DE102006037898B3

DE102006037898B3 - Radar device for rotary-wing aircraft i.e. helicopter, has base with outer contour optimized with respect to aerodynamic characteristics of point of rotor blades and set of antenna units, where each unit has out antenna control unit

Info

Publication number: DE102006037898B3
Application number: DE102006037898A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Gollnick; Volker Dr. Ziegler
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2026-08-12

Abstract

The device has a set of antenna units, where each antenna unit has a base mounted in a point (17) of a rotor blade (10). One of the antennas is arranged on the base such that the antennas of the antenna unit (18) have differential adjustment to the base same as that of the antennas of the other unit, so that antennas to be in different blades have different vertical adjustment and each antenna unit is identical up to the adjustment. The base has an outer contour optimized with respect to aerodynamic characteristics of the point and each unit has an out antenna control unit (24).

Description

Die Erfindung betrifft ein Radargerät für einen Drehflügler nach dem Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 1. Ein solches Radargerät ist beispielsweise aus der US 3 389 393 bekannt, auf die hiernach noch näher eingegangen wird.The invention relates to a radar device for a rotorcraft according to the preamble of the appended claim 1. Such a radar device is for example from the US 3,389,393 which will be discussed in more detail below.

Hubschraubergetragene Radargeräte sind insbesondere zur Hinderniswarnung gut bekannt und beispielsweise in der DE 199 45 791 C1 , der DE 43 28 573 A1 , der DE 101 20 536 C2 , der DE 101 62 706 C1 sowie der DE 10 2004 005 399 A1 beschrieben. Es wird für weitere Einzelheiten solcher Radargeräte ausdrücklich auf diese Druckschriften verwiesen.Helicopter-borne radar devices are well known in particular for obstacle warning and, for example, in the DE 199 45 791 C1 , of the DE 43 28 573 A1 , of the DE 101 20 536 C2 , of the DE 101 62 706 C1 as well as the DE 10 2004 005 399 A1 described. Reference is made expressly to these documents for further details of such radar devices.

Grundlegende Eigenschaften und Merkmale solcher Radargeräte sind in der DE 43 23511 C1 beschrieben, auf die für weitere Einzelheiten ebenfalls verwiesen wird. Solche Radargeräte arbeiten in der Regel nach dem ROSAR-Prinzip, also mit synthetischer Apertur auf der Basis rotierender Antennen. Um die volle synthetische Aperturlänge bereits innerhalb kürzester Entfernung zu erreichen, wird in der DE 43 23 511 C1 als wesentliches Merkmal beschrieben, die Antennen an einem gesonderten Drehkreuz anzuordnen, welches einen wesentlich geringeren Durchmesser als der Hubschrauberrotor hat.Basic features and characteristics of such radars are in the DE 43 23511 C1 to which reference is also made for further details. Such radars usually work on the ROSAR principle, ie with synthetic aperture based on rotating antennas. In order to achieve the full synthetic aperture length within the shortest possible distance, the DE 43 23 511 C1 described as an essential feature to arrange the antennas on a separate hub, which has a much smaller diameter than the helicopter rotor.

Die DE 28 35 932 C2 beschreibt ein Radargerät für Kartographiezwecke, wobei allerdings nur eine einzelne Antenne an der Spitze nur eines der Rotorblätter vorhanden ist.The DE 28 35 932 C2 describes a radar device for cartographic purposes, but with only a single antenna at the tip of only one of the rotor blades.

Dagegen beschreiben die DE 39 22 086 C1 sowie die eingangs erwähnte US 3 389 393 jeweils ein Radargerät nach dem Oberbegriff des beigefügten Anspru ches 1, wobei in diesem Stand der Technik an den freien Enden der Rotorblätter jeweils eine Antenne angeordnet ist.In contrast, the describe DE 39 22 086 C1 as well as the aforementioned US 3,389,393 in each case a radar device according to the preamble of the attached Anspru Ches 1, wherein in this prior art at the free ends of the rotor blades in each case an antenna is arranged.

Allgemein gibt es bei Drehflüglern das Problem, dass ein Antennensichtfeld von 360° X 360° schwer zu erreichen ist, da aufgrund des Rotors Störungen während des Fluges auftreten und es nur begrenzte geeignete Bereiche zur Antenneninstallation gibt.Generally There are rotorcraft the problem that an antenna field of view of 360 ° X 360 ° is difficult to achieve because due to the rotor interference while of the flight occur and there are only limited suitable areas for Antenna installation gives.

Aus der US 605 494 7 ist ein Radargerät für einen Hubschrauber bekannt, das mit einer Reflektoranordnung an den Rotorblättern des Hubschrauberrotors arbeitet. Die Reflektoranordnungen sind jeweils nahe dem Rotormast angeordnet. Reflektoranordnungen können an der Unterseite des Rotorblattes zum Abtasten der Bodenumgebung und an der Oberseite des Rotorblattes zum Abtasten des Himmels angeordnet sein. RF-Strahlung wird jeweils durch zugeordnete Speisehörner auf die Reflektoranordnungen zur Reflektion nach unten bzw. nach oben geleitet.From the US 605 494 7 a radar device for a helicopter is known, which works with a reflector assembly on the rotor blades of the helicopter rotor. The reflector assemblies are each arranged near the rotor mast. Reflector assemblies may be disposed on the underside of the rotor blade for sensing the ground environment and at the top of the rotor blade for sensing the sky. RF radiation is directed by associated feed horns on the reflector assemblies for reflection downwards or upwards.

Bei aus dem weiter oben genannten Stand der Technik bekannten Radargeräten mit einem zusätzlichen gesonderten Drehkreuz verursacht dieses Drehkreuz einen wesentlichen zusätzlichen Luftwiderstand, insbesondere wegen der Installation des Drehkreuzes auf dem Rotormast. Man hat zwar versucht, diesen Effekt durch zusätzliche aerodynamische Verkleidungen zu minimieren, jedoch bedeutet dies wiederum höheren Aufwand. Durch Einfluss des Rotors wird weiter dem Signal zusätzliches Rauschen hinzugefügt, was die Sensoreffizienz beeinträchtigt.at from the radar devices known from the prior art mentioned above an additional separate turnstile causes this hub a substantial additional Air resistance, especially because of the installation of the turnstile on the rotor mast. One tried, this effect by additional Minimizing aerodynamic fairings, however, means this again higher Effort. The influence of the rotor further adds to the signal Added noise, which affects sensor efficiency.

Andere Anwendungen, wie beispielsweise aus der DE 101 20 536 C2 bekannt, zeigen in die Form eines Luftfahrzeuges integrierte Antennen. Solche Systeme sind insbesondere in dem Horizontalsichtfeld der Antennenanordnung begrenzt.Other applications, such as from the DE 101 20 536 C2 known, show in the shape of an aircraft integrated antennas. Such systems are limited in particular in the horizontal field of view of the antenna arrangement.

Auch die bisher bekannten rotorgetragenen Antennensysteme können nur eine sehr begrenzte Sicht liefern. Außerdem sind sie aufwändig in Herstellung und Wartung.Also the previously known rotor-supported antenna systems can only provide a very limited view. Besides, they are elaborate in Manufacture and maintenance.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radargerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart zu verbessern, dass es einerseits ein großes ungestörtes Sichtfeld liefert und andererseits dennoch einfach herstellbar ist und leicht gewartet werden kann.task The invention is a radar device according to the preamble of To improve claim 1 such that it on the one hand a large undisturbed field of view supplies and on the other hand still easy to produce and easy can be serviced.

Diese Aufgabe wird durch ein Radargerät mit den Merkmalen des beigefügten Patentanspruches 1 gelöst.These Task is by a radar device with the characteristics of the attached Claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung schafft ein Radargerät für einen Hubschrauber oder einen sonstigen Drehflügler, der einen mit mehreren Rotorblättern versehenen Hubschrauberrotor oder allgemeiner Drehflügelrotor aufweist, wobei an freien Enden der Rotorblätter mehrere Antennen angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist zunächst vorgesehen, dass wenigstens zwei der Antennen unterschiedliche vertikale Ausrichtungen haben.The Invention provides a radar device for one Helicopter or other rotorcraft, one with several rotor blades having a helicopter rotor or a general rotor rotor, wherein arranged at free ends of the rotor blades a plurality of antennas are. According to the invention, it is initially provided at least two of the antennas have different vertical orientations to have.

Durch eine Überlagerung unterschiedlicher vertikaler Sichtfelder der Antennen an den Rotorblättern kann somit ein breiteres ungestörtes Vertikalsichtfeld geschaffen werden.By an overlay different vertical fields of view of the antennas on the rotor blades can thus a broader undisturbed Vertical field of view are created.

Weiter ist erfindungsgemäß eine entfernbar an der Rotorblattspitze anbringbare Antenneneinheit vorgesehen, die die Antennen und deren Steuereinheit enthält.Further is a removable according to the invention the rotor blade tip attachable antenna unit is provided, the contains the antennas and their control unit.

Durch die Anordnung der Antennen an den freien Enden der Rotorblätter kann ein ungestörtes Sichtfeld jeder einzelnen Antenne, insbesondere nach unten, geschaffen werden. Außerdem lässt sich so ein leichtgewichtiges, hochintegriertes Radarsystem schaffen, ohne die Leistungsfähigkeit und die Arbeitsweise des Hubschraubers, insbesondere hinsichtlich Luftwiderstand und Energieverbrauch wesentlich zu beeinflussen.The arrangement of the antennas at the free ends of the rotor blades, an undisturbed field of view of each individual antenna, in particular down, to be created. In addition, such a lightweight, highly integrated radar system can be created without significantly affecting the performance and operation of the helicopter, particularly in terms of air resistance and energy consumption.

Bei einer Datenübertragung durch optische Leiter oder Wellenleiter in dem Kern eines Rotorblattes lässt sich ein einfacher Weg zur Zusammensetzung des Systems ohne Einfluss auf die Rotorblattmasse schaffen. Die Installation an der Ro torblattspitze ermöglicht eine einfache Entfernung und Wartung des Antennensystems.at a data transfer by optical conductors or waveguides in the core of a rotor blade let yourself a simple way to composition of the system without influence to create the rotor blade mass. The installation on the rotor blade tip allows easy removal and maintenance of the antenna system.

Eine bevorzugte Lösung wendet Mikrosystemtechnologie an, um Radarantennen einschließlich einer Steuereinheit direkt an der Rotorblattspitze zu implementieren.A preferred solution applies microsystems technology to radar antennas including one Implement control unit directly to the rotor blade tip.

Wenn an verschiedenen Rotorblättern jeweils Antennen mit unterschiedlicher vertikaler Ausrichtung angeordnet werden, schaffen die Antennensysteme je nach Menge der Rotorblätter eines Hubschraubertyps – üblicherweise zwei bis sieben, jedoch nicht auf diese Anzahl begrenzt – ein gesamtes vertikales Sichtfeld von bis zu 180°. Zusätzlich können die Merkmale eines Radars mit synthetischer Apertur (SAR) verwendet werden. Es lässt sich ein Horizontalsichtfeld von 360° kombiniert mit einer rotierenden SAR-Fähigkeit unter Verwendung des rotierenden Systems zu schaffen.If on different rotor blades each arranged antennas with different vertical orientation Depending on the number of rotor blades, the antenna systems will create one Helicopter type - usually two to seven, but not limited to this number - a whole vertical Field of view of up to 180 °. additionally can used the characteristics of a synthetic aperture radar (SAR) become. It leaves a horizontal field of view of 360 ° combined with a rotating one SAR capability to create using the rotating system.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this shows:

1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein Rotorblatt und den Rotormast eines Hubschrauberrotors mit einer Antenneneinrichtung als Teil eines Radargerätes gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic cross-sectional view through a rotor blade and the rotor mast of a helicopter rotor with an antenna device as part of a radar device according to a first embodiment;

2 eine schematische Querschnittsansicht durch ein Rotorblatt und den Rotormast eines Hubschrauberrotors mit einer Antenneneinrichtung als Teil eines Radargerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform; 2 a schematic cross-sectional view through a rotor blade and the rotor mast of a helicopter rotor with an antenna device as part of a radar device according to a second embodiment;

3 eine Draufsicht auf die Spitze eines Rotorblattes mit einem rotierenden Antennensystem, wie es bei der ersten oder der zweiten Ausführungsform verwendbar ist; und 3 a plan view of the tip of a rotor blade with a rotating antenna system, as used in the first or the second embodiment; and

4 eine schematische Seitenansicht eines Hubschrauberrotors mit zwei Rotorblättern zusammen mit einer Überlagerung von Rotor antennenfeldern. 4 a schematic side view of a helicopter rotor with two rotor blades together with a superposition of rotor antenna fields.

Fortschrittliche Drehflügler sind mit vielen hochkomplexen Systemen einschließlich Radarsensoren zur Navigation und/oder Überwachung und mit Waffensystemen ausgerüstet. Aufgrund der großen Menge von Antennen verwendenden Sensoren, z.B. UHF-Antennen, VHF-Antennen, GPS-Antennen, SatCom-Antennen usw., und aufgrund der begrenzten Anzahl geeigneter Installationsorte für die zugehörigen Antennen gibt es ein dringendes Bedürfnis, adäquate Installationsmöglichkeiten zu finden, die die volle Sensorleistung und Sensorfunktion sicherstellen. insbesondere verursachen laufende Rotorsysteme viele Störungen in dem Antennensystem, was Rauschen und ein begrenztes Sichtfeld mit sich bringt.progressive rotorcraft are with many highly complex systems including radar sensors for navigation and / or monitoring and equipped with weapon systems. Due to the large amount antennas using sensors, e.g. UHF antennas, VHF antennas, GPS antennas, SatCom antennas, etc., and due to the limited There are a number of suitable installation locations for the associated antennas urgent need, adequate installation options to find the full sensor performance and sensor function. in particular, running rotor systems cause many faults in the antenna system, causing noise and a limited field of view brings.

Ausgehend von bekannten Radarsystemen, wie sie beispielsweise in der DE 199 45 791 C1 , der DE 43 28 573 A1 , der DE 10 2004 005 399 A1 , der DE 43 23 511 C1 , oder DE 39 22 086 C1 beschrieben sind, wird hier vorgeschlagen, ein Längsstrahler-Antennensystem („End-fixe-Antennensystem", z. B. Helixantenne, Yagi-Antenne, Planarantenne usw.) an der Spitze eines Rotorblattes zu installieren. Dies schafft eine Lösung, ein ungestörtes, verbessertes Sichtfeld für Radarsysteme mit einem einfachen Weg zum Integrieren, Installieren und Wartung des Systems während der Servicephase zu kombinieren.Starting from known radar systems, such as those in the DE 199 45 791 C1 , of the DE 43 28 573 A1 , of the DE 10 2004 005 399 A1 , of the DE 43 23 511 C1 , or DE 39 22 086 C1 It is proposed here to install an "end-fixe antenna system" (eg helical antenna, Yagi antenna, planar antenna, etc.) at the tip of a rotor blade, which provides a solution, an undisturbed, Improved field of view for radar systems with a simple way to integrate, install and maintain the system during the service phase.

1 zeigt die Systemarchitektur des rotorgetragenen Antennensystems gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radargerätes mit Optikfaserverbindungen und einer RF-Leistungserzeugung in der Spitze des Rotorblattes. 1 zeigt hierzu in schematischer Querschnittansicht ein Rotorblatt 10 eines insgesamt mit 12 bezeichneten Hubschrauberrotors. Das Rotorblatt 10 ist mit einem ersten Ende an einem Rotormast 14 befestigt. An dem gegenüberliegenden, freien Ende 16 ist eine Antenneneinheit 18 lösbar befestigt. 1 shows the system architecture of the rotor-borne antenna system according to a first embodiment of the radar apparatus according to the invention with optical fiber connections and RF power generation in the tip of the rotor blade. 1 shows a schematic cross-sectional view of a rotor blade 10 a total with 12 designated helicopter rotor. The rotor blade 10 is with a first end to a rotor mast 14 attached. At the opposite, free end 16 is an antenna unit 18 releasably secured.

Die Antenneneinheit 18 bildet ein entfernbares Antennensystem für die Rotorblattspitze 17 und weist einen Basiskörper 20 auf, der lösbar an dem Rotorblatt 10 befestigt ist. Die Antenneneinheit 18 weist weiter wenigstens eine Antenne 22 sowie eine Antennensteuereinheit 24 auf. Die Antenne 22 und die Antennensteuereinheit 24 sind in dem Basiskörper 20 untergebracht. Der Basiskörper 20 hat eine bezüglich der aerodynamischen Eigenschaften einer Rotorblattspitze 17 optimierte äußere Kontur.The antenna unit 18 forms a removable antenna system for the rotor blade tip 17 and has a base body 20 on, the detachable on the rotor blade 10 is attached. The antenna unit 18 further includes at least one antenna 22 and an antenna control unit 24 on. The antenna 22 and the antenna control unit 24 are in the base body 20 accommodated. The base body 20 has a respect to the aerodynamic properties of a rotor blade tip 17 optimized outer contour.

Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die Antennensteuereinheit 24 einen RF-Generator 26 auf, der die Antenne 22 mit RF-Leistung zum Abstrahlen versorgt. An dem Rotorblatt 10 ist an dem freien Ende 16 rotorblattseitig eine Wandlereinrichtung in Form eines optischen Sende-Empfängers 28 vorgesehen. Der optische Sende-Empfänger 28 wandelt von der Antenne 22 kommende Spannungssignale in optische Signale um und sendet diese über eine erste Leitung in Form eines (Glas-)Faserkabels 30 in Richtung Rotormast 14. Umgekehrt wandelt der optische Sende-Empfänger 28 über das Faserkabel 30 zu dem optischen Sende-Empfänger 28 gesendete optische Signale in durch die Antennensteuereinheit 24 verwertbare Spannungssignale um.At the in 1 shown first embodiment, the antenna control unit 24 an RF generator 26 on top of the antenna 22 supplied with RF power for blasting. On the rotor blade 10 is at the free end 16 rotor blade side a transducer means in the form of an optical transceiver 28 intended. The optical transceiver 28 converts from the antenna 22 incoming voltage signals in optical signals and sends them via a first line in the form of a (glass) fiber cable 30 in the direction of the rotor mast 14 , Conversely, the optical transceiver converts 28 over the fiber cable 30 to the optical transceiver 28 sent optical signals in by the antenna control unit 24 usable voltage signals um.

Das Faserkabel 30 ist durch den Kern des Rotorblattes 10 entlang dessen gesamter Länge von der Rotorblattspitze 17 bis hin zum Übergang vom drehenden ins stehende System am Rotormast 14 geführt. Von dort werden die Signale über eine Sende-/Empfangseinheit berührungslos, optisch durch die Luft zum Empfänger 32 übertragen. Im Inneren des Rotormastes 14 ist ein optischer Empfänger 32 nicht rotierend angeordnet. Der optische Empfänger 32 bildet eine zweite Wandlereinrichtung und ist dazu ausgebildet, von der Antennensteuereinheit 24 über das erste Faserkabel 30 geleitete optische Signale zurück in Spannungssignale umzuwandeln. Der optische Empfänger 32 ist über eine zweite Leitung 34 mit einem Signalverarbeitungsrechner 36, der im Rumpf des Hubschraubers in bekannter Weise angeordnet sein kann, verbunden. Der optische Empfänger 32 ist vorzugsweise ebenfalls als Sendeempfänger ausgebildet, um auch von dem Signalverarbeitungsrechner 36 in Richtung Antenne 22 über die zweite Leitung 34 gesendete Steuersignale in optische Signale zur Übermittlung über das Faserkabel 30 umzuwandeln. Für nähere Einzelheiten hinsichtlich der optoelektrischen Kommunikation, auch hinsichtlich der Energieversorgung, wird auf die DE 39 22 086 C1 verwiesen.The fiber cable 30 is through the core of the rotor blade 10 along the entire length of the rotor blade tip 17 up to the transition from the rotating to the stationary system on the rotor mast 14 guided. From there, the signals are transmitted contactlessly via a transmitting / receiving unit, optically through the air to the receiver 32 transfer. Inside the rotor mast 14 is an optical receiver 32 not arranged in a rotating manner. The optical receiver 32 forms a second transducer means and is adapted to be received by the antenna control unit 24 over the first fiber cable 30 to redirect guided optical signals back to voltage signals. The optical receiver 32 is over a second line 34 with a signal processing computer 36 , which can be arranged in the fuselage of the helicopter in a known manner, connected. The optical receiver 32 is preferably also designed as a transceiver to also from the signal processing computer 36 in the direction of the antenna 22 over the second line 34 sent control signals in optical signals for transmission via the fiber cable 30 convert. For further details regarding the opto-electrical communication, also with regard to the power supply, is on the DE 39 22 086 C1 directed.

In 2 ist in zu 1 vergleichbarer Darstellung eine zweite Ausführungsform des Radargerätes dargestellt. Dabei sind entsprechende Teile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführung im wesentlichen dadurch, dass die Signalleitung durch das Rotorblatt 10 nicht auf optischem Wege, sondern über ein RF-Kabel 38 erfolgt. Bei der zweiten Ausführungsform ist die erste Leitung somit durch dieses RF-Kabel 38 gebildet. Anstelle des optischen Empfängers 32 ist eine Drehverbindung 40 vorgesehen, die RF-Wellen von der nicht drehenden zweiten Leitung 34 auf das sich mitdrehende RF-Kabel 38 und umgekehrt übertragen kann. Anstelle des RF-Kabels 38 kann auch ein Wellenleiter vorgesehen sein. In dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist ein RF-Generator 42 zur Erzeugung von über die Antenne 22 abzustrahlender RF-Leistung dem Signalverarbeitungsrechner 36 zugeordnet und nicht der in der An tenneinheit 18 untergebrachten Antennensteuereinheit 44. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel von 2 dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1.In 2 is in too 1 comparable representation of a second embodiment of the radar device shown. In this case, corresponding parts are provided with corresponding reference numerals, and the description thereof will not be repeated. The second embodiment differs from the first embodiment essentially in that the signal line through the rotor blade 10 not by optical means, but via an RF cable 38 he follows. Thus, in the second embodiment, the first line is through this RF cable 38 educated. Instead of the optical receiver 32 is a rotary joint 40 provided, the RF waves from the non-rotating second line 34 on the co-rotating RF cable 38 and vice versa. Instead of the RF cable 38 can also be provided a waveguide. In the illustrated second embodiment is an RF generator 42 for generating over the antenna 22 radiated RF power the signal processing computer 36 assigned and not in the on unit 18 housed antenna control unit 44 , Otherwise, the second embodiment corresponds to 2 according to the first embodiment 1 ,

Bei beiden 1 und 2 ist jeweils nur ein einzelnes Rotorblatt 10 dargestellt. Es sollte jedoch klar sein, dass auch alle anderen Rotorblätter des Hubschrauberrotors 12 in entsprechender Weise mit Antenneneinheiten vergleichbar der ersten Antenneneinheit 18 ausgerüstet sind.By both 1 and 2 is in each case only a single rotor blade 10 shown. However, it should be clear that all other rotor blades of the helicopter rotor 12 in a corresponding manner with antenna units comparable to the first antenna unit 18 are equipped.

Eine solche Antenneneinheit 18 ist in 3 in Draufsicht dargestellt. Der Basiskörper 20 ist an dem freien Ende 16 des Rotorblattes 10 dargestellt. Wie dargestellt, können nicht nur eine sondern mehrere Antennen, nämlich hier die Antenne 22 als erste Antenne sowie eine zweite Antenne 46, in dem Basiskörper 20 untergebracht sein und durch die Antennensteuereinheit 24 gesteuert sein. An der Rotorblattspitze 17 können somit, abhängig von der Betriebsfrequenz, auch mehrere Antennen 22, 46 mit unterschiedlichen Sichtfeldern in der Horizontalebene und/oder der Vertikalebene implementiert sein.Such an antenna unit 18 is in 3 shown in plan view. The base body 20 is at the free end 16 of the rotor blade 10 shown. As shown, not only one but several antennas, namely here the antenna 22 as the first antenna and a second antenna 46 in the base body 20 be housed and through the antenna control unit 24 be controlled. At the rotor blade tip 17 Thus, depending on the operating frequency, also several antennas 22 . 46 be implemented with different fields of view in the horizontal plane and / or the vertical plane.

4 zeigt eine Seitenansicht auf den Hubschrauberrotor 12 mit dem ersten Rotorblatt 10 und einem entsprechenden zweiten Rotorblatt 50, wobei an dem ersten Rotorblatt 10 die Antenneneinheit 18 als erste Antenneneinheit angeordnet ist und an dem zweiten Rotorblatt 50 in entsprechender Weise eine zweite Antenneneinheit 52 angebracht ist. Die erste Antenneneinheit 18 und die zweite Antenneneinheit 52 sind bis auf die vertikale Ausrichtung ihrer Antennen 22 und 46 gleich. Die Antennen 22, 46 der zweiten Antenneneinheit haben ein weiter nach unten ausgerichtetes vertikales Sichtfeld 54; und die Antennen 22, 46 der ersten Antenneneinheit 18 haben eine weiter nach oben ausgerichtetes vertikales Sichtfeld 53. Weiter können auch, was nicht näher dargestellt ist, die beiden Antennen 22, 46 jeder der Antenneneinheiten 18, 52 unterschiedliche vertikale Ausrichtungen zueinander haben. 4 shows a side view of the helicopter rotor 12 with the first rotor blade 10 and a corresponding second rotor blade 50 , wherein on the first rotor blade 10 the antenna unit 18 is arranged as the first antenna unit and on the second rotor blade 50 in a corresponding manner, a second antenna unit 52 is appropriate. The first antenna unit 18 and the second antenna unit 52 are down to the vertical orientation of their antennas 22 and 46 equal. The antennas 22 . 46 the second antenna unit have a further downwardly aligned vertical field of view 54 ; and the antennas 22 . 46 the first antenna unit 18 have a more vertical vertical field of view 53 , Next can also, which is not shown in detail, the two antennas 22 . 46 each of the antenna units 18 . 52 have different vertical orientations to each other.

Das Integrieren einer oder mehrerer Antennen 22, 46 mit einem unterschiedlichen Sichtfeld in jedes Rotorblatt 10, 50 des Hubschraubers schafft ein verbessertes Sichtfeld für das Radarsystem oder Radargerät. Für ein Sieben-Blatt-Rotorsystem wie es z.B. bei dem auf dem Markt unter der Bezeichnung „CH-53E" bekannten Hubschrauber eingesetzt ist, kann mit einem Set von sieben Antennen 22 mit einem jeweiligen Sichtfeld von z.B. 30° in vertikaler Richtung ein gesamtes vertikales Sichtfeld von nahezu 210° realisiert werden, das mit einem horizontalen Sichtfeld von 360° kombiniert ist.Integrating one or more antennas 22 . 46 with a different field of view in each rotor blade 10 . 50 The helicopter provides an improved field of view for the radar system or radar. For a seven-blade rotor system such as is used in the helicopter known on the market as the "CH-53E", a set of seven antennas can be used 22 with a respective field of view of eg 30 ° in the vertical direction, an entire vertical field of view of almost 210 ° can be realized, which is combined with a horizontal field of view of 360 °.

Die 4 zeigt diese Fähigkeit für einen Zwei-Blatt-Rotor wie er z.B. bei dem unter der Bezeichnung „BELL-UH-1" bekannten Hubschrauber verwendet ist, als ein Ausführungsbeispiel. 4 zeigt insbesondere die Überlagerung von Rotor-Antennen-Sichtfeldern 53, 54 für ein Zweiblatt-Rotorsystem mit dem oberen Sichtfeld 53 und dem unteren Sichtfeld 54.The 4 shows this capability for a two-blade rotor as used, for example, in the helicopter known as the "BELL-UH-1" as an embodiment. 4 shows in particular the superposition of rotor antenna fields of view 53 . 54 for a two-bladed rotor system with the upper field of view 53 and the lower field of view 54 ,

Der Hauptvorteil dieser neuen Anordnung ist die wesentliche Vergrößerung des Sichtfeldes eines hubschraubergetragenen Radarsystems. Es kann die Fähigkeit eines Sichtfeldes von 360° x 360° geschaffen werden, ohne dass das Radarsignal durch Rotoreinflüsse gestört wird und ohne dass der aerodynamische Widerstand erhöht wird. Gleichzeitig lassen sich die Antennensysteme leicht integrieren und warten.Of the The main advantage of this new arrangement is the substantial enlargement of the Field of view of a helicopter-borne radar system. It can be the ability a field of view of 360 ° x 360 ° created be without the radar signal being disturbed by rotor influences and without increasing the aerodynamic drag. At the same time let The antenna systems integrate and maintain easily.

Zusätzliche Vorteile sind ein geringerer Energieverbrauch des Gesamtsystems, die besondere Leichtgewichtigkeit des Systems sowie die Einfachheit der Konstruktion.additional Advantages are a lower energy consumption of the whole system, the special lightweightness of the system as well as the simplicity the construction.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung des neuen Radarsystems liegt in der Verwendung als Weitfeldsensor in einer Detektionsvorrichtung zum Detektieren von Kollisionsgefahren. Das hier beschriebene Radargerät wird als Weitfeldsensor eingesetzt. Erfasst dieses Radargerät ein Objekt, das von der Flugbahn her mit dem das Radargerät tragenden Drehflüglers kollidieren könnte, so wird dieses Objekt bei Unterschreiten eines bestimmten Abstandes von dem Radargerät auf einen Nahfeldsensor, insbesondere auf eine optische Kamera oder Wärmebildkamera übertragen, die die Klassifizierung des Objektes vornimmt. Wird dabei weiterhin eine Kollisionsgefahr detektiert, so wird eine Ausweichroute berechnet und vorgeschlagen oder automatisch initiiert.A Particularly advantageous use of the new radar system is in the use as a wide field sensor in a detection device for detecting collision hazards. The radar described here is called Widefield sensor used. Does this radar detect an object that from the trajectory collide with the radar device carrying rotary wing aircraft could, So this object is falling below a certain distance from the radar device transmitted to a near field sensor, in particular to an optical camera or thermal imaging camera, which makes the classification of the object. Will continue doing so detects a risk of collision, an alternative route is calculated and proposed or automatically initiated.

Für weitere Einzelheiten dieser vorteilhaften Verwendung des hier beschriebenen Radargerätes wird auf die hier mitanhängige Patentanmeldungen der Anmelderin vom gleichen Tag mit dem Titel „Kollisionsgefahrdetektionsvorrichtung für ein Luftfahrzeug" verwiesen.For further Details of this advantageous use of the here described Radar device is on the here pending Applicant's patent applications of the same date entitled "Collision Hazard Detection Apparatus for a Aircraft ".

1010: Rotorblattrotor blade
1212: Hubschrauberrotorhelicopter rotor
1414: Rotormastrotor mast
1616: freies Endefree The End
1717: RotorblattspitzeRotor blade tip
1818: Antenneneinheitantenna unit
2020: Basiskörperbase body
2222: erste Antennefirst antenna
2424: AntennensteuereinheitAntenna control unit
2626: RF-Generator (mitrotierend)RF generator (Co-rotating)
2828: optischer Sender-Empfänger (Wandlereinrichtung)optical Transmitter-receiver (Converting means)
3030: Faserkabel (erste Leitung)fiber cable (first line)
3232: optischer Empfängeroptical receiver
3434: zweite Leitungsecond management
3636: SignalverarbeitungsrechnerSignal processing computer
3838: RF-Kabel oder Wellenleiter (erste Leitung)RF cable or waveguide (first line)
4040: Drehverbindungrotary joint
4242: RF-Generator (stationär)RF generator (stationary)
4444: AntennensteuereinheitAntenna control unit
4646: zweite Antennesecond antenna
5050: zweites Rotorblattsecond rotor blade
5252: zweite Antenneneinheitsecond antenna unit
5353: obere Sichtfeldupper field of view
5454: unteres Sichtfeldlower field of view

Claims

Radar apparatus for a rotorcraft, one with multiple rotor blades ( 10 . 50 ) provided rotary wing rotor ( 12 ), wherein at free ends ( 16 ) of the rotor blades ( 10 . 50 ) several antennas ( 22 . 46 ) are arranged, each rotor blade ( 10 . 50 ) with at least one antenna ( 22 ), characterized in that a set of antenna units ( 18 . 52 ) is provided that the sentence at least a first ( 18 ) and a second antenna unit ( 52 ), that each antenna unit ( 18 . 52 ) a base body ( 20 ), which is interchangeable at the top ( 17 ) one of the rotor blades ( 10 . 50 ) of the rotary wing rotor ( 12 ) and at least one of the plurality of antennas ( 22 . 46 ) on or in the base body ( 20 ) is arranged such that the at least one antenna ( 22 . 46 ) of the first antenna unit ( 18 ) a different orientation to the base body ( 20 ) like the at least one antenna ( 22 . 46 ) of the second antenna unit ( 52 ), so that on different rotor blades ( 10 . 50 ) seated antennas ( 22 . 46 ) each have different vertical orientations, that each antenna unit except for the vertical orientation of their antennas ( 22 . 46 ) is equal to the base body ( 20 ) with respect to the aerodynamic properties of the rotor blade tip ( 17 ) has optimized outer contour and that each antenna unit ( 18 . 52 ) own antenna control unit ( 24 . 44 ) having.

Radar device according to claim 1, characterized in that the vertical orientation of the different antennas ( 22 . 46 ) is selected such that the antenna fields of view ( 53 . 54 ) overlap only slightly in projection on a plane passing through the rotor axis of rotation.

Radar apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that signals from the antennas ( 22 . 46 ) optically to a non-co-rotating signal processing system ( 36 ) be transmitted.

Radar device according to one of the preceding claims, characterized in that each antenna control unit ( 24 ) has its own co-rotating RF generator ( 26 ) for generating via the associated antenna ( 22 . 46 ) has radiated RF power.

Radar apparatus according to one of the preceding Claims, characterized in that on each rotor blade ( 10 . 50 ) a first, from the top ( 17 ) up to the rotor mast ( 14 ) guided line ( 30 . 38 ) for signals from the antenna ( 22 . 46 ) is provided so that the signals from the antenna ( 22 . 46 ) over the first line ( 30 . 38 ) and a second, by the rotor mast ( 14 ) guided line ( 34 ) to a signal processing, non-co-rotating computer unit ( 36 ) are transferable.

Radar apparatus according to claim 5, characterized in that the first ( 38 ) and the second line ( 34 ) are each formed as an RF line to both the signals from the antenna ( 22 . 46 ) in the computer unit ( 36 ) as well as RF voltage from a non-co-rotating RF generator ( 42 ) on the antenna ( 22 . 46 ) to broadcast.

Radar device according to claim 3, 4 and 5, characterized in that at least the first line as an optical line, in particular glass fiber or the like fiber line ( 30 ), wherein between the first line and the antenna ( 22 . 46 ) a converter device ( 28 ) is provided for the conversion of antenna signals into optical signals.