DE2546471C2

DE2546471C2 - Start- und Landeverfahren für Flugzeuge

Info

Publication number: DE2546471C2
Application number: DE2546471A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Gennad'evi&ccaron; Moskva Basov; Igor' Aleksandrovi&ccaron; Bere&zcaron;noj; Vladimir Aleksandrovi&ccaron; Moskva Danily&ccaron;ev; Albert Ivanovi&ccaron; Elatoncev; Vladimir Vasil'evi&ccaron; Ignat'ev; Vitalij Dmitrievi&ccaron; Kary&scaron;ev; Aleksandr Konstantinovi&ccaron; Kujby&scaron;ev Togulev; Vja&ccaron;eslav Sergeevi&ccaron; Kujby&scaron;ev Vek&scaron;in
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-22
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1982-03-04
Also published as: NL173439B; GB1523887A; AU498432B2; AU516410B2; US4249158A; NL7512391A; AU4697079A; AU516428B2; NL173439C; US4063218A; CA1094669A; JPS5251700A; AU8592575A; FR2289921A1; DE2546471A1; AU4696979A; US4209768A; FR2289921B1

Description

Die vorlegende Erfindung bezieht sich auf die Technik des Betriebs von Flugzeugen, vor allem bei ungünstigsten Wetterverhältnissen, insbesondere bei schlechter Sicht und betrifft ein Start- und Landeverfah- y, ren für Flugzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches l.andeverfahren ist aus der DE-AS 13 747 bekannt.

Bei diesem bekannten Verfahren sind ι·ι der Nähe des Aufsetzpunkts am Anfang der Landebahn vier Licht- w) quellen aufgestellt, die in Richtung der Anflugbahn vier parallele Lichtbündel abstrahlen, deren Halbstreuwinkel bis 5" betragen soll. Die Lichtquellen sind auf den Ecken eines Rechtecks angeordnet, so daß die von ihnen •bgestrahlten Lichtstrahlen in einem Schnitt rechtwinklig zu ihren Achsen ebenfalls auf den Ecken eines Rechtecks liegen und ?^:nen Korridor definieren, in dessen Mitle die Sollanflugbahn verläuft.

Das Flugzeug bzw der Flugzeugführer befindet sicn während des Anflugs wegen des Divergerizwinkels der Strahlen immer im Lichtkegel der Lichtquellen, wob^i ihm eine Lichtquelle umso heller erscheint je näher er sich bei deren Achse befindet. Befindet sich das Flugzeug auf der Anflugsollbahn, so erscheinen dem Flugzeugführer alle vier Lichtquellen gleich hell, und bei einer Abweichung sowohl bezüglich des Kurses (der Anfluggrundlinie) als auch des Gleitwegs werden die einen Lichtquellen heller und die anderen dunkler erscheinen, so daß der Flugzeugführer sich an diesen Helligkeitsunterschieden orientieren kann.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der Flugzeugführer nur eine ungefähre Vorstellung über seine Ablage von der Sollanflugbahn erhält, da die Beurteilung der Helligkeitsunterschiede sehr subjektiv sein kann und jedenfalls nicht mit der Genauigkeit einer Instrumentenablesung möglich ist. Hinzu kommt, daß der Flugzeugführer immer im Lichtkegel der Lichtquellen fliegt, so daß diese zur Vermeidung einer unzulässigen Blendung nicht sehr surk sein dürfen, was aber wiederim die Wirkungsweite begrenzt. Im Zusammenhang sowohl mit dieser Begrenzung der Lichtleistung der Lichtquellen als auch mi· dem Divergenzwinkel der Lichtstrahlen wird bei größerer Ablagt von der Anflugbahn, d. h. während des ersten Teils eines Schlechtwetteranflugs, bei dem das Flugzeug die Anfluggrundlinie noch nicht erreicht hat, die bekannte Einrichtung gar nicht zu sehen sein und keine Hilfe bieten können.

Eine Reihe anderer bekannter Landeverfahren ähnlicher Art beruhen auf der Abstrahlung von aneinandergrenzenden oder sich überlappenden verschiedenfarbigen Lichtkegeln, die dem Flugzeugführer eine Orientierung ermöglichen. Bei dem in der Praxis verbreiteten VASI-System (Visual Approach Slope Indicators) werden durch mehrere Lichtquellen weiße und rote Lichtstrahlen abgestrahlt, die bei zu niedriger Hohe während des Endanflugs sämtlich rot. bei zu großer Höhe sämtlich weiß und bei richtiger Hohe zum Teil rot und zum Teil weiß gesehen werden.

Hin auf diesem Prinzip beruhendes Landeverfahren ist auch noch bekannt aus LJSPS 32 79 406. wobei es hier um die Installation an Bord eines Flugzeugträgers geht und eine kreiselstabilisierte Mechanik dafOr sorgt, daß der Neigungswinkel des abgestrahlten Farblichtfächers im Raum konstant bleibt.

In US-PS 31 52 316 sind beidseits längs der Landebahn in der Nähe des Aufsetzpunkts eine Vielzahl von gerichtet abstrahlenden Lichtquellen aufgestellt, wobei die vor dem Aufsevzpunkt befindlichen Lichtquellen so eingerichtet sind, daß ihr Strahl eine scharfe obere Begrenzung hat, während die hinter dem Aufsetzpunkt s.ehciiöen Lichtquellen mit einer scharfen unteren Berandung abstrahlen. Neben dem Aufsetzounkt stehen noch ungerichtet abstrahlende Lichtquellen. Befindet sich da<; Flugzeug genau auf dem Gleitweg, so sieht der Flugzeugführer nur diese letzteren ungerichteten Lichtquellen. wänr»nd er bei zu niedriger Höhe auch die vorderen und bei zu großer Höhe auch die hinteren Lichtquellen sieht und seinen Anflug entsprechend korrigieren kann,

Auch alle diese bekannten Landeverfahren setzen voraus, daß das Flugzeug sich unmittelbar im Abstrahlüngswinkelbereich befind«, was mit den genannten Nachteilen verbunden ist. Mit am schwersten wiegt hierbei die unzureichende Genauigkeit der Führung, die bedeutend zurückbleibt hinter der Genauigkeit funk-

technischer Führungssysteme, darunter schon dem seit langem sehr verbreiteten und heule den Standard darstellenden ILS (Instrument Landing System).

Auch die vorhandenen funktechnischen Führungssysteme genügen jedoch nicht mehr den gestiegenen Anforderungen. Auf der V(I. Flugnavigationskonferenz der ICAO (International Civil Aviation Organization) wurde beschlossen, daß ein neues Landesystem geschaffen werden sollte, das neben einer Erweiterung der funktionalen Möglichkeiten vor allem über eine hohe Wirkungsgenauigkeit verfügt. Die zulässige Höhenabweichung über der Landebahnschwelte soll höchstens 1.2 m betragen und muß sich bis zum Aufsetzpunkt entsprechend verringern. Außerdem soll mit dem System eine automatische Landung und Ausrollen möglich sein.

Nachteilig bleibt bei funktechnischen Landehilfen, daß der Flugzeugführer keine unmittelbar sinnfällige Information über die Lage des Flugzeugs in Bezug auf üie Landebahn erhält, sondern insirumenienanzeigen in ein räumliches Vorstellungsbild umsetzen muß. Um diese Nachteile zu überwinden, ist schon versucht worden, dem Flugzeugführer mittels Fernsehsystem die Landebahn bei beschränkter Sicht zu zeigen. In der US-PS 35 83 784 ist z.B. ein holografisches System vorgeschlagen, das vor den Augen des Flugzeugführers eine Abbildung der Landebahn erzeugt, welche in jedem Moment der wirklichen Lage des Flugzeugs relativ zur Landebahn entspricht.

Bei all diesen Techniken muß jedoch der Flugzeugführer die Anzeigen der zahlreichen Instrumente oder Bildanzeigen an Bord beobachten und gleichzeitig die Verhältnisse außerhalb des Flugzeugs verfolgen, was eine große psychologische Belastung darstellt. Insbesondere kritisch ist der Übergang von der Instrumentensteuerung zur visuellen Flugzeugführung unter Beobachtung des Außenraums, da die Akkomodation der Augen eine bestimmte Zeitspanne von nicht weniger als 3 bis 5 Sekunden verlangt.

Obwohl die Landung eines Flugzeugs als die kritischste Flugphase anzusehen ist und dementsprechend die Zahl der Flugunfälle bei der Landung bedeutend höher als beim Start ist, gilt ähnliches für den Startvorgang, insbesondere für Schnell- und besonders für Überschallflugzeuge. Bei diesen stellt sich auch das Problem, den Start bei schwieriger Wetterlage zu gewährleisten.

F.in großer Mangel praktisch sämtlicher Start- und Landungshilfen besteht darin, daß diese keine scharfen räumlichen Grenzen der Abflug- bzw. Anflugbahn anzeigen. Die üblichen lichttechnischen Systeme der Markierung der Grenzen der Landebahn betreffen nur den Bereich der Bewegungen des Flugzeuges am Boden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Start- und Landeverfahrens für Flugzeuge, das gesteigerten Anforderungen der gegenwärtigen Flugtechnik, insbesondere an die Genauigkeit, entspricht und noch entwicklungsfähig ist wobei dem Flugzeugführer eine zuverlässige information über die räumliche Lage des Flugzeugs bezüglich der An- bzw. Abflugbahn, d.h. über seine Abweichungen von der Sollflugbahn gegeben wird. Dabei soll weiterhin die Anlage zur Durchführung des Verfahrens einfach und betriebssicher sein, und es sollen keine zusätzlichen, funktionell isolierten Einzelsysteme notwendig sein.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I.

Der prinzipielle Unterschied des vorgeschlagenen

Verfahrens liegt darin, daß der wenigstens eine scharf fokussierte Strahl präzise die Sollflugbahn festlegt und der Flugzeugführer nicht mehr im Bereich der direkten Abslrahlung fliegen muß, um die erforderlichen Informationen zu erhalten, sondern die vom fokussierten Strahl ausgehende sekundäre Strahlung, die eine ungefichlete Streustrahlung ist, auswertet. Die sich bei diesem Verfahren ergebende Orientierungsmöglichkeit ist einfach* sinnfällig und auch bei größerer Ablage von der Sollflugbahn gegeben.

Zweckmäßige Weiterbildungen des vorliegenden Vorschlags ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Werden der bzw. die Strahlen gemäß Anspruch 3 im Bereich des sichtbaren Lichts abgestrahlt, so erscheinen dem Flugzeugführer die Strahlen als scharf berandele leuchtende Säulen nach denen er sich leicht orientieren kann. Eine Vorstellung hiervon vermitteln die als Fig. 51 und 52 zur Anmeldungsakte eingereichten Lichtbilder, von denen das Lichtbild gemäß Fig. 52 aus einem im Landeanfiug befindlichen Flugzeug aufgenommen wurde.

Zur Durchführung des Verfahrens bedarf es nur einer einfachen am Boden installierten Anlage. Eine solche Installation kann u. U. sehr schnell geschehen, so daß eine erfindungsgemäße Landehilfe auch für schnelle vorübergehende Einsätze tauglich ist. Dabei kann sie durch die spezielle Anordnung der Strahlungsquellen auch den Flugplatz identifizieren.

Da& Verfahren und die Anlage zu seiner Durchführung ist voll verträglich mit allen existierenden funktechnischen Landehilfen und kann auch ohne zusätzliche Leuchibefeuerung des Flughafens betrieben werden. Wenn das System im Bereich des sichtbaren Lichts betrieben wird, so sind an Bord des Flugzeugs überhaupt keine besonderen Apparaturen erforderlich.

Die Kosten für die Herstellung, Installation und Unterhaltung der Anlage sind — verglichen mit der erzielbaren Genauigkeit und Zuverlässigkeit — um einige Male niedriger als bei den zur Zeil gebräuchlichen Instrumentenlandesystemen und Befeuerungssystemen. Das vorgeschlagene Verfahren ist wegen des früheren und ununterbrochenen Kontakts mit dem Boden sicherer und bezüglich der psychischen Anspannung des Flugzeugführers günstiger.

Vorteilhafterweise ist der bzw. sind die Strahlen so scharf fokussiert, daß ihr Divergenzwinkel noch unter T liegt, damit sie auch auf große Entfernungen die Sollflugbahn präzise definieren können. Dies läßt sich am zweckmäßigsten durch die Verwendung von Laserstrahlquellen erreichen.

Die Strahlen können moduliert werden, und mehrere Strahlen können unterschiedliche Wellenlänge«^ bzw. Farben aufweisen, wodurch zusätzliche Informationen übermittelt werden können, z.B. die Kennung des Flugplatzes und dergleichen.

Wie die Strahlquellen in einer Anlage zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zweckmäßigerweise angeordnet werden können, ist Inhalt der Ansprüche 8 ff. Aus Ansprüchen 19 und 20 ergibt sich, wie außer der Sollflugbahn auch bestimmte Punkte im Raum definiert und sinnfällig sichtbar gemacht werden können. Gemäß Ansprüchen 23 und 24 können geknickte Sollflugbahnen definiert werden, ebenso gemäß Ansprüche 26 und 27 knickfrei gekrümmte Sollflugbahnen.

Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung wird so gewählt, daß sie in den sogenannten Fenstern der Atmosphärendurchsichtigkeit liegt, d.h. daß nur

eine minimale Absorption durch die in der Atmosphäre; vorhandenen Luftmolekiile und Aerosole stattfindet, wobei die Energie des von der Strahlquelle ausgehen^ den direkten Strahls unter allmählicher Schwächung desselben gestreut wird, so daß vom Strahl längs dessen Erstreckung eine ungerichtete Streuslrahlung ausgeht. Dabei geschieht die Streuung durch die Luftmolekiile in Form der sogenannten Rayleigh-Stfeuungsverleilung sowie durch die in der Atmosphäre vorhandenen Aerosole in Form der sogenannten μ-Streuung. Dank dieser Streuung entsteht ein energetischer Kontrast des Strahls vor dem Hintergrund der Umgebungsstrahliing, so daß die Streustrahlung durch den Empfänger bei dessen Abweichungen vom Strahl wahrgenommen werden kann.

je nach Art der verwendeten Strahlung kann die Strahlquelle ein Lasergenerator, ein Spiegel, eine reflektierende Fläche, ein Antennensystem oder dergleichen sein.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschfeibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. I das Prinzip des Start- und Landeverfahrens mit einer Strahlquelle:

F i g. 2 eine Anordnung mit einer Strahlquelle, die auf der Achse der Landebahn aufgestellt ist und deren Strahl die Sollanflugbahn definiert;

Fig. 3 Tafel der Projektionen des Strahls gemäß F i g. I oder 2, wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen des Flugzeugs von der Soilanflugbahn wahrgenommen werden;

Fig.4 eine Anordnung mit einer Strahlquelle, die seitlich der Achse der Landebahn aufgestellt ist;

F1 g. 5 eine Anordnung mit zwei Strahlqucllen, deren eine auf der Achse der Landebahn aufgestellt ist und mit ihrem Strahl die Kursebene definiert, und deren andere seitlich von dieser Achse aufgestellt ist und mit ihrem Strahl die Gleitwegebene definiert;

Fi g. 6 eine Anordnung mit zwei Strahlquellen, deren eine auf der Achse der Landebahn und deren andere seitlich dieser Achse auf der Seitengrenze der Landebahn aufgestellt ist;

Fig. 7 Tafel der Projektionen der Strahlen gemäß F i g. 5 und 6, wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen des Flugzeugs von der Soilanflugbahn wahrgenommen werden;

F i g. 8 eine Anordnung mit zwei Strahlquellen auf der Achse der Landebahn, deren Strahlen in der Kursebene liegen;

Fig. 9 Tafel der Projektionen der Strahlen gemäß F i g. 8. wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen des Flugzeugs von der Sollanflugbahn wahrgenommen werden;

Fig. 10 eine Anordnung mit einem Paar von Strahlquellen, die nebeneinander aufgestellt sind und deren Strahlen in einer gemeinsamen Gleitwegebene Hegen;

Fig. II eine Anordnung gemäß Fig. 10 mit den Strahlquellen auf den Rändern der Landebahn;

Fig. 12 Tafel der Projektionen der Strahlen gemäß Fig. 10 und 11, wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen des Flugzeugs von der SoIIanftugbahn wahrgenommen werden;

Fig. 13 eine Anordnung mit zwei Paaren von Strahlquellen, deren jedes eine zur Gleitwegebene parallele Ebene definiert;

Fig. 14 eine Anordnung gemäß Fig. 13, bei der die Strahlquellen auf den Rändern der Landebahn aufgestellt sind;

Fig. 15 Tafel der Projektionen der Strahlen gemäß Fig. 13 und 14, wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen der Sollanflugbahn wahrgenommen werden;

Fig. 16 eine Anordnung mit drei Paaren Von Strahlquellen, deren eines die Gleitwegebenc und deren andere hierzu parallele Ebene definieren;

Fig. 17 eine Anordnung gemäß Fig. 16, bei der die Strahlquellen auf den Rändern der Landebahn aufgestellt sind;

Fig. 18 Tafel der Projektionen der Strahlen gemäß Fig. 16 und 17, wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen von der Sollanflugbahn wahrgenommen werden;

Fig. 19 eine Anordnung mit einem Paar von Strahlquellen. die beidseits der Achse der Landebahn aufgestellt sind, und einer dritten Strahlquelle auf ihrer Achse:

F i g. 2ö eine Anordnung mit zwei Paaren von Sirahlquellen, die jeweils beidseits der Achse der Landebahn aufgestellt sind, und einer fünften Strah!- quelle auf ihrer Achse;

Fig 21 eine Anordnung mit drei Strahlquellen, wovon zwei ein Paar bilden und beidseits der Landebahn aufgestellt sind und mit ihren Strahlen die Gleitwegebene definieren, und mit einer dritten Quelle auf der Achse der Landebahn, deren Strahl unter der Gleitwegebene verläuft und die Landekursebene definiert;

Fig. 22 Tafel der Projektionen der Strahlen gemäß Fig. 21. wie sie vom Flugzeugführer bei verschiedenen Ablagen von der Sollanflugbahn wahrgenommen werden;

Fig.23 eine Anordnung von vier Strahlquellen, wovon zwei ein Paar bilden und beidseits der Landebahn aufgestellt sind sowie mit ihren Strahlen die Gleitwegebene definieren, wobei die beiden anderen Strahlquellen auf der Achse der Landebahn aufgestellt und mit ihren Strahlen die Landekursebene definieren, wobei der eine über und der andere unter der Gleitwegebene verläuft;

F i g. 24 eine Anordnung mit einem zusätzlichen Strahlenquellenpaar in unmittelbarer Nähe des Endes der Landebahn, wobei die die Landekurs- und Gleitwegebene definierenden Strahquellen nicht gezeigt sind:

F i g. 25 Projektionstafel der Strahlen gemäß F i g. 24:

Fig. 26 eine Anordnung einer zusätzlichen Strahlquelle in unmittelbarer Nähe des Endes der Landebahn; Fig.27 Projeklionstafel des Strahls gemäß Fig.26;

Fig.28 eine Anordnung mit einem zusätzlichen Strahlquellenpaar und einer Zusatzstrahlquelle in unmittelbarer Nähe des Endes der Landebahn;

F i g. 29 Projektionstafel der Strahlen gemäß F i g. 28;

Fig.30 eine Anordnung mit einem zweiten Paar zusätzlicher, unsymmetrisch auf dem Flugplatz angeordneter Strahlquellen, deren Strahlen einen Punkt im Raum markieren;

Fig.31 eine Anordnung gemäß Fig.30 mit symmetrisch angeordneten Strahlquellen;

F i g. 32 Projektionstafel der Strahlen gemäß F i g. 30 und 31, wie sie vom Flugzeugführer in verschiedenen Positionen des Flugzeugs relativ zum Markieningspunkt wahrgenommen werden, und zwar für den Fall, daß die Strahlen die Gleitwegebene nicht schneiden;

F i g. 33 Projektionstafel der Strahlen gemäß F i g. 30 und 31, wie sie vom Flugzeugführer in verschiedenen

ίο

Positionen des Flugzeugs relativ zum Markierungspunkt wahrgenommen werden, und zwar für den Fall, daß die Strahlen die Gleilwegebene schneiden;

F i g. 34 eine Anordnung mit allen drei Strahlquellengruppen, nämlich der Kurs· und Gleitweggruppe, der Landegruppe und zweier Gruppen für je einen Markierungspunkt;

F i g. 35 eine Anordnung von als Start- und Abflughilfe dienenden Sirahlquellen;

Fig.36 eine Anordnung mit drei Strahlquellen am Anfang der Landebahn und drei Hilfsquellen vor der Landebahn;

Fig. 37 die Anordnung einer Strahlquelle auf dem Ladungsdeck eines Flugzeugträger; in unmittelbarer Nähe von der Soll-Aufsetzzone:

Fig. 38 die Anordnung von zwei Strahlquellen auf dem Landungsdeck eines Flugzeugträgers, davon eine ίπ unmittelbarer Nähe von der Soll-Aufsetzzone und die •ndere am Heckablauf;

F i g. 39 die Anordnung von zwei Sirahiqueiien auf äem Landungsdeck eines Flugzeugträgers symmetrisch keidseits der Landebahnachse in unmittelbarer Nähe der Soll-Aufsetzzone;

Fig.40 die Anordnung von drei Strahlquellengruppen auf dem Landungsdeck eines Flugzeugträgers •ymmetrisch beidseits der Landebahnachse:

Fig.41 die Anordnung eines Strahlquellenpaars auf iem Landungsdeck eines Flugzeugträgers in unmittelbarer Nähe der Soll-Aufsetzzone und eine dritte Strahlquelle am Heckablauf;

Fig.42 die Anordnung von drei Strahlquellengruppcn auf dem Landungsdeck eines Flugzeugträgers;

Fig.43 eine Anordnung von zwei Strahlquellenpaaten mit Vorrichtungen zur Schwenkung der Strahlen;

Fig.44 eine Anordnung von drei Strahlquellen mit Vorrichtungen zur Schwenkung der Strahlen;

Fig.45 die Anordnung einer Strahlquelle auf dem Flugplatz mit einer Vorrichtung zur Slrahlenschwenfcung;

Fig.46 die Anordnung einer Strahlquelle auf der Achse der Landebahn mit einer Vorrichtung zur Strahlenschwenkung;

Fig.47 Projektionstarel des Strahls gemäß Fig.46 (Hir verschiedene Lagen des Flugzeugs relativ zur Landebahn;

Fig.48 eine Anordnung von zwei als Start- und Abflughilfe dienenden Strahlquellen mit Vorrichtungen iur Strahlenschwenkung, wobei eine Quelle in unmittelbarer Nähe vom Abhebepunkt und die andere in ■nmittelbarer Nähe vom Ende der Startbahn angeordnet ist;

Fig.49 eine Anordnung von zwei Strahlquelien mit Vorrichtungen zur Strahlenschwenkung, deren eine am Anfang und deren andere in unmittelbarer Nähe vom Ende der Piste aufgestellt ist;

Fig.50 die Anordnung von drei Strahlquelien mit Vorrichtungen zur Strahlenschwenkung;

Fig.51 ist ein Lichtbild der Anordnung gemäß Fig. 21;

Fig.52 ist ein Lichtbild der Anordnung gemäß Fig.34, gesehen aus einem im Endanflug befindlichen Flugzeug.

In allen Ausbildungsvarianten drs vorliegenden Vorschlags dienen als Hilfen beim Start, Abflug, Anflug bzw. Landung scharffokussierte gerichtete elektromagnetische Strahlen geringer Divergenz und einer Wellenlänge, die sich in der Atmosphäre gut fortpflanzt Im übrigen wird die Wellenlänge je nach den gestellten Anforderungen gewählt. So werden beispielsweise zur Schaffung niciiWisueller Insirumentensysteme elektromagnetische Strahlungen im Bereich der Zentimeterbzw. Millimeterwellen verwendet, wobei als Strahlquellen scharfgerichtete Antennen bzw. Lascrslrahler eingesetzt werden. Auch die Anwendung von Wellenlängen im nahen bzw. weiten infraroten sowie im Gamma-Strahlungsbereieh ist möglich. Zur Schaffung visueller Start- und Landungssysteme verwendet man

in eine elektromagnetische Strahlung im optischen Frequenzbereich, wobei als Strahquellen beispielssveise Scheinwerfer bzw. Laserstrahler des optischen Frequenzbereichs verwendet werden.

Wichtig ist die Bedingung der guten Fortpflanzung

H der Strahlung in der Atmosphäre, d.h. daß die Wellenlänge den Fenstern der Almosphärendurchsichtigkeit entsprechen muß, in denen die Energie uer elektromagnetischen Strahlung nur wenig durch die Atmosphäre absorbiert wird. Bekanntlich hat die Atmosphäre eine Keine von Durchsichtigkeitsienstern in verschiedenen Frequenzbereichen des Wellenspektrums der elektromagnetischen Strahlung; z. B. gibt es im Bereich der Zentimeter- und Millimeter-Wellenlängen von der Wellenlänge 3000 bis 3500 Mikrometer sowie von 1000 bis 2000 Mikrometer einige Durchsichtigkeitsfenster, in welchen der Prozentsatz der durch die Luftmoleküle und wasserhaltigen Aerosole absorbierten Energie im Verhältnis zur Streuenergie gering ist.
Ein weiteres Beispiel sind einige Durchsichtigkeits-

3n fenster im weiten infraroten Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Strahlung mit Wellenlängen, welche im Bereich von 10-5-15 Mikrometer liegen, sowie einige Durchsichtigkeitsfenster im nahen infraroten Bereich von 1 bis 6 Mikrometer. Diesen Durchsichtigkeitsfenstern entsprechende Wellenlängen erzeugen manche Laserstrahler, z. B. die molekularen CO2-Laser, welche Strahlen einer Wellenlänge von 10,6 Mikromter erzeugen, bzw. die molekularen CO-Laser. die Strahlen einer Wellenlänge von 5,1 Mikrometer erzeugen.

■to Im optischen Wellenlängenbereich von 0.2 bis 1 Mikrometer liegt ein breites Durchsichtigkeitsfenster, in welchem die Absorption nicht über 8 * 12% der gesamten Schwächung der elektromagnetischen Strahlung beträgt. In diesem Bereich werden als Quellen der elektromagnetischen Strahlung verschiedene Scheinwerfersysteme sowie Laserstrahler verwendet, weiche eine elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Farbe erzeugen.
Schließlich gibt es einige Durchsichtigkeitsfenster, in welchen die Absorption minimal ist, im ultravioletten Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge von 032 bis 0,4 Mikrometer, sowie im Bereich des Spektrums der Gamma-Strahlung, welche eine hohe Permeabilität besitzt

Falls die verwendete elektromagnetische Strahlung monochromatisch ist, so muß man bei der Wahl der Wellenlänge die Feinstruktur der Durchsichtigkeitsfenster berücksichtigen, da es vorkommen kann, daß die gewählte Wellenlänge nicht in das Durchsichtigkeitsfenster der Atmosphäre fällt und die elektromagnetische Strahlung der gewählten Wellenlänge durch die Atmosphäre stark absorbiert wird. In einem solchen Fall muß man die Wellenlänge etwas ändern, bis die Absorption der Strahlung in der Atmosphäre minimal wird. Monochromatische Strahlungsquellen sind z.B. Quellen der Radiostrahhing sowie viele Laserstrahler, z. B. de^r Helium-Neon-Laser, welcher eine kohärente Strahlung der Wellenlänge von 0,6328 Mikrometer

erzeugt.

Manche Quellen erzeugen Wellenlängen, von denen ein Teil in einem Durchsichtigkeitsfenster liegt, während andere in dnem Wellenbereich liegen, bei welchem die Strahlung durch die Atmosphäre absorbiert wird, i Quellen, die eine Strahlung gleichzeitig auf viele Wellenlängen erzeugen, sind manche Laserstrahler sowie Scheinwerfer, welche v/eißes Licht erzeugen.

Vorliegend können auch Kombinationen von einigen Wellenlängen zweckmäßig sein. Zum Einsatz bei dichtem Nebel ist geeignet die Kombination einer Strahlung mit einer Wellenlänge von 10.6 bzw. 5.1 Mikrometer mit einer Strahlung des optischen Bandbefeichs, beispielswese mit einer Wellenlänge von 0,6328 Mikrometer, erzeugt durch einen Helium-Neon-Laser· itrahler, bzw. eirter Wellenlänge von 0.57 Mikrometer, •rzeugt durch einen Argon-Laser. Dabei öffnet die Infrarote Strahlung einen Kanal im Nebel, in den dann die sichtbare Strahlung abgestrahlt wird und eine Landung visue'i durchgeführt werden kann.

Die Strahlen können visuell erkannt bzw. mit Hilfe Von entsprechenden Geräten deshalb empfangen werden, weil ein energetischer Kontrast des Strahls vor dem Hintergrund der Umgebungsstrahlung entsteht. Vom Strahl selbst geht eine ungerichtete sekundäre Streustrahlung aus, die im Falle der Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts zur Folge hat, daß der Strahl dem menschlichen Auge als im Raum stehende leuchtende Säule erscheint und je nach Sichtverhältnisien schon von weitem gese¹ en werden kann. Die iStreuung an den Molekülen jnd Aerosolen der Atmosphäre besteht in der chaotischen Richtungsänderung der Fortpflanzung des gerichteten Strahls bei leinem Durchgang in der Atmosphäre. Der Strahl wirkt dabei als Energiefiberträger. j5

Wird durch einen oder mehrere Strahlen die Sollanflugbahn definiert, so erscheinen dem Flugzeugführer die Strahlen je nach seiner Position bezüglich der Sollanflugbahn in anderer Perspektive. Das sich ihm bietende Bild entspricht einer Zentralprojcktion des Strahls bzw. der Strahlen, bei der das Projektionszen-Irum mit dem Strahlungsempfänger an Bord, im einfachsten Fall also den Augen des Flugzeugführers, zusammenfällt und bei der die bildebene senkrecht steht auf der Verbindungslinie zwischen dem Projektionszentrum und dem Soll-Aufsetzpunkt des Flugzeugs. Befindet sich das Flugzeug auf der Soll-Anflugbahn, so himmt das wahrgenommene Bild eine bestimmte Form an, weiche von der Anzahl und Richtung der Strahlen abhängt. Man wird anstreben, daß dieses Bild eine einfache und leicht merkbare Form hat.

Die vorliegend erforderlichen Strahlen möglichst geringer Divergenz und möglichst scharfer Berandung werden am einfachsten von Laserstrahlern erzeugt da hier besondere Kollimatoren, Linsensysteme, Reflektoren und dergleichen entbehrlich sind. Außerdem ermöglichen die Lrser die Erzeugung von Strahlen mit hoher Dichte der elektromagnetischen Energie, weiche mehrere Dutzend Watt je Quadratzentimeter Querschnittsfläche des Strahls übersteigt

Bei der weiteren Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden in erster Linie Laser als Quellen der elektromagnetischen Strahlung im Sichtbereich des Strahlungsspektrums angenommen, was jedoch nicht »Is Beschränkung auf diese Möglichkeiten verstanden werden soll.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Landehilfe aus einer Strahlquelle I, die auf dem schematischen angedeuteten Flugplatz bzw. der Flugbetriebsfläche 2 vorzugsweise in der Nähe des Anfangs der Landebahn 3 aufgestellt ist. Der Strahl 4 definiert den Landekurs sowie den Gleitweg der Sollanflugbahn W des Flugzeugs A. Der Pfeil L zeigt die Anflugrichtung. Die Achse der Piste ist in Form der gestrichelten Linie 5-5angege^U|en

Bei den weiteren Beschreibungen ist meist der Einsatz der Sirahlquellen als Landehilfsn in den Vordergrund gestellt, weil dies der wichtigere Anwendungsfall ist. Dabei gilt alles aber auch entsprechend beim F.insatz als Start- und Abflughilfe; z. B. wäre die Strahlquelle 1 in Fig. 1 bei entgegengesetzter Startrichtung als Starthilfe einzusetzen, wobei der Pfeil F die Abflugbahn definiert.

Der Strahl 4 erscheint bei sämtlichen Abweichungen des Flugzeugs A von der Sollanflugbahn W in jeweils anderer Perspektive.

Die verschiedenen sich dem Flugzeugführer darbietenden Bilder sind in F i g. 3 für den Fall gezeigt, daß die Sirahiqueile i gernüB F i g. 2 auf der Landebahn 3 am Soll-Aufse'zpunkt steht und ihr Strahl 4 so gerichtet ist, daß er mit der Sollanflugbahn W zusammenfällt, d. h. in der Landekursebene Cliegt.

Die in F i g. 3 wiedergegebene Tafel zeigt die Projektionen 5 des Strahls 4 bei allen möglichen Ablagen des Flugzeugs A relativ zur Sollanflugbahn W. Der Flugzeugführer nimmt diese Projektionen 5 des Strahls 4 beim Star t vor dem Hintergrund des Himmels und bei der Landung vor dem Hintergrund des Flugplatzes 2 wahr.

In der Tafel wurden folgende Bezeichnungen verwendet:

i — das Flugzeug befindet sich genau auf dem Gleitweg;

II — das Flugzeug befindet sich über dem Gleitweg;

III — das Flugzeug befindet sich unter dem Gleitweg;

c — das Flugzeug liegt genau auf dem Landekurs;

/ — das Flugzeug befindet sich links vom Landekurs;

r — das Flugzeug befindet sich rechts vom Landekurs.

Beispielsweise entspricht el der Lage des-^l -'ugzeugs A genau auf Landekurs und Gleitweg; rill entspricht der Lage des Flugzeugs rechts vom Kurs und unter dem Gleitweg. Im Falle el artet die wahrgenommene Projektion in einen Punkt aus. d. h. das Flugzeug fliegt unmittelbar im Strahl 4. Ansonsten ist die Projektion jeweils eine Gerade mit einer bestimmten Richtung, die durch den Winkel φ zur Vertikalen 6 angegeben werden kann. Dabei scheint die Projektion 5 des Strahls 4 sich um den Punkt 7 zu drehen, welcher den Anfangspunkt des Strahls bzw. die Strahlquelle selbst darstellt

Bei einem Startvorgang bleibt die Strahlquelle 1 hinter dem Flugzeug A zurück und wird vom Flugzeugführer nicht wahrgenommen bzw. von dem bordseitigen Empfänger nicht empfangen, falls dieser die Streustrahlung nur von vorn empfängt Ist der Empfänger so orientiert daß er die Strahlung auch von hinten empfängt dann ist auch hierbei der Anfangspunkt 7 der Projektion der Austrittspunkt des Strahls 4 aus der Strahlquelle 1.

Es is! ohne weiteres zu sehen, daß die Projektion 5 des Strahls 4 immer vom Anfangspunkt 7 ausgehend in einer Richtung weggerichtet ist die der Richtung entgegengesetzt ist in der das Flugzeug A von der Sollanflugbahn abgewichen ist. Der Flugzeugführer hat seinen

ί3

Anflug also immer in der Richtung zu korrigieren, in die die Projektion 5 weist.

1st z. B. die Projektion 5 des Strahls 4 abwärts und nach rechts vom Anfangspunkt 7 (Quadrant II I) gerichtet, so bedeutet das, daß das Flugzeug A von der Sollanflugbahn W aufwärts und nach links abgewichen ist.

Gemäß Fig.4 steht die Strahlquelle 1 seitlich der S-S-Achse der Landebahn 3, und ihr Strahl 4 liegt in der Gleitwegebene G. Die seitliche Versetzung aus der Landekursebene C heraus ist dabei zunächst beliebig: steht die Strahlquelle noch auf der Landebahn 3, so ist ihr Strahl 4 als ausgezogene Linie dargestellt: steht sie aber außerhalb der Landebahn 3, so ist ihr Strahl durch eine gestrichelte Luve angegeben. Der doppelköpfige Pfeil zeigt die Möglichkeit der seitlichen Versetzungen.

Hierbei und weiterhin können die Strahlen von seitlich versetzt angeordneten Strahlquellen sowohl parallel zur Kursebene ("orientiert sein als auch einen kleinen Winkel mit dieser Ebene bilden. Dieser Winkel kann einige Winkelminuten oder auch bis ?u I ■=- 5 betrager,.

Entsprechend der Art der Darstellung der Pro-sktionen gemäß Fi g 3 hat die Projektion des vorliegend betrachteten Strahls bei Lage des Flugzeugs genau auf der Sollanflugbahn die Form einer horizontalen Geraden, d. h. daß der Winkel qr = 90" ist.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. 5 gehören zur L. ndehilfeeinrichtung zwei Strahlquellen 1 und 8. wobei die erste Strahlquelle 1 auf der SS-Achse der Landebahn 3 steht und ihr Strahl 4 in der Kursebene C liegt, während die zweite Strahlquelle 8 seitlich der SS-Achse steht und ihr Strahl 9 die Gleitwcgebene G definiert. Beide Strahlen gemeinsam definieren einen Anflugkorndor K. Dabei verläuft der Strahl 4 unter der Gleitwegebene G. Als Sollanflugbahn gilt die Schnittlinie der Landekursebene Cmit der Gleitwegebene G.

Die Projektionstafel der Strahlen 4 und 9 ist in F i g. 7 in der Art von Fig. 3 dargestellt. Wenn sich das Flugzeug auf dem Landekurs und auf dem Gleitweg befindet (Quadrant I c). so ist die Projektion 5 des Strahls 4 abwärts von ihrem Anfangspunkt 7 gerichtet, während die Projektion 11 des Strahls 9 nach rechts von ihrem Anfangspunkt 12 zur Seite gerichtet ist.

Weicht das Flugzeug vom Gleitweg z. B. nach oben ab. bleibt aber in der Kursebene C so wird die Projektion 11 nach rechts abwärts (Quadrant c II) gerichtet sein: bei einer Abweichung unter den Gleitweg wird sie nach rechts oben (Quadrant fill und c IV) gerichtet sein.

In der in Γ ι g. 7 wiedergegebenen Tafel sind zusätzlich folgende Bezeichnungen benutzt:

IV — das Flugzeug befindet sich unter dem Anflugkorridor;

/ — das Flugzeug befindet sich rechts vom " Anflugkorridor.

Die Projektion 5 des Strahls 4 ist immer vertikal gerichtet, wenn das Flugzeug in der Landekursebene C fliegt. Weicht das Flugzeug vom Landekurs ab und bleibt dabei auf dem Gleitweg, so dreht sich die Projektion 5 des Strahls 4 in der aus der Tafel ersichtlichen Weise, während die Projektion U des Strahls 9 horizontal bleibt. Ist die Strahlquelle 8 (gemäß Fig.6) genau auf dem Rand 10 der Landebahn 3 aufgestellt, so springt die Richtung der Projektion 11 um, wenn das Flugzeug sich nach rechts aus dem Anflugkorridor herausbewegt und nicht mehr in Verlängerung der Piste fliegt

Weicht das Flugzeug .4 gleichzeitig vom Kurs und vom Gieitweg ab, so ergeben die Projektionen der Strahlen die übrigen Bilder derTafeL . Bei der Ausbildung gemäß Fig.8 steht eine erste Strahlquelle 1 auf der SS-Achse der Landebahn 3, und ihr Strahl 4 liegt in der Kursebene C. und eine zweite Strahlquelle 8 steht auch auf der Achse SS in einem bestimmten Abstand von der ersten, und ihr Strahl 9

to bildet gemeinsam mit dem Strahl 4 den Anflugkorridor A.'. Der gezeigte Fall ist als Sonderfall anzusehen, bei dem der Strahl 9 gleichfalls in der Kursebene Cliegt und die Strahlen sich nicht kreuzen. Die Sollanflugbahn W liegt zwischen den beiden Strahlen 4 und 9 und diese

i". begrenzen den Anflugkorridor K von unten und von oben.

Durch Pfeile sind andere mögliche Aufstellungsorte der Strahlquellen 1 und 8 auf der Achse SS gezeigt, wobei die Strahlen gestrichelt angedeutet sind.

:ii Die zur Strahlenanordnung gemäß F i g. 8 gehörende Projektionstafel zeigt Fig. 9. Die Darstellungsweise entspricht den schon betrachteten Tafela Zusätzlich bedeutet

,_ V — das Flugzeug befindet sich über dem Anflugkorridor.

Es ist leicht zu sehen, daß die Projektionen 5 und 11 der Strahlen 4 und 9 zu einer mittig zwischen den Anfangspunkten ? und 12 verlaufenden Horizontalen

ifi symmetrisch zueinander sind, wenn das Flugzeug sich auf dem Gleitweg befindet, und diese Symmetrie bei Abweichungen über oder unter den Gleitweg gestört wird.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. 10 steht eine erste

r> Strahlquelle 1 auf einer Seite und eine zweite Strahlquelle 8 auf der anderen Seite der Achse SSder Landebahn 3. Die Strahlen 4 und 9 liegen in der Gleitwegebene G und begrenzen den Anflugkorridor K von beiden Seiten.

*n Di«· Strahlquellen 1 und 8 können an beliebiger Stelle auf dem Flugplatz 2 beidseits der Landebahn 3 stehen, wobei die Möglichkeiten der seitlichen Versetzung in Fig. 10 durch Pfeile angedeutet sind. F i g. 11 zeigt den Fall der Aufstellung unmittelbar auf dem Rand 10, 10' der Landebahn.

Die Strahlen 4 und 9 können sowohl parallel zur Kursebene C orientiert sein, als auch mit dieser Ebene einen kleinen Winkel von einigen Winkelminuten bis zu 14-5" bilden. Auf diese Weise ändert sich die Breite des Anflugkorridor K und wird während des Anflugs zum Aufsetzpunkt hm schmaler.

Die Projektionstafel der Anordnung gemäß Fig. 10 und ΊI ist in F i g. 12 gezeigt. Dabei bedeutet zusätzlich:

m — .las Flugzeug befindet sich links vom Anflugkorridor.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. 13 stellen die Strahlquellen Il und 8 ein Hauptpaar zu beiden Seiten der Achse SS der Landebahn 3 dar. und ihre Strahlen 4 und 9 definieren eine eigene Neigungsebene Gi, während zwei weitere Strahlquellen 13 undl4 ebenfalls zu beiden Seiten der Achse SSein Weiteres Paar bilden, dessen Strahlen 15 Urtd 16 eine Weitere NeigUngsebene Gi definieren. Alle Strahlen 4, 9, 16 und 15 begrenzen den Anflugkorridor K auf allen Seiten.

Auf Fig. 13 ist die Lage der Strahlquellen auf dem Flugplatz 2 außerhalb der Landebahn 3 punktiert angegeben; Fig. 14 zeigt die Anordnung auf den

50

Rändern 10'und !Oder Landebahn 3, wobei die Strahlen 4,9,15 und 16 die Seitengrenzen der Landebahn zeigen.

In den Abbildungen ist der Sonderfall paralleler Neigungsebenen C₁ und G₂ gezeigt, wobei die Sollanflugbahn W bzw. die Gleitwegebene zwischen diesen Neigungsebenen G\ und G> in gleichen Abständen von diesen liegt.

Es kann vorteilhaft sein, die Strahlen von ihren Quellen ausgehend etwas auseinanderlaufen zu lassen, so daß der Anflugkorridor während des Anflugs zum Aufsetzpunkt hin trichterartig enger wird.

Fig. 15 zeigt die Projektionstafel für die Anordnung gemäß Fig. 13 und 14 und bedarf nach dem Vorstehenden keiner weiteren Erläuterung.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. 16 sind drei Strahlquellenpaare vorhanden. Die Quellen 1 und 8 stellen das Hauptpaar dar und sind zu beiden Seiten der Landebahnachse 55 aufgestellt und ihre Strahlen 4 und 9 definieren die Gleitwegebene G\. Zwei weitere Strahlquellen 13 und 14 bilden ein zweites Paar, sind >o gleichfalls heidseits der landebahn aufgestellt und ihre Strahlen 15 und 16 definieren eine Neigungsebene G>. Noch zwei Strahlquellen 21 und 22 bilden ein drittes analoges Paar und definieren eine dritte Meigungsebene Gi. Die Neigungsebenen Gi und Gz lu;gen zu beiden Seiten der Gleitwegebene Gi des Hauptpaars.

Die Strahlen 15 und 16 begrenzen den Anflugkorridor K oben und die Strahlen 23 und 24 unten. Die seitlichen Grenzen des Anflugkorridors sind einerseits durch die Strahlen 4, 15 und 23 und andererseits durch die jo Strahlen 9, 16 und 24 definiert. Dabei zeigt Fig. 17 den Fall der Anordnung der Strahlquellen 1,13,21 und 8,14, 22 auf den Rändern 10 und 10' der Landebahn, wobei deren Seitengrenzen 10 und 10' zusätzlich angezeigt werden. r>

Fig. 18 zeigt die Projektionstafeln der Strahlen gemäß F i g 16 und 17.

Fig. 19 zeigt eine Anordnung mit zwei Quellen 1 und 8. welche ein Hauptpaar zu beiden Seiten der Achse SS der Landebahn 3 bilden und deren Strahlen 4 und 9 in ίπ der Gleitwegebene G liegen, sowie mit einer dritten Strahlquelle 29 auf der 55-Achse der Landebahn, deren Strahl 30 in der Landekursebene C liegt. Die Strahlquelle 29 steht an einer beliebigen Stelle auf der Landebahnachse oder vor dieser auf der Anfluggrundli- -r> nie. wobei ihr Strahl 30 sowohl unter der Gleitwegebene G als auch über dieser liegen oder sie auch schneiden kann. Mit ausgezogenen Linien ist gezeigt, wie der Strahl 30 über der Gleitwegebene G verläuft, während mit gestrichelten Linien gezeigt ist, wie der Strahl 30 sich unter dieser Ebene G befindet. Die Pfeile zeigen die Möglichkeiten der Versetzungen.

Fig. 20 illustriert den Fall, daß fünf Strahlquellen verwendet werden, wobei zwei Quellen 1 und 8 ein Hauptpaar zu beiden Seiten der Landebahnachse SS bilden und auf deren Seitengrenzen 10' und 10' angeordnet sind, während ihre Strahlen 4 und 9 die Gleitwegebene Gi definieren. Zwei weitere Quellen 13 und 14 bilden ein zweites Paar gleichfalls zu beiden Seiten der Landebahn auf deren Seitengrenzen, wobei deren Strahlen 15 und 16 eine Neigungsebene Gi definieren, Schließlich isl eine fünfte Strahlquelle 29 auf der Achse 55 aufgestellt, und ihr Strahl 30 definiert die Kursebene C

F i g. 21 zeigt den zur grundsätzlichen Anordnung von Fi g. 19 gehörenden SpezialFall, wenn die Strahlquellen 1 und 8 auf den Seitengrenzen 10 Und 10' der Landebahn 3 aufgestellt sind und die Strahlquelle 29 auf der Achse 55 so steht, daß ihr Strahl 3 unter der Gleitwegebene G liegt, welche durch die Strahlen 4 und 9 der Quellen 1 und 8 definiert wird.

Die Strahlen 4, 9 und 30 können sowohl parallel zueinander verlaufen, als auch einen sich mit der Entfernung vom Aufsetzpunkt erweiternden Anflugkorridor K bilden. Dabei können die Strahlen 4 und 9 mit der Kursebene C einen Weinen Winkel von einigen Winkelminuten bis etwa 1 -r 5 Winkelgrad bilden, während der Strahl 30 unter dem gleichen Winkel zur Gleitwegebene G verlaufen kann. Der von den Strahlen definierte Anflugkorridor ist im Querschnitt dreieckförmig.

Die Projektionstafel für diesen Fall ist in Fig.22 gezeigt Wenn sich das Flugzeug A auf de,- Sollanflugbahn IVbefindet, bilden die drei Projektionen 5, 11 und 31 der Strahlen 4, 9 und 30 gemäß Quadrat c I zwei horizontale und eine vertikale Linie. Die Projekjonen 5 und 11 verlaufen horizontal längs einer Geraden, während die Projektionen 31 des Strahls 30 vertikal verläuft, so daß das wahrgenommene Bild wie der Buchstabe T aussieht. Die Form der wahrgenommenen Projektionen bei Abweichungen von der Sollanflugbahn ergibt sich aus den weiteren Darstellungen, die nach den obigen Erläuterungen aus sich verständlich sind.

Bei der Ausbildung gemäß F i g. 23 bilden zwei Strahlquellen 1 und 8 ein Hauptpaar zu beiden Seiten der Landebahnachse 55 und zwei weiteren Strahlquellen 29 und 33 stehen auf der Achse 55 zu beiden Seiten der Gleitwege G. Die Strahlen 4 und 9 liegen in der Gleitwegebene G und definieren diese, während die Strahlen 30 und 34 in der Kursebene Cliegen und diese definieren. Die Sollanflugbahn W ist wieder die Schnittlinie der Ebenen G und C.

Eine Projektionstafel für diesen Fall ist nicht besonders ge/eigt. ergibt sich aber ersichtlicherweise aus der Zusammennähme der Tafeln gemäß F i g. 9 und 12. Beispielsweise haben die Projektionen bei Einhaltung der Sollflugbahn zusammen das Aussehen eines Plus-Zeichens » + «.

Außer der Orientierung über die Position des Flugzeugs bezüglich der Sollanflugbahn ermöglichen die Strahlen. Rollbewegungen, d. h. Drehbewegungen um die Längsachse des Flugzeugs festzustellen. Bei einer Rollbewegung des Flugzeugs scheint das Bild der Strahlprojektionen für den Flugzeugführer sich ohne Änderung seiner Form als ein ganzes Gebilde um eine Achse zu drehen, welche durch den Punkt A geht, der die jeweilige Lage des Flugzeugs darstellt. Dieser Effekt ist nicht anders, als wenn bei einem Sicli.flug während einer Rollbewegung die Außenwelt sich um die Längsachse des Flugzeugs zu drehen scheint, und kein Instrumentenlandcsystem bietet eine solche Information.

Die Durchführung eines Landeanflugs in einem sichtbaren räumlichen Korridor ist besonders wertvoll bei Flugzeugträgerladungen, da hier keine Möglichkeit besteht. Anflugfunkfeuer wie auf den erdgebundenen Flugplätzen aufzustellen.

Weitere Ausbildungen betreffen die Möglichkeit der Verwendung der Strahlen als Rollhilfen, d. h. als Hilfen bei der Bewegung des Flugzeugs am Boden oder in unmittelbarer Bodennähe. Dabei geht es um die Startrollstrecke bis zum Abheben und bei der Landung das Abfangen, Ausschweben, Aufsetzen und Ausrollen und darum, daß zur Erleichterung dieser Manöver die SeitengfenZen und die Achse der Start- Und Landebahn Und eventuell auch die Rollwege durch Strahlen

markiert werden.

Bei der nachfolgenden Beschreibung von solchen Rollhilfen sind, auch in den Abbildungen, die zuvor behandelten Anflug- und Landehilfen weggelassen.

Bei der Ausbildung gemäß Fig.24 ist ein Paar Rollhilfe-Strahlquellen 35 am Ende der Start- und Landebahn 3 zu beiden Seiten ihrer Achse SS auf der Verlängerung der Seitengrenzen 10 und 10' aufgestellt Die Strahlen 36 der Quellen 35 sind so zu richten, daß sie sich auf der Höhe des Empfängers der elektromagnetischen Strahlung an Bord des Flugzeugs bzw. auf dem Niveau der Augen des Flugzeugführers befinden.

Wenn eine unsichtbare Strahlung verwendet wird, so wird die Streustrahlung mit Hilfe spezieller Empfänger an Bord des Flugzeugs empfangen, und es handelt sich um ein vollständiges Instramentensystem. Wenn die Strahlung im sichtbaren Frequenzbereich liegt, so können die Strahlen 36 visuell wahrgenommen werden. Schließlich ist es auch möglich. Strahlen im sichtbaren Frequenzbereich mit Instrumenten zu empfangen, so daß das System gleichzeitig als visuelles und als Instrumentensystem ausgestaltet werden kann. Die letztere Möglichkeit ist insbesondere von Bedeutung, wenn die empfangenen Signale auf einen Autopiloten wirken und zur automatischen Flugzeugführung dienen tollen.

Die Tafel der Projektionen uer Strahlen 36 von Fi g. 24 ist in Fig.25 wiedergegeben. Dabei bezeichnet die Ziffer I die Lage des Flugzeugs A am Boden und die Ziffer II den Fall, daß das Flugzeug schon bzw. noch in einer gewissen Höhe fliegt. Im übrigen ist die Darstellung naci. dem Vorhergehenden aus sich heraus verständlich.

Prinzipiell ist auch eine Aufstellung der Strahlquellen 35 am Anfang der Start- und Landebahn möglich, wobei dann die Bewegungen des Flugzeugs nicht entgegen, sondern mit dem Strahl erfolgen.

Fig. 26 zeigt eine Ausbildung, bei der nur eine Rollhilfs-Strahlquelle 39 auf dem Flugplatz 2 in unmittelbarer Nähe vom Ende der Start- und Landebahn 3 auf deren Achse aufgestelll ist. Der Strahl 40 ist parallel zur Oberfläche der Start- und Landebahn 3 gerichtet; er liegt in der Kursebene C und markiert dit. Pistenachse. Die zugehörige Projektionstafel findet sich in F ι g. 27.

F i g. 28 zeigt die Anordnung von drei Strahlquellen, von denen zwei mit 35 bezeichnete Strahlquellen wie in Fig. 24 und die dritte mit 39 bezeichnete Quelle wie in Fig. 26 aufgestellt sind. Die zugehörige Projektionsta-IeI findet sich in F i g. 29.

Wenn die Flugplatzoberfläche uneben ist und die Piste ein solches Profil hat. daß sie zunächst allmählich •nsteigt und etwa von der Mitte beginnend wieder •bfällt. so daß das Ende nicht vom Anfang her gesehen Werden kann, so wird auf den Seitengrezen an der fcöchsten Stelle ein zusätzliches Strahlquellenpaar •ufgestellt. dessen Strahlen zusätzlich die .Seitengrenzen der Piste markieren.

EmR weitere Möglichkeit ist es. mittels zweier oder mehrerer Strahlen bestimmte für den Flugablauf bedeutungsvolle Punkte am Raum zu markieren, ι. B, bestimmte Entfernungen Vom Aüfsetzpurikt oder den Punkt, an dem mit dem Abfangen b<.gönrien werden muß, F i g, 30 zeigt hierzu eine einfache Lösung.

Ein Paai⁴ zusätzlicher Strahlquellen 43 ist auf dem Flugplatz 2 so aufgestellt, daß ihre Strahlen 44 sich in einer vorgegebenen Entfernung im Raum kreuzen und den Markierungspunkl 4ii bilden. Dieser kann sowohl in der Kursebene C als auch neben dieser Ebene liegen oder sich auf der Sollanflugbahn Wbefinden.

Ein Spezialfall der symmetrischen Ausrichtung der Strahlen ist auf Fig.31 dargestellt, wo der Markierungspunkt 45 über der ein Voreinflugzeichen abstrahlenden Funkbake 46 (z. B. dem »outer marker«) und etwas unterhalb derSolIanflugbahn Winder Kursebene Cliegt
Die Projektionstafel mit den Bildern, die die Strahlen dem Flugzeugführer in verschiedenen Positionen des Flugzeugs bieten, ist in Fig.32 und 33 wiedergegeben. Dabei zeigt Fig.32 den Fall, wenn die Strahlen 44 in einer unter der Gleitwegebene bleibenden Ebene liegen. Die Projektionen 47 der Strahlen 44 gehen von den Anfangspunkten 48 aus. Im einzelnen bedeutet:

VI — das Flugzeug hat den Markierungspunkt 45

noch nicht erreicht;

VII — das Flugzeug befindet sich über dem Markierungspunkt;

VIII — das Flugzeug hat den Markierungspunkt hinter

sich gelassen.

F i g. 33 zeigt die Projektionen 47 der Strahlen 44, wenn diese die Gleitwegebene G an der Stelle des Markierungspunkts durchkreuzen. Handlt es sich um ein visuelles System, so wird dem Flugzeugführer das Durchfliegen des Markierungspunktes durch ein kurzes Aufblitzen angezeigt. In jedem Falle kann der Flugzeugführer schon vorher den Schnittpunkt der Strahlen beobachten und nach dem sich ihm bietenden Bild über seine Position bezüglich dieses Punktes anschaulich urteilen, wodurch die Steuerung wesentlich erleichtert wird. Dabei können die Markierungspunkte an schwerzugänglich Stellen im Gebirge oder auf See liegen, wo sonst kaum eine Möglichkeit bestünde, ein Funkfeuer oder dergleichen aufzustellen.

F i g. 34 zeigt eine Anlage mit Anflug- bzw. Landungshilfsstrahlen 4,9 und 30, mit Rollhilfsstrahlen 36 und mit Punktmarkierungsstrahlen 44. Die zugehörigen Strahlquellen entsprechen dem Anflughilfensystem gemäß Fig. 21, dem Rollhilfesystem gemäß Fig. 24 und dem Markierungssystem gemäß Fig. 31. Dabei sind zwei Markierungspunkte 45 vorhanden.

Der näher beim Aufsetzpunkt gelegen Markierungspunkt bezeichnet die Stelle des Abfangens vor dem Aufsetzen, während der weiter entfernte Punkt 45 das Anflugfeuer 46 markiert.

Bei Verwendung sichtbarer Strahlung können die einzelnen Strahlen verschieden gefärbt sein. So können beispielsweise die Strahlen 4 und 9 rot sein und von Helium-Neon-l.asern erzeugt werden, der Strahl 30 kann grün von einem Argon-Laser sein, die Strahlen 36 dunkelrot von einem Krypton-Laser und die Strahlen 44, welche die Markierungspunkte 45 bezeichnen.

können orangefarben bzw. gelb von entsprechenden Lasern erzeugt werden.

Um die Wirksamkeit des Systems bei dichtem Nebel zu steigern, können sämtliche bzw. einzelne Strahlen eine infrarote Strahlungskomponente aufweisen, so daß ein Kanal geöffnet wird, in dem der Nebel sich auflöst.

Die vorliegenden Strählen erlauben eine: Genauigkeit der Flugzeugführurig, die die der zur Zeit gebräuchll· chen Systeme ganz erheblich übersteigt. Es lassen sich Abweichungen von der Sollbahn VK bis auf einige Zentimeter bestimmen, Was für vollautomatische Ladungen von besonderer Bedeutung ist.

Fig.35 zeigt eine Anordnung, bei der die Strahlen

eine Roll- und Abflughilfe für Startvorgänge darstellen. Mit V ist der Abhebepunkt des Flugzeugs bezeichnet, der Buchstabe W bezeichnet hier die Soll-Abflugbahn und K den Abflugskorridor. Die Ebene C stellt die Neigungsebene des Abflugs dar. Die Strahlen 4, 9, 30 der Quellen 1,8 und 29 zeigen den Kurs und den Anstieg der Soll-Abflugbahn Wan.

Um die Landungsstreckp zu kürzen und den Lärm im Bereich des Flughafens bei oer Landung der Flugzeuge herabzusetzen, sowie für senkrecht startende und landende Flugzeuge sowie Hubschrauber kann die Sollanflugbahn geknickt sein und aus einem ersten steileren und einem zweiten flacheren Abschnitt bestehen. Fig.36 zeigt eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Landeverfahrens.

Drei Strahlquellen 1,8 und 29 sind auf dem Flugplatz 2 in unmittelbarer Nähe des Anfangs der Landebahn aufgestellt Die Strahlen 4 und 9 der Quellen 1 und 8 definieren die Gleitwegebene G, und die Strahlen 4' und 9' der Quellen Γ und 8' definieren eine andere Gleitwegebene G₄, die eine größere Neigung hat als die Ebene C und diese schneidet. Die Soiianfiugbahn ist die Schnittlinie der Gleitwegebenen C und G4 mit der Kursebene C. Diese Bahn besteht aus einem ersten Bahnabschnitt Wi, der stark geneigt ist. und einem weiteren Abschnitt W%, der eine schwächere Neigung hat.

Die Projektionen der jeweiligen Strahlen entsprechen der F i g. 22.

Nachfolgend wird die Installation der vorgcschlagc- jo nen Landehilfen an Bord eines Flugzeugträgers betrachtet. Fig. 37 zeigt eine Strahlquelle I auf der Achse SS des Landungsdecks 3 eines Flugzeugträgers 49 in unmittelbarer Nähe der Sollaufsetzzone 50. Der Strahl 4 zeigt die Bewegungen des Decks im Bereich der Berührungszone 50, weiche durch das Schlingern, das Tauchstampfen, das Gieren sowie die Vertikalbewegungen des Schiffes 49 bei bewegter See entstehen. Ist die Strahlquelle 1 auf einer kreiselstabilisierten Plattform 51 aufgestellt, so können die Winkelschwenkungen des Strahls 4 unterdrückt werden, indem die Strahlquelle von den rotatorischen Bewegungen des Schiffskörpers 49 entkoppelt wird. Dann bleiben nur die Linearbewegungen des Strahls 4 infolge der entsprechenden Bewegungen des Schiffskörpers 49 auf den Meereswel- j-, len. Da diese Bewegungen während der Landung eines Flugzeugs A auf dem Landungsdeck 3 am gefährlichsten sind, weil sie eine Lagenänderung der Sollanflugbahn bedeuten, macht eine exakte Information über diese Bewegungen die Decklandungen wesentlich sicherer. Da die Bewegungen des Landungsdecks 3 periodische Schwingungen mit einer Periode von einigen Sekundendarstellen, können diese an den mit der entsprechenden Frequenz auftretenden Änderungen der vom Plugzeug führer wahrgenommenen Stahlprojektion erkannt wer -,; den, was besonders hilfreich ist auf der letzten Etappc, d. h. unmittelbar bevor das Flugzeug A auf dem Landungsdeck laufschlägt.

Fig 38 zeigt zwei .Strahlquellen auf dem l.andungs deck eines Flugzeugträgers, die entsprechend F 1 g. 8 «> angeordnet sind. Die erste Strahlquelle 1 steht auf der Achse SS des Ländüngsdecks 3 in titimiiltelbaref Nähe der Aufselzzone SO₁ und die zweite Strahlquelle 8 ist am Hcckablauf 52 aufgestellt. Der Strahl 4 der Quelle 1 Zeigt die Bewegungen des Landungsdecks 3 im Bereich der Aufsetzzone bO £n, während der Strahl 9 der Quelle 8 die Bewegungen des Heckablaufs 52 anzeigt, die wegen des größeren Abstandes vom Schiffsschwerpunkt mit entsprechend größerer Amplitude erfolgen.

Bei der Landung passiert das Flugzeug A den Heckablauf 52 des Landungsdecks 3, so daß dPr Flugzeugführer sicherheitshalber über die Bewegungen des Heckablaufs informiert sein muß. Außerdem zeigen die Strahlen 4 und 9 bei ihrer gemeinsamen Bewegung im Raum die Neigungen des Landungsdecks 3 längs seiner Achse SS.

Die Quellen 1 und 8 können auf kreiselstabilisierten Plattformen 51 aufgestellt werden, welche die Winkelschwenkungen der Strahlen 4 und 9 im Raum beseitigen.

F i g. 39 zeigt die Installation einer Anordnung gemäß F i g. 11 auf einem Flugzeugträger 49. Die durch Rollbewegungen des Schiffs bewirkten linearen Vertikalbewegungen der Strahlquellen 1 und 8 sind durch doppelköpfige Pfeile angedeutet. Da die Quelle 8 auf der in Fahrtrichtung linken Seitengrenze 10' des Landungsdecks vom Schwerpunkt des Schiffs weiter als die Quelle 1 entfernt liegt, werden die Linearbewegungen dieser Quelle 8 größer sein. Die Lageänderungen der Strahlen 4 und 9 sind gestrichel -ingedeutet, und es ist zu sehet., daß der Strahl 9 sich mit größerer Amplitude auf und ab bewegt, wobei er sich selbst parallel bleibt. Unter Hinzunahme der durch Gieren oder lineare Seitenbewegtingen des Schiffs möglichen Seiten! ewegungen der Strahlquellen können die Strahlen sich innerhalb der mit 53 und 54 bezeichneneten Flächen bewegen.

Fi g. 40 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 17 an Bord eines Flugzeugträgers 49. Die StrahlqueUen 1 und 8 stellen ein Hauptpaar auf den beidseitigen Seitengrenzen 10 und 10' des Landungsdecks 3 in unmittelbarer Nähe der Aufsetzzone 50 dar; ebenso stellen die Quellen 13 und 14 ein zweites Paar vor (vom im Landeanflug befindlichen Flugzeug aus gesehen) dem Hauptpaar und die Quellen 21 und 22 ein drittes Paar hinter dem Hauptpaar dar.

Wenn samtliche Quellen auf kreiselstabilisierten Plattformen 51 angordnel sind, und (Ia sämtliche Quellen in verschiedenen Abständen vom Schwerpunkt des Schiffes 49 angeordnet sind, zeigen die Strahlen 15, 4 und 23 der rechten Quellen sowie die Stnhlen 16, 9 und 24 der linken Quellen die longitudinalen Bewegungen der Seitengrenzen 10 und 10' des Landungsdecks an.

Fig. 41 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 21 an Bord eines Flugzeugträgers. Rs gilt das dort und das vorstehend Gesagte.

F ι g. 42 zeigt schließlich, wie an Bord eines Flugzeugträgers ein System au? Anflugs- bzw. Landehilfsstrahlquellen. Rollhilfsstrahlquellen und Punktmarkierungsstrahlquellen installier! sein kann. Die zur ersipn Gruppe gehörenden Quellen 1, 8 und 29 entsprechen b<;zü_uin.h ihrer Anordnung der F i g. 41. Die zur zweiten Gruppe gehörenden Quellen 35 und 39 sind am Ende des Landungsdeck., 3 aufgestellt, wobei die Strahlen 36 der Quellen 35 die Seitengrenzen 10 und 10 des Landungsdecks j markieren, während der Strahl 40 der Quelle 39 die Achse 5.9 des Landungsdecks 3 markiert. Diese Strahlquellen 35 und 39 werden unmittelbar auf dem Landungsdeck ohne kreiselstabtlisierte Plattfor men angeordnet, Ihre Strahiert 36 und 40 bleiben deshalb zum Landungsdeck 3 unbewegt, Öie Quellen 43, welche zu zwei Markierungsgruppen gehören, sind auf den Seitengrenzen 10 und 10' des Landungsdecks 3 angeordnet. Ihre Strahlen 44 schneiden sich in den Punkten 45, deren einer die Stelle des Abfangens und deren anderer eine bestimmte Entfernung zur Aüfsetz-

zone markiert.

Auch Verfahren, bei denen die Endanflugbahn gekrümmt verläuft, lassen sich mittels der vorliegenden Technik schaffen. Dabei geschieht die Vorgabe einer krummlinigen Sollanflugbahn durch entsprechende j Änderung des Neigungswinkels der Strahlen. Fig.43 zeigt ein Beispiel.

Die Strahlquellen 1,8,13 und 14 sind aufgestellt in der Anordnungsvariante gemäß Fig.4. Dabei ist jede Strahlquelle mit einer Vorrichtung 55 zur Schwenkung des jeweiligen Strahls 4, 9, 15 und 16 versehen. Gestrichelt sind die möglichen Grenzlagen der Strahlen 4, 9, 15 und 16 gezeigt, während die ausgezogene Linie eine mittlere Richtung angibt.

Die Schwenkvorrichlungen 55 der Strahlen 4, 9, 15 is und 16 können die jeweilige Lage dieser Strahlen im Raum synchron verändern. Dabei definieren die Strahlen 4 und 9 eine Neigungsebene Gi und die Strahlen 15 und 16 eine Neigungsebene Gi, die beide ihre Neigung relativ zum Horizont kontinuierlich ändern. Dabei werden die Ebenen G\ und Gi maximal steil orientiert, wenn sich das Flugzeug A noch weit vom Flugplatz 2 befindet, und am flachsten, wenn das Flugzeug sich im kurzen Endanflug befindet. Da hier die Sollanflugbahn W des Flugzeugs A besonders in noch größerer Entfernung vom Flugplatz neigungsmäßig nicht durch die von den Strahlen definierbaren Anflugbahnen W vorgegeben werden kann, wird man die Strahlen gesteuert so schwenken, daß die jeweils gerade definierte Anflugbahn IK die Sollanflugbahn VV in der Entfernung vom Aufsetzpunkt schneidet, in der sich das Flugzeug noch befindet.

Fig. 44 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Führung eines Flugzeugs auf einer krummlinigen Anflugbahn mil drei Strahlquellen 1, 8 und 29. die genauso angeordnet sind wie in Fig. 21 dargestellt. Jede hat eine Vorrichtung 55 zur Schwenkung des Strahls 4,9 und 30 Die Funktion entspricht dem vorstehend Beschriebenen.

Mit einer Strahlenschwenkvorrichtung können auch die zusätzlichen Strahlquellen zur Markierung von Punkten versehen sein. Rüstet man jede der Quellen 43 gemäß Fig. 30 und 31 mit einer Schwenkvorrichtung aus. so kann der den Markierungspunkt darstellende Schnittpunkt 45 im Raum laufen und in jedem Moment eine andere Entfernung anzeigen. Auf diese Weise können auch beleibige Bewegungsbahnen und gegebenenfalls sogar Geschwindigkeiten vorgegeben werden. Zum Beispiel wird man die Schwenkungsgeschwindigkeit der Strahlen 44 so einstellen, daß der Markierungspunkt 45 sich im Raum mit der Grundgeschwindigkeit des Flugzeugs im nndanflug bewegt.

In diesem Falle bietet das System dem Flugzeugführer nicht nur eine vollständige Information über die räumliche Lage des Flugzeugs A. sondern zeigt zusätzlich Abweichungen von der vorgegebenen Anfluggeschwindigkeit Bei der Vorgabe der Gruiidgeschwindigkeit im Endanflug wird man den Windeinfluß berücksichtigen, damit der Flugzeugführer die von ihm gewünschte Eigengeschwindigkeit (»true airspeed«) eo einhalten kann.

Während bei den bisher betrachteten Anordnungen die Führungsstrahlen still standen oder nur langsam nach Maßgabe der Flugzeugbewegung geschwenkt wurden, also ein statisches System bildeten, gibt es noch die Möglichkeit, durch schnellere Bewegungen des Strahls »kinematische« Systeme zu schaffen. Ein Beispiel zeigt F i g. 45.

Die Strahlquelle 1 wird ähnlich wie in Fig. 1 aufgestellt und unterscheidet sich dadurch, daß die Quelle 1 mit einer Vorrichtung 56 zur umlaufenden Bewegung des Strahls 4 derart versehen ist, daß dieser eine Kegelfläche 57 beschreibt. Die Kegelfläche 57 kann dabei bei vollen Umläufen in einer Richtung geschlossen sein, wie das auf F i g. 45 gezeigt ist. Sie kann aber auch geöffnet sein, wenn nämlich der Strahl 4 hin und her umläuft. Schwenkt der Strahl in einer Ebene hin und her, so bildet er einen ebenen Fächer.

Fig.46 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Sirahlquelle 1 gemäß F i g. 2 aufgestellt ist und mit einer Schwenkvorrichtung 56 des Strahls 4 versehen ist. Hier beschreibt dann der Strahl eine geschlossene Kegelflä ehe. deren Achse mit der Sollanflugbahn W zusammenfällt, wobei diese bei entsprechender Steuerung der Abstrahlrichtung auch krummlinig sein kann. Das Innere des Kegels stellt einen Anflugkorridor K dar.

Die Projektionen, deren Bild sich dem Flugzeugführer darbietet, sind in F1 g. 47 dargestellt. Im Quadranten c I findet sich das Bild, wenn das Flugzeug sich genau auf der Sollanflugbahn befindet. Die umlaufende Projektion 5 des Strahls 4 hat die Form einer sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit drehenden geraden Linie. Die Drehung erfolgt um den Anfangspunkt 7, welcher gleichzeitig mit dem Punkt A zusammenfällt, der die jeweilige Position des Flugzeugs A kennzeichnet. Der Pfeil <5 zeigt die Drehnchtung der Projektion 5 des Strahls 4 an. Im übrigen haben die Bezeichnungen in F i g. 47 die gleiche Bedeutung wie in F i g. 3.

Weicht das Flugzeug A von der Sollanflugbahn VVab. beispielsweise seitlich nach links, bleibt aber in der Gleitwegebene G. dann wird die Strahlprojektion 5 sich mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Bei Betrachtung des im Quadranten /I dargestellten Falles wird die Winkelgeschv/indigkeit der Drehung der Projektion 5 um den Anfangspunkt 7 einen minimalen Wert haben, wenn der Strahl 4 am weitesten vom Flugzeug A entfernt ist, also rechts von ihm auf gleicher Höhe aufwärts läuft, und wird mit der Annäherung an das Flugzeug A entsprechend ansteigen. Falls das Flugzeug A die Grenzen des Anflugkorridors K verläßt, so wird die Projektion des Strahls 4 keine umlaufenden Bewegungen mehr, sondern Schwingungen ausführen, z. B. gemäß Quadrant m I rechts vom Flugzeug. Entsprechendes gilt für andere Ablagen des Flugzeugs von der Sollanflugbahn.

F i g. 48 zeigt, wie zwei umlaufende Strahlen 40 und 4 beim Start als Roll- und Abflughilfe dienen. Die Strahlquelle 1 ist auf der Achse 55 der Startbahn 3 aufgestellt und hat eine Vorrichtung 56 zum Drehen ihres Strahls 4. Die Drehachse des Strahls 4 fällt mit der Sollabflugbahn Wzusammen. Die Strahlquelle 1 steht in unmittelbarer Nähe des Abhebepunkts V.

Eine zusätzliche Strah'.Squelle 39 steht am Ende der Startbahn 3 auf der Achse SS und hat gleichfalls eine Vorrichtung 56 zum Drehen des Strahls 40. Der Strahl 40 dreht sich um eine Achse 58, welche parallel zur Oberfläche der Startbahn 3 verläuft, d. h. parallel zur Achse SS liegt Es werden also zwei Kegelflächen 57 beschrieben, deren eine den Korridor K der Startrollstrecke und deren andere einen Steigflugkorridor K darstellt

F i g. 49 zeigt eine vergleichbare Anordnung, die als Anflug- und Landehilfe gestaltet ist Nach dem vorstehend Gesagten ist diese Abbildung aus sich heraus verständlich.

Falls mehrere umlaufende Strahlen vorgesehen

werden, so können die durch die Drehstrahlen erzeugten Kegelflächen einander schneiden und im Überlappungsbereich eine Leitstrahlzone zur Definition der Sollanflugbahn bilden. Ein Beispiel zeigt F i g. 50.

Die drei Strahlquellen 1,8 und 29 sind angeordnet wie in Fig. 21, und alle drei Quellen haben eine Vorrichtung 56 zum Drehen der Strahlen 4, 9 und 30, wobei Kegelflächen 57 erzeugt werden, welche sich überlappen uii& eine Leitstrahlzone 59, die zur besseren Anschaulichkeit schraffiert gezeigt ist. In dieser Leilslrahlzone 59 verläuft die SoIIahflugbahn VK

Die sich bei dieser Ausbildung darbietenaen Projektionsbilder der Strahlen 4, 9 und 30 sind komplizierter als die in F i g. 22 gezeigten, jedoch kann man sich diese leicht vorstellen durch einfache Überlagerung der Bilder gemäß F i g. 22 und F i g. 47. Die Projektionen 5, il und 31 der Strahlen 4, IO und 30 gemäß Fig. 22 führen noch Drehbewegungen der Art aus, die an Hand von F ι g 47 erläutert wurde.

Faiis ein Landehiifssysiem mit alien die verschiedenen Funktionen erfüllenden Strahlquellengruppen aufgebaut wird, so können zur Erhöhung der Sicherheit die Anflug· und Landehilfsstrahlen mit einer Wellenlänge, die Rollhilfsstrahlen mit einer anderen Wellenlänge und die Punklmarkierungsstrahlen mit noch einer dritten Wellenlänge abgestrahlt werden. Hierzu gehört dann eine Mehrkanal-Empfangsapparatur an Bord des Flugzeugs, wodurch die Störfestigkeit gegen Störungen gesteigert wird, die infolge einer gegenseitigen Einwirkung der Strahlen der einen Quellengruppe auf die der anderen entstehen können, sowie eine gewisse Redundanz ei /.ielt wird.

Die Wahl der Wellenlänge der Strahlung im optischen Frequenzbereich ermöglicht bei automatischer Steuerung eine visuelle Kontrolle des Autopiloten. Der Flugzeugführer kann bei großen Führungsfehlern im automatischen Steuerbetrieb korrigierend eingreifen oder ganz auf Handsteuerung übergehen, falls die Automatik gänzlich versagen sollte. Dies bedeutet eine wesentliche Steigerung der Zuverlässigkeit und Sicherheit beim Start und der Landung.

Die Genauigkeit der vorliegenden Strahlführung und ihre Wirkungsweite hängen auch von der Richtschärfe der Strahlen ab und steigen mit stärkerer Fokussierung der Strahlen an. Infolge der Divergenz vergrößert sich mit der Entfernung von der Quelle der Durchmesser, und in einer bestimmten Entfernung beginnen die Strahlen, einander zu überdecken. Bei einer Divergenz von etwa 5° beträgt diese Entfernung etwa 1 km: bei einer Strahlendivergenz von fünf Winkelminuten beträgt diese Strecke etwa 200 km.

Außerdem steigt mit der Erhöhung der Richtschärfe der Strahlen die Energiedichte im Strahl und folglich auch der Pegel der Streuenergie an, wodurch die Möglichkeit entsteht, weniger empfindliche Empfänger an Bord des Flugzeugs zu verwenden und das Erkennen des Nutzsignals vor dem Hintergrund des Außenraums zu erleichtern.

Die Richtschärfe der Strahlen hängt auch von der Wellenlänge ab und ist bei kurzen Wellenlängen größer. Darum werden die am schärfsten fokussierten Strahlen durch Strahlquellen im y-Frequenzbereich, hauptsächlich durch y-Laser erzeugt.

Allen genannten Forderungen genügen am besten Laserstrahler. Die Divergenz der Laserstrahlen beträgt bloß einige Winkeiminuten und erreicht in vielen praktischen Fällen die natürliche Diffraktionsdivergenz. Darüber hinaus ist die Dichte der elektromagnetischen Energie in Laserstrahlen so hoch, wie sie keine anderen Quelten elektromagnetischer Strahlung erzeugen kann. Schließlich liegt die Strahlung von Lasern in der Regel in einem schmalen Frequenzbereich, was die Feststellung der Wellenlänge in einem Fenster der Atmosphäfendurchsichtigkeit erleichtert.

Um die Unterscheidung der Strahlen vom Hintergrund des Außenraums zu erleichtern, können einzelne oder alle Strahlen moduliert werden. Es kann z. B. eine Frequenz* oder eine Amplitudenmodulation in Frage kommen. Auch eine Impulsmodulation ist möglich, etwa bei einem visuellen System in der Weise, daß der Strahl nur periodisch abgestrahlt wird und in den Impulspausen verschwindet.

Ein derartiges Blinken des Strahls mit vorgegebenem Tastverhältnis erleichtert das Finden und Erkennen des Strahls wesentlich, da es die Aufmerksamkeit des Fliegers fesselt. Eine Blinkfrequenz von etwa 1 Hz steigert das Sicherheitsgefühl des Fliegers über den

2Ö glücklichen Ausgang der Landung, da es auf seinen geistigen Zustand beruhigend wirkt. Dagegen ruft eine übermäßige Steigerung der Blinkfrequenz eine be stimmte Unruhe hervor, und eine Verminderung der Frequenz wirkt bedrückend.

Durch Tastung der Strahlen im Morsecode können weitere Information übertragen werden, z. B. die Kennung des betreffenden Flughafens, den magnetischen Landekurs und dergleichen.

Der Ablauf eines Fluges geschieht dann in der Weise, daß während des Reiseflugs eine übliche, von der Ausrüstung des Flugzeugs abhängige Streckennavigation durchgeführt wird, etwa bis zum Anflugfunkfeuer, wo das Flugzeug spätestens in den Wirkungsbereich der vorgeschlagenen Anflughilfsstrahlen gelangt und der Flugzeugführer beginnen kann, den Endanflug nach diesen durchzuführen. Wenn die Wellenlänge der Strahlen im optischen Frequenzband liegt, so kann dur Pilot schon zu diesem Zeitpunkt zum Sichtanflug übergehen.

Diese frühzeitige Möglichkeit des Übergangs auf den Sichtanflug ist zweifellos ein großer Vorzug des vorliegenden System in seiner visuellen Ausführungsvariante, da, wie einleitend schon gesagt, beim Übergang vom Instrumentenflug zum Sichtflug unter Beobachtung

■»5 des außerhalb der Kabine liegenden Raumes mindestens 3 bis 5 Sekunden vergehen, welche zur Akkomodation der Augen des Piloten und zum Erkennen der Objekte auf der Erde erforderlich sind. Während dieser kurzen Zeit legt ein modernes Flugzeug 150 bis 200 mm zurück. Bei Nachtlandungen dauert die Anpassung noch langer.

D=IS als Fig. 51 zur Anmeldungsakte eingereichte Lichtbild vermittelt eine anschauliche Vorstellung darüber, wie ein Anflug- oder Abflugkorridor aussieht, welcher durch scharfgerichtete Lichtstrahlen gebildet wird. Dabei entspricht die Anordnung der Lichtquellen der Ausbildung gemäß Fig.21. Die Stelle, von der aus die Aufnahme gemacht wurde, befand sich unter dem durch die Strahlen gebildeten Korridor. Das Lichtbild entspricht also dem Quadranten c IV auf Fig. 22, wobei lediglich an Stelle des Strahls 30 (Fig.21) der Strahlquelle 29 auf der Achse 55 der Landebahn 3 zwei nebeneinander liegende parallele Strahlen vorhanden Das als Fig.52 zur Anmeldungsakte eingereichte Lichtbild entspricht der Anordnung gemäß F i g. 34 und wurde Qiis der iCEÖinc eines F!ü*^Tzeu^<Ts 2uf^tTenof^TirTi<a" das sich im Endanflug 9 km vom Aufsetzpunkt befand,
sind.

Hierzu 26 Blatt Zeichnungen

230 20S/215

Claims

Patentansprüche:

1. Start- und Landeverfahren für Flugzeuge zur Übermittlung von Informationen über den Anflug- > weg und den Gleitweg an den Flugzeugführer mif einem auf der Landebahn stehenden Sender, der wenigstens einen elektromagnetischen Strahl aussendet, mit dessen Hilfe die Anflugbahn festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (4) einen Divergenzwinkel von nicht mehr als 5° aufweist und an Bord des Flugzeugs die vom Strahl ausgehende Streustrahlung empfangen und ausgewertet wird, wobei die Information über den Anflugkurs und den Gleitweg sich aus der i"> Zentralprojektion des Strahls ergibt, und wobei das Projektionszentrum mit dem Strahlungsempfänger an Bord zusammenfällt und die Bildebene senkrecht Steht auf der Verbindungslinie zwischen dem Projektiops'entrum und dem Sollaufsetzpunkte des 2« Flugzeugs.

2. Start- und Ladevefahren für Flugzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Divergenzwinkel jedes Strahls nicht mehr als 2° beträgt. -'^r>

3. Start- und Landeverfahren für Flugzeuge nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Strahlen im Bereich des sichtbaren Lichts ausgesandt werden und der Empfang durch die visuelle Beobachtung des Flugzeugführers in geschieht.

4. Start und Landeverfahren für Flugzeuge nach Ansprüchen 1 bis 3, uidurcr gekennzeichnet, daß mehrere Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge •usgesandt werden. !5

5. Start- und Landeverfahren für Flugzeuge nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlquellen Laserstrahl-Duellen verwendet werden.

6. Start- und Landeverfahren für Flugzeuge nach w einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Strahlen moduliert wird.

7. Start- und Landeverfahren für Flugzeuge nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlmodulation durch An-Aus-Tastungdes Strahls mit einer Frequenz von etwa I Hz erfolgt.

8. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strahlquelle « |1). deren Strahl (4) in der durch die Landebahnachse (S-S) definierten Landekursebene (C) liegt (Fig. 1.

ty

9. Anordnung zur Durchführung des Start· und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7. gekennr.eichnet durch eine Strahlquelle (1) seitlich der Landebahnachse (S-S) deren Strahl (4) in der durch die Sollanflugbahn (W) definierten Gleitwegebene fC;iiegt(Fig.4).

10. Anordnung zur Durchführung des Start- und Ländeverfährens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei Strahlquellen (1, 8), wobei ein Strahl (4) unterhalb der SoIlanflugSahn (W) in der Landekursebene (C) verläuft und der andere Strahl (9) neben der Sollanflugbahn (W) in der Gleitwegebene (Ö; verläuft (F ig. 5),

11. Anordnung zur Durchführung des Siart- und Landeverfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Strahlquelle (8) auf dem Rand der Landebahn aufgestellt ist

12. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei Strahlquellen (1, 8), die derart vor und hinter dem SoIIaufsetzpunkt auf der Landebahnachse (S-S) aufgestellt sind, daß der eine Strahl (4) oberhalb und der andere Strahl (9) unterhalb der Sollanflugbahn (W) verläuft ;Fig.8).

13. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei Strahlquellen (I₁ 8) nebeneinander zu beiden Seiten der Landebahnachse (S-S), deren Strahlen (4,9) in der Gleitwegebene (C) liegen (Fig. 10).

14. Anordnung zur Durchführung des Start- und Lande Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch vier Strahlquellen (1,8,13, J4), deren Strahlen (4, 9, 15, 16) einen Anflugkorridor (K) definieren, in dem die Sollanflugbahn (W) liegt (Fig. 13.14).

15. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch drei Strahlquellen (1, 8, 29), von denen zwei (1,8) beidseits der Landebahnachse (S-S) und die dritte (29) vor oder hinter dem Sollaufsetzpunkt aufgestellt ist, so daß die Strahlen (4, 9, 30) einen im Querschnitt dreieckförmigen Anflugkorridor ^definieren (F ig. 19).

16. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch wenigstens eine zusätzliche Strahlquelle, die am Ende der Landebahn aufgestellt ist und deren Strahl parallel zur Landebahnachse gerichtet ist.

17. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Strahlquelle (39). die am Ende der Landebahn auf der Lan-iebahnachse (S-S) aufgestellt ist(Fig. 26).

18. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 16 und/oder 17. gekennzeichnet durch zwei zusätzliche Strahlquellen (35), die am Ende der Landebahn auf deren beiden Rändern(10)aufgestellt sind(Fig. 24).

19. Anordnung /ur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen (44) wenigstens zweier Strahlqudlen (43) sich in einem Marlierungspunkt (45) kreuzen(F ig. 30).

20. Anordnung nach Anspruch 19. dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungspunkt (45) die Position bezeichnet, an der das Abfangen des Flugzeugs ^,/einzuleiten ist.

21. Anordnung zur Durchführung des Landeverfahrens nach Ansprüchen I bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die .Strahlquellen am Anfang der Landebahn in der Nähe des Aufset/punktes aufgestellt sind.

22 Anordnung /ur Durchführung des .Startverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die SlrahlqUellen auf oder bei der Startbahn in der Nähe des Abhebepunktes (^aufgestellt sind und ihre Strahlen die Sollabflugbahn (W) definieren (F ig. 35).

23. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Strahlquelle oder

eine zusätzliche Gruope von Strahlquellen (Γ, 8', 29'), die einen ersten Abschnitt (W₂) der Anflugbahn definieren, der eine andere Richtung aufweist als die Endanflugbahn (W\), die von den in der Nähe des Aufsetzpunktes aufgestellten Strahlquellen (I₁ 8, 29) > definiert wird (F i g. 36).

24. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (Wi) der Anflugbahn eine größere Neigung aufweist als die Endanflugbahn (Wi).

?5. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7 auf einem Flugzeugträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquellen zur Aufrechterhaltung ihrer Raumlage ι ί auf kreiselstabilisierten Plattformen (51) aufgestellt sind(Fig.37 ff.).

26. Anordnung zur Durchführung des Start und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (55) zum Schwen- .»» ken des Strahls bzw. der Strahlen, wobei zur Definition einer gekrümmten Anflug- bzv. Abflugbahn (W) die Strahlen während des Anfluges bzw. Abflugs geschwenkt werden (F i g. 43).

27. Anordnung zur Durchführung des Start- und i'i Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, insbesondere Anordnung nach Ansprüchen 19 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkgeschwindigkeiten der Strahlen so gewählt sind, daß der Markierungspunkt (45) sich mit der Anfluggeschwin- jo digkeit des Flugzeugs bewegt.

28. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Strahlquelle eine Vorrichtung (56) aufweist, um den Strahl (4) auf y-, einer Kegelfläche (51) umlaufen zu lassen (Fig.45. 46).

29. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelachse mit der Anflug- 4i> bahn (!^zusammenfällt (F ι g. 46).

30. Anordnung zur Durchführung des Start- und Landeverfahrens nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Strahlquelle (39) am Ende der Landebahn (3), deren Strahl eine Kegelmantelfläche 4ί beschre-bt. wobei die Kegelachr? (58) parallel zur Landebahnachse (S-S) verläuft.