DE1236346B

DE1236346B - Einrichtung zum Fuehren von Luftfahrzeugen auf einer Abfangbahn

Info

Publication number: DE1236346B
Application number: DEC21790A
Authority: DE
Inventors: Frederick Hugh Battle; Abraham Tatz
Original assignee: Cutler Hammer Inc
Current assignee: Cutler Hammer Inc
Priority date: 1959-07-07
Filing date: 1960-06-28
Publication date: 1967-03-09

Description

DEUTSCHES WlW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche Kl.: 62 c - 25/08

Nummer: 1236 346

Aktenzeichen: C 21790 XI/62 c

236 346 Anmeldetag: 28.Juni 1960

Auslegetag: 9. März 1967

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Führen von Luftfahrzeugen auf einer Abfangbahn und gegebenenfalls einer vor dieser liegenden, steilen Gleitbahn mit einem Bordempfänger zum Empfang von zwei Signalen zur Bestimmung von zwei Lagekoordinaten des Luftfahrzeugs in der durch die Anfluggleitbahn und die Abfangbahn gebildeten Vertikalebene.

Es sind Landesysteme bekannt, bei denen ein Luftfahrzeug längs eines Richtstrahles in die unmittelbare Nähe der Landebahn geleitet wird. Diese Anflugbahn ist bezüglich der Landebahn viel zu steil, um ein normales Aufsetzen des Luftfahrzeuges zu ermöglichen. Von einem bestimmten Punkt ab verlassen daher die Luftfahrzeuge die Anflugbahn und gehen in eine der Landebahn asymptotisch nähernde Abfangbahn über.

Es sind aber auch Einrichtungen bekanntgeworden, die dem Flugzeugführer eine Anzeige liefern und angeben, ob er sich auf einer vorgegebenen Abfangbahn befindet, so daß eine völlige Blindlandung mög-Hch wäre. Bei einem dieser Systeme wird die Abfangbahn aus der Höhe über Grund und der Sinkgeschwindigkeit berechnet. Die Höhe wird dabei von einem nach dem DME-Prinzip arbeitenden Funkhöhenmesser geliefert. Diese Höhenmesserart arbeitet für die vorliegenden Zwecke jedoch zu ungenau.

Bei einem anderen bekannten System empfängt das Luftfahrzeug Höhenwinkelinformationen von einem Leitstrahl, der etwa vom beabsichtigten Aufsetzpunkt ausgeht und eine der zur Bestimmung der Luftfahrzeuglage im Raum notwendigen Koordinaten darstellt. Die andere Koordinate wird durch DME erhalten, wobei man die Entfernung zwischen Luftfahrzeug und Leitstrahlsendestelle mißt. Auch hier arbeitet das DME-System nicht genau genug, weil unter einem sehr flachen Winkel zur Erdoberfläche gemessen wird. Setzt das Luftfahrzeug hinter dem theoretischen Aufsetzpunkt auf, so gerät es außerhalb des Führungsbereichs des Leitstrahls.

Zur Bestimmung des Übergangspunktes sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine Einrichtung zur Bestimmung der Abfangbahn zu schaffen, deren Genauigkeit um so größer wird, je näher das Luftfahrzeug dem Aufsetzpunkt kommt. Außerdem soll die Funktionsfähigkeit der Einrichtung während des Anflugs überprüfbar sein. Auch soll mit der Einrichtung ein Fliegen auf beliebigen Anflugbahnen möglich sein.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Bordempfänger zum Empfang eines von einem hinter der Aufsetzstelle gelegenen Sendepunkt ausgesendeten Einrichtung zum Führen von Luftfahrzeugen auf einer Abfangbahn

Anmelder:

Cutler-Hammer Incorporated, Milwaukee, Wis. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. Κ. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte, Bremen, Feldstr. 24

Als Erfinder benannt:

Abraham Tatz, Levittown;

Frederick Hugh Battle, Seaford, Ν. Υ. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Juli 1959 (825 469) - -

Richtstrahlbündels eingerichtet ist, das ein als Funktion seines Höhenwinkels kodiertes Höhenwinkelsignal enthält, und daß eine Rechenvorrichtung zur fortlaufenden Berechnung der Abfangbahn vorgesehen ist, wobei ein Differenzsignal erzeugt wird, das die Abweichung einer Ist-Abfangbahn von einer Soll-Abfangbahn anzeigt.

Der Bordempfänger ist auch zum Empfang eines von einem zweiten Sendepunkt vor der Aufsetzstelle ausgesendeten, zweiten Richtstrahlbündels eingerichtet, das ein als Funktion seines Höhenwinkels kodiertes zweites Höhenwinkelsignal enthält.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung zum Führen von Luftfahrzeugen auf einer Abfangbahn dargestellt. Es zeigen

F i g. 1 bis 4 schematische Darstellungen des der Einrichtung zugrunde liegenden Lösungsprinzips, F i g. 5 ein Blockdiagramm der Bodensendeanlage, F i g. 6 die Arbeitsweise des Impulsentzifferers,

Fig.7 ein Blockdiagramm des Empfängers im Luftfahrzeug,

F i g. 8 und 9 Arbeitsweise des Empfängers von Fig. 7,

Fig. 10 und 11 schematische Beispiele von Wellenformen für einen Spannungskomparator im Empfänger von Fig.7,

F i g. 12 ein Blockdiagramm für einen Bordrechner, F i g. 13 einen Teil des Rechners von F i g. 12,

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F i g. 14 ein Blockdiagramm für einen Rechner, der den vor der Sendestelle 2 liegenden Gleitrichtungspunkt feststellen soll, und

F i g. 15 ein Blockdiagramm für ein Gerät zum Uberprüfen der Funktion der Einrichtung in Verbindung mit einem Grundgeschwindigkeitsmesser.

F i g. 1 zeigt eine Landebahn 10 und deren Anfiuggrundlinie 11 sowie ein Funkleitgerät 12, das an Sendepunkten 13 und 14 angeordnete, in vertikaler Richtung abtastende Sendeantennen besitzt. Die Sendepunkte 13 und 14 werden im folgenden mit Sendestelle 2 und 1 bezeichnet. Die Sendestelle 2 ist in der Nähe des vorderen Endes seitlich der Landebahn angeordnet, so daß sie kein Hindernis für Luftfahrzeuge darstellt. Die Sendestelle 1 ist in einigem Abstand, beispielsweise etwa 1200 m vom vorderen Ende der Landebahn an gerechnet ebenfalls seitlich der Landebahn angeordnet.

Die von den Sendestellen 2 und 1 ausgesandten Richtstrahlen 15 bzw. 16 sind in der Vertikalebene ao scharf gebündelt und tasten den Luftraum fortlaufend in vertikaler Richtung ab.

Obgleich die beiden Richtstrahlbündel gleichzeitig ausgesandt werden könnten, ist es im besonderen vorgesehen, sie auf gleicher Zeitbasis mit einer geeigneten Kodierung so auszusenden, daß der Bordempfänger die beiden Richtstrahlbündel unterscheiden kann. Hierdurch ist es möglich, daß die Sender die gleiche Frequenz haben, wodurch der Empfängeraufbau einfacher gestaltet werden kann.

Es ist im Ausführungsbeispiel eine senkrechte Abtastgeschwindigkeit von zehn Perioden je Sekunde (fünf Perioden je Sekunde für jedes Strahlenbündel) vorgesehen. Diese Abtastgeschwindigkeit überfordert die Leistungsfähigkeit der Geräte nicht, außerdem fallen Winkelangaben in ausreichend dichten Intervallen an.

Ein entlang der Gleitbahn 18 und der Abfangbahn 19 fliegendes Luftfahrzeug 17 erhält Winkelmitteilungen sowohl vom Sendepunkt 13 als auch vom Sendepunkt 14, die aus der Lage des Luftfahrzeuges in der senkrechten Ebene in bezug auf die Sendestellen 1 und 2 gemessenen Winkel und dem bekannten Abstand zwischen den beiden Sendestellen berechnet werden.

In F i g. 3 sind Koordinatenachsen für den Flugweg und die Sendestellen dargestellt. Die X-Achse verläuft entlang der Mittellinie der Landebahn und ist positiv in Richtung des sich nähernden Flugzeuges. Die Sendestellen 1 und 2 sind seitlich gegenüber der Landebahn in Richtung der F-Achse versetzt.

Die Versetzung ist mit A und G bezeichnet. Für Berechnungen ist es zweckmäßig, die Koordinate χ = 0 auf die Mittellinie der Landebahn in Höhe der Sendestelle 1 zu legen. Die vertikalen Abstände oder Flughöhen werden entlang der Z-Achse gemessen. Der Übergangspunkt von der geraden Gleitbahn 18 auf die Abfangbahn 19 ist mit 24 bezeichnet.

Zur Erläuterung der Abfangbahn sollen die folgenden Definitionen dienen.

Die X-Achse (Fig.3) ist entlang der Mitte der Landebahn angeordnet, wobei sich der Nullpunkt bei 14' in Höhe der Sendestelle 2 befindet. Die Z-Achse stellt die Höhe dar.

Der Punkt 13' Hegt auf der Landebahn in Höhe der Sendestelle 2, wobei angenommen sei, daß die für die Landebahn geltenden Winkel der Strahlenbündel mit denen der Sendestellen identisch sind. Die strich-

punktierte Linie 32 zeigt auf einen Gleitwinkelrich tungspunkt 33. Die in F i g. 3 angegebenen Datei können wie folgt definiert werden:

a = Tangens des Höhenwinkels zwischen Sendestelle 2 und Luftfahrzeug;

b — Tangens des Höhenwinkels zwischen der Sendestelle und dem Luftfahrzeug;

g = Tangens des Winkels zwischen dem Gleitwinkelrichtungspunkt 33 und dem Luftfahrzeug;

D = horizontaler Abstand zwischen den Sendestellen 1 und 2;

F = horizontale Länge der Abfangbahn zwischen dem Übergangspunkt 24 und dem Aufsetzpunkt 21;

L = Abstand zwischen dem Aufsetzpunkt 21 und der Sendestelle 1;

P = Abstand zwischen dem Gleitwinkelrichtungspunkt 33 und der Sendestelle 1;

S = horizontaler Abstand zwischen dem Übergangspunkt 24 und dem Gleitwinkelriciitungspunkt 33.

Die Form der Abfangbahnen kann durch folgende Gleichung dargestellt werden:

dz dx

Durch Wahl unterschiedlicher Werte von F, L und S können entweder steilere oder flachere Abfangbahnen erhalten werden.

In Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der Sender dei beiden Bodenstellen dargestellt. Da die Sender ähnlich sind, wird im folgenden nur ein Sender Im einzelnen beschrieben, wobei entsprechende Teile des anderen Senders die gleichen Bezugszeichefl. aufweisen, sie sind jedoch mit einem zusätzlichen Indexstrich versehen. Die Antenne 41 wird durch einer Schwenkantrieb 42 so angetrieben, daß das abtastende Strahlenbündel in vertikaler Richtung mil einer bestimmten Frequenz bewegt wird. Es ist angenommen, daß sich die vertikalen Schwenkbewegungen der beiden Sendestellen abwechseln, so da£ beide Sender auf gleicher Zeitbasis arbeiten. Ztt diesem Zweck wird eine entsprechende Verbindung 48 zwischen den Antrieben 42,42' verwendet.

Für den Rechenvorgang werden die Tangensfunktionen der Höhenwinkel und nicht die Winke! selbst verwendet. Die Umwandlung der Winkel k die Tangenswerte wird vorzugsweise in der Bodenstation vorgenommen, um Fluggewicht zu spaten, Im Ausführungsbeispiel (F i g. 8) sind die Antenne und der Schwenkantrieb so konstruiert, daß die Höhenwinkel proportional der Bewegung eines Antriebsgliedes, beispielsweise einer Welle, erzeug! werden. Der Schwenkantrieb treibt dann einen Winkel-Tangenswandler 43 an, der ein Ausgängssignal proportional dem Tangens des jeweiliger] Winkels ergibt. Bei einigen Anwendungen ist ei vorteilhaft, die Antenne und den Antriebsmechanismus so zu bauen, daß sie direkt einen Ausgang entsprechend dem Tangens des Winkels ergeben, Der Wandler 43 treibt ein Gerät 44 an, das elefc-

irische Signale erzeugt, die sich mit dem Tangens signale zu entwickeln, die den Winkel des Luftfahr-

des Höhenwinkels ändern. zeuges in bezug auf die einzelnen Sendestellen darin dem Ausführungsbeispiel wird die Höheninfor- stellen. Die andere Baueinheit dient zur Berechnung mation für jedes Strahlenbündel dem Luftfahrzeug und zur Anzeige, um das Flugzeug entlang einer durch zwei Gruppen von Impulsen weitergegeben. 5 vorbestimmten Bahn zu steuern.

Die erste Gruppe besteht aus Einfachimpulsen, die Die von den Sendestellen 1 und 2 stammenden meistens als Tangens-Änderungsimpulse bezeichnet Sendungen werden bei der ersten Baueinheit

werden und die gleichen Änderungseinheiten des (F i g. 7) von der Antenne 91 empfangen.

Tangens des Winkels darstellen. In geeigneten Inter- Die Antenne 91 ist über eine Ferrit-Dämpfungs-

vallen wird ein kodiertes Impulspaar ausgesandt, io vorrichtung 94 an eine Mischstufe 95 angeschlossen, um das Strahlenbündel zu identifizieren. Beispiels- Ein Oszillator 96 ist ebenfalls mit der Mischstufe

weise kann ein Impulspaar statt jedem fünften verbunden, so daß sich eine geeignete Frequenz zum

Tangens-Änderungsimpuls ausgesandt werden, und Mischen mit dem empfangenen Frequenzbereich von

der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impuls- 15 bis 25 MHz ergibt. Der Zwischenfrequenzausgang

paaren kann für die beiden Sendestellen unterschied- 15 der Mischstufe 95 wird dem Zwischenfrequenz-

Iich sein und kann beispielsweise IZMikrosekunden verstärker und Detektor 97 weitergegeben und ge-

für die eine Sendestelle und 16 MikroSekunden für langt von dort zum Verstärker 98. Das Ausgangs-

die andere Sendestelle betragen. Der Empfang von signal des Verstärkers 98 besteht aus Impulsen, die

Tangens-Änderungsimpulsen in einem Luftfahrzeug abwechselnd den Sendestellen 1 und 2 zugeordnet

ergibt genaue Angaben der Änderungen des Winkels 20 sind.

in bezug auf eine bestimmte Sendestelle, gibt jedoch Wenn der von einer Sendestelle kommende Riehtkeinen Absolutwert an. Deshalb wird ein zweites strahl das Flugzeug bestreicht (Fig. 1), so werden Impulspaar an jeder Sendestelle erzeugt, dessen zeit- bei jedem Bestreichen Sendungen während einer Zeit liches Auftreten in bezug auf das Identifizierungs- empfangen, die durch die Richtstrahlbreite und die impulspaar sich als Funktion des Tangens des abso- 35 Empfindlichkeit des Empfängers bestimmt ist. Die luten Höhenwinkels ändert. Das zweite Impulspaar Signalstärke 99 (F i g. 8) ist im allgemeinen am größwird als Schiebeimpulspaar bezeichnet, und das ten in der Mitte des Richtstrahles und schwächer an Identifizierungsimpulspaar wird oft in diesem Zu- seinen Seiten. Zwischen den von der Sendestelle 1 sammenhang als Bezugsimpuispaar bezeichnet. ausgestrahlten Sendungen werden ähnliche Sendun-

Die Impulse des Schiebeimpulspaares können 30 gen bei 101 von der Sendestelle 2 empfangen,

einen zeitlichen Abstand haben, der von dem des Wenn sich ein Flugzeug noch sehr weit weg von

Bezugsimpulspaares an beiden Sendestellen unter- der Landebahn befindet, kann angenommen werden,

schiedlich ist, beispielsweise 14 Mikrosekunden. daß die Strahlungsenergie beider Sendestellen bei

Hierdurch kann das SchiebeimpuIspaar ohne wei- gleichen Sendeleistungen ungefähr gleich ist. Wenn

teres vom Bordempfänger identifiziert werden. Der 35 das Luftfahrzeug sich der Landebahn nähert, wird

Abstand der Impulse des SchiebeimpuIspaares kann sich die von beiden Sendestellen stammende Energie

der gleiche an beiden Sendestellen sein, da die erhöhen, jedoch wird die von der Sendestelle 1 kom-

Bezugsimpulse eine ausreichende Information zur mende im allgemeinen größer sein, da diese Sende-

rdentifizierung enthalten. stelle näher beim Luftfahrzeug liegt. Aus diesem

Im Bordempfänger werden die Tangens-Ände- 40 Grunde sind die aufgenommenen Energien 99 und

rungsimpulse gezählt, und es ist von Vorteil, die 101 mit verschiedener Amplitude dargestellt. Bei

Bezugs- und Schiebeimpulspaare als Einzelimpulse einer wirksamen Verstärkungsregelung ist das Aus-

anstatt der entsprechenden Tangens-Änderungs- gangssignal des Verstärkers 98 für beide Richtstrah-

impulse zu zählen. Ien im wesentlichen gleich.

In dem von einer Sendestelle ausgesandten Signal 45 Das Ausgangssignal entwickelt eine Spannung vom (F i g. 6) sind die Tangens-Elementarimpulse mit 51 Schiebeimpulspaar, die proportional dem Tangens bezeichnet. Der jedem Schiebeimpulspaar 74, 78 fol- des Höhenwinkels ist, und bildet ferner eine Stufengende Tangens-Elementarimpuls ist weggelassen, da spannung aus den Tangens-Änderungsimpulsen und er gelöscht wurde. Der zweite Impuls 61 des Bezugs- erzeugt außerdem Spannungen für automatische impulspaares ersetzt den entsprechenden Tangens- 50 Verstärkungsregelungen und Steuerzwecke. Die Elementarimpuls. Der Doppelpfeil 84 zeigt das Zeit- Schiebeimpulspaarspannung stellt die Stufenspanintervall zwischen dem zweiten Impuls 78 des nung auf eine absolute und nicht auf eine relative Schiebeimpulspaares mit dem zweiten Impuls 61 des Basis und gibt auch gegebenenfalls Korrekturnachfolgenden Bezugsimpulspaares an. Dieses Zeit- möglichkeiten.

intervall stellt den Tangens des Höhenwinkels im 55 Ein Teil des aufgenommenen Richtstrahls 99 Augenblick der Aussendung des Impulses 61 dar. (F i g. 8) ist in erheblich vergrößertem Maßstab in Wenn der Höhenwinkel zunimmt, so nimmt das Zeit- Fig. 9, a, b und c dargestellt. Die Tangens-Ändeintervall 84 ab und umgekehrt. rungsimpulse und die Schiebe- und Bezugsimpuls-Angenommen, das Signal stammt von der Sende- paare (Fig. 9, a und b) sind zur leichteren Erklästelle 1, so wird das Signal von Sendestelle 2 ähnlich 60 rung getrennt gezeigt. In F i g. 9, c ist ein kleiner Teil sein, jedoch mit dem Unterschied, daß die Trennung des zusammengesetzten Signals gezeigt, wie es tatder Bezugsimpulse 56,61 anders ist und beispiels- sächlich empfangen wird. Bei einem bestimmten weise 12 Mikrosekunden anstatt 16 Mikrosekunden zeitlichen Auftreten der dargestellten Schiebe- und beträgt. Bezugsimpulspaare sind bestimmte Tangens-Ände-Das Bordgerät besteht aus zwei Baueinheiten, von 65 rungsimpulse nicht vorhanden, sie sind gestrichelt denen eine zum Empfang und zum Entziffern der dargestellt. Bei anderen Richtstrahlwinkeln werden Sendungen dient, die von den Sendestellen 1 und 2 andere Tangens-Änderungsimpulse eliminiert. Der stammen, und ferner die Aufgabe hat, Ausgangs- Abstand zwischen dem Schiebeimpulspaar 74,78 und

dem Bezugsimpulspaar 56, 61 nimmt von links nach rechts zu und deutet damit eine Zunahme der Höhen winkel an.

Die Impulse werden einem Impulszähler 102 (F i g. 9) zugeführt, der eine Stufenspannung erzeugt. Die gestrichelte Linie 103 zeigt den Mittelwert für die Stufen an. Wenn die Tangens-Änderungsimpulse allein empfangen würden, so wären diese Stufen ungefähr gleich. Das SchiebeimpuIspaar kann jedoch nicht genau im gleichen Augenblick wie der Tangens-Änderungsimpuls, den es ersetzt, auftreten, so daß einige Stufen länger als die Tangens-Änderungsimpulstrennung und andere Stufen kürzer sein können (beispielsweise 102' und 102"). Der Spannungssprung bleibt für jeden Schritt konstant, und zwar unabhängig von der Stufenlänge.

Obgleich zwei Impulse des Schiebe- oder Bezugsimpulspaares einen einzelnen Tangens-Änderungsimpuls ersetzen, ist es doch zweckmäßig, die Paare als einzelne Impulse zu zählen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Impulszähler so gebaut wird, daß nach Zählen eines Impulses ein Zeitintervall verstreichen muß, bevor er in der Lage ist, einen weiteren Impuls zu zählen. Dieses Intervall kann etwas größer als 16 Mikrosekunden bei den hier angenommenen Werten sein.

Ein Schiebeimpulspaar wird verwendet, um die Erzeugung einer entsprechenden Sägezahnspannung bei 104 (F i g. 9) einzuleiten. Der Sägezahn beginnt mit dem zweiten Impuls 78 des Impulspaares. Während dieses Torintervalls beginnt die Erzeugung der linearen Sägezahnspannung 105 in dem zugehörigen Sägezahngenerator. Die Ankunft des zweiten Impulses des Bezugspaares schließt den Sägezahn bei 106 und stoppt den Sägezahngenerator an dem entsprechenden Punkt 107 ab. Dies wird durch einen Torspannungsgenerator erreicht, der durch den zweiten Impuls des Bezugsimpulspaares gesteuert wird, um so einen Torimpuls 108 (F i g. 9) zu erzeugen. In seiner praktischen Ausführung beendet der Torimpuls gleichzeitig das Ansteigen der Sägezahnspannung und die Arbeit des Sägezahngenerators.

Wenn der Abstand der Schiebe- und Bezugsimpulspaare von links nach rechts sich erhöht, so dauert der Sägezahn 105 jeweils länger. Es ergibt sich daraus, daß der Endwert der Sägezahnspannung 107 am Ende jedes Sägezahns den Tangens des dann vorhandenen Höhenwinkels des Richtstrahles darstellt. Bei den hier angenommenen numerischen Werten werden im Luftfahrzeug Sägezahnspannungen in Intervallen von 250 Mikrosekunden erzeugt.

Es ist möglich, auf diese Art den Richtstrahlwinkel sehr genau zu bestimmen. Der Strahl bewegt sich jedoch um 0,05° in diesem 250 Mikrosekunden dauernden Intervall. Ein häufiges Aussenden von Schiebe- und Bezugsimpulspaaren würde eine Winkelinformation in kürzeren Intervallen ergeben, zwar würden sich dadurch die in den Meßschaltungen erforderliche Genauigkeit erhöhen, jedoch auch Schwierigkeiten bei der Erzeugung der Impulspaare ergeben.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden und trotzdem die Genauigkeit zu erhöhen, wird die im Impulszähler erzeugte Stufenspannung gezwungen, den gleichen Wert wie die Sägezahn-Endspannung am Ende jedes Sägezahns anzunehmen, wobei die darauffolgenden Stufen kleine Winkelelemente bis zum Ende des nächsten Sägezahns 105 addieren. Die

strichpunktierten Linien 108 (Fig. 9) zeigen die Sägezahnspannungen im gleichen Maßstab wie die Stufenspannungen an, wobei jedoch nur die Endspannung am Ende jedes Sägezahns dem Impulszähler und nicht etwa dem ganzen Sägezahn zugeführt wird. Wenn im Betrieb der Richtstrahl das Luftfahrzeug zu bestreichen beginnt, beginnt dei Impulszähler bei irgendeiner Anfangsspannung, beispielsweise Null, anzulaufen und erzeugt eine odei

ίο mehrere Stufen. Bei Ankunft eines Schiebeimpulspaares und des nächsten Bezugsimpulspaares wird eine Sägezahn-Endspannung erzeugt, die den Tangens des dann vorhandenen Winkels darstellt. Die Stufenspannung wird dann gezwungenermaßen au!

den Wert der Endspannung gebracht, so daß danach die Stufenspannung den Tangens der jeweiliger Winkel auf absoluter Basis darstellt. Wenn danach jedes Impulspaar richtig gezählt wird, ist keine weitere Korrektur durch die nachfolgenden Sägezahn-Endspannungen erforderlich.

Wenn jedoch infolge Rauschens oder sonstiger Störungen ein oder mehrere Impulse nicht oder zuviel gezählt werden, so stellt die nächste Endspannung die richtige Stufenspannung wieder her. Während irgendeines Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Sägezahn-Endspannungen, beispielsweise 102, addiert der Impulszähler aufeinanderfolgende Tangenselemente entsprechend den sehr kleinen Winkelelementen von der durchschnittlichen Größe von 0,01°. Damit ist eine sehr genaue Messung des Winkels mit größter Zuverlässigkeit möglich.

In den Schaltungen (Fig. 7), die durch die Schiebe- und Bezugsimpulspaare gesteuert werden, wird der Ausgang des Verstärkers 98 einem Impulspaardiskriminator 112 und Koinzidenzintegratoren 113 und 114 zugeführt, wobei der Diskriminator 112 zur Identifizierung von Impulspaaren dient.

Die Ankunft des ersten Impulses eines Paares von der Sendestelle 2 tritt aus dem Diskriminator 112 und der Leitung 115 mit einer 12-Mikrosekunden-Verzögerung aus. Daraufhin kommt er im Koinzidenzintegrator 113 gleichzeitig mit dem zweiten Impuls des Bezugsimpulspaares vom Verstärker 98 an und erzeugt eine Ausgangsspannung. Es ist eine kurze Integrierungsperiode vorgesehen, so daß kein falsches Arbeiten durch Rauschen und andere Einflüsse erzeugt werden kann, wenn der Richtstrahl beginnt, das Flugzeug zu bestreichen, zumal zu diesem Zeitpunkt der Pegel 116 (F i g. 8) des empfangenen Signals niedrig ist.

Im Ausführungsbeispiel wird der Integrator 113 als Triggervorrichtung in der Weise benutzt, daß die Form der Ausgangsspannung während des übrigen Durchganges des Richtstrahles nicht wichtig ist, wie durch den gestrichelten Teil 117 angedeutet ist. Nach einem Durchgang des Richtstrahles sollte jedoch die Ausgangsspannung um so viel abnehmen, daß sie sofort für den nächsten Durchgang bereit ist. Wenn in ähnlicher Weise ein BezugsimpuIspaar von 16 Mikrosekunden Abstand von der Sendestelle ankommt, so hat der erste Impuls dieses Paares beim Austreten aus dem Diskriminator 112 eine 16-Mikrosekunden-Verzögerung und wird dann über die Leitung 118 dem Koinzidenzintegrator 114 gleichzeitig mit der Ankunft des zweiten Impulses dieses Paares vom Verstärker 98 zugeführt. Der Ausgang des Integrators 114 ist mit 119 (F i g. 8) bezeichnet.

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Der erste Impuls des Schiebeimpulspaares ist um 14 Mikrosekunden verzögert und wird dann über die Leitung 121 dem Koinzidenzdetektor 122 des Schiebeimpulspaares gleichzeitig mit dem zweiten Impuls des Impulspaares vom Verstärker 98 zugeführt, wobei ein entsprechender Ausgangsimpuls erzeugt wird. Dieser Ausgangsimpuls 104 wird einem Sägezahn-Ansteuerungsgenerator 123 zugeführt, der einen Ansteuerungsimpuls 104 (in F i g. 9 dargestellt) erzeugt. Dieser Impuls wird dem Sägezahngenerator 124 zugeführt, um den Sägezahn 105 einzuleiten.

Ein Generator 125 erhält seine Impulse unmittelbar vom Verstärker 98 und empfängt ferner verzögerte Bezugsimpulse vom Diskriminator 112 über die Leitungen 126,127. Der Generator 125 enthält einen Koinzidenzstromkreis, der nur auf das Bezugsimpulspaar von entweder der Sendestelle 1 oder der Sendestelle 2 entsprechend der Aussendung anspricht und dabei einen Torimpuls 108 (F i g. 9) erzeugt, der im Augenblick der Ankunft des zweiten Impulses des Bezugspaares beginnt. Der Torimpuls 108 wird über eine Leitung 128 dem Sägezahngenerator 124 zur Beendigung des Sägezahns zugeführt.

In einem bestimmten Stromkreis enthält der Sägezahngenerator 124 eine Diode und eine Schaltung, um eine Spannung linear zu erzeugen. Die Diode hat eine Vorspannung über den Nullpunkt hinaus und wird dann durch den Generator 123 leitend gemacht. Die Ankunft eines Torimpulses 108 schaltet die Diode wieder ab, wodurch eine weitere Spannungserzeugung abgestoppt wird. Nachdem die erzeugte Spannung ihre korrigierende Funktion durchgeführt hat, wird sie durch die Beendigung des Torimpulses entladen.

Der Ausgang des Sägezahngenerators 124 wird einem Verstärker 129, der eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweist, zugeführt. Der Verstärker 129 hat normalerweise eine ihn sperrende Vorspannung. Wenn jedoch ein Torimpuls 108 zugeführt wird, wird er leitend und liefert nun über eine Leitung 131 eine Spannung an einen Impulszählintegrator 132, die proportional der Sägezahn-Endspannung 107 ist. Hierdurch wird die Stufenspannung im Integrator 132 korrigiert. Der Torimpuls 108 wird so gedehnt, daß diese Korrektur durchgeführt werden kann, worauf der Generator 125 in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt und für das nächste Bezugsimpulspaar aufnahmefähig ist.

Der Impulszählintegrator 132 erhält seine Impulse vom Verstärker 98 und erzeugt eine Stufenfunktion 102 (F i g. 9). Es wird nun eine Ausgangsspannung erzeugt, die für jeden nachfolgenden Impuls um einen kleinen Betrag erhöht wird, wobei jedoch die Ansprechverzögerung am Eingang zum Integrator 132 so einzustellen ist, daß die beiden Impulse eines Schiebe- oder Bezugsimpulspaares als ein Impuls gezählt werden. Die Stufenspannung wird periodisch durch die Schiebeimpulsinformation vom Verstärker 129 korrigiert. Die Ausgangsspannung in einer Leitung 133 entspricht dann der Spannung bei 102 (Fig. 9).

Während eines einzigen Durchganges eines Richtstrahles über das Luftfahrzeug werden eine große Zahl von Winkelanzeigen empfangen, und zwar in Abhängigkeit von der Richtstrahlbreite und Schwenkgeschwindigkeit. Um nun die wirkliche Winkellage des Flugzeuges zu bestimmen, wird ein Spannungskomparator 134 verwendet, der die Winkelausgangs-346

spannung vom Integrator 132 über die Leitung 133 erhält. Falls vorhergehende Winkelinformationen aufgenommen werden, so werden die Spannungen, aus denen sich die Winkelbeziehung des Flugzeuges zu den Sendestellen 1 und 2 ergibt, in Ausgangsspeichern 135 und 136 gespeichert. Um einen der Speicher 135, 136 über eine Leitung 138 auf den Spannungskomparator 134 zu schalten, wird eine Steuerschaltung 137 verwendet, wobei die Umschaltung im Einklang mit dem Empfang eines Richtstrahls von der Sendestellel oder der Sendestelle 2 erfolgt.

Dem Komparator 134 wird auch der Ausgang des Verstärkers über eine Leitung 139 und einen Verstärker 141 zugeführt. Der Komparator ist so konstruiert, daß er die vom Verstärker 141 kommenden Bildimpulse proportional zu ihrer Amplitude und proportional zum Unterschied zwischen der Impulszählintegratorspannung und der dann vorhandenen Speicherspannung verstärkt. Da sich die Integratorspannung im wesentlichen linear in kleinen Beträgen während des Durchgangs des Strahles ändert, schneidet sie üblicherweise die Spannung, die laufend in dem Speicherstromkreis gespeichert wird. Wenn die letztere Spannung richtig ist, so sind die beiden Spannungen gerade dann gleich groß, wenn die Mitte des Richtstrahls auf das Luftfahrzeug auftrifft. Die Ausgangsspannung des Komparators 134 ändert sich in der Polarität, wenn die Integratorspannung die Speicherspannung schneidet. Die Ausgangsspannung des Komparators 134 wird einem Bahnfehlerintegrator 142 zugeführt. Wenn die Speicherspannung richtig ist, so addiert jeder auftretende Impuls, bevor er durch die Mitte des Strahles hindurchgeht, einen Ladungsteilbetrag zu der Speicherschaltung des Integrators 142, und jeder auftretende Impuls, nachdem er durch die Mitte des Strahles hindurchgegangen ist, subtrahiert einen Ladungsteilbetrag. Die addierten Ladungen werden durch die subtrahierten Ladungen infolge der Integration aufgehoben. In diesem Fall wird durch den Integrator 142 kein Differenzsignal erzeugt.

Wenn dagegen die vorher aufgespeicherte Speicherspannung nicht richtig ist, so ergibt sich ein Überschuß an positiven oder negativen, dem Integrator 142 zugeführten Ladungsteilbeträgen, und die Ausgangsspannung des Integrators ist in Größe und Polarität proportional dieser Differenz.

In Fig. 10 ist das Schaltbild eines Spannungskomparators und in Fig. 11 sind die zugeordneten Spannungskurven dargestellt. Zwei Verstärkerröhren 143, 143' sind zu einem Differentialverstärker mit einem gemeinsamen Kathodenwiderstand und getrennten Anodenwiderständen geschaltet. Die vom Impulszählintegrator 132 kommende Spannung wird dem Steuergitter einer Röhre und die Speicherspannung dem Steuergitter der anderen Röhre zugeführt. Das vom Impulsverstärker kommende Signal wird dem gemeinsamen Kathodenzweig zugeführt.

Wenn die beiden Steuergitter das gleiche Potential haben und die Schaltungen gleich sind, ergibt sich keine Differenzspannung an den Leitungen 144, 144' ohne Rücksicht auf das dem Kathodenzweig zugeführte Signal. Wenn jedoch die Potentiale der Steuergitter nicht gleich sind, so wird das in dem gemeinsamen Kathodenzweig vorhandene Signal um verschiedene Beträge in den beiden Röhren verstärkt, und es erscheint eine Differenzspannung zwischen

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den Ausgangsleitungen 144 und 144'. Diese Differenzspannung ist proportional der Amplitude des Signals und ferner proportional zur Spannungsdifferenz zwischen den Steuergittern. Die Polarität hängt von den relativen Potentialen der beiden Steuergitter ab.

Fig. 11 zeigt die Wirkungsweise, wobei das vom Impulsverstärker 141 kommende Signal mit 145 bezeichnet ist. Die vom Impulszählintegrator 132 kommende Spannung, die dem Steuergitter der Röhrenstufe 143 zugeführt wird, ist durch eine Linie 146 angedeutet. Eine Linie 147 stellt die Spannung dar, die während vorhergehender Sägezahnintervalle in dem Speicher, beispielsweise 135, gespeichert wurde und dem Steuergitter der Röhre 143' von der Steuerschaltung 137 zugeführt wird. Die Linie 147 stellt die richtige Vergleichsspannung für den dann vorhandenen Winkel des Flugzeuges in bezug auf die entsprechende Sendestelle dar. Anfänglich ist die Spannung 146 kleiner als die Spannung 147, so daß eine ao unterschiedliche Verstärkung der Röhre vorliegt, wodurch sich an den Leitungen 144, 144', wie bei 148 angedeutet, ein Ausgangssignal ergibt. Wenn die Spannung 146 die Spannung 147 schneidet, ist die Verstärkung in beiden Röhren gleich groß, und es ergibt sich bei 149 eine Ausgangsspannung von 0 Volt. Wenn die Spannung 146 größer als 147 ist, so hat die andere Röhre die größere Verstärkung, und es wird bei 150 ein Ausgangssignal entgegengesetzter Polarität erhalten. Wenn die Impuls-Hüllkurve 145 symmetrisch ist, so sind die positiven und negativen Teile 148, 150 gleich, und wenn diese im Bahnfehlerintegrator 142 integriert werden, so ist die Gesamtausgangsspannung gleich Null.

Durch die gestrichelte Linie 147 wird angedeutet, daß, falls das vom Speicher kommende, vorangehend aufgespeicherte Signal kleiner ist als der Betrag, der dem zu diesem Zeitpunkt in bezug auf die Sendestelle vorhandenen Winkel entspricht, der Punkt, an dem die Spannungen gleich werden, nach links wandert. Hierdurch wird der Punkt des Nulldurchganges bei 151 nach links verschoben. Die negativen Teile 152 haben dann eine größere Amplitude und Dauer als die positiven Teile 153. Wenn diese integriert werden, ergibt sich eine resultierende negative Spannung 154. Diese Spannung erscheint nun als Ausgangssignal am Bahnfehlerintegrator 142 und stellt die Differenz zwischen der vorangehend gespeicherten Speicherspannung und der richtigen Spannung dar.

Diese Differenzspannung wird benutzt, um die Speicherspannung zu berichtigen. Wenn der ausgesendete Richtstrahl nicht symmetrisch ist, dann wird die Speicherspannung diese Unsymmetrie widerspiegeln. Da es sich hier jedoch um einen konstanten Faktor handelt, kann dieser bei der Eichung der Einrichtung in Betracht gezogen werden.

Die vom Integrator 142 stammende Differenzspannung (Fig. 7) wird über einen Differenzsignalverstärker 155 und einen Ladeverstärker 156, der als Urstromgenerator wirkt, einer Speichereingangssteuerschaltung 157 zugeführt, wodurch die Zufuhr des Ausgangssignals des Ladeverstärkers 156 an die Speicher 135,136 gesteuert wird. Das Differenzsignal erreicht seinen richtigen Wert erst, nachdem der Richtstrahl über das Luftfahrzeug hinweggegangen ist. Während des Durchganges des Richtstrahls ist der Ausgang des Verstärkers 156 abgetrennt, wie durch die neutrale Lage des Schalters 158 der Steuer-

schaltung 157 angedeutet ist. Unmittelbar nach dem Vorbeigang eines bestimmten Richtstrahls wird das Ausgangssignal des Verstärkers 156 dem Speicher 135 zugeführt, was durch einen Ausblendverzögerungsgenerator 159 und einen Ladetorgenerator 161 erreicht wird.

Der Verzögerungsgenerator 159 erhält das Ausgangssignal des Verstärkers 98 über einen Leiter 162 und erzeugt nur nach dem Bestreichen des Richtstrahls ein Ausgangssignal zum Schalten des Ladetorgenerators 161. Der Torimpuls 163 des Generators 161 (F i g. 8) beginnt, nachdem die einzelnen Richtstrahlen 99 und 101 durchgelaufen sind. Der Torimpuls 163 wird der Steuerschaltung 157 zugeführt, und zwar wird der Ausgang des Ladeverstärkers 156 auf die eine oder die andere der Leitungen 164, 165 umgeschaltet. Die Richtung der Umschaltung wird durch die Eingangssignale bestimmt, die von den Koinzidenzintegratoren 113, 114 herrühren.

Unmittelbar nachdem der a-Richtstrahl der Sendestelle 2 durchgelaufen ist, gibt die Steuerschaltung 157 das vom Ladeverstärker 156 stammende Bahnfehlersignal über die Leitung 164 an den a-Speicher

135 weiter. Nach dem Durchlauf des von der Sendestelle 1 stammenden ö-Richtstrahls gibt die Steuerschaltung 157 das Differenzsignal über die Leitung 165 an den ö-Speicher 136. Die Speicher 135 und

136 erhalten ihre vorher gespeicherten Signale durch die betreffenden Bahnfehlersignale korrigiert, wodurch sich neue gespeicherte Signale ergeben, die die dann vorhandene Winkelbeziehung des Luftfahrzeuges zu den Sendestellen 1 und 2 darstellen. Die Signale werden über die Ausgangsleitungen 92 und 93 dem Rechengerät zugeführt.

Durch die Einstellbarkeit der Dauer des Torimpulses 163 ist auch die Zeitdauer, während der das Ausgangssignal des Ladeverstärkers 156 den Speichern zugeführt wird, so einstellbar, daß die Spannung der Speicher gemäß der festgestellten Differenz richtig geändert werden kann.

Die Ausgänge der Speicher werden dem Spannungskomparator über die Steuerschaltung 137 zugeführt. Hier handelt es sich um eine Umschaltschaltung, die unter Steuerung der Koinzidenzintegratoren 113, 114, die die Richtung des Schaltens bestimmen, und ferner unter Steuerung des Ladetorgenerators 161, der die Zeit der Schaltung bestimmt, steht. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß nach Durchgang eines bestimmten Richtstrahls auf den dem anderen Richtstrahl zugeordneten Speicher umgeschaltet wird.

Bei den verstärkungsgesteuerten Schaltungen wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 98 über die Leitungen 139 und 166 einer Eingangssteuerschaltung 168 und von dort dem einen oder dem anderen Integrator 169 bzw. 170 zugeführt. Die Steuerschaltung 168 wird von den Koinzidenzintegratoren 113, 114 und dem Torgenerator 161 über die Leitungen 171 angesteuert. Diese Schaltung ähnelt der Steuerschaltung 137 insofern, als nach Durchgang eines Richtstrahls eine Eingangssteuerschaltung 168 auf den dem anderen Richtstrahl zugeordneten Integrator umgeschaltet wird. Damit ist dieser Integrator für den Durchgang des anderen Richtstrahls bereit, die Umschaltung ist bei 172, 172' in F i g. 8 dargestellt.

Bei jedem Durchgang eines von einer bestimmten Sendestelle stammenden Richtstrahls wird das Signal

dem dieser Sendestelle zugeordneten Integrator 169 bzw. 170 zugeführt. Jeder Integrator hat eine Zeitkonstante, die zum Integrieren über eine Anzahl von Richtstrahldurchgängen geeignet ist. Das Ausgangssignal des Integrators 169 oder 170 wird über eine Ausgangssteuerschaltung 173 einem Verstärker 174 zugeführt, wobei die Ausgangssteuerschaltung 173 ähnlich wie die Eingangssteuerschaltung 168 gesteuert wird. Der Verstärker 174 ist mit der Ferritdämpfungsvorrichtung 94 und mit dem Zwischenfrequenzverstärker 97 zur Steuerung der Verstärkung des letzteren verbunden.

Durch diese Anordnung der verstärkungsgesteuerten Schaltungen ergibt sich, daß die Verstärkungen der von den Sendestellen 1 und 2 kommenden Signale getrennt so gesteuert werden, daß Ausgangssignale von im wesentlichen konstanter Amplitude vom Verstärker 98 erzeugt werden.

Da die verstärkungsgesteuerten Schaltungen kein genau konstantes Ausgangssignal des Verstärkers 98 aufrechterhalten können, kann die Wirkung auf das Differenzsignal dadurch reduziert werden, daß das verstärkungsgesteuerte Signal über die Leitung 175 dem Bahnfehlerintegrator 142 derart zugeführt wird, daß die Verstärkung des Signals, das in einer Kornpensationsrichtung integriert wird, geändert wird.

Wenn die Winkelbeziehungen und der Längsabstand D (Fig. 3) zwischen den Sendestellen bekannt sind, so kann die räumliche Lage des Luftfahrzeuges in einer vertikalen Ebene durch geometrische Überlegungen bestimmt und der gewünschte Landeweg berechnet werden.

In den Ausführungsbeispielen wird im allgemeinen eine Funktion des gewünschten Gleitwinkels durch Verwendung eines oder beider Signale erreicht, wobei diese Funktion ein Winkel oder ein Tangens des verwendeten Winkels sein kann. Die Funktion wird dann nach der Zeit differenziert, um ein Differenzsignal für die Änderungsgeschwindigkeit des Gleitwinkels zu erhalten, das während der ersten Phase des Landemanövers verwendet wird.

Der Übergangspunkt von der Gleitbahn zur Abfangbahn wird durch Verwendung von Signalen beider Sendestellen bestimmt, um so den horizontalen Abstand von einem vorbestimmten Punkt auf dem Boden zu erhalten und um ein Ubergangspunktsignal zu entwickeln, wenn dieser Abstand einen bestimmten Wert erreicht. Der horizontale Abstand wird nach der Zeit differenziert, um die Geschwindigkeit über Grund am Übergangspunkt zu erhalten.

Nach dem Übergangspunkt wird das Signal von der entfernter liegenden Sendestelle in Verbindung mit der Geschwindigkeit am Übergangspunkt mit der nach dem Übergangspunkt verstrichenen Zeit und mit vorbestimmten Konstanten benutzt, um eine Beziehung zwischen der räumlichen Lage des Luftfahrzeuges in der vertikalen Ebene und der Änderungsgeschwindigkeit derselben zu erhalten, die dann die gewünschte Anfangsbahn ergibt. Jedesmal, wenn die räumliche Lage und ihre Änderungsgeschwindigkeit von dieser Beziehung abweichen, wird ein Differenzsignal erzeugt. Im Schaltbild von F i g. 12 wird die Verwendung der Höhe und ihre Änderungsgeschwindigkeit und in F i g. 13 der Tangens des Winkels von der entfernter liegenden Sendestelle und seine Änderungsgeschwindigkeit zugrunde gelegt.

Ein Block 177 (Fig. 12) stellt eine Quelle für die in den Rechner eingegebenen Konstanten dar.

Der Empfänger und Impulsentzifferer (Fig. 11 und 12) ist durch einen Block 178 angedeutet, und seine Ausgänge a und b stellen die Tangenswerte der Höhenwinkel des Luftfahrzeuges in bezug auf die Sendestellen 2 bzw. 1 dar.

Den verschiedenen Blöcken des Rechners (F i g. 12) sind ausgewählte Konstanten und die Tangensinformation zugeordnet, wobei Pfeile und Buchstaben angeben, welche Konstanten dem betreffenden Block zugeführt werden. In jedem Block sind die auftretende algebraische Rechenoperation und die berechneten Größen angegeben.

Im Ausführungsbeispiel (Fig. 12) ist angenommen, daß der Gleitwinkelrichtungspunkt auf der Landebahn in Höhe der Sendestelle 2, nämlich am Punkt 13' (Fig. 3 und 4) liegt.

Eine Gleitwinkelanzeige 179 (F i g. 12) wird durch die Größe a gespeist, wobei die Anzeige entweder den Tangens des Höhenwinkels der Sendestelle 2 oder direkt den Höhenwinkel vermittelt.

Ein Variometer 180 weist eine feste, zentrale Markierung 181 auf, während eine Nadel 182 die Horizontale kennzeichnet, die bei Deckung mit der Markierung 181 anzeigt, daß das Flugzeug höhenmäßig richtig fliegt. Bewegt sich die Nadel 182 oberhalb oder unterhalb der Markierung 181, so hat der Pilot Steuerbewegungen nach aufwärts bzw. abwärts auszuführen. Eine senkrechte gestrichelte Linie 183 gibt dem Piloten Informationen über seine Fluglage zu der durch die Mittellinie der Landebahn bestimmten Vertikalebene, wobei die Azimutinformation durch eine Bodenstation ausgestrahlt wird.

Im Block 184 (Fig. 12) wird der Abtsand*

aus dem Tangens der Winkel der beiden Sendestellen und dem Längsabstand D zwischen diesen Sendestellen berechnet. Der berechnete Wert χ wird dann einem Block 185 zugeführt, der χ nach der Zeit differenziert, so daß die Geschwindigkeit über dem Grund V bestimmt wird. Der Abstand χ wird dann einer Abfangbahn-Torschaltung 186 zugeleitet, in die Konstanten F und L eingegeben werden, wie sich aus Fig. 3 ergibt. Der Übergangspunkt zwischen der Gleitbahn und der Abfangbahn (F i g. 3) wird durch die Summe der Konstanten F und L bestimmt. Wenn daher χ = F + L ist, so wird ein Torsignal 187 erzeugt, und zwar bei t = 0.

Das Torsignal wird dem Block 185 zugeführt, um die Berechnung der Geschwindigkeit V abzustoppen. Der Ausgang von 185 bleibt nach Passieren des Übergangspunktes konstant und ergibt weiterhin den Wert von V am Übergangspunkt.

Das Torsignal wird außerdem einem Block 188 zusammen mit dem Wert von V am Übergangspunkt zugeführt. Hierdurch wird die Berechnung von V · t begonnen und ergibt entsprechend dem Abstand nach dem Übergangspunkt. Bei der Berechnung dieses Abstandes ist angenommen, daß die Grundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges zwischen dem Übergangspunkt und dem Aufsetzpunkt auf der Landebahn konstant bleibt.

In einem Block 189 wird der Wert von V · t von der Summe der Konstanten F und L abgezogen, um den restlichen horizontalen Abstand x' des Luftfahrzeuges von der Stelle A ==O zu erhalten. In einem Block 191 wird die Höhe ζ des Luftfahrzeuges in ir-

gendeinem Punkt der Abfangbahn dadurch berechnet, daß x' mit b, d. h. dem dann vorhandenen Tangens des Winkels der Sendestelle 1 multipliziert wird.

In einem Block 192 wird das Verhältnis mit der

Bodengeschwindigkeit und der Höhe während des Abfangens multipliziert, um die HohengroBeM₁ zu erhalten, die sich mit der Höhe ändert.

Die vom Block 191 stammende Höhe ζ wird in einem Block 193 nach der Zeit differenziert, um die Sinkgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges in irgendeinem Punkt der Abfangbahn zu erhalten. Diese Sinkgeschwindigkeit wird mit (x' — L) in einem Block 194 multipliziert, um die Geschwindigkeitsgröße M₂ zu erhalten. Die Größe (x' — L) stellt den Abstand zu der beabsichtigten Aufsetzstelle in irgendeinem Punkt der Abfangbahn dar.

Die Gleichung (1) kann nun wie folgt umgewandelt werden:

dz
dt

dx

F "S

ζ.

(2)

Die Größe χ stellt den horizontalen Abstand von einem in Höhe der Sendestelle 1 liegenderi Punkt während des Abfangens dar und ist in der Fig. 12

dx

mit x' bezeichnet. Da V gleich —ist, wird die

Gleichung (2)

dt

Vz.

(3)

30

Die beiden Seiten dieser Gleichung sind die Größen, die im Block 194 bzw. 192 berechnet werden. Wenn das Luftfahrzeug entlang der richtigen Bahn fliegt, so sind die beiden Seiten gleich und ihr Unterschied gleich Null.

Bei Abweichungen von Null wird der Unterschied durch Steuerbewegungen nach oben oder unten korrigiert. Hierfür werden die beiden Größen einem Block 195 zugeführt, der sie voneinander subtrahiert, um die Differenz festzustellen.

Die Differenz wird einem Variometer 196 über eine Leitung 197 zugeführt. Das Zeitdifferential von a wird ferner von einem Block 198 an das Variometer 196 weitergegeben.

Das Variometer 196 wird durch die Abfangbahn-Torschaltung 186 über eine Leitung 199 gesteuert. Vor der Betätigung der Abfang-Torschaltung zui Zeit, zu der t gleich Null ist, ist der Schalter in seiner oberen Stellung, so daß der durch die Änderungsgeschwindigkeit des Gleitwinkels bedingte Fehler vom Block 198 dem Variometer 180 zugeführt wird. Während dieses Teils der Flugbahn steuert der Pilot das Flugzeug durch Jndeckunghaltung der Nadel 182 mit der Markierung 181, wodurch die Änderungsgeschwindigkeit des Winkels gleich Null ist.

Am Übergangspunkt bewegt die Abfangbahn-Torschaltung das Variometer 196 in die andere Stellung und gibt die Differenz vom Block 195 an das Variometer 180. Der Pilot setzt die Steuerung des Luftfahrzeuges fort, indem er die Nadel 182 zur Deckung mit der Markierung 181 bringt. Hierdurch wird die Differenz auf dem Wert Null gehalten und zeigt an, daß das Luftfahrzeug auf der gewünschten Abfangbahn fliegt. Dies wird so lange fortgesetzt, bis das Flugzeug tatsächlich auf der Landebahn bei Punkt 21 (F i g. 3) aufsetzt.

Wenn während des Abfangens eine plötzliche Windbö das Flugzeug aus seiner vorgeschriebenen Bahn bringt, wird die Höhe ζ im Block 191 neu berechnet, wobei sich die GroBeM₁ entsprechend ändert. Aus Gleichung (3) folgt, daß hierdurch eine

neue Sinkgeschwindigkeit erforderlich ist, um das

Flugzeug am vorbestimmten Punkt aufsetzen zu lassen. Hierfür wird durch den Block 195 solange ein Differenzsignal erzeugt, das die Sinkgeschwindigkeit so lange ändert, bis die Differenz auf Null gebracht ist.

Bei dieser Methode braucht der Pilot nur das Variometer 180 sowohl während des Gleit- bzw. Abfangvorganges zu beobachten, um das Landemanöver manuell zu steuern.

Die Ausgangssignale der Blöcke 198 und 195 können auch für den Einsatz eines Autopiloten zur selbsttätigen Steuerung der Landung des Flugzeuges verwendet werden.

Bei den bisherigen Überlegungen wurde das Flugzeug als ein Punkt angenommen, wobei die Höhenlage der Landeräder mit der Antenne übereinstimmt; die Bodenantennen wurden so behandelt, als ob sie in der Ebene der Landebahn lägen. In der Praxis werden die Richtstrahlen oberhalb der Landebahn und die Antenne des Luftfahrzeuges oberhalb der Landeräder sein. Diese Faktoren haben einen Einfluß auf den Aufsetzpunkt des Fahrwerks.

Angenommen, der wirkliche Ursprung der vom Boden ausgesendeten Strahlenbündel sei 1,5 m oberhalb der Landebahn und die Antenne des Luftfahrzeuges 6 m oberhalb der Räder. Die Räder des Luftfahrzeuges setzen dann tatsächlich auf, wenn der Abstand der Luftfahrzeugantenne vom Boden 4,5 m beträgt. Dies bedeutet, daß die Sinkgeschwindigkeit an dem tatsächlichen Aufsetzpunkt etwas größer ist als die unter Vernachlässigung des Antennenabstandes berechnete. Die Abfangbahn ist gewöhnlich in ihrem Endteil genügend flach, so daß der Unterschied vernachlässigbar ist, andernfalls können die in den Rechner eingegebenen Konstanten so ausgewählt werden, daß eine ausreichend flache Abfangbahn erreicht wird.

In Fig. 13 ist eine Abwandlung des Rechners (Fig. 12) gezeigt, wobei der Tangens des Winkels und seine Zeitableitung direkt verwendet werden, anstatt wie bisher den Tangens des Winkels von der Sendestelle 1 zu verwenden, um die Luftfahrzeughöhe zu berechnen und daraufhin die Ableitung der Höhe festzustellen. Die Teile links und rechts von den gestrichelten Linien 201 und 202 entsprechen der Darstellung von Fig. 12.

Ein Block 203 (F i g. 13) vollführt die zeitliche Ableitung von b und leitet sie an einen Block 204. Der Block 189 liefert die Größe*' an einen Block205. Da die Höhe ζ gleich b · ζ ist, ergibt sich durch zeitliche Ableitung und Einsetzen in die Gleichung (3) mittels einer algebraischen Rechenoperation die folgende Gleichung:

x~(x'- L)

~dt

- -bV

11 + L
(4)

Der linke Teil der Gleichung ist die Tangensänderungsgeschwindigkeitsgröße M₃, die im Block 204

Claims

berechnet ist. Der rechte Teil entspricht der Tangensgröße Mi, die im Block 205 berechnet ist. Beide Größen werden dem Differenzblock 206 zugeführt, wo sie voneinander subtrahiert werden. Die Differenz wird dann dem Variometer 196 zugeführt. Wenn der Fehler Null ist, so ist das Luftfahrzeug auf der ausgewählten Abfangbahn. Weicht die Differenz von Null ab, so steuert der Pilot das Flugzeug je nach Erfordernis in die Steig- oder Sinklage. Eine weitere Abwandlung, die es dem Piloten ge- ίο stattet, während des anfänglichen Gleitens einen vor der Landebahnschwelle liegenden Punkt anzusteuern, zeigt Fig. 14. Der Block 184 liefert die Größe* an Block 211, der davon die Größe F abzieht. Der Ausgang des Blockes 211 stellt daher den horizontalen Abstand zum gewünschten Gleitzielpunkt dar. Der Ausgang des Blockes 184 wird an den Block 212 (=Block 191 von Fig. 12) zusammen mit b gegeben, so daß durch Multiplikation beider Größen die Höhe des Luftfahrzeuges berechnet werden kann. Der Block 212 errechnet jedoch die Höhe vor dem Ubergangspunkt, während der Block 191 die Höhe nach dem Übergangspunkt berechnet. Die Ausgangssignale der Blöcke 211 und 212 werden an einen Block 213 geliefert, der die Teilungen von -, durchführt, so daß nun der Tangens g (X — P) 00 des Gleitneigungswinkels erhalten wird, dem das Luftfahrzeug während der Gleitphase des Landemanövers folgen sollte (F i g. 3). Der Ausgang des Blockes 213 wird an den Gleitwinkelanzeiger 179 weitergegeben. Das Ausgangssignal des Blockes 213 wird an einen Block 214 weitergegeben, der g nach der Zeit differenziert, um so den durch eine Änderungsgeschwindigkeit des Gleitwinkels bedingten Fehler zu erhalten. Das Ausgangssignal dieses Blockes wird an den Schalter 196 und von diesem, solange der Übergangspunkt nicht erreicht ist, an das Variometer 180 weitergegeben. Wenn der Pilot sein Flugzeug so steuert, daß der einer Änderungsgeschwindigkeit des Gleitwinkels zugeordnete Fehler gleich Null ist, so folgt er einer Gleitbahn, die auf den ausgewählten Zielpunkt 33 (F i g. 3) zuführt. Für die Bestimmung der Abfangbahn wird die Differenz in der Leitung 197 an den Schalter 196 gegeben und von dort nach dem Durchgang durch den Übergangspunkt zum Variometer 180 weitergeleitet. Die Größen F, L, P und S (Fig. 3) sind insofern nicht vollständig unabhängig, als die Summe von F und L gleich der Summe von P und S ist. Es können jedoch viele Kombinationen innerhalb dieser Bandbedingung ausgewählt werden. Der Block 177 (Fig. 12) kann mit einer Zwischenverbindung so konstruiert werden, daß diese Randbedingung nicht verletzt wird. Ein wichtiger Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß ihre Wirkungsweise im Luftfahrzeug überprüft werden kann, bevor das Luftfahrzeug zur Landung ansetzt. Die Blöcke 184 und 185 (F i g. 15) verwenden die Winkelinformationen der Sendestellen 1 und 2, um die Geschwindigkeit über Grund zu berechnen, wofür ein Luftfahrzeug üblicherweise einen Fluggeschwindigkeitsanzeiger und Grundgeschwindigkeitsmesser 215 besitzt. Die Ausgangssignale der Blöcke 185 und 215 werden einem Differenzkomparator 216 und danach einem Sicherheitsalarmanzeiger zugeführt. Wenn der Unterschied zwischen der Grundgeschwindigkeit größer als normal ist, erkennt der Pilot, daß der eine oder andere Rechner nicht richtig funktioniert, und kann dann entsprechende Maßnahmen ergreifen. Die Genauigkeit der Einrichtung erhöht sich, wenn das Luftfahrzeug sich der Landebahn nähert, und ist überaus genau, wenn das Luftfahrzeug sich einem normalen Übergangspunkt nähert. Wenn jedoch die Einrichtung in einer Stellung, die weit von der Landebahn entfernt ist, überprüft wird, so kann ein erheblicher Unterschied zwischen der berechneten Grundgeschwindigkeit und der vom üblichen Rechner angedeuteten sein. In diesem Zusammenhang kann eine Schwellenwerteinstellung in dem Anzeiger eingegeben werden, so daß ein Alarm nur dann gegeben wird, wenn die Abweichung größer ist, als sie normalerweise erwartet werden kann. Wenn das Luftfahrzeug nur einen Fluggeschwindigkeitsanzeiger hat, so kann der Pilot eine Berechnung auf Grund dieser Fluggeschwindigkeit und der vom Landeplatz gemeldeten Windverhältnisse usw. anstellen, um so die annähernde Grundgeschwindigkeit zu erhalten. Da die Grundgeschwindigkeit, die im Block 185 berechnet wird, angezeigt werden kann, hat der Pilot die Möglichkeit zu einem Vergleich. Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Führen von Luftfahrzeugen auf einer Abfangbahn in Richtung auf eine beabsichtigte Aufsetzstelle und auf einer Anfluggleitbahn in Richtung auf einen vor der Aufsetzstelle liegenden Zielpunkt, mit einem Bordempfänger zum Empfang von zwei Signalen zur Bestimmung von zwei Lagekoordinaten des Luftfahrzeuges in der durch die Anfluggleitbahn und die Abfangbahn gebildeten Vertikalebene, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordempfänger zum Empfang eines von einem hinter der Aufsetzstelle (21) gelegenen Sendepunkt (14) ausgesendeten Richtstrahlbündels (16) eingerichtet ist, das ein als Funktion seines Höhenwinkels (ψ) kodiertes Höhenwinkelsignal (b) enthält, und daß eine Rechenvorrichtung zur fortlaufenden Berechnung der Abfangbahn (19) vorgesehen ist, wobei ein Differenzsignal erzeugt wird, das die Abweichung einer Ist-Abfangbahn von einer Soll-Abfangbahn anzeigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordempfänger auch zum Empfang eines von einem zweiten Sendepunkt (13) vor der Aufsetzstelle (21) ausgesendeten, zweiten Richtstrahlbündels (15) eingerichtet ist, das ein als Funktion seines Höhenwinkels (Φ) kodiertes zweites Höhenwinkelsignal (a) enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Richtstrahlbündel (15) eine unter einem bestimmten Winkel (Φ) angeordnete stationäre Gleitbahn (18) definiert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung aus den beiden Höhenwinkelsignalen (a, b) eine von der stationären Gleitbahn (18) abweichende Anfiugbahn (32) berechnet, die auf irgendeinen vor dem Sendepunkt (13) liegenden Punkt (33) gerichtet ist.

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