DE3629911C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Landeanflughilfe für Flugzeuge, wobei auf dem Ladeplatz das Licht eines am Flugzeug angebrachten Scheinwerfers reflektierende Einrichtungen vorgesehen sind.

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, wie beispielsweise Landeradar usw. Auch diese Verfahren und Systeme benötigen eine komplexe wie kostspielige Sonderausstattung.

Aus US 26 67 000 ist eine Landeanflughilfe bekannt, bei der in der Nähe der Landebahn mit Leuchtfarbe beschichtete Einrichtungen aufgestellt sind, die das Licht eines am Flugzeug angebrachten Scheinwerfers reflektieren. Aufgrund der diffusen Reflektion nach allen Seiten ist eine hohe Lichtleistung des Scheinwerfers erforderlich, um die reflektierenden Markierungen auch aus größerer Entfernung erkennen zu können. Nachteilig ist diese diffuse Reflektion auch bei millitärischen Einsätzen, da ein Gegner so leicht auf das landende Flugzeug aufmerksam gemacht wird. Da die Markierungen aus allen Richtungen einstrahlendes Licht reflektieren, bieten sie dem Piloten beim Landeanflug keinerlei Hilfe in bezug auf die zu wählende Sinkgeschwindigkeit. Sie ermöglichen ihn lediglich eine Orientierung über die Lage der Landebahn.

Aus DE-PS 4 89 831 ist es bekannt, Tripelspiegel am Boden entlang von Flugstrecken anzuordnen, die beim Überflug das Licht eines Flugzeugscheinwerfers reflektieren. Da Tripelspiegel das Licht genau in die Richtung zurücksenden, aus der es kommt, sieht der Pilot beim Überflug nur einen kurzen Lichtblitz. Da das Auge des Piloten sich nicht genau am Ort des Scheinwerfers befindet und da Tripelspiegel nur einen sehr kleinen Streuwinkel aufweisen, wird dieser Lichtblitz nur bei größerer Entfernung des Flugzeugs vom Tripelspiegel für den Piloten erkennbar sein.

Aus US 37 21 499 ist eine Einrichtung zur Nachtnavigation von Flugzeugen bekannt, bei der eine mit einem Restlichtverstärker ausgerüstete Kamera gyroskopisch relativ zum Boden stabilisiert ist und dem Piloten auf einem Monitor ein Bild des überflogenen Geländes bietet. Zum Zweck der Abstandbestimmung des Flugzeugs vom Boden sind zwei ebenfalls gyroskopisch stabilisierte Scheinwerfer vorgesehen, deren vom Boden reflektiertes Licht von der Kamera aufgefangen wird. Diese Einrichtung ist wegen der erforderlichen Stabilisierung sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Landeanflughilfe der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und wirksam ist, deren am Boden befindlichen Einrichtungen keine Energiezufuhr benötigen und die einfach und schnell installiert werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

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 das Objektiv der Fernsehkamera koaxial zur Achse des Scheinwerfers angeordnet ist, so daß besonders viel Licht von den Tripelspiegeln in die Fernsehkamera zurückreflektiert wird.

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 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.

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, sie muß also bei der Scheinwerferwellenlänge arbeiten. Der Scheinwerfer kann auch im Impulsbetrieb arbeiten.

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 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 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 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 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 Tripelspiegel 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 zeigt:

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 einem Landeplatz (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 eines normal befeuerten Landeplatz (2) 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 der Tripelspiegelanordnung (6) kommen, kann ein Pilot und/oder die automatische Auswerteeinrichtung die Entfernung zum Landeplatz (2) 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 (2) auch aus größeren Entfernungen zu erkennen.

Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, besteht die Einrichtung (3) aus einer Fernsehkamera (8) mit einem Objektiv (9), das in der Mittelachse eines Scheinwerfers (10) angeordnet ist. Der Scheinwerfer (10) 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 (10) 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 Kamerafrequenz zu synchronisieren.

Das vom Scheinwerfer (10) emittierte Licht wird von einem oder mehreren Tripelspiegeln (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 (4, 6) zu erkennen ist, sondern auch Einzelheiten des Landeplatzes (2), 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 Tripelspiegel (4 und 6) entsprechend standardisiert angebracht sind, für anfliegende Flugzeuge (1) ähnliche Landeanflughilfen 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 (16)

1. Landeanflughilfe für Flugzeuge, wobei auf dem Landeplatz (2) das Licht eines am Flugzeug (1) angebrachten Scheinwerfers (10 reflektierende Einrichtungen (4, 6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Licht reflektierende Einrichtung Tripelspiegel (4, 6) eingesetzt werden, das Flugzeug (1) mit einer Fernsehkamera (80) und einer Einrichtung (14, 15, 16) zur Darstellung und Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder ausgestattet ist und das Objektiv (9) der Fernsehkamera (8) koaxial zur Achse des Scheinwerfers (10) angeordnet ist.

2. Landeanflughilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (8) eine Matrix-CCD-Kamera ist.

3. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer (10) ein Infrarotscheinwerfer ist.

4. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer im Impulsbetrieb arbeitet.

5. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tripelspiegel (4) auf der Mittellinie des Landeplatzes (2) bzw. in der Verlängerung derselben angeordnet sind.

6. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Darstellung und Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder einen Monitor (14) aufweist.

7. Landeanflughilfe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Darstellung und Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder Bildwandleranordnungen für Nachtsicht aufweisen.

8. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Darstellung und Auswertung der aufgenommenen Fernsehbilder Einrichtungen (15, 16) zur automatischen Auswertung der Reflexionsbilder der Tripelspiegel (4, 6) aufweist.

9. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tripelspiegel (4, 6) einen Öffnungswinkel von ungefähr 60° haben.

10. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Landeplatz (2) zusätzlich mindestens eine Tripelspiegelanordnung (6) vorgesehen ist, die aus allen Richtungen kommendes Licht reflektiert.

11. Landeanflughilfe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Tripelspiegelanordnung (6) erhöht angeordnet ist.

12. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei weitere Tripelspiegel (6) oder Tripelspiegelanordnungen in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind.

13. Landeanflughilfe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Tripelspiegel oder Tripelspiegelanordnungen (6) erhöht und übereinander angegordnet sind.

14. Landeanflughilfe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Tripelspiegelanordnungen (6) so ausgebildet sind, daß sie aus allen Richtungen kommendes Licht reflektieren.

15. Landeanflughilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Landeplatz (2) zusätzlich mit mindestens einer Blinklichtbake (7) ausgerüstet ist.

16. Landeanflughilfe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blinklichtbake (7) unsichtbares Licht, insbesondere Infrarotlicht abstrahlt.