DE2632919A1

DE2632919A1 - Flugzustandsanzeige- und signalsystem

Info

Publication number: DE2632919A1
Application number: DE19762632919
Authority: DE
Inventors: Pierre Coulomb
Original assignee: Societe Francaise dEquipements pour la Navigation Aerienne SFENA SA
Current assignee: Societe Francaise dEquipements pour la Navigation Aerienne SFENA SA
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1977-02-03
Also published as: IT1067065B; US4198655A; CA1125935A; GB1551135A

Description

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f 3· JUU 1976

SOCIETE FRANCAISE D^fEQUIPEMENTS
POUR LA NAVIGATION AERIENNE

Frankreich 41.358 / 11 + 11/1

Flugzustandsanzeige- und Signalsystem

Die Erfindung betrifft ein Anzeige- und Signalsystem, das insbesondere aber nicht ausschließlich als Buganstell- (te"te haute) -Flugzustandsanzeige zur Bodenlaufführung beim Start oder Landen eines Flugzeuges dient.

Insbesondere verfolgt die Erfindung das Ziel, ein System zu schaffen, das dem Flugzeugpiloten Daten optisch darstellt, ohne daß er gezwungen ist, seine Außenbeobachtung zu unterbrechen, und das in den freien Räumen in der Pilotenkabine untergebracht werden kann, und zwar hinter dem Instrumentenbrett des Piloten.

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Es ist offensichtlich, daß ein derartiges Anzeigesystem zahlreiche Vorzüge insbesondere bei der Bodenführung während des Starts und der Landung eines Flugzeuges bietet.

Allgemein verwendet der Flugzeugpilot beim Starten oder Landen die optischen Bezugsdaten der Außenwelt, um sein Flugzeug in nächster Nahe zur Mittellinie der Piste zu halten.

Bei schlechter Sicht (d.h. bei einer horizontalen Sicht unter 200 m) können die optischen Bezugsdaten der Außenwelt augenblicklich oder definitiv zur visuellen Führung des Flugzeuges unzureichend werden. Die Benutzer benötigen ein Hilfsmittel, um diesen Nachteil des fehlenden Bezugs zur Außenwelt zu überwinden, da dieser Mangel plötzlich während des Bodenlaufs auftreten kann, wenn eine dichte Nebelwand über der Piste steht.

Um ein derartiges Hilfsmittel zu schaffen, wurden bereits eine Anzahl von Lösungen vorgeschlagen. Jedoch haben keine der Lösungen die gewünschten Ergebnisse gebracht, denn die vorgeschlagenen Lösungen weisen alle Nachteile auf.

Diese Nachteile bestehen im allgemeinen darin,daß

die vorgeschlagenen Systeme im allgemeinen zu kompliziert und demnach zu kostenaufwendig sowie bei nur seltener Anwendung (1 bis 31 der Flüge) wenig zuverlässig sind;

die vorgeschlagenen Systeme im allgemeinen zu schwer und sperrig sind, was des öfteren

eine übermäßige Begrenzung des Gesichtsfeldes des Piloten selbst außerhalb der Verwendungszeit des FührungsVerfahrens (periphäres Sichtverfahren),

eine Unbequemlichkeit für den Piloten während der Anwendung des Führungsverfahrens (Verfahren durch auswechselbaren Kollimator) ,

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eine unzulässige Raumfüllung des Instrumentenbretts oder sogar des im Oberteils des Kockpits verfügbaren Raums (alle Verfahren) und

eine nicht zu vernachlässigende Gefahr der Verletzung seitens des Piloten bei Landungsstößen (alle Verfahren) zur Folge hat, und daß

die vorgeschlagenen Systeme nicht in einem herkömmlichen Kockpit integriert werden können, da die Abmessungen des Materials (Buganstellvorrichtung) zu groß sind.

Demzufolge liegt der Erfindung zunächst die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, durch das dem Piloten Informationen übermittelt werden, so daß er die Führung des Flugzeuges betreiben kann, wenn die optischen Bezugsdaten während des Bodenlaufs ausbleiben, und dabei die Sicht nach außen nicht unterbrechen muß.

Dementsprechend schlägt die Erfindung vor, die Windschutzscheibe des Flugzeugs als Anzeige- und Signalzone zu verwenden. Es soll hier hervorgehoben werden, daß die Windschutzscheibe des Flugzeuges, die aufgrund ihrer Abmessungen und ihrer Lage in der Achse des Gesichtsfeldes des Piloten eine bevorzugte Anzeigezone darstellt, in den meisten Manövern verwendet werden kann, sei dies nun am Boden, während des Starts oder der Landung, oder während der Bodenlaufmanöver des Flugzeuges.

Aus diesem Grunde ist die Erfindung nicht einfach und allein auf die Führung eines Flugzeuges begrenzt, sondern betrifft gleichermaßen die Aufzeichnung von Informationen von sehr unterschiedlicher Art, die für den Piloten während der Flugzeugführung von sehr großem Nutzen sein können, z.B. die An-

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zeige auf Verlangen des Piloten sowie Anweisungen des Flugbuches, die einer besonderen Situation des Flugzeuges entsprechen.

Demzufolge können die vom Anzeigesystem nach der Erfindung verwendbaren Informationen aus verschiedenen Quellen stammen und sollten gegebenenfalls nach Gutdünken des Piloten abgefragt werden können. Diese Informationen können z.B. aus vorher eingespeicherten Daten, Meßsignalen, Abstandssignalen usw. bestehen. Auch können sie von sehr unterschiedlicher Natur sein (numerische oder analoge elektrische Signale oder sogar mechanische Signale wie ein Verschiebungssignal eines beweglichen Teils).

Zur Lösung der gestellten Aufgabe weist das Anzeige- und Signalsystem nach der Erfindung im wesentlichen einen Umformer, durch den die Informationen in wenigstens ein Videosignal, d.h. ein Signal umgewandelt werden kann, das ein Bild direkt oder indirekt repräsentiert, einen Übertragungsteil zur Fernübertragung des Videosignals, eine ausgehend vom Videosignal arbeitende Bildformungseinrichtung und ein Projektionsgerät auf, durch das das von der Formungseinrichtung erstellte Bild auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges oder gegebenenfalls auf einen für kürzere Zeit an der Windschutzscheibe angeordneten entfernbaren Schirm geworfen wird.

Nachstehend werden anhand der Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein theoretisches Blockschema, durch das das ι- Prinzip eines Anzeige- und Signalsystems veranschaulicht wird, in dem das Videosignal ein optisches Signal ist,

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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Übertragungsform des optischen Videosignals, d.h. eines Signals, das nicht unmittelbar das Bild darstellt und das demzufolge umgeformt werden muß,

Fig. 3 ein Blockschema,eines Anzeigesystems, bei dem das Videosignal kein optisches Signal ist, das das Bild direkt darstellt, und demnach umgeformt werden muß,

Fig. 4 ein Blockschema einer Anwendungsweise des erfindungsgemäßen Anzeigesystems mit einem Bugansteil -Flug zustandsanzeiger,

Fig. 5 ein teilweiser Längsschnitt des vorderen Teils der Flugzeugkabine, das mit einem erfindungsgemäßen Anzeigesystem ausgestattet ist, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Strahlengangs des erfindungsgemäßen Systems.

Das Anzeige- und Signalsystem nach Fig. 1 weist zunächst eine Ansteuerungs- und gegebenenfalls Informationsverarbeitungsvorrichtung 1 auf, die entsprechend der Weisung der Piloten von einem Rechner 2 gesteuert wird und eine Vielzahl von Informationen wie vorher eingespeicherte Daten, Meßsignale, AbstandssignaIe usw. vom Block 3 empfängt.

Die Ansteuerung 1 dient dazu, die aus dem Block 3 stammenden gewählten Informationen nach einer gegebenenfalls durchgeführten Verarbeitung an einen Umformer 4 zu übertragen, der diese Informationen in leuchtende Videosignale überträgt, welche entweder das gewünschte zu erhaltende Bild direkt

darstellt oder nicht. Diese Signale werden über ein Übertragungsteil 5 an eine Bildformungseinrichtung 6 übertragen, die einem Projektionsgerät zugeordnet ist (Linse 7 und Filter 8), das das Bild auf die Windschutzscheibe 9 xvirft. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die durch die Formungseinrichtung 6 und das Projektionsgerät gebildete Einheit vorteilhafterweise hinter dem Instrumentenbrett des Piloten angeordnet werden kann. Demgegenüber kann der Rest der Geräte nach Belieben in einem Teil (oder neben) der Kabine angeordnet werden, die den meisten Platz bietet.

Der Umformer 4 formt die aus dem Block 1 stammenden Informationen in leuchtende Videosignale um. Er weist nach Figur 2 eine Logikeinheit 10 auf, die die Informationen mittels einer Lichtgeberreihe 11 in digitale Lichtzeichen umwandelt. Jeder dieser Lichtquellen 11, die einer genau bestimmten Information entsprechen, ist einem Bündel 12 aus optischen Fasern zugeordnet, die das Lichtzeichen an eine Bildformungseinrichtung 6 übertragen. In der Ausführungsform nach Fig. 2 ergibt sich die Bildformung durch Abteilen der Enden der optischen Fasern jedes Bündels 12 in Stäbchen 13, die zusammen eine Skala ergeben. Um ein Bild zu erhalten, findet somit eine Umformung des leuchtenden Videosignals statt. Selbstverständlich kann dieses Bild auch auf andere Weise als durch Stäbchen gebildet werden. Es kann z.B. aus Ziffern oder Buchstaben bestehen. Auch kann das Bild gegebenenfalls Färbänderungen ausgesetzt werden.

In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist es zum Übertragen einer eine Größe darstellenden Information erforderlich, daß das Bild zwei beleuchtete Gradleiter aufweist, und zwar eine Bezugsgraduierung 14 und eine Abstandsgraduierung 13 mit einem der Größe proportionalen Abstand.

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Das vom Umformer 4 gelieferte Videosignal kann selbst ein Bild sein (z.B. von einem Mikrofilm mittels eines Projektors erhaltenes Bild). Demzufolge kann die Übertragung dieses Bildes zum Projektionsgerät über klassische optische Übertragungssysteme (Glasfasern, Reflektoren usw.) durchgeführt werden.

In den vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war das vom Umformer 4 übertragene Videosignal ein optisches Signal. Selbstverständlich kann dieses Signal auch ganz anders beschaffen sein.

Es kann z.B. ein elektrisches Digitalsignal sein, das das Bild unmittelbar repräsentiert oder nicht.

Demgemäß werden die von der Ansteuerungsvorrichtung 1 gelieferten Signale in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 an ein Informationsverarbeitungssystem 16, z.B. an eine Logikeinheit, übertragen, das bzw. die sie in digitale Videosignale umformt, die unmittelbar das Bild darstellen. Diese Signale werden über eine Gruppe von Leitern 17 an die Bildformungseinrichtung 18 gegeben. Die aus dem Informationsverarbeitungssystem 16 stammenden Signale könnten kodiert sein (Block 20, Figur 4) und somit nur eine Mindestzahl von Leitern benötigen. Die Signale müssen dann vor der Bildformung dekodiert werden (Block 21).

Die Bildformung aus elektrischen Signalen, die vom Übertragungsteil kommen und schließlich dekodiert werden, kann je nach der Art des gewünschten Bildes auf vielfältige Art vorgenommen werden.

Es ist jedoch zu bemerken, daß eines der Mittel, mit denen diese Formung am vorteilhaftesten durchgeführt werden kann,

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in der Verwendung von flüssigen Kristallen besteht. Es ist in der Tat bekannt, daß eine der wesentlichen Eigenschaften bestimmter Flüssigkristalle darin bestehen, daß man ihren Polarisations zustand verändert, wenn man sie in ein elektrisches Feld bringt. Wenn man nun demgemäß diese Kristalle zwischen einen passend ausgerichteten Polarisator und Analysator bringt und das Ganze mit einer Lichtquelle beleuchtet, wird die Übertragung des Lichts nur dann stattfinden, wenn man im Innern des Flüssigkristalls ein elektrisches Fled erzeugt. Der Vorteil dieser Art von Formung der Signale besteht darin, daß es möglich ist, auf jedem der Kristalle eine Information zu geben. Auch ist es möglich, Flüssigkristal1-Zellkomplexe zu schaffen, die eine Matrizenanordnung darstellen, so daß durch geeignete Behandlung der elektrischen Videosignale Bilder von beliebiger Form erstellt oder wiedergegeben werden können.

Um eine bessere Sichtbarkeit des auf die Windschutzscheibe geworfenen Bildes zu gewährleisten, sollte die Windschutzscheibe derart behandelt werden, daß sich eine Erhöhung des Reflektionskoeffizienten ohne Veränderung des Übertragungskoeffizienten ergibt.

Darüber hinaus ist es möglich, einen entfernbaren Schirm vor die Windschutzscheibe des Flugzeuges in der Kabine anzubringen, so daß das Bild nicht mehr auf die Windschutzscheibe, sondern auf den Schirm geworfen wird, wenn sich das Flugzeug auf die Sonne zu bewegt und das auf die Windschutzscheibe geworfene Bild sich demzufolge nicht mehr unterscheiden ließe Die Verwendung eines Schirms vor der Windschutzscheibe stellt für die Steuerung des Flugzeuges deshalb keine Behinderung dar, da die Sicht durch die Windschutzscheibe nur während sehr kurzer Zeitspannen von Nutzen ist und während dieser kurzen Perioden der Schirm eingezogen werden kann.

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In dem Falle, wo gleichzeitig das Bild auf der Windschutzscheibe und die Außenwelt über die Windschutzscheibe zu sehen gewünscht wird, sollte das durch die Formungseinrichtung gewonnene Bild auf Unendlichkekt projiziert werden.

In Bezug auf Figur 5 verwendet der Buganstell-Flugzustandsanzeiger die bereits von eine! automatischen Steuerung oder einem herkömmlichen Flugzustandsanzeiger (Block 25) ausgearbeitete elektrischen Signale und formt sie pseudo-statisch in ein bewegliches Lichtzeichen um, das nach der Projizierung auf die Windschutzscheibe 9 des Flugzeuges im Unendlichen sichtbar ist.

Der Block 25 ist eigentlich nicht Bestandteil der Erfindung. Er erinnert an den Ursprung und die Beschaffenheit der verwendeten Signale, d.h. der Analog- Gleichstromsignale oder der Fehlersignale "Alles oder Nichts".

Die vom Block 25 gelieferten elektrischen Signale werden dem Umformer 4 zugeführt, der ein elektrisches Signal in ein optisches Signal umformt. Dieser Umformer kann nach einander:

elektronische Schaltkreise, z.B. zur analog-digitalen Umwandlung, zur Le istungsverstärkung und schließlich zur Dekodierung des Digitalsignals

Miniaturlampen oder eine bewegliche Ausrüstung mit einer Leuchtquelle und

Strahlungsbehältnisse zu den optischen Fasern 28 eines Bündels 29 aufweisen.

Der Umformer 4 kann in einem kleinen Gehäuse von standardisierter oder beliebiger Abmessung eingesetzt sein, das in der elektronischen Ausrüstung in einiger Entfernung von dem Instrumentenbrett des Piloten untergebracht ist.

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ίο -

Die in den optischen Fasern 28 gebündelt geführten Signale werden der Hinrichtung 6 zugeführt, die eine Licht abstrahlende Fläche aufweist, die durch eine geeignete Anordnung der optischen Faserenden 28 des Bündels 29 geschaffen wird. Die erzeugten optischen Zeichen können sehr unterschiedlich sein, und zwar im Hinblick auf Form, Farbe und Anzahl. Sie werden durch das verwendete Verfahren nicht begrenzt.

Die Einrichtung 6 ist einem optischen System 7 (Objektiv) zugeordnet, das z.B. aus mindestens einer geeigneten Linse 31 (Figur 6) bestehen kann, die die abstrahlende Fläche im Unendlichen kollimiert, Dieses optische System 7 muß die größtmögliche Öffnung haben, die mit den einschränkenden Bedingungen des Einbaus verträglich ist, um dem Piloten ein größtmögliches Gesichtsfeld zu bewahren.

Um Störreflektionen des Außenlichts auf den vorderen Flächen des beschriebenen optischen Systems 7 zu vermeiden, kann letzteres ein optisches Filtersystem 32 aufweisen, das ebenfalls dazu dienen kann, die Lichtabstrahlung zu mindern.

Nach der Figur 6 ist das Gehäuse 33, das den Komplex beherbergt, der aus der Einrichtung 6, dem optischen System 7, den Filtern 32 besteht, aufgrund seiner geringen·Abmessungen versenkt untergebracht und somit für den Piloten nicht sichtbar. Der Einbau des Gehäuses 33 sollte mit größter Genauigkeit und Sorgfalt vorgenommen werden, so daß das optische Bünder 34 geeignet ausgelegt ist . . Im allgemeinen wird dsa ausgestrahlte Bündel annähernd vertikal und nach oben verlaufen.

Die Figur 6 zeigt insbesondere den Verlauf des Bündels 34, das ausgestrahlt und derart auf der Windschutzscheibe 9 reflektiert wird, daß das reflektierte Bündel 35 im norma-

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len Blickfeld des Piloten liegt. Diese Reflektion auf der Windschutzscheibe kann durch eine Sonderbehandlung der Windschutzscheibe 9 verbessert werden, so daß eine bessere Leistung der reflektierten Lichtenergie erreicht sowie eine Doppelbildbildung auf der Außenseite der Windschutzscheibe 9 vermieden wird.

Es ist klar, daß die zu verwendende Art der Zeichenwiedergabe abhängig ist von der betrieblichen Verwendung der Vorrichtung und den Sichtanforderungen des Piloten.

In diesem Zusammenhang wird ersichtlich, daß die Ergonomie des Systems zu verschiedenen praktischen Lösungen führen kann, die hier nicht weiter beschrieben werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. yAnzeige- und Signalsystem von Informationen unterschied-.icher Herkunft und Beschaffenheit, insbesondere für Flugzeuge oder dgl. gekennzeichnet durch einen Umformer (4), durch den die Informationen in mindestens ein Videosignal umgeformt wird, das gegenüber dieser Information ein Bild darstellt, durch ein Übertragungsteil (5) zur Fernübertragung des Videosignals, durch eine Bildformungseinrichtung (6) aus einem vom Übertragungsteil stammenden Videosignal und durch ein Projektionsgerät (7,8] zum Projizieren des Bildes auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges.

2. Anzeige- udn Signalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsgerät ein Objektiv ist, dessen optische Achse derart ausgerichtet ist, daß die von ihm ausgestrahlten optischen Signale von der Windschutzscheibe (9) des Flugzeuges parallel zur Achse des Gesichtsfeldes des Piloten und vorzugsweise in Augenhöhe reflektiert wird.

3. Anzeige- und Signalsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv derart geregelt wird, daß das von der Bildformungseinrichtung (6) erhaltene Signal im Unendlichen projiziert wird.

4. Anzeige- und Signalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal ein Licht- oder Leucht-

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signal und das Übertragungsteil ein optisches Übertragungsorgan ist.

5. Anzeige- und Signalsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal durch mehrere Lichtquellen erzeugt wird und daß das Übertragungsteils aus einer Vielzahl aus optischen Fasern besteht.

6. Anzeigesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern zu Bündeln zusammengefaßt sind, die jeweils einer Lichtquelle entsprechen, und daß die Bildformung durch geeignetes Abteilen der auslaufenden Enden der optischen Fasern erreicht wird.

7. Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal aus mindestens einem elektrischen Signal besteht, daß in diesem Falle das Übertragungsteil aus mindestens einem elektrischen Leiter besteht und daß die Formungseinrichtung eines Bildes mindestens eine elektrisch steuerbare Lichtquelle umfaßt.

8. Anzeigesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal ein elektrisches Signal ist, und daß die Formungseinrichtung einen Dekoder umfaßt.

9. Anzeigesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Elektrolumineszenzdiode verwendet wird.

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10. Anzeigesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Flüssigkristallzelle ist.

11. Anzeigesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungseinrichtung aus einem Zellkomplex von Flüssigkristallen besteht, die eine Matrizenanordnung ergeben.

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L e e r s e i t e