DE2819761A1

DE2819761A1 - Verfahren und vorrichtung zur flugzeugsteuerung mittels leuchtender richtmarkenaufzeichnung

Info

Publication number: DE2819761A1
Application number: DE19782819761
Authority: DE
Inventors: Michel Bayet
Original assignee: Societe Francaise dEquipements pour la Navigation Aerienne SFENA SA
Current assignee: Societe Francaise dEquipements pour la Navigation Aerienne SFENA SA
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1978-11-09
Also published as: FR2389535B1; CA1126839A; GB1598640A; FR2389535A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Flugzeugsteuerung mittels leuchtender Richtmarkenaufzeichnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs, beispielshalber eines Drehflügel-Flugzeuges unter Verwendung eines Aufzeichnungssystems, bei dem zur Anzeige und Meldung der verschiedenen zur Flugzeugsteuerung erforderlichen Informationen leuchtende Entsprechungen vorzugsweise jedoch nicht ausschließlich auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs geworfen werden, so daß für den Piloten die oben erwähnten Informationen sichtbar sind, ohne daß er seinen Blick von der Außenwelt abwenden muß.

Es ist jedoch zunächst klarzustellen, daß sich die Erfindung nicht auf ein Aufzeichnungs- und Meldesystem beonderer Art bezieht. Es ist jedoch besonders zweckmäßig geeignet für die Systeme, die in den französischen Patentschriften Nr. 75 22 604, sowie den Zusatzpatentschriften 76 04 355, 76 35 971 und 77 09 997 der Anmelderin offenbart wurden.

Es ist im allgemeinen bekannt, daß derartige Aufzeichnungsund Meldesysteme im wesentlichen zumindest einen Wandler, der die Informationen, die den analogen und numerischen Daten entsprechen, die man dem Piloten zur Verfügung stellen möchte, in entsprechende Leuchtsignale umwandelt, einen übertragungsteil, durch das diese Leuchtsignale kanalisiert und an einen Bildformerteil übertragen werden,

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und ein Projektionsteil aufweisen, durch das die so gewonnenen Bilder auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges, vorzugsweise auf der Achse des Blickfeldes des Piloten geworfen werden.

In derartigen Systemen können eine Anzahl von Bildformereinrichtungen verwendet werden, die einem oder mehreren optischen Mischern zugeordnet sind, so daß mittels eines Projektionsteils mehrere unbewegliche oder bewegliche Objekte in ein und demselben Gesichtsfeld erzeugt werden.

Gleichermaßen ist es möglich, Bildformereinrichtungen zu verwenden, die so ausgebildet sind, daß mehrere bewegliche oder unbewegliche Objekte übereinanderliegend erzeugt werden können.

Diese Systeme können darüber hinaus die Formereinrichtung eines Bildes verwenden, die aus mehreren diskreten Zellen (z.B. Flüssigkristallzellen oder aus Anordnungen der Emitterenden optischer Fasern) bestehen, wobei jede dieser Zellen einem oder mehreren dieser verschiedenen beweglichen oder festen Objekte zugeordnet sein kann.

In den angegebenen Systemen verfolgt die Erfindung im wesentlichen das Ziel eine Zusammenstellung oder Kombination von Objekten zu projektieren, die für den Pilo-ten des Flugzeuges die möglichst zweckmäßigste und funktionellste ist und die mit den angewandten Verfahren verträglich ist.

Zu diesem Zweck besteht das auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges projektierte Bild nach einem Merkmal der Erfindung zumindest aus drei Leuchtstufen oder -marken, die

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sich nach den Graduierungen der jeweiligen drei Skalen parallel zur symmetrischen Längsebene des Flugzeuges, d.h. einer mittleren Skala und zwei Seitenskalen verschieben können.

Somit kann die mittlere Stufe den Neigungswinkel des Flugzeuges darstellen, während die beiden Seitenstufen sich synchron verschieben können und den Geschwindigkeitswektor des Flugzeugs wiedergeben.

Nach einer weiteren analogen Ausführungsform kann die mittlere Stufe repräsentativ sein für die Abweichung Δ fr der Neigungtf" des Flugzeugs, während die beiden Seitenstufen darstellend sind für die Stellung des Handgashebels, wobei die Steuerung mit Nullabweichung zwischen den Richtmarken, die Aufrechterhaltung der Anflugsgeschwindigkeit des Flugzeuges gewährleisten.

Darüber hinaus kann das auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges geworfene Bild mehrere Objekte oder Leuchtstufen umfassen, die sich auf der gleichen Skala verschieben können.

Beispielshalber kann jede der beiden Seitenskalen zwei bewegliche Stufen aufweisen, die z.B. zwei verschiedenen Parametern des Flugzeugs zugeordnet sind, wobei die eine bzw. andere synchronisierte Stufe der beiden Skalen ein und denselben Parameter entsprechen.

Diese Kombination stellt außer der Tatsache, daß sie den Wert der verschiedenen Parameter anzeigt, noch den Vorteil dar, daß durch sie ein Messen der Abweichungen zwi-

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sehen diesen verschiedenen Parametern gegenüber den Bezugspunkten der Außenwelt (drei mögliche Kombinationen) unter Umständen möglich ist.

Zur Unterscheidung der den verschiednen Parametern zugeordneten unterschiedlichen Stufen können für die nicht auf derselben Skala liegenden Stufen abweichende Farben verwendet werden. Demgegenüber können zur Unterscheidung der auf der gleichen Skala liegenden Stufen, denen verschiedene Parameter zugeordnet sind, Mehrfachfolgestufen, z.B. eine Doppelstufe verwendet werden.

Zusätzlich zu den beweglichen Stufen oder Richtmarken, die bereits erwähnt wurden, kann das auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges geworfene Bild noch feste Symbole enthalten, z.B. ein Flugzeugmodell oder einen Index oder deren mehrere. Es kann gleichermaßen Stufen aufweisen, die senkrecht zur Längsebene der symmetrie des Flugzeuges verlaufenj Diese Graduierungen können der Position des Flugzeuges am Boden gegeüber der Achse der Rollbahn oder bei zweckmäßig gekrümmter Skala oder radial verlaufender Graduierungen dem Fall einer (für den Flug verwerbaren) Anzeige der Senkrichten entsprechen.

Nachstehend werden anhand der Zeichnungen einige den Erfindungsgedanken nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen:

Figuren 1 und 3 bis 11 schematische Darstellungen, dessen, was der Pilot vom Flugzeug durch seine Windschutzscheibe hindurch sieht, auf die ein den verschiedenen Parametern des Flugzeugs in den verschiedenen Flugstellungen entsprechendes

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Bild projiziert wird, und

Figur 2 eine schematische Ansicht eines Flugzeuges, in der die in Figur 1 verwendeten Parameter dargestellt sind.

Nach Figur 1 ist die Sicht der Außenweld, die der Pilot durch die Windschutzscheibe des sich in der Anflugsphase befindlichen Flugzeugs wahrnimmt schematisch durch die Horizontlinie 1 und die Landepiste 2 dargestellt. In diesem Beispiel umfaßt das auf die Windschutζscheibe geworfene Bild drei Stufen 3Λ und 5, d.h. eine Mittelstufe 3, die den Neigungswinkel des Flugzeuges darstellt, und zwei Seitenstufen 4- und 5, die sich synchron verschieben und den Vektor der Geschwindigkeit darstellen.

Dieses von einem Objektiv projizierte Bild wird von einer Bildformereinrichtung erzeugt, die mehrere optoelektrische Zellen aufweist, von denen jede die Form einer Stufe darstellt, die nebeneinanderliegend angeordnet sind, so daß sie drei Seite an Seite liegende Stufen bilden.

In einem derartigen System können die Bezugspunkte zweckmäßig die visuellen Bezugsdaten der Außenwelt sein, was deshalb einen großen Vorteil bietet, weil die projizierten Parameter eine konkrete Bedeutung gewinnen, während ihnen früher nur eine rein abstrakte Bedeutung zukam.

Die Figur 2 zeigt die Bedeutung der projizierten Parameter, und zwar:

- Bezugsanstellwinkel oC ref;

- Anstellwinkel oL

- Geschwindigkeitsvektor V und

- Landungsflugebene.

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In der schematischen Darstellung von ^ig. 3, die auch einer Anflugsphase entspricht, ist das auf die Windschutzscheibe geworfene Bild dem des in Fig. 1 dargestellten ähnlich. Hier liefert die Mittelstufe 3 eine Anzeige der Längsführung oder -steuerung (Eeigungsabweichung ^T )> während die beiden Seitenstufen 4 und 5 die Stellung des Handgashebels darstellen. Die Steuerung mit NuI lab weichung €5 zwischen den beiden Stufen stellt sicher, daß die Anfluggeschwindigkeit eingehalten wird.

In der Figur 4- oder Figur 4- bis enthält das projizierte Bild ein Modell 6 oder 6 bis, das relativ zum Flugzeug unbeweglich und zu dem ein Richtzeichen oder eine Richtmarke 7 für die Schiinderbewegung angeordnet ist, wodurch die Senkrechte angezeigt werden kann. Das bewegliche Richtzeichen 7 kann von einer Bildformereinrichtung erzeugt werden, die mehrere als nebeneinanderliegenden Stufen ausgebildete optoelektrische Zellen aufweist, so daß eine leicht kreisförmige Skala gebildet wird und diese Stufen radial verlaufen. Darüber hinaus weist das Bild eine unbewegliche Richtmarke 8 des Anstellwinkels für en Anflug und eine bewegliche Stufe 9 (die sich nach einer zur Längsebene der Symmetrie des Flugzeugs parallel verlaufenden Skala verschiebt) auf, die den Vektor der Geschwindigkeit des Flugzeuges darstellt.

In dem in Fig. 4- dargestellten Beispiel befindet sich das Flugzeug im Anflug und nimmt gerade eine Linkskurve. Demzufolge weisen das Modell 6 des Flugzeugs sowie die Stufe 9 gegenüber der Senkrechten, die durch das bewegli-

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ehe Rich.tzeich.en 7 dargestellt ist, (und schließlich gegenüber dem Horizont 1 oder der Achse χ der Piste 2) eine Neigung nach links auf.

In der analog zu den vorhergehenden Figuren dargestellten Fig. 5 befindet sich das Flugzeug in der Rollphase auf der Piste. Das projizierte Bild umfaßt dementsprechend eine unbewegliche Richtmarke 10, die für die Achse des Flugzeuges steht, und eine auf einer Horizontalskala bewegliche Stufe 11. Durch dieses Bild kann angezeigt werden, daß das Flugzeug auf der linken Seite nicht zentriert ist und daß der Pilot eine Korrektur nach rechts vornehmen muß.

Nach Fig. 6 besteht das projizierte Bild aus einer Kombination der bereits erwähnten Objekte. Es weist somit ein zum Flugzeug unbewegliches Modell 12, zwei Seitenriehtmarken 15 und 14, durch die der Winkel der linken oder rechten Schlingerbewegung angezeigt wird, z.B. von 10 Grad, und eine auf der Horizontalskala bewegliche Senkrechtstufe 15» zwei Leuchtobjektpaare 16, 17» die sich auf den jeweiligen parallel zur Längsebene der Symmetrie des Flugzeuges verlaufenden Seitenskalen verschieben, und eine Senkrechtstufe 18 auf, die sich auf einer zwischen den beiden vorgenannten Skalen liegenden Skala verschiebt. Auf dem Bild erscheint darüber hinaus ein Index 20 (Figur 9)» der zur Pistenführung des Flugzeuges bestimmt ist und nur dann sichtbar wird, wenn die Räder des Fahrgestells Bodenberührung haben.

Nach diesem Ausführungsbeispiel dient die bewegliche Stufe 15 zwei getrennten Funktionen:

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- im 5¹IUg zur Anzeige der Senkrechten und

- am Boden zur Anzeige der Steuerung des Flugzeuges auf der Piste.

Die Mittelstufe 18 steht für den Geschwindigkeitsvektor des Flugzeuges. Bei den beweglichen Leuchtobjektpaaren 16 und 17» die auf den Seitenskalen auftreten, stellt das eine Paar 17 eine Information dar, die der Neigung des Flugzeuges betrifft (Ausdruck Δ#" ), und das andere Paar 16 die Horizontebene dar.

Nach der Figur 6 befindet sich das Flugzeug in der Landephase, wobei alle auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges geworfenen Objekte zur Pistenachse symmerisch liegen.

Demgegenüber (Fig. 7) verbleibt bei einer Kurve, z.B. beim Landungsanflug (bei links 4- Grad), nur die Stufe in senkrechter Stellung. Dabei liegt in dieser Anflugphase, wie in Fig. 6 die Stufe 18 des Geschwindigkeitsvektors geringfügig über dem Neigungswinkel des Flugzeuges.

In der Figur 8, die der der Fig. 5 ähnlich ist, führt das Flugzeug gerade die Landung durch. Hierbei liegt der Abstiegswinkel (Stufe 16) zum Horizont bei 1° und die Vektorgeschwindigkeit geringfügig unter 1°. In dem Augenblick, in dem die Bäder die Kollbahn (Fig. 9) berühren, verschwindet das Modell 12 und der Index zur Pistenführung erscheint dafür.

Nach Fig. 10 umfaßt das auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges geworfene Bild im wesentlichen:

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- eine auf einer senkrecht zur Ebene der Flügel stehenden Skala bewegliche Stufe 21, das den Geschwindigkeitsvektor oder äquivaentes Flugzeugführungssignal darstellt,

- einen - einem Wert der Vektorgeschwindigkeit 1,3 Vs entsprechenden Index 22; wobei Vs die Geschwindigkeit beim Abheben des Flugzeugs in der Zeichnung darstellt, und

- drei Richtmarken 23,24-,25, die gebildet sind aus den beiderseits der Skala gelegenen Stufen, auf der entlang sich die Stufe 21 verschiebt, und zwar:

. ein oberes Stufenpaar 23, das beispielshalber einem Sinkwinkel von - 2° entspricht,

. ein in der Mitte liegendes doppeltes Stufenpaar 24, das beispielshalber einem Sinkwinkel von -3° entspricht, und

. ein unteres Stufenpaar 25, das beispielshalber einem Neigungswinkel von -4° entspricht.

In dem in Figur 11 dargestellten Beispiel besteht das auf die Windschutzscheibe geworfene Bild im wesentlichen aus:

- einem Modell 26, das gegenüer dem Flugzeug unbeweglich ist,

— einer beweglichen Stufe 27, die einer parallelen zur Flügelebene des Flugzeuges verlaufenden Skala folgt und die im Flug die Senkrechte sowie am Boden gemeinsam mit einer Richtmarke die Abweichung des Flugzeugs zur Pistenachse anzeigt,

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- zwei festen Richtmarken 28,29, die den Winkel der Schlingerbewegung rechts und links von 10 oder in Bodennähe den Neigungswinkelbereich anzeigen,

- einer numerischen Anzeige 30» d-ie den mittleren Wert der (in Graden oder Prozenten ausgedrückten) Neigung des Flugzeuges wiedergibt und darüber hinaus der Fosition der Tektorgeschwindigkeit 1,3 Vs entspricht, und

- einer auf einer senkrecht zur Flügelebene des Flugzeuges verlaufenden Skala beweglichen Stufe 31, das die Vektorgeschwindigkeit des Flugzeuges oder ein äquivalentes Flugzeugsführungssignal darstellt.

Selbstverständlich können die verschiedenen auf die Windschutzscheibe geworfenen Leuchtobjekte von unterschiedlicher Farbgebung sein.

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Claims

Pat entansprüche

1. Verfahren zum Steuern, eines Flugzeuges durch Projizieren von Leuchtobjekten auf die Windschutzscheibe des Flugzeugs, durch die hindurch die Stellung des Flugzeugs zu Bezugspunkten der Außenwelt wahrgenommen wird, wobei die Leuchtobjjekte zumindest drei Leuchtstufen oder -markierungen umfassen, die sich auf den Sraduierungen dreier diesbezüglicher Skalen parallel zu ein und derselben mit dem Flugzeug verbundenen Achse verschieben und zwar eine Mittelskala und zwei Seitenskalen, von denen die Leuchtstufen der beiden Seitenskalen kolinear und synchronisiert sind, gekennzeichnet in einem ersten Schritt durch Führen der Mittelstufe ins Innere der Piste, die durch die Windschutzscheibe zu sehen ist, und einem zweiten Schritt durch Herbeiführen der Koinzidenz der Mittelstufe (18) und der Seitenstufen (13,14) durch Betätigen der Steuerungsorgane des Flugzeuges.

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TELEFON: BANKKONTO; POSTSCHECKKONTO:

BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W

030/89160 37 BERLINER BANK AG. 12282-109

030/8922382 3695716000

BORQ MÖNCHEN: TELEX; TELEGRAMM: ST. ANNASTR. 1t 1-85644 INVENTION 8000 MQNCHEK 22 INVEN d BERLIN TEL.: 088/223544

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelstufe dem Anstellwinkel oL des Flugzeugs entspricht, während die beiden Seitenstufen dem Geschwindigkeitsvektor des Flugzeuges entsprechen.

3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelstufe (17) die NeigungsabweichungΑγ des Flugzeuges und dagegen den beiden Seitenstufen die Stellung des Handgashebels entsprechen, so daß durch eine Steuerung mit Nullabweichung zwischen Mittelstufe und den beiden Seitenstufen die Aufrechterhaltung der Anfluggeschwindigkeit gewährleistet ist.

4. Verfahren zum Steuern eines Plugzeuges durch Projizieren Ton Leuchtobjekten auf die Windschutzscheibe des Flugzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtobjekte aus einen gegenüber dem Flugzeug unbeweglichen Modell (6,12,26), demgegenüber eine die Schlingerbewegung angebende ^ichtmarke (13,14) angeordnet ist, durch die die Senkrechte angezeigt wird und die aus einer Stufe besteht, die in einer leicht kreisförmigen, im wesentlichen zum Flugzeug parallelen Ebene liegenden Skala radial angeordnet ist, einer unbeweglichen ^ichtmarke für den Anstellwinkel im Anflug und einer beweglichen Stufe bestehen, die sich auf einer senkrecht zur Flügelebene des Flugzeugs verlaufenden Skala verschiebt und den Geschwindigkeitsvektor des flugzeuge darstellt.

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5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtobjekte während des Bodenkontakts des Flugzeugs zusätzlich eine die Achse des Flugzeugs darstellende unbewegliche Richtmarke umfassen, die mit der beweglichen Stufe der kreisförmigen Skala zusammenarbeitet, um die Flugstellung zur Pistenachse anzuzeigen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtobjekte -ein gegenüber dem Flugzeug unbewegliches Modell, -zwei Seitensichtmarken zur ^Anzeige der linken und rechten Schlingerbewegung des Flugzeugs, -eine erste bewegliche Stufe auf einer Skala, die zur Flügelebene des Flugzeugs parallel verläuft, wobei diese Stufe im Flug zur Anzeige der Senkrechten sowie am Boden zur Führung auf der Piste dient,

-zwei Leuchtstufenpaare, die sich auf den Seitenskalen verschieben, die zur Flügelebene des ^lugzeugs senkrecht verlaufen, wobei eines der Paare (17) einer Abweichung A^ der Flugzeugneigung und das andere Paar (16) dem Horizont entspricht, und -eine Hittelstufe umfassen, die sich auf der zwischen den beiden Seitenskalen gelegenen Mittelskala verschiebt und dem Vektor der Geschwindigkeit des Flugzeugs entspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen des einen oder anderen Paares als Doppel ausgebildet sind.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Augenblick des Bodenkontaktes der Räder des Flugzeugs das Modell erlischt und ein fester Bezugsindex erscheint, der mit der ersten Stufe zur !Führung des Plugzeugs auf der Piste zusammenarbeitet.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ieuchtobjekte mehrere kolineare Leuchtstufenpaare auf den Seitenskalen aufweisen, wobei diese Leuchtstufenpaare einer Bezugssinkneigung entsprechen können.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtobjekte im Innern der Mittelskala einen Index aufweisen, der einem der Abhebegeschwindigkeit des Plugzeuges in seiner tatsächlichen Flugstellung proportionalen Wert entspricht, und daß die sich auf der Mittelskala verschiebende Stufe dem Vektor der Geschwindigkeit entspricht.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtobjekte darüber hinaus eine Nummernanzeige, z.B. des mittleren Werts der ""lugzeugne igung aufweisen.

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