DE3629911A1 - Landeanflughilfe fuer flugzeuge - Google Patents
Landeanflughilfe fuer flugzeugeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
- B64F1/18—Visual or acoustic landing aids
- B64F1/20—Arrangement of optical beacons
Description
Die Erfindung betrifft eine Landeanflughilfe für Flugzeuge.
Es ist bekannt, bei schlechter Sicht und nachts die
Landebahnen für Flugzeuge oder Landeplätze für Hubschrauber zu
beleuchten bzw. auf der Landepiste, neben der Landepiste sowie
vor und hinter der Landepiste Lampen anzuordnen. Diese
Befeuerung der Landebahnen ist sehr aufwendig, da alle Lampen
an eine elektrische Energiequelle angeschlossen werden müssen.
Dies ist zum Beispiel von Nachteil, wenn sehr schnell wegen
Rettungs- und Notfällen oder aus militärischen Gründen
provisorisch eine Landepiste oder ein Landeplatz eingerichtet
werden soll. In solchen Fällen ist nicht nur von Nachteil, daß
sehr viele Kabel gelegt werden müssen, es muß vielmehr ein
möglicherweise sehr schwerer elektrischer Generator
herangeschafft werden, wenn sich der vorgesehene Landeplatz
nicht zufällig in der Nähe einer leicht zugänglichen
Stromquelle befindet.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dann, wenn die
Befeuerung eingeschaltet wird, nicht nur der gerade landende
Pilot die Landebahn bzw. ihren Ort erkennen kann, sondern auch
in weitem Umkreis befindliche Flugzeuge den Ort der Landebahn
wahrnehmen, was bei militärischen Anwendungen nachteilig sein
kann.
Analog zur beschriebenen sogenannten Flugplatz-
Landebefeuerung seien die sogenannten Landeanflug-
Funkbefeuerung genannt, die dem sogenannten Instrumentenanflug
IFR = Instrument Flight Route dienen.
Für militärische Einsatzzwecke sind besondere vergleichbare
Einrichtungen bekannt. Als System Bezeichnungen seien genannt
"Tacan-Sections-Tacan", Takt, Landeradar usw. Auch diese
Verfahren und Systeme benötigen eine komplexe wie kostspielige
Sonderausstattung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Landeanflughilfe
für Flugzeuge zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und
einfach und schnell installiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Landeplatz
Tripelspiegel aufweist und das Flugzeug mit einem
Scheinwerfer, einer Fernsehkamera in der Nähe des
Scheinwerfers und einer Einrichtung zur Darstellung und/oder
Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder versehen ist.
Statt aufwendiger Befeuerungen mit Kabelverbindungen ist der
Landeplatz also lediglich mit Tripelspiegeln versehen, die
drei zueinander senkrechte reflektierende Flächen aufweisen
und die einen einfallenden Lichtstrahl nach dreimaliger
Reflektion sehr genau zur Lichtquelle zurückreflektieren. Die
Genauigkeit der Reflektion hängt dabei von der Qualität der
Tripelspiegel ab. Typisch sind hier zum Beispiel Genauigkeiten
von besser als 5 Winkelsekunden. Diese Tripelspiegel lassen
sich einfach auch auf einem provisorischen Landeplatz
anbringen, indem sie zum Beispiel an einem Stab angebracht
sind, der an geeigneten Stellen in den Boden gesteckt werden
kann.
Das Flugzeug weist einen Scheinwerfer auf; als solche
Scheinwerfer könnte zum Beispiel der meist ohnehin vorhandene
Landescheinwerfer verwendet werden. Weiter ist eine
Fernsehkamera in der Nähe des Scheinwerfers vorgesehen, in die
das Licht, das durch die Tripelspiegel reflektiert wird,
einfällt. Dabei ist die Anordnung besonders empfindlich, da
sich die Fernsehkamera in der Nähe der Scheinwerfer befindet.
Man könnte zwar weniger gute Tripelspiegel verwenden, die das
Licht in einem weiteren Winkelbereich reflektieren, so daß der
Pilot das reflektierte Licht auch direkt aus dem Cockpit
erkennen könnte. In diesem Falle wäre aber die reflektierte
Lichtintensität wesentlich kleiner, so daß die
Landeanflughilfe weniger wirksam ist, oder aber größere
Lichtleistungen aus dem Scheinwerfer erforderlich werden.
Die mit der Fernsehkamera aufgenommenen Bilder werden dann
einer Einrichtung zur Darstellung und/oder Auswertung der
aufgenommenen Fernsehbilder zugeführt. Aufgrund der von den
Tripelspiegeln reflektierten Lichtstrahlen, die auf dem
Fernsehbild den Ort der Tripelspiegel angeben, kann dann die
Landung durchgeführt werden.
Wenn das Objektiv der Fernsehkamera koaxial zur Achse des
Scheinwerfers angeordnet ist, so wird besonders viel Licht von
den Tripelspiegeln in die Fernsehkamera zurückreflektiert.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die
Fernsehkamera eine Matrix-CCD-Kamera ist.
Der Scheinwerfer muß nicht im sichtbaren Licht strahlen,
sondern kann auch als Infrarotscheinwerfer ausgebildet sein.
Dies hat den Vorteil, daß bei militärischen Einsätzen die
Gegner das Scheinwerferlicht nicht direkt sehen können und
damit nicht ohne weiteres auf das landende Flugzeug aufmerksam
wird. Selbstverständlich muß in diesem Falle die Fernsehkamera
so eingerichtet sein, daß sie Infrarotbilder aufzunehmen
vermag.
Zweckmäßigerweise sind mehrere Tripelspiegel auf der
Mittellinie der Landebahn bzw. in der Verlängerung derselben
angeordnet. Zusätzlich können weitere Tripelspiegel an der
Seite der Landebahn angeordnet sein, so daß Mittellinie bzw.
seitliche Begrenzung der Landebahn gut feststellbar sind.
Wenn die Einrichtung zur Darstellung und/oder Auswertung der
aufgenommenen Fernsehbilder einen Monitor aufweist, kann der
Pilot bei Betrachtung des Monitorbildes eine Landung
durchführen, wie er sie auch bei konventioneller
Landebahnbefeuerung vornehmen würde.
Wenn die Einrichtung zur Darstellung und/oder Auswertung der
aufgenommenen Fernsehbilder Bildwandleranordnungen für die
Nachtsicht aufweisen, so kann zusätzlich die Landung
erleichtert werden, da der Pilot bei Nacht dann auf dem
Monitor nicht nur die Lichtpunkte der Tripelspiegel sieht,
sondern auch Einzelheiten der Landschaft erkennen kann.
Die Anordnung der Tripelspiegel auf dem Landeplatz wird
selbstverständlich auch von der Art des Flugzeuges abhängen,
das landen will. Soll der Landeplatz für Hubschrauber dienen,
so wird man die Tripelspiegel anders anordnen, zum Beispiel in
Form eines Kreuzes, in dessen Mitte sich der Landeplatz für
den Hubschrauber befindet.
Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn die Einrichtung zur
Darstellung und/oder Auswertung der aufgenommenen
Fernsehbilder Einrichtungen zur automatischen Auswertung der
Reflektionsbilder der Tripelspiegel aufweist. In diesem Falle
ist eine weitere Landehilfe gegeben bzw. eine automatische
Landung möglich.
Für die Anzeige im Flugzeug können nach automatischer
Auswertung auch übliche Instrumente wie sogenannte
Kreuzzeiger-Instrumente beschaltet werden. Weiterhin seien als
geeignete Mittel der Darstellung für den Flugzeugführer im
Flugzeug vielfach vorhandene Einrichtungen genannt, die
bereits als Fernsehmonitor beschaltbare Kathodenstrahlröhren
besitzen, wie z.B. die sogenannten "Head up" Displays.
Die entsprechenden Landeanflughilfen, die man bisher kennt,
beruhen auf Funkleitstrahlverfahren und liefern dem Piloten
nach elektronischer Auswertung Azimut- und Sinkflugwinkel
sowie Entfernung. Damit kann der Pilot während des
Landeanflugs laufend kontrollieren, ob seine momentane
Flugbahn von der idealen Landeanflugbahn abweicht oder nicht.
Die entsprechenden Funkleitstrahlverfahren erfordern aber eine
ganz genaue Positionierung und Einjustierung der
entsprechenden Funkfeuer; außerdem besteht wieder das Problem
der Energieversorgung und das notwendige Verlegen von Kabeln.
Auch die entsprechenden Auswerteeinheiten in den Flugzeugen
sind sehr teuer.
Diese ganzen Probleme können nun umgangen werden, wenn
lediglich das Reflektionsbild, das mit der Fernsehkamera
aufgenommen worden ist, ausgewertet wird. Die Tripelspiegel
können dabei so angeordnet werden, daß aufgrund dieser
automatischen Auswertung ähnliche Landeanflughilfen auf Skalen
und Instrumenten gegeben werden können, wie dies bei den
bekannten Funkleitstrahlverfahren der Fall ist. Es können
damit ähnlich gute oder sogar bessere Ergebnisse erzielt
werden, wie sie auch mit Verfahren für militärisch taktische
Anwendungen erreicht werden können, die mit abtastenden
Leitstrahlen im Radarfrequenzbereich arbeiten und ca. 3 bis
38 GHz als Frequenz benutzen. Auch bei diesen militärischen
Verfahren besteht im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Anordnung
der Nachteil, daß die Bodenstationen sehr kompliziert
aufgebaut und immobil sind, während andererseits komplizierte
Installationen an Bord der Flugzeuge notwendig sind.
Diese ganzen Probleme werden wie gesagt durch die Erfindung
vermieden. Es wird eine einfache Landeanflughilfe geschaffen,
die auch bei kleinen Sport- und Privatflugplätzen, kleinen
temporären militärisch taktischen Flugplätzen oder für
Notfälle bzw. Katastrophenfälle eingerichtete
Hubschrauberlandeplätze verwendet werden kann.
Zweckmäßigerweise haben die Tripelspiegel einen Öffnungswinkel
von ungefähr 60°, so daß es dem Piloten des Flugzeugs, das
sich noch nicht auf der idealen Anfluglinie befindet,
ebenfalls möglich ist, die Tripelspiegel zu erkennen.
Ist am Landeplatz zusätzlich mindestens eine
Tripelspiegelanordnung vorgesehen, die aus allen Richtungen
kommendes Licht reflektiert, so kann der Pilot, wenn er sich
in der Nähe des Landeplatzes befindet, durch Einschalten des
Scheinwerfers feststellen, wo sich der Landeplatz genau
befindet. Zweckmäßigerweise ist diese zusätzliche
Tripelspiegelanordnung erhöht angeordnet, damit auch aus einem
tieffliegenden Flugzeug der Ort des Landeplatzes festgestellt
werden kann.
Zweckmäßigerweise sind mindestens zwei weitere Tripel oder
Tripelspiegelanordnungen in einem vorgebenen Abstand
voneinander angeordnet. Sieht der Pilot die beiden
entsprechenden Tripelspiegelbilder, so kann er aus dem Abstand
der Tripelspiegel auf dem Fernsehbild bzw. der Divergenz der
beiden reflektierten Strahlen feststellen, in welchem Abstand
er sich noch vom Flugplatz findet. Diese Entfernungsmessung
kann auch automatisch geschehen, wenn das entsprechende
Fernsehbild automatisch ausgewertet wird. Auf diese Weise wird
die für die Landung unbedingt erforderliche
Entfernungsinformation gewonnen.
Dabei sind diese weiteren Tripelspiegel oder
Tripelspiegelanordnungen zweckmäßigerweise erhöht und
übereinander angeordnet. Damit man nicht nur aus der
Landeanflugrichtung, sondern auch aus anderen Richtungen die
Entfernung bestimmen kann, wird zweckmäßigerweise vorgesehen,
daß die weiteren Tripelspiegelanordnungen so ausgebildet sind,
daß sie aus allen Richtungen kommendes Licht reflektieren.
Damit der Landeplatz auch bei Dunkelheit über größere
Entfernungen festgestellt bzw. lokalisiert werden kann, wird
zweckmäßigerweise vorgesehen, daß er zusätzlich mit einer
Blinklichtbake oder mehreren solcher Blinklichtbaken
ausgerüstet ist. Dabei können die Blinklichtbaken, damit sie
nicht von militärischen Gegnern ohne weiteres gesehen werden
können, so ausgebildet sein, daß sie unsichtbares Licht,
insbesondere Infrarotlicht abstrahlen.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand einer
vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine schematische
Darstellung der erfindungsgemäßen Landeanflughilfe,
und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der wesentlichen
Elemente derselben.
In Fig. 1 ist ein Flugzeug (1) dargestellt, das auf einer
Landebahn (2) landen möchte. Das Flugzeug weist dabei eine
Einrichtung (3) auf, die im Zusammenhang mit Fig. 2 noch
deutlicher erläutert werden wird. Die Landebahn (2) ist an
ihrem Anfang und an ihren Seiten mit Tripelspiegeln (4)
versehen, die die Begrenzung der Landebahn zeigen. Weitere
Tripelspiegel können auch in der Mitte der Landebahn oder in
der Verlängerung derselben vorgesehen sein. Mit Hilfe der
entsprechenden Einrichtung (3) und weiteren Einrichtungen kann
der Pilot des Flugzeuges (1) dabei ein Bild erhalten, das dem
einer normal befeuerten Landebahn entspricht, wodurch ihm die
Landung ermöglicht wird.
Zusätzlich zu den Tripelspiegeln (4), die an entsprechenden
Stangen befestigt und in den Boden gesteckt sein können, sind
an einem Mast (5) in einem vorgegebenen Abstand zwei weitere
Tripelspiegelanordnungen (6) übereinander angeordnet, die
Licht aus allen Richtungen reflektieren. Durch Auswertung des
Bildes der reflektierten Strahlen, die von den beiden
Tripelspiegeln (6) kommen, kann ein Pilot und/oder die
automatische Auswerteeinrichtung die Entfernung zum Landeplatz
bzw. zur Landebahn bestimmen. Auf der Spitze des Mastes (5)
befindet sich noch eine Blinklichtbake (7), die zum Beispiel
Infrarotlicht ausstrahlt, die es ermöglicht, den Ort des
Landeplatzes auch aus größeren Entfernungen zu erkennen.
Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, besteht die Anordnung (3)
aus einer Fernsehkamera (8) mit einem Objektiv (9), das in der
Mittelachse eines Scheinwerfers (10) angeordnet ist. Der
Scheinwerfer ist zu diesem Zweck um das Objektiv (9)
rotationssymmetrisch angeordnet und weist eine ringförmige
Lichtquelle (11), einen im wesentlichen parabolischen
Reflektor (12) und eine vordere Abdeckglasscheibe (13) auf.
Der Scheinwerfer kann zur Verbesserung der Reichweite auch
eine gerichtete Blitzlampe sein oder zusätzlich enthalten.
Blitzlampenquellen werden mit hochenergetischen elektrischen
Impulsen betrieben, und die sich ergebende hohe Leuchtdichte
kommt der Reichweite der Einrichtung zustatten. Die
Pulsfrequenz ist mit der Kamerasequenz zu synchronisieren.
Das vom Scheinwerfer (10) emitierte Licht wird von einem oder
mehreren Rektroreflektoren (4) reflektiert und von der
Fernsehkamera (8) durch das Objektiv (9) aufgenommen. Das Bild
der Lichtpunkte kann dann zum Beispiel auf einem Monitor (14)
dargestellt werden, der mit der Fernsehkamera (8) verbunden
ist. Dabei kann die Fernsehkamera (8) auch Bildwandler
enthalten, so daß auf dem Monitor (14) nicht nur das Bild der
Lichtpunkte von den Tripelspiegeln zu erkennen ist, sondern
auch Einzelheiten des Landeplatzes, die mit dem bloßen Auge
nicht zu erkennen sind.
An die Fernsehkamera (8) ist weiter eine Auswertungsschaltung
(15) angeschlossen, durch die der Ort der Lichtpunkte
ausgewertet wird. Es können dann, wenn die Tripelspiel (4 und
6) entsprechend standardisiert angebracht sind, für
anfliegende Flugzeuge ähnliche Landeflughilfen gegeben werden,
wie dies mit den konventionellen Funkleitstrahlverfahren der
Fall ist. Auf Anzeigen (16) kann dann dem Piloten angezeigt
werden, ob er sich zu hoch oder zu tief, zu weit rechts oder
zu weit links oder genau auf der richtigen Landeanflugbahn
befindet.
Claims (18)
1. Landeanflughilfe für Flugzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß
der Landeplatz Tripelspiegel (4, 6) aufweist und das
Flugzeug (1) mit einem Scheinwerfer (10), einer
Fernsehkamera in der Nähe des Scheinwerfers (10) und einer
Einrichtung (14, 15, 16) zur Darstellung und/oder
Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder versehen ist.
2. Landeanflughilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Objektiv (9) der Fernsehkamera (8) koaxial zur
Achse des Scheinwerfers (10) angeordnet ist.
3. Landeanflughilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (8) eine
Matrix-CCD-Kamera ist.
4. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer (10) ein
Infrarotscheinwerfer ist.
5. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kamera in der Wellenlänge des
Scheinwerfers arbeitet.
6. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer im Impulsbetrieb
arbeitet.
7. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Tripelspiegel (4) auf der
Mittellinie der Landebahn (2) bzw. in der Verlängerung
derselben angeordnet sind.
8. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Darstellung
und/oder Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder einen
Monitor (14) aufweist.
9. Landeanflughilfe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (8, 14) zur Darstellung und/oder
Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder
Bildwandleranordnungen für Nachtsicht aufweisen.
10. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Darstellung
und/oder Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder
Einrichtungen (15, 16) zur automatischen Auswertung der
Reflexionsbilder der Tripelspiegel aufweist.
11. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Tripelspiegel (4, 6) einen
Öffnungswinkel von ungefähr 60° haben.
12. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß am Landeplatz zusätzlich
mindestens eine Tripelspiegelanordnung (6) vorgesehen ist,
die aus allen Richtungen kommendes Licht reflektiert.
13. Landeanflughilfe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche Tripelspiegelanordnung (6) erhöht
angeordnet ist.
14. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei weitere
Tripelspiegel (6) oder Tripelspiegelanordnungen in einem
vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind.
15. Landeanflughilfe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Tripelspiegel (6) oder
Tripelspiegelanordnungen erhöht und übereinander
angegordnet sind.
16. Landeanflughilfe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die weiteren Tripelspiegelanordnungen
(6) so ausgebildet sind, daß sie aus allen Richtungen
kommendes Licht reflektieren.
17. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Landeplatz zusätzlich mit
einer Blinklichtbake (7) oder mehreren ausgerüstet ist.
18. Landeanflughilfe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blinklichtbake (7) unsichtbares Licht,
insbesondere Infrarotlicht abstrahlt.
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