DE2740956C3 - Instrumentenlandesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Instrumentenlandesystem wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein derartiges Instrumentenlandesystem ist in dem Artikel «Instrument-Landegeräte und elektrische Höhenmesser als Anflughilfen bei automatischen Landeverfahren« von W. L Garfield und F. T. N ο r b u r y in «Elektrisches Nachrichtenwesen«, Band 41, Nr. 2, 1966 auf den Seiten 210-227 beschrieben.

Dieses Instrumentenlandesystem (ohne den Höhenmesser) ist unter der Bezeichnung ILS bekannt und von der ICAO (International Civil Aviation Authority) international genormt.

Das ILS besteht bodenseitig im wesentlichen aus dem Landekurssender (im Frequenzbereich von 108-112 MHz), welcher, ca. 300 m hinter dem Landebahnende aufgestellt, Signale für den Landekurs durch spezielle Richtantennen entlang der verlängerten Anfluggrundlinie, also der Landebahn, abstrahlt und dem Gleitwegsender (328-335 MHz), welcher von seinem Standort ca. 170 m seitlich der Landebahn in ca. 300 m Abstand von der Schwelle eine vom Aufsetzpunkt unter etwa 2,5° ansteigende Elevationsfläche für Signale in der Vertikalen festlegt. Die Schnittlinie dieser beiden Ebenen zeichnet den Anflugpfad im Raum vor. Als Abstandsmarkierung werden durch 2 Einflugzeichensender (75 MHz) in 7 bzw. 1,2 km Abstand von der Platzgrenze 2 Querwände errichtet, welche das Flugzeug beim Anflug durchfliegt.

Für den Landekurs werden von der Landekursantenne zwei spiegelbildliche Modulationsgrad-Richtdiagramme abgestrahlt, deren Schnittlinie (gleicher Modulationsgrad) eine senkrechte Ebene definiert. Empfangsseitig werden die Amplituden der beiden Modulations frequenzen von 90 bzw. 150 Hz in einer Brückenschaltung mit Nullinstrument verglichen. Der Schnittwinkel der beiden Diagramme, gekennzeichnet durch den Anstieg der Differenz der Modulationsgrade, ist für den Bereich ±2,5° beiderseits der Mittellinie genau vorgeschrieben. Abweichungen innerhalb dieses Bereiches werden im Bordinstrument quantitativ angezeigt Über diesen Winkelwert hinaus bis zu ±35° wird nur eine qualitative Anzeige verlangt, aus der eindeutig die Richtung der Abweichung zu erkennen ist. Für den Gleitweg gelten ähnliche Überlegungen.

Die Abweichungen des tatsächlichen Gleitwegs bzw. Landekurses werden beispielsweise durch ein Kreuzzeigerinstrument angezeigt

Bei dem bekannten ILS und bei dem ILS mit Höhenmesser kann der Gleitweg vom Piloten nicht frei gewählt werden, sondern er ist durch die Bodenanlage festgelegt Dies ist auch bei dem aus der GB-PS 14 26 498 bekannten Instrumentenlandesystem, bei dem außer der Abstrahlung von Gleitweg- und Landekurssignalen auch eine Entfernungsmessung erfolgt, nicht möglich. Aus Gründen des Umweltschutzes (Lärm) und für eine Energieeinsparung (günstiger Treibstoffverbrauch) ist es wünschenswert, den Gleitweg so wählen zu können, daß er dem jeweiligen Flugzeugtyp und der Flugplatzumgebung möglichst gut angepaßt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das bekannte Instrumentenlandesystem so zu ergänzen, daß es dem Piloten möglich ist, einen für ihn günstigen Gleitweg frei zu wählen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind dem Unteranspruch zu entnehmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Landesystem kann jeder Pilot den für ihn günstigsten Gleitweg wählen. Boden- und beidseitig sind nur geringe Änderungen der vorhandenen Anlagen notwendig; bordseitig können hierzu ohnehin vorhandene Einrichtungen mitverwendet werden. Das neue Instrumentenlandesystem ist mit dem bekannten ILS voll kompatibel (mit bekannten Bordgeräten können lediglich die Vorteile des neuen Instrumentenlandesystems nicht ausgenutzt werden).

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Komponenten des neuen Instrumentenlandesystems und ihre Anordnung am Boden,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Bordstation des neuen Instrumentenlandesystems,

F i g. 3 ein Beispiel für einen frei wählbaren Gleitweg.

Das neue Instrumentenlandesystem enthält einen Landekurssender 1, einen Gleitwegsender 2, eine Entfernungsmeßeinrichtung 3 und eine Bordstation 4. Ein Flugzeug 5 im Landeanflug nähert sich auf dem Gleitweg 6 einem Aufsetzpunkt 8 auf einer Landebahn 7. Der Landekurssender 1 und der Gleitwegsender 2 sind wie beim bekannten ILS angeordnet. Gegenüber dem bekannten ILS ist die Bodenstation um eine Entfernungsmeßeinrichtung ergänzt. Als Entfernungsmeßeinrichtung kann beispielsweise das von der ICAO standardisierte DME (distance measuring equipment) verwendet werden. Dieses DME ist in dem Buch von M. Kay ton und W. R. Fried »Avionics Navigation Systems«, Verlag John Wiley & Sons Inc., New York 1969 auf den Seiten 181 bis 187 beschrieben. Bei der Verwendung einer DME ist die Entfernungsmeßeinrichtung 3 die DME-Antwortstation, die beispielsweise am gleichen Ort wie der Landekurssender 1 angeordnet ist. Das DME-Abfragegerät befindet sich an Bord des Flugzeugs 5 und ist Bestandteil der Bordstation 4 des neuen Instrumentenlandesystems (es wird dort aller-

dings nicht nur für die Landung verwendet).

Der Landekurssender, der Gleitsender und das DME sind in der zitierten Literaturstelle beschrieben und werden deshalb nicht näher erläutert

Nachfolgend wird anhand der F i g. 2 die Bordstation beschrieben. Die für die Erfindung wesentlichen Teile der Bordstation 4 sind ein Gieitwegteil 21, ein DM E-Abfragegerät 22, ein Funkhöhenmesser 23, ein barometrischer Höhenmesser 24, ein Rechner 25, ein Kreuzzeigerinstrument 26 und eine Steuereinrichtung 28. Es ist weiterhin der bekannte Landekursteil 27 vorgesehen. Der Landekursteil und der Gieitwegteil geben auf bekannte Weise die Abweichungen von den Sollwerten an. Während jedoch der Landekursteil das Kreuzzeigerinsirument direkt steuert, werden die Ausgangssignale des Gleitwegteils dem Rechner 25 zugeführt

Die einzelnen Bauteile und ihre Funktionen sind an sich aus dem zitierten Buch bekannt und "/erden deshalb nicht näher erläutert,- Funkhöhenmesser sind auf den Seiten 540 bis 543 und barometrische Höhenmesser in den Kapiteln 7 und 11 dieses Buches beschrieben.

In dem DME-Abfragegerät 22 wird die Entfernung zu der DME-Bodenstation 3 (Fig. 1) gemessen. Die Entfernung wird in den Rechner 24 eingegeben und der Rechner wählt je nach Entfernung das Ausgangssignal des Gleitwegteils 21, des Funkhöhenmessers 23 oder des barometrischen Höhenmessers 24 aus. Das Ausgangssignal des Gleitwegteiles 21 gjbt, wie bereits erwähnt, die Abweichung von dem durch den Gleitwegsender festgelegten Gleitweg an.

In dem Rechner 25 ist der gesamte Gleitweg als Funktion der Entfernung gespeichert. Der jeweilige Weg wird durch die Steuereinrichtung 28 ausgewählt. In dem Entfernungsbereich «große Entfernung« (die Entfernung zum Aufsetzpunkt beträgt z. .B. ca. 20 km bis 2 km), in dem die Landung beginnt — vorher befand sich das Flugzeug im Streckenflug — wird die jeweils gemessene barometrische Höhe mit den Sollhöhen, die den jeweiligen Entfernungen zugeordnet sind, verglichen. Der Rechner 25 steuert dann das Kreuzzeigerinstrument 26 so, daß wie beim bekannten ILS die Abweichung vom Gleitweg angezeigt wird.

In dem Bereich »mittlere Entfernung« (die Entfernung zum Aufsetzpunkt beträgt z. B. ca. 2 km bis ca. Landebahnanfang) übernimmt der Rechner 25 das Ausgangssignal der Gleitwegauswertung und steuert wieder, wie bereits erwähnt, das Kreuzzeigerinstrument 26. Es wäre möglich, auch im mittleren Bereich den Cleitweg aus Entfernung und Höhe zu ermitteln; da jedoch die Gleitwegsignale (wegen der Kompatibilität mit dem bekannten ILS) ohnehin vorhanden sind, ist es von Vorteil, diese mit auszunutzen.

Während des Ausschwebens wiederum wird die Gleitweginformation aus der «Funkhöhe« und der Entfernung ermittelt In diesem Bereich liefert das Gleitwegsignal keine brauchbaren Ergebnisse.

Da bei der beschriebenen Auswertung die Entfer-

, nungsmeßgenauigkeit von großer Bedeutung ist, ist es sehr wichtig, die Entfernung sehr genau zu messen. Ist die DME-Antwortstation 3 wie in der F i g. 1 angegeben bei dein Landekurssender 1 angeordnet, dann muß die gemessene Entfernung um den Abstand 9 der

, DME-Antwortstation vom Aufsetzpunkt 8 korrigiert werden. Eine Möglichkeit wie die Entfernung zum Aufsetzpunkt 8 (Fig. 1) gemessen werden kann, ist in der älteren Patentanmeldung P 26 48 101 vorgeschlagen.

Nachfolgend wird noch anhand der F i g. 3 ein möglicher Gleitweg beschrieben, bei dem die Vorteile des neuen Instrumentenlandesystem deutlich werden.

Der durch den Gleitwegsender 2 bestimmte Gleitweg ist durch die gestrichelte Gerade dargestellt. Das

, Flugzeug 5 nähert sich dem Flugplatz in großer Höhe (geringe Lärmbelästigung, geringer Treibstoffverbrauch). Es sinkt dann im Bereich »große Entfernung« relativ schnell und schwenkt in den durch den Gleitwegsender 2 bestimmten Gleitweg ein, auf dem es

, bis zum Beginn des Ausschwebens bleibt. Ein weiterer Vorteil des neuen Instrumentenlandesystems liegt darin, daß in dem Bereich »große Entfernung« die Geländebeschaffenheit auf den Gleitweg keinen Einfluß ausübt.
Da der Gleitweg durch den Rechner festgelegt ist,

, kann er frei gewählt werden, d. h. das Flugzeug kann jeden Flugplatz auf dem günstigsten Gleitweg anfliegen. Die Auswahl des gewünschten Gleitwegs — der z. B. einem bestimmten Flughafen zugeordnet ist — erfolgt, wie bereits erwähnt, durch die Steuereinrichtung 28.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Instrumentenlandesystem mit einer Bodenstation, die einen Landekurs- und einen Gleitwegsender enthält, und einer Bordstation, in der aus diesen Signalen der Gleitweg und der Landekurs ermittelt werden, in der die Abweichung des tatsächlichen Gleitweges bzw. Landekurses von den Sollwerten angezeigt wird und die einen Höhenmesser enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bordstation (4) zur Ermittlung eines frei wählbaren Gleitweges (6) zusätzlich eine Entfernungsmeßeinrichtung (22) und ein Rechner (25) vorgesehen sind, daß in großen Entfernungen zur Landebahn (7) und während des Ausschwebens der Gleitweg (6) durch die Entfernung von Bord zu einem Punkt (3) in der Nähe (1, 2) oder auf (8) der Landebahn (7) und die jeweils gemessene Höhe bestimmt ist, daß in mittleren Entfernungen zur Landebahn (7) der Gleitweg (6) in an sich bekannter Weise durch die Gleitwegsignale bestimmt ist, daß die an Bord gemessenen Werte mit den Sollwerten des gewählten Gleitweges (6) im Rechner (25) verglichen werden und daß die Abweichungen in an sich bekannter Weise angezeigt werden.

2. Instrumentenlandesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen durch ein Kreuzzeigerinstrument (26) angezeigt werden.