DE3417830C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Warnsignalen bei übermäßig hoher Bodenannäherungsge­ schwindigkeit eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der DE-PS 26 03 546 bekannt. Aus den US-Patentschriften 39 34 221, 39 34 222, 39 44 968, 39 46 358 und 39 58 218 desselben Anmelders sind Bodenannäherungswarnsysteme, die bei einer gefährlichen Flugsituation ein Warnsignal erzeugen, bekannt. Alle diese Systeme überwachen die Funkhöhe und die Funkhöhenannäherungsgeschwindigkeit und erzeugen ein Warnsignal, falls die Annäherungsgeschwindigkeit bei der Ist-Flughöhe des Flugzeuges übermäßig groß ist.

Die bekannten Systeme sind jedoch für den Einsatz in Trans­ portflugzeugen entworfen und können nicht in sehr beweg­ lichen Hochleistungsflugzeugen wie Jäger oder Kampfflug­ zeugen verwendet werden, deren Flugprofile und Betriebs­ charakteristiken sich wesentlich von denen der Transport­ flugzeuge unterscheiden. Folglich erzeugen die für den Einsatz in Transportflugzeugen entworfenen Systeme mit großer Wahrscheinlichkeit bei normalen Flugsituationen eines Flugzeugs das ein taktisches Manöver ausführt, Falschalarme und bei anderen Flugsituationen keinen Alarm oder ein unpassendes Warnsignal.

Das aus der DE-OS 30 44 955 bekannte Flugzeug-Bodennähe- Warnsystem verarbeitet als operative Eingangsgrößen die Höhenänderungsgeschwindigkeit, die Stellung der Flügel­ klappen und die Stellung des Fahrwerks.

Die Übersinkfluggeschwindigkeits-Warnanordnung nach der DE-OS 29 04 800 verarbeitet als operative Eingangsgrößen die Höhe und die Höhenrate. Schließlich verarbeitet die Vorrichtung nach der DE-PS 26 03 546 die Eingangsgrößenhöhe, Höhenrate, Klappenstellung und Stellung des Fahrwerks.

Keine dieser Druckschriften erwähnt die Verarbeitung der operativen Größe Fluggeschwindigkeit und des Waffenlade­ zustandes. Die Verknüpfung der Größen Flügelklappenposition oder Fahrwerksposition mit einem, den Waffenladezustand angebenden Signal ergibt keine befriedigenden Kriterien zur Erzeugung von Warnsignalen.

Die Flügelklappenposition und die Fahrwerksposition sind Eingangsgrößen, die hauptsächlich für das Anheben oder Landen des Flugzeugs maßgeblich sind.

Ein Flugzeug, das ein taktisches Manöver ausführt, kann seine Waffen sowohl bei großer als auch bei geringer Höhe auswerfen.

Deshalb mußten für ein Bodenannäherungs-Warnsystem für Flugzeuge die taktsiche Manöver ausführen, zusätzliche Signale zum Erlangen geeigne­ ter Warnkriterien verarbeitet werden.

Daraus ergibt sich, daß ein herkömmliches Bodennähe-Warnsystem für Zivil- oder Handelsflugzeuge zum Einsatz in einem Flugzeug, das ein taktisches Manöver ausführt, gänzlich ungeeignet ist, da dieses völlig andere Flugsituationen aufweist als ein Zivilflug­ zeug.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Warnsignalen bei übermäßig großer Boden­ annäherung eines Flugzeugs der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, daß sie sich insbesondere für den Einsatz in hochbeweglichen Hochleistungs­ flugzeugen wie Jägern oder Kampfflugzeugen eignet und deren Warneinhüllende auf die Betriebs- und Leistungscha­ rakteristika solcher Flugzeuge zugeschnitten ist. Die Erzeugung von Warnsignalen soll als Funktion der Flughöhe, der Fluggeschwindigkeit und der Waffenladung bei Tiefflügen freigegeben werden und während anderer Flugphasen wie taktischer Manöver, die normalerweise eine starke Boden­ annäherung beinhalten, gesperrt werden, um die Erzeugung von unnötigen Warnsignalen zu verringern.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

In den Unteransprüchen sind Merkmale bevorzugter Ausführungs­ formen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekennzeichnet.

Die Betriebs- und Flugcharakteristiken sind bei Hochleistungs­ flugzeugen wie Jägern und Kampfflugzeugen ganz anders als bei Transportflugzeugen. Für solche Hochleistungsflug­ zeuge sind Tiefflüge über abwechselnd ansteigendem und fallenden Terrain durchaus übliche Flugbewegungen. Da solche Tiefflüge häufig auch mit hoher Geschwindigkeit bei Nacht erfolgen, ist eine versehentliche Bodenberührung insbesondere falls das Flugzeug über allmählich ansteigendem Gelände geflogen wird, möglich.

Folglich ergibt sich der Wunsch, den Piloten bei bevorstehen­ der Bodenberührung mit genügend großer Warnzeit zu warnen, daß er korrigierende Maßnahmen ergreifen kann. Die für den Einsatz in Transportflugzeugen entworfenen Systeme würden jedoch keine geeigneten Warnsignale liefern, da diese Flugzeuge üblicherweise nicht im Tiefflug wie die Flugzeuge fliegen, die im taktischen Einsatz sind. Somit würden die für Trans­ portflugzeuge entworfenen Systeme Falschalarme und unnötige Warnsignale erzeugen, die den Piloten ablenken würden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Warnvorrichtung; und

Fig. 2 graphisch die Beziehung zwischen der zur Erzeugung eines Warnsignals nötigen Funkhöhen- Näherungsgeschwindigkeit und der Funkhöhe.

In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbilds ein Ausführungs­ beispiel 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Warnsignals bei übermäßig großer Bodenannäherung dargestellt. Die Vorrichtung 10 enthält eine Reihe von Gattern, Vergleichern und ähnlichen Schaltelementen, kann jedoch selbstverständlich aus anders gearteten Logikele­ menten aufgebaut sein. Insbesondere kann die Vorrichtung 10 in verschiedenartiger analoger und digitaler Weise realisiert werden.

Die von der beschriebenen Vorrichtung verwendeten Signale sind die Funkhöhe, die Funkhöhenrate, die Luftgeschwindigkeit und ein Signal, das angibt, ob die Waffen geladen sind und verschiedene Gültigkeitssignale. Dabei hängt es vom Flug­ zeugtyp ab, in dem die Vorrichtung eingesetzt wird, ob die in Fig. 1 dargestellten Signale von einzelnen Instrumenten wie einem Funkhöhenmesser 12, einer Funkhöhenratenschaltung 14, einer Fluggeschwindigkeitssignalquelle 18, einer Waffenladesteuerung 20 und einem diskreten Element, das an­ gibt, ob die Räder belastet sind oder nicht, abgeleitet werden. In anderen Fällen können die Signale von einem in gewissen neueren Flugzeugen vorhandenen digitalen Datenbus zugeführt werden.

Da das System beim Marschflug des Flugzeugs betrieben werden soll, wird seine Funktion während anderer Betriebsphasen wie z. B. taktischem Flug oder beim Landeanflug gesperrt, damit bei solchen Flugphasen, die auch eine relativ große Bodenannäherung bedingen, möglichst keine Falschwarnsignale erzeugt werden. Deshalb wird die Vorrichtung 10 gesperrt, wenn die Waffen geladen sind und wenn die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs einen vorgegebenen Wert unterschreitet wie z. B. 360 km/h (200 kts).

Diese Sperrfunktion wird von zwei UND-Gliedern 22 und 24 ausgeführt. Das UND-Glied 22 empfängt von der Waffenlade­ steuerung 20 ein Signal und sperrt das UND-Glied 24, wenn die Waffen geladen sind. Zusätzlich empfängt das UND-Glied 22 ein Signal von einem Fluggeschwindigkeitsvergleicher 26, der das von der Fluggeschwindigkeitssignalquelle 18 empfan­ gene Fluggeschwindigkeitssignal mit einem eine Fluggeschwin­ digkeit von 360 km/h (200 kts) angebenden Referenzsignal vergleicht und ein Ausgangssignal abgibt, das anzeigt, ob die Fluggeschwindigkeit über oder unter 360 km/h (200 kts) liegt.

Zusätzlich empfängt das UND-Glied 22 ein Signal, das den unbelasteten Zustand der Räder angibt und gibt die Vor­ richtung 10 nur frei, wenn das Flugzeug fliegt. Zusätz­ lich empfängt das UND-Glied 22 ein Signal, das den Sperr­ zustand des Funkhöhenmessers anzeigt und setzt die Vor­ richtung 10 außer Betrieb, falls das Funkhöhenmesser fehler­ haft arbeitet.

Falls die vier dem UND-Glied 22 zugeführten Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, nämlich die Fluggeschwindigkeit 360 km/h (200 kts) überschreitet, das Funkhöhenmesser nicht gesperrt ist, die Waffen nicht geladen sind und das Flug­ zeug fliegt, gibt das UND-Glied 22 ein Freigabesignal an das UND-Glied 24, das damit von einem Modusvergleicher 28 und einem Höhenvergleicher 30 gesteuert wird. Der Höhen­ vergleicher 30 empfängt Signale, die die Funkhöhe des Funk­ höhenmessers 12 darstellen und vergleicht das Funkhöhensig­ nal mit einem die Funkhöhe 30 m (100 ft) darstellenden Bezugssignal. Falls die Funkhöhe 30 m (100 ft) überschreitet, führt der Höhenvergleicher 30 dem UND-Glied 24 ein Freigabe­ signal zu, das damit vom Modusvergleicher 28 gesteuert wird.

Der Modusvergleicher 28 dient zur Aktivierung des Warnsi­ gnals, falls eine gefährliche Flugsituation auftritt. Dazu vergleicht der Modusvergleicher 28 die Flughöhe über dem Erdboden, die durch das Funkhöhenmessersignal des Funkhöhen­ messers 12 mit dem Funkhöhenratensignal, das die Funkhöhen-Raten­ schaltung 14 erzeugt. Solange die Annäherungsgeschwindigkeit bei der Ist-Funkhöhe des Flugzeugs nicht übergroß wird, wird kein Warnsignal erzeugt. Wenn jedoch die Annäherungs­ geschwindigkeit einen Wert erreicht, der eine gefährliche Flugsituation bedeutet, führt der Modusvergleicher 28 dem UND-Glied 24 ein Signal zu, das das UND-Glied 24 völlig freigibt, dessen Ausgangssignal die Erzeugung eines Warn­ signals aktiviert.

Die vorangehende Beschreibung führte aus, daß bei Tief­ flügen das Warnsignal früh genug erzeugt werden muß, damit der Pilot rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen kann. Zusätz­ lich muß das erzeugte Warnsignal die spezifische Situation genau wiedergeben, damit der Pilot sofort weiß, welche Maßnahme er ergreifen muß. Deshalb ist in der Vorrichtung 10 ein Sprachwarnsignalgenerator 32 vorgesehen, der das erzeugte Sprachwarnsignal direkt oder indirekt einem Wandler 37, der ein Lautsprecher sein kann, zuführt. Beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel erzeugt der Sprachwarnsignal­ generator 32 zwei unterschiedliche Warnsignale. Vorzugsweise ist das erste Sprachwarnsignal ein Hinweis, wie z. B. das Wort "Gelände" ("TERRAIN"). Dazu erzeugt der Sprachwarn­ signalgenerator 32 durch die Einheit 36 ein zweites unter­ schiedliches Sprachwarnsignal wie z. B. "Whoop-Whoop-Hoch­ ziehen" ("WHOOP-WHOOP Pull UP"), das dem Piloten die genaue Handlungsweise, die er ergreifen muß, um die gefährliche Situation zu vermeiden, mitteilt. Obwohl in Fig. 1 der Sprachwarnsignalgenerator 32 als aus zwei Einheiten 34 und 36 bestehend dargestellt ist, kann er jedoch auch in einer praktischen Ausführungsform als einziger Sprach­ warnsignalgenerator mit zwei einprogrammierten unterschied­ lichen Sprachwarnsignalen bestehen.

Der Sprachwarnsignalgenerator 32 wird von dem UND-Glied 24, einer Verzögerungsschaltung 38 und einem UND-Glied 40 angesteuert. Wenn das UND-Glied 24 ein Warnaktivierungs­ signal erzeugt, wird die Einheit 34 des Generators 32, sowie die Verzögeungsschaltung 38 angesteuert. Daraufhin wird sofort das Sprachwarnsignal "Gelände" ("TERRAIN") erzeugt. Die Verzögerungsschaltung 38 verzögert das vom UND-Glied 24 abgegebene Signal um eine vorgegebene Zeit­ dauer, beispielsweise beim vorliegenden Ausführungsbeispiel um 1,4 s. Das ist gleich der Zeitdauer, die zur zweimaligen Wiederholung des Sprachsignals "Gelände" ("TERRAIN") nötig ist. Die Verzögerungsschaltung 38 legt ihr Ausgangs­ signal 1,4 s nach der Erzeugung des Warnaktivierungssignals durch das UND-Glied 24 dem UND-Glied 40 an, wodurch dieses freigegeben wird und das Aktivierungssignal der Einheit 36 des Sprachwarnsignalgenerators 32 zuführt. Daraufhin wird durch die Einheit 36 das "Whoop-Whoop-Hochziehen" ("WHOOP-WHOOP PULL UP")-Warnsignal nach zweimaliger Wieder­ holung des "Gelände"-Warnsignals erzeugt. Demgemäß wird das Sprachwarnsignal "Gelände" zweimal wiederholt und weist den Piloten auf eine gefährliche Flugsituation hin. Wenn daraufhin keine Reaktion erfolgt, wird nach 1,4 s das Warnsignal "Whoop-Whoop-Hochziehen" erzeugt, das dem Piloten die zur Korrektur des Flugwegs nötige Handlung mitteilt.

Fig. 2 zeigt graphisch die Beziehung zwischen der Funkhöhen- Annäherungsgeschwindigkeit, die zur Erzeugung eines Warn­ signals erfüllt sein muß, und zwar ist dies durch den schraffierten Bereich wiedergegeben, und der Funkhöhe. Sofern die Funkhöhe des Flugzeugs 600 m (1800 ft) unter­ schreitet und über 30 m (100 ft) liegt, wird ein Warnsignal erzeugt, wenn die Annäherungsgeschwindigkeit 75 m/s (15 000 ft/min) überschreitet. Die zur Erzeugung des Warn­ singals nötige Annäherungsgeschwindigkeit wird linear mit der Funkhöhe bis 30 m (100 ft) verringert, so daß bei 30 m Funkhöhe ein Warnsignal bei etwa 13 m/s (2800 ft/min) erzeugt wird.

Die Einhüllende des in Fig. 2 gezeigten, schraffierten Bereichs, ist an die Betriebs- und Flugcharakteristika von Jägern bzw. Kampfflugzeugen angepaßt und unterscheidet sich beträchtlich von der bei Transportflugzeugen verwendeten Warneinhüllenden. Weil Jäger bzw. Kampfflugzeuge normalerweise beim Marschflug unterhalb 600 m (1800 ft) Flughöhe bleiben, wird die Er­ zeugung von Warnsignalen bei größeren Flughöhen gesperrt. Da Jäger und Kampfflugzeuge wesentlich weniger als Trans­ portflugzeuge sind, erlaubt die Vorrichtung auch wesentlich höhere Annäherungsgeschwindigkeiten, bevor das Warnsignal erzeugt wird. Bei 500 m Funkhöhe erlaubt die Vorrichtung eine Annäherungsgeschwindigkeit von etwa 62,5 m/s (12 500 ft/min), bevor ein Warnsignal erzeugt wird, wohin­ gegen ein für Transportflugzeuge entworfenes System ein Warnsignal erzeugen würde, wenn bei der betreffenden Höhe die Annäherungsgeschwindigkeit 12,5 m/s (3500 ft/min) überschreitet.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Warnsignalen bei übermäßig hoher Bodenannäherungsgeschwindigkeit eines Flugzeugs das ein taktisches Manöver ausführt, mit
einer Einrichtung (12, 14), die ein Signal über die Bodenannäherungsgeschwindigkeit des Flugzeugs erzeugt, und einer Einrichtung (12, 30), die ein Signal erzeugt, das die Flughöhe über Grund angibt,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (20), die ein Signal erzeugt, das angibt, ob die Waffen geladen sind oder nicht,
eine Einrichtung (18, 26), die ein Signal über die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs erzeugt, und
eine Warneinrichtung (22, 24, 28, 32, 34, 38, 40), die auf die von den Einrichtungen (20; 12, 14; 12, 30, 18, 22, 26) erzeugten Signale anspricht und ein Warnsignal erzeugt, falls

• a) das Flugzeug die Waffen nicht geladen hat, und
• b) die Fluggeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet und
• c) die Bodenannäherungsgeschwindigkeit einen von der Flughöhe über Grund bestimmten Wert überschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Fluggeschwindigkeit etwa 360 km/h (200 kts) beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtung die Erzeugung des Warnsignals verhindert, wenn die Flughöhe 30 m (100 ft) über Grund unterschreitet oder falls die Flughöhe 600 m (1800 ft) über Grund überschreitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtung die Erzeugung des Warnsignals aktiviert, wenn die Flughöhe 600 m (1800 ft) unterschreitet und die Bodenannäherungsgeschwindigkeit 75 m/s (15 000 ft/min) überschreitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtung die Erzeugung des Warnsignals aktiviert, wenn die Flughöhe 30 m (100 ft) über Grund überschreitet und die Bodenannäherungsgeschwindigkeit etwa 13 m/s (2800 ft/min) überschreitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des Warnsignals nötige Bodenannähe­ rungsgeschwindigkeit linear ab der Flughöhe 30 m (100 ft) bis zur Flughöhe 600 m (1800 ft) anwächst.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) einen Funkhöhenmesser aufweist.