beschränkung
auf einen einzigen Lichtkanal 13 werden im Vergleich zum
Stand der Technik optische Komponenten eingespart, was zu einer
erheblichen Kostenreduktion des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers führt. Außerdem kann
hierdurch die Größe des Gehäuses 10 vermindert
werden, was einerseits die Handhabbarkeit für Montagezwecke verbessert
und andererseits die Windangriffsfläche für natürliche und flugverkehrbedingte
Luftströmungen
verkleinert.
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Als
Lichtquelle werden drei handelsübliche 105W-Halogenlampen
eingesetzt, die vorfokussiert sind und bereits einen Reflektor 21 aufweisen.
Die Halogenlampen 20 sind auf Halterungen 22 montiert, die
auf der Bodenwand des Gehäuses 10 befestigt sind.
Die Tandemanordnung der aus optischem Glas bestehenden Linsen 41, 42 sorgt
für einen
sehr scharf abgebildeten Übergang
vom gefilterten Strahlanteil R zum ungefilterten Strahlanteil W,
der über
die gesamte Strahlbreite nicht mehr als drei Bogenminuten einnimmt.
Das Frontglas 12 schützt
die äußere Linse 42 vor
Flugsand und kann antikondensationsbehandelt werden.
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Üblicherweise
ist die durch das Farbfilter 30 gebildete Übergangslinie
horizontal angeordnet, so dass der obere, ungefilterte Strahlanteil
W weiß und der
untere, gefilterte Strahlanteil R rot ist. Ein derart eingerichtetes
Gleitwinkelfeuer ist für
eine vertikale bzw. polare Anflugführung vorgesehen. Alternativ kann
das Farbfilter 30 aber auch um 90° gedreht, also vertikal angeordnet
werden, so dass die Strahlaufteilung in einen linken und rechten
Strahlanteil erfolgt. Hierdurch wird der Einsatz eines erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
für eine
horizontale bzw. azimutale Anflugführung ermöglicht.
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Das
geringere Gewicht sowie die kleineren Abmessungen des Gehäuses 10 eines
erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
erlauben die Aufstellung des Gehäuses 10 auf
weniger als drei, im dargestellten Ausführungsbeispiel auf zwei Standbeine 50.
Jedes Standbein 50 weist an seinem oberen Ende ein Kopfteil 52 sowie
an seinem unteren Ende ein baugleiches Fußteil 53 auf.
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Auf
den Kopfteilen 52 stützt
sich ein Unterbau des Gehäuses 10 ab,
mit dem die Kopfteile 52 mittels als Schraubverbindungen
ausgebildeten Verbindungsmitteln 54 verbunden sind. Über die
Fußteile 53 stützt sich
das gesamte Gleitwinkelfeuer auf einem als Betonfundament ausgebildeten
Untergrund 60 ab, an dem diese mittels Verbindungsmitteln 54 festgesetzt
sind. Die Kopf- bzw. Fußteile 52 bzw. 53 sind über die
Enden eines Rohrteiles 51 des Standbeines 50 geschoben
und mittels Befestigungselementen 56 daran befestigt. Die
Befestigungselemente 56 sind zur gleichmäßigen Befestigung
rotationssymmetrisch um das Rohrteil 51 verteilt angeordnet und
beispielsweise als Schraubverbindung ausgebildet. Dabei ragt ein
Schraubenkopf nach außen
aus dem Kopf- bzw. Fußteil 52 bzw. 53 heraus
und ist über
einen Schraubenbolzen mit einer in einer axialen Nut 55 sitzenden
Mutter im Eingriff. Wie aus 2 ersichtlich
weisen die Nuten 55 einen sich radial nach innen T-förmig erweiternden
Querschnitt auf, in welchem die Mutter axial verschiebbar jedoch radial
begrenzt bewegbar ist. Beim Arretieren der Befestigungselemente 56 spannt
sich der Schraubenkopf von außen
an das Kopf- bzw. Fußteil 52 bzw. 53, während sich
die Mutter auf die Schulterflächen
der T-förmigen
Nutverengung stützt.
Im Bereich der Fußteile 53 weisen
die Rohrteile 51 der Standbeine 50 eine Querschnittsverengung 57 auf,
die eine definierte Sollbruchstelle bildet. Insgesamt ergibt sich
hiermit eine durch Verwendung von baugleichen Komponenten kostengünstige Standbeinkonstruktion,
die verbesserte Brucheigenschaften bei geringerem Einschlagwiderstand
aufweist. Im Vergleich zum Stand der Technik wird auch auf eine
Integration von Einstelleinrichtungen für die Ausrichtung der optischen Achse
O verzichtet, was die Kosten des erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers weiter
herabsetzt. Stattdessen kann ein einziger Satz von Einstellwerkzeugen
für eine
Vielzahl an auf einem Flugplatz angeordneten Gleitwinkelfeuern verwendet
werden, wodurch diese Werkzeuge geschont und weniger stark abgenutzt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Gleitwinkelfeuer
mit nur einem Lichtkanal 13 erfüllt die photometrischen Vorschriften
der einschlä gigen
Standards. 4 veranschaulicht die Verteilung
der Lichtintensität
eines erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
in einem Bereich von –15° bis +15° des Azimutalwinkels Φ und in einem
Bereich von –5° bis +5° des Polarwinkels Θ, jeweils
bezogen auf die optische Achse O. Standardgemäß sind Linien konstanter Lichtstärke vorgegeben,
sogenannte Isocandelalinien, innerhalb derer die Lichtstärke mindestens
gleich dem Wert der Isocandelalinie sein muss. Eingezeichnet sind
hier die Isocandelalinien Î1 = 15000Cd, Î2 =
10000Cd, Î3 = 7000Cd, Î4 =
4000Cd und Î5 = 2500Cd. Mit gleicher Linienart jedoch
mit geringerer Linienstärke
sind in 4 die entsprechenden gemessenen
Isocandelalinien I1, I2,
I3, I4 und I5 eingezeichnet. Da jeweils jede gemessene
Isocandelalinie In die Isocandelalinie În gemäß Standard-Referenz
vollständig
umschließt, wird
die jeweils geforderte Mindestlichtintensität erfüllt. Dabei liegt die im Bereich Θ < 0° liegende
Hälfte einer
gemessenen Isocandelalinie In dichter an
der Referenz-Isocandelalinie În als im Bereich Θ > 0°.
Die geringere Lichtintensität
im Bereich negativer Polarwinkel rührt von der Rotfilterung dieses
Strahlanteils her.
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5 zeigt
den Verlauf der Lichtintensität
I über
einen Bereich von –5° bis +5° des Polarwinkels Θ. Gegenübergestellt
ist der Verlauf der Lichtintensität Ii eines
erfindungsgemäßen Gleitwinkelfeuers
und der Lichtintensität
Is eines Gleitwinkelfeuers gemäß dem Stand
der Technik. Zum einen ist im Bereich Θ ≈ 0° zu erkennen, dass der Übergangswinkel Δ zwischen
dem ungefilterten weißen
Strahlanteil W und dem gefilterten roten Strahlanteil R wie vorgeschrieben
kleiner als drei Bogenminuten ist. Ein besonderer Vorteil der Halogenlampen
mit Reflektor besteht in einer durch thermische Effekte bedingten
Wirkungsverbesserung des Farbfilters 30, was sich durch
eine Erhöhung
der Lichtintensität
im Polarwinkelbereich zwischen –2° und +1° bemerkbar
macht. Gerade in diesem Polarwinkelbereich ist eine helle Signalabgabe der
Gleitwinkelfeuer besonders wichtig, da dies dem Blickwinkel von
auf dem Gleitpfad herannahenden Flugzeugpiloten entspricht. Der Über gangswinkel Δ ist im Übrigen auch
kleiner als bei Gleitwinkelfeuern gemäß dem Stand der Technik.