DE1942662C3 - Flugzeug-Bord-Radaranlage mit zwei Antennen und gemeinsamem Sender - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine an Bord eines Flugzeuges installierte Radaranlage mit zwei hintereinander angeordneten Antennen, die verschiedene Winkelbereiche erfassen und von denen die vordere Antenne die schwenkbare Antenne eines Wetterradargerätes ist, die einen den ersten Winkelbereich bestreichenden Suchstrahl aussendet, einem beiden Antennen gemeinsamen Sendeteil und einem Schalter, der die Antennen abwechselnd während festgelegter Zeitintervalle mit dem gemeinsamen Sendeteil verbindet.
Eine derartige Radaranlage ist beispielsweise aus »Journal of the Institute of Navigation«, Bd. 19 (1966), S. 235 bis 254, bekannt. Es wird dort unter anderem der Gedanke beschrieben, die Antenne des Wetterradargerätes nur während der Schwenkung in einer Richtung einzuschalten, während sie beim Zurückschwenken in der anderen Richtung abgeschaltet und statt dessen die Antenne eines Ge'ändewarngerätes beaufschlagt wird, um so trotz der beschränkten Platzverliältnisse in der Flugzeugnase die aus Sicherheitsgründen empfehlenswerte Geländewarnung uurchführen zu können. Dieser Gedanke war allerdings praktisch undurchführbar, weil innerhalb des normalen Schwenkbereichs der Antenne eines Wetterradargerätes von ungefähr 45 beiderseits der Flugzeuglängsachse der Raum hinter dem normalerweise als Antenne verwendeten Parabolspiegel fast vollständig verdeckt wird, so daß dort keine Unterbringungsmöglichkeit für die ebenfalls im wesentlichen nach vorn abstrahlende Antenne eines Geländewarngerätes verbleibt. Der erwähnte Vorschlag

5« wurde deshalb alsbald wieder verworfen und statt dessen in der gleichen Literaturstelle angeregt, die Schwenkung eines Parabolspiegels in der einen Richtung zur Wetterbeobachtung und in der anderen Richtung mit entsprechend geneigter Antenne zur

5:5 Geländewarnung heranzuziehen.

Hierbei tritt aber eine Unsicherheit in der Höhenerfassung auf, die insbesondere bei den heutigen Flugzeuggeschwindigkeiten nicht unbedenklich erscheint. Die Geländewarnung hat ihre größte Bedeutung gerade beim Anflug auf einen Flughafen, insbesondere wenn dieser in der Nähe einer Gebirgsgegend liegt. Hier muß sich das Flugzeug häufig seinen Weg unmittelbar über den Bergen oder zwischen denselben durchsuchen, weshalb eine rechtzeitige

und genaue Warnung sehr wichtig ist.

Nach einem anderen Vorschlag der erwähnten Literaturstelle wird erwogen, die Seitenmaxima der Antenne des Wetterradargerätes zur Höhenmessung

heranzuziehen. Der Verfasser gibt aber selbst zu, daß dieses Meßverfahren sehr unzuverlässig ist und deshalb verworfen werden muß.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine bessere Möglichkeit für die Verwendung einer zusätzlicher. Antenne neben der schwenkbaren Antenne eines Wetterradaraerätes in der Flugzeugnase zu ermöglichen und insbesondere die Genauigkeit der von der zweiten Antenne gelieferten Gelände- bzw. Höheninformation zu verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die hintere Antenne nur dann über den Schalter mit dem gemeinsamen Sendeteil verbunden ist, wenn die vordere Antenne eine bestimmte Endlage ihres Schwenkbereichs einnimmt.

Vorzugsweise verbindet der Schalter die hintere Antenne nur dann mit dem gemeinsamen Sendeteil, wenn die vordere Antenne im wesentlichen senkrecht zur Flugzeuglängsachse gerichtet ist. Der Schwenkbereich der vorderen Antenne ist also erfindungsgemaß wesentlich größer als bei den gewöhnlichen Antennen für Wetterradargeräte. Durch den größeren Schwenkbereich wird die hinter der schwenkbaren Antenne angeordnete Antenne eines Geländewarn- oder Höhenmeßgerätes in den Endlagen der schwenkbaren Antenne so weit freigegeben, daß ihre Funktion nicht durch die Antenne des Wetterradargerätes behindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin 3η sind

Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Radaranlage gemäß der Erfindung und

Fig.2 eine Draufsicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Die im Rumpf eines Flugzeugs 10 untergebrachte Radaranlage besteht aus einem Sende- und Empfangsgerät 12 und drei Antennen 14, 16 und 17, die sämtlich mit dem Sende- und Empfangsgerät verbunden sind, wobei der Sendcteil des Gerätes 12 allen Antennen gemeinsam ist. Die vordere Antenne 14 gehört zu einem Wetterradargerät und ist auf einem Sockel 20 so montiert, daß sie um eine Vertikalachse 22 schwenkbar ist. Eine zweite Antenne 16 befindet sich hinter der ersten Antenne 14 und suc'n eine Region unmittelbar vor dem Flugzeug 10 und etwas unterhalb von dessen Flugbahn ab. So kann ein anderer Teil des Sende- und Empfangsgerätes 12 Informationen über die Höhe des Flugzeugs relativ zu dem vorausliegenden Gelände liefern. Die zweite Antenne 16 ist um eine horizontale Achse 23 schwenkbar an einer Stabilisiervorrichtung 25 befestigt, so daß sie stets mit einem bestimmten Depressionswinkel hinsichtlich der Flugbahn nach unten gerichtet ist, unabhängig von der Fluglage des Flugzeugs. Befindet sich also das Flugzeug in einer schwanzlastigen Fluglage, so ist die Antenne 16 gegenüber der in F i g. 1 eingezeichneten Stellung etwas nach unten verschwenkt. Bei einer einfacheren Anordnung kann die Stabilisiervorrichtung die Antenne 16 auch so einstellen, daß sie stets um einen bestimmten Winkel gegen die Horizontale geneigt ist.

Die Antenne 17 dient zur Beobachtung des Terrains unmittelbar unterhalb des Flugzeugs und zur Lieferung einer Anzeige der Höhe des Flugzeugs über Grund. Es handelt sich also um eine Radarhöhenmesserantenne.

Die Antennen 14, 16 und 17 sind mit dem Sende- und Empfangsgerät 12 über Leitungen 24, 26 und 27 verbunden. Zu dem Gerät 12 gehört ein Antennenschalter 28, der von der Winkelstellung der Antenne 14 in irgendeiner Weise, z. B. durch Endschalter, gesteuert wird.

Befindet sich die Antenne 14 in ihrer rechten Endlage (in F i g. 2 gestrichelt), so ist die von ihr aufgenommene Information von geringem Wert für die Flugzeugbesatzung, da im allgemeinen nur die Wetterbedingungen in der allgemeinen Flugrichtung interessieren. In dieser Lage behindert die Antenne 14 den Sehwinkei der zweiten Antenne 16 nicht merklieh, während in den anderen Lagen die Behinderung merklich ist, weil die Antenne 16 einen Bereich bestreicht, der sich vor der Antenne 14 befindet.

Der Antennenschalter 28 ist deshalb so programmiert, daß er das Gerät 12 nur dann mit der ersten Antenne 14 verbindet, wenn diese sich in einer Zwischenlagc befindet, während die zweite Antenne 16 nur dann mit dem Gerät 12 verbunden wird, wenn die erste Antenne 14 sich in ihrer rechten Endlage befindet. Somit wird an Stelle der verhältnismäßig nutzlosen Information hinsichtlich des Wetters auf der Steuerbordseite des Flugzeugs eine nützliche Information über die Bodenformationen in Flugrichlung gewonnen, ohne daß ein weiteres Sende- und Empfangsgerät erforderlich ist.

Befindet sich die Antenne 14 in ihrer linken Endlage, so ist die von ihr gewonnene Information ebenfalls von geringem Wert. In dieser Lage ist aber das Gesichtsfeld der zweiten Antenne 16 eingeengt, so daß eine Verbindung derselben mit dem Ger£t 12 in diesem Zeitpunkt nicht besonders nützlich wäre. Deshalb wird in der linken Endlage der Antenne 14 allein die Höhenmesserantenne 17 mit dem Gerät 12 verbunden. So ergibt sieht statt der verhältnismäßig unwichtigen Information über das Wetter auf der Backbordseite des Flugzeugs eine sehr wertvolle Information über die Höhe des Flugzeugs über Grund.

Wie erwähnt, ist der Sendeteil des Gerätes 12 allen Antennen gemeinsam. Im Empfangsteil sind ebenfalls verschiedene Kreise aller Antennen gemeinsam, z. B. mindestens die Höchstfrequenzstufen. Die Ausgangsstufen für die den einzelnen Antennen zugeordneten Funktionen sind dagegen getrennt. Es sind also besondere Wetterradar-Ausgangsstufen und ein daran angepaßter Bildschirm eingeschaltet, wenn die erste Antenne 14 mit dem Gerät 12 verbunden ist. Ebenso werden Ausgangsstufen für die Auswertung der Höheninformation und eine entsprechende AnZeigevorrichtung verwendet, wenn die Antenne 17 mit dem Gerät 12 verbunden ist. Da die Antennen 16 und 17 nicht gleichzeitig verwendet werden, läßt sich der Empfangsteil für die Antenne 17 größtenteils auch für die Antenne 16 verwenden. Die Funktionen der Antennen 16 und 17 sind ja insoweit ähnlich, als sie beide Entfernungsangaben in einer bestimmten Richtung liefern. Die Auswertung erfolgt jedoch vorzugsweise in getrennten Anzeigegeräten.

So enthält das Gerät 12 eine Schaltungsanordnung 29 zur Messung der Schrägentfernung der erfaßten Bodcnteiie vom Flugzeug, wenn die zweite Antenne 16 mit dem Gerät 12 verbunden ist. Die Schrägentfernung ist proportional zu der Höhe, in welcher das Flugzeug diesen Bereich überfliegen wird, wenn seine Flugbahn sich unverändert fortsetzt. Das Gerät 12 speist eine Alarmanlage 30 im Cockpit des Piloten, die anspricht, wenn die errechnete demnächst er-

reichte Höhe über Grund kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Der Alarm kann hörbar oder sichtbar sein.

Ferner erhält die Schaltungsanordnung 29 von einem Geschwindigkeitsmesser 31 ein Signal, das proportional zur Geschwindigkeit des Flugzeugs über Grund ist. Durch Vergleich dieser Geschwindigkeit mit der gemessenen Schrägentfernung läßt sich die Zeitspanne berechnen, nach welcher das Flugzeug über dem erfaßten Bodenbereich ankommen würde, falls seine Flugbahn und seine Geschwindigkeit währenddem ungeändert blieben. Da diese Anzeige nur interessanf. ist, wenn die Höhe über Grund kleiner als der vorbestimmte Wert ist, liefert die Schaltungsanordnung 29 diese Anzeige nur nach Eintritt der betreffenden Bedingung. Um eine konstante Zeitspanne zu haben, wird der vorbestimmte Wert der Höhe über Grund durch die Schaltungsanordnung 29 so eingestellt, daß er proportional zur Flugzeuggeschwindigkeit über Grund ist.

Wenn die zweite Antenne 16 so montiert ist, daß sie auch nicht besonders gestört wird, wenn die erste Antenne 14 sich in ihrer linken Endlage befindet, so kann die zweite Antenne 16 auch in diesen Fällen mit dem Sende- und Empfangsgerät 12 verbunden werden. Die Schrägentfernuns? kann dann häufiger bestimmt werden.

Die Höhenmesserantenne 17 könnte auch in beiden Endlagen der Antenne 14 mit dem Gerät 12 verbunden werden, und zwar je nach Wunsch vor oder nach dem Anschluß der Antenne 16.

Gegebenenfalls können auch vollständig getrennte Empfangsteile den einzelnen Antennen zugeordnet werden. Die Kosten und das Gewicht einer solchen Anlage sind allerdings größer als bei Verwendung eines gemeinsamen Empfangsteils. Auch können eine oder mehrere der Antennen 14, 16 und 17 ausschließlich Sendeantennen darstellen. Eine oder mehrere getrennte Empfangsantennen sind dann vorgesehen, um die Echosignale zu empfangen, welche durch den von der betreffenden Sendeantenne ausgehenden Strahl erzeugt wurden. Für die Unteransprüche wird Schutz nur im Zusammenhang mit dem ■Gegenstand des Hauptanspruchs geltend gemacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. An Bord eines Flugzeuges installierte Radaranlage mit zwei hintereinander angeordneten Antennen, die verschiedene Winkelbereiche erfassen und von denen die vordere Antenne die schwenkbare Antenne eines Wetterradargerätes ist, die einen den ersten Winkeibereich bestreichenden Suchstrahl aussendet, einem beiden Antennen gemeinsamen Sendeteil und einem Schalter, der die Antennen abwechselnd während festgelegter Zeitintervalle mit d»m gemeinsamen Sendeteil verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Antenne (16 oder 17) nur dann über den Schalter (28) mit dem gemeinsamen Sendeteil (12) verbunden ist, wenn die vordere Antenne (14) eine bestimmte Endlage ihres Schwenkbereichs einnimmt.

2. Radaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (28) die hintere Antenne (16 oder 17) nur dann mit dem gemeinsamen Sendeteil (12) verbindet, wenn die vordere Antenne (14) im wesentlichen senkrecht zur Flugzeuglängsachse gerichtet ist.

3. Radaranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenschalter (28) von der Winkellage der vordeten Antenne (14) gesteuert wird.

4. Radaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Antenne die in Vorwärtsnchtung schräg nach unten geneigte Antenne (16) eines Geländeradargerätes ist.

5. Radaranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (28) die Geländewarnungs-Antenne (16) und eine Radarhöhenmesser-Antenne (17) nur in ^?n beiden Endlagen der vorderen Antenne (14) abwechselnd mit dem gemeinsamen Sendeteil f 12) verbindet.

6. Radaranlage nach Anspruch 4, bei der der von der vorderen Antenne abgetastete Winkelbereich etwa innerhalb der Gierebene des Flugzeugs verläuft und der von der hinteren Antenne abgetastete Winkelbereich innerhalb der horizontalen Winkelausdehnung des ersten Bereichs unterhalb desselben verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stabilisiervorrichtung (25) zur Einstellung der hinteren Antenne (16) derart vorgesehen ist, daß der von ihr erfaßte Winkelbereich einen vorbestimmten Neigungswinkel mit der Horizontalebene bildet.

7. Radaranlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (29) zur Messung der Schrägentfernung der von der zweiten Antenne (16) erfaßten Teile des Erdbodens von dem Flugzeug.

8. Radaranlage i.ach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zur Berechnung der Höhe über Grund, in welcher das Flugzeug den von der hinteren Antenne (16) erfaßten Geländebereioh überfliegen würde, wenn seine Flugbahn unverändert bliebe, und durch eine Alarmvorrichtung (?1V die anspricht, wenn die betreffende Höhe über Grund kieincr als ein vorbestimmter Wert ist.

9. Radaranlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (31), die bei einer Unterschreitung des vorbestimmten Wertes der Höhe über Grund die Zeitspanne angibt, nach welcher das Flugzeug an der betreffenden Stelle ankommen würde, wenn seine Flugbahn und seine Geschwindigkeit über Grund sich nicht ändern.

10. Radaranlage nach Anspruchs oder9, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Grenzwert der Höhe über Grund proportional zur Flugzeuggeschwindigkeit einstellbar ist.