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Radiosignalsystem für Nebellandung von Flugzeugen Es ist bereits zum
Leiten von Flugzeugen bei Nebellandungen ein Radiosignalsystem vorgeschlagen worden,
bei dem zur Landung in einer bestimmten Richtung drei Arten von Signalsendern verwendet
werden.
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Das Wesen zdieses Systems besteht in folgendem: Es möge in der Abb.
r (Ansicht von oben) das Viereck a-b-c-d das Landungsfeld bedeuten und das Signalsystem
für die durch den Pfeil angegebene Landungsrichtung bestimmt sein. Zur Leitung des
Flugzeuges in der durch die Linie e-f hindurchgehenden Vertikalebene dient ein hinter
der Seite a-c des Landungsfeldes aufgestellter Doppelsender s1. Dieser sendet zwei
Strahlungen S' und S" mit einer und derselben Wellenlänge, z. B. goo m, aber mit
verschiedenen Niederfrequenzen it bzw. n', z. B. 65 und 85, moduliert. Der Strahler
dieses Senders kann z. B. aus zwei unter go° gekreuzten Rahmenantennen bestehen,
deren Ströme von gemeinschaftlicher Hochfrequenzquelle gespeist werden, aber mit
verschiedenen Niederfrequenzen moduliert sind. Der auf dem zuleitenden Flugzeug
zur Aufnahme der Strahlungen S' und S" dienende Empfänger speist zwei je auf eine
Niederfrequenz n bzw. n' abgestimmte Indikatoren, z. B. Zitterzungenanzeiger. Bei
einer seitlichen Abweichung des Flugzeuges von der vertikalen durch die Linie e-f
durchgehenden Ebene nach rechts zeigt die der Niederfrequenzmodulierung ii' der
Strahlung S" zugeordnete Zitterzunge einen größeren und bei Abweichung nach links
einen kleineren Ausschlag als die andere Zunge. Die Gleichheit der Ausschläge der
beiden Zitterzungen zeigt, daß das Flugzeug sich in der Leitungsebene befindet.
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Zum Leiten des Flugzeuges auf einer bestimmten Landungslinie dient
ein anderer Sender. Dieser Sender s2 (s. Abb. a, Ansicht in der vertikalen Leitebene)
befindet sich gleichfalls hinter dem Landungsfeld auf der Fortsetzung der Mittellinie
e-f; er sendet eine gebündelte kurzwellige Strahlung, z. B. mit Wellenlänge von
3 m. Die Achse dieses Bündels liegt in der vertikalen Leitebene und bildet einen
nicht zu großen Neigungswinkel mit der Horizontalen e-f. Als Landungslinie innerhalb
der vertikalen Leitebene dient der geometrische Ort der Strahlungsf2ldstärke h des
Kurzwellensenders. Diese Linie hat eine derartige Gestalt, daß sie die Mittellinie
e-f innerhalb des Landungsfeldes berührt. Die Größe der Feldstärke h der Landungsleitlinie
ist so gewählt, daß sie einem bestimmten mittleren Ausschlag eines auf dem Flugzeug
befindlichen Mikroamperemeters entspricht, das von einem dortselbst befindlichien,
dem
Signalstrahler s2 zugeordneten Kurzwellenempfänger gespeist
wird. Der Flugzeugführer steuert bei der Landung sein Flug=' zeug so, daß das Mikroamperemeter
den. -erwähnten, der Feldstärke lt zugeordneten mit(. ',' leren Ausschlag beibehält.
Ist der Ausschläg-'',. größer bzw. kleiner als dieser Wert, so zeigt das, daß das
Fahrzeug sich oberhalb bzw. unterhalb der richtigen Landungskurve h befindet.
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Zur Kontrolle des Zeitpunktes, in dem das Flugzeug die Eingangsseite
b-d des Landungsfeldes überfliegt, dient ein dritter Sender s3. Seine Strahlung
hat dieselbe Frequenz* wie die des Doppelstrahlers s1. Er wird mit einer
bestimmten Niederfrequenz n"', z. B. iooo Perioden pro Sek., moduliert. Sein Strahler
ist zweckmäßigerweise ein Rahmen, dessen Querachse in der durch die Grenzlinie b-d
durchgehenden vertikalen Ebene liegt und die Landungsleitlinie h schneidet. Die
Richtcharakteristik der Strahlung dieses Rahmens ist in der Abb. i durch die Kurve
S3 angedeutet. Die Querachse des Rahmens ist der geometrische Ort der Stellen des
Nullempfanges. Der Flugzeugführer kann daher mit Hilfe eines geeigneten, der Strahlung
S3 und ihrer Modulation yi" zugeordneten Indikators, z. B: eines Hörers, den Zeitpunkt,
in dem er die Eingangsgrenze des Landungsfeldes überfliegt, feststellen, dadurch,
daß an dieser Stelle der Empfang der Strahlung S3 aufhört, z. B. der früher hörbare
Modulationston n" verschwindet.
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Somit macht das oben beschriebene bekannte System, um in einer bestimmten
Richtung die Nebellandung leiten zu können, von drei verschiedenen Sendern Gebrauch,
denen auf dem Flugzeug drei verschiedene Indikatoren entsprechen.
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Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß es
durch dieses System für die Erfordernisse der Flugpraxis noch nicht getan ist, da
bei nur in einer Richtung erfolgenden Nebellandung die Bedingungen nicht immer günstig
sind. Es muß nämlich angestrebt werden, daß, entsprechend der jeweiligen Windrichtung,
wenigstens die Möglichkeit der Landung in vier verschiedenen Richtungen (gegen Norden,
Westen, Osten, Süden) vorliegt.
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Es ist bereits zu diesem Zwecke bekanntgeworden, um wechselnden Windrichtungen
gerecht zu werden, entweder die sämtlichen Landungssignalsender beweglich zu machen
oder entsprechend zu vervielfachen. Macht man das oben beschriebene, für eine Landungsrichtung
gedachte und aus drei Sendern bestehende Signalisierungssystem beweglich, so ist
hiermit ein sicher funktionierender Signalisierungsbetrieb nicht durchführbar, weil
die Größe jedes Flugplatzes die Verlegung und die genaue Adjustierung der drei =r$ender
innerhalb der Zeit, während welcher der Wind sich drehen kann, was besonders @>ei
veränderlichem Wetter innerhalb einer ;;verhältnismäßig kurzen Zeit oft eintreten
kann, nicht mit der nötigen Sicherheit zuläßt.
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Wollte man aber das oben beschriebene bekannte System zur Ermöglichung
von Nebellandungen in vier Richtungen vervierfachen, so käme man zu einer teuren
Signalanläge mit zwölf Sendern oder, wenn bei diesem System, wie weiterhin bekannt,
jeder zur Erzeugung einer vertikalen Leitebene dienende Sender zwei entgegengesetzte
Landungsrichtungen bedient und für eine von diesen Landungsrichtungen auch die Rolle
des die Flugplatzgrenze angebenden Senders übernimmt, mit mindestens acht Sendern,
wobei auch entsprechende Komplikationen in der Empfangsapparatur des Flugzeuges
zur Erkennung von verschiedenen, den verschiedenen Richtungen zugeordneten Modulationen
erforderlich wären.
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Der vorliegenden Erfindung liegt eine weitere Erkenntnis zugrunde,
daß es nämlich möglich ist, eine sichere Leitung für Nebellandung in vier verschiedenen,
nach den Windverhältnissen zu wählenden Richtungen unter Verwendung von nur vier
hierzu bestimmten Sendern zu erhalten, wobei auf den Flugzeugen nur ein zur Landung
dienender Empfänger erforderlich ist, mit dem sowohl das Einhalten der erforderlichen
Landungslinie wie auch das Überfliegen der Eingangsgrenze des Landungsfeldes festgestellt
werden kann.
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Das erfindungsgemäße Radiosignalsystem zur Nebellandung von Flugzeugen,
die in der in der Funknavigation üblichen Weise in die unmittelbare Nähe des Flugplatzes
geführt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß vier auf gleicher Welle arbeitende,
durch Kennungen (Modulation) unterscheidbare Gleitwegbaken von vorzugsweise gleicher
Strahlungsenergie an der Nord-, Süd-, West- und Ostseite des Landungsfeldes außerhalb
der Platzgrenze aufgestellt sind, die gleichzeitig über den Landungsplatz hinweg
je in eine der vier Himmelsrichtungen, vorzugsweise orientiert im Sinne des örtlichen
magnetischen Meridians, Strahlenbündel aussenden, auf deren Mantelfläche die Landefeldstärke
h herrscht und deren Öffnungswinkel in vertikal durch die Strahlenbündelachse gelegter
Ebene größer als etwa 30°, in dazu senkrechter, durch die Strahlenbündelachse gelegter
Ebene kleiner als etwa 30° sind und die so ausgebildet sind, daß bei empfangsseitiger
getrennter Anzeige sowohl der den einzelnen
Strahlenbündeln zugeordneten
Kennungen als auch der den zugehörigen Landungskurven entsprechenden Feldstärken
als im voraus am Empfänger bestimmte Markierungspunkte A sowohl eine Landung auf
der vorgeschriebenen Landungskurve in jeder Himmelsrichtung möglich ist als auch
die Platzgrenze durch Empfangen der Strahlung des der entgegengesetzten Landungsrichtung
zugeordneten Senders kenntlich gemacht wird. .
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Grundsätzlich besitzt das erfindungsgemäße System keinen die genauen
Leitlinien erzeugenden Leitstrahlsender. Die vier Landungsstrahlenbündel werden
vielmehr hinsichtlich ihrer vertikalen als auch ihrer horizontalen Öffnungswinkel
so ausgebildet, daß eine sichere Landung auf der vorgeschriebenen Landungskurve
erfolgen kann. Die Vorteile dieses Systems gegenüber den bekannten Anordnungen bestehen
einmal in der Einsparung von Sendern und außerdem in der Vereinfachung der bordseitig
erforderlichen Empfangsanlagen für den Landungsvorgang. Denn auch bei Fortlassung
der Leitstrahlsender in den bekannten Anordnungen sind die auf verschiedenen Wellen
arbeitenden Landungsstrahlungssender und die Platzmarkierungssender zu empfangen.
Durch die gleichzeitige Ausstrahlung der vier auf' gleicher Welle arbeitenden Landungssender,
deren Strahlungen lediglich durch verschiedene Kennungen voneinander unterschieden
sind, ist weiterhin eine einfache Orientierung des in 'der üblichen funknavigatorischen
Weise an den Flugplatz herangeführten Flugzeuges bei Überfliegen eines dieser Strahlenbündel
möglich.-Eine Anordnung der Landungssignalsender ist in der Abb. 3 in Draufsicht
schematisch dargestellt. Das Landungsfeld ist hier kreisförmig angenommen und seine
Umgrenzung durch den Kreis u angedeutet. Die Richtungen des örtlichen magnetischen
Meridians bzw. der dazu senkrechten Horizontale sind durch die Linie N-S bzw. W-O
bezeichnet. Das Strahlenbündel S," des Senders s", ist von Westen nach Osten gerichtet,
das Strahlenbündel So des Senders so, von Osten nach Westen, das Strahlenbündel
S" des Senders s" von Norden nach Süden und das Strahlenbündel SS des Senders s,
von Süden nach Norden. Die Strahlungsenergien alter. vier Sender sind einander gleich.
Als Umgrenzungen' der vier Strahlenbündel sind die Flächen gedacht, auf denen eine
bestimmte Strahlungsfeldstärke k herrscht, die einen bestimmten mittleren Ausschlag
des Indikators des Flugzeuglandungsempfängers hervorruft. Diese Feldstärke h wird
im nachstehenden als Landungsfeldstärke und die am tiefsten. liegende Erzeugende
der Bündelmantelflache, in der diese Feldstärke herz scht, als Landungslinie bezeichnet.
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Der größte Divergenzwinkel bei jedem Strahlenbündel, in der. Horizontalebene
gemessen, darf einen gewissen Betrag nicht überschreiten, jedenfalls nicht größer
als etwa 30° sein.
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In der Abb. 3 a ist ein vertikaler Schnitt des Strahlungssystems durch
die Richtung W-0 der Abb.3 dargestellt. Der Schnitt zeigt für die Strahlungen S",
und So die tiefste und die höchste Erzeugende ihrer Mantelflächen und für die Strahlungen
S" und SS die Querschnittkurven ihrer Mantelflächen. Damit das Flugzeug bei der
Landung nicht leicht von der zu befolgenden, am tiefsten liegenden h-Kurve (Landungslinie)
sich zur höchsten Erzeugenden abirren kann, muß diese letztere an der Stelle, wo
die Landung anfängt, genügend hoch über der Erdoberfläche verlaufen. Es muß daher
der maximale Divergenzwinkel der Strahlenbündel in der vertikalen Ebene nicht'zu
klein gewählt werden, zweckmäßigerweise größer als 30° sein.
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Wie die Abb. 3 a zeigt, ist u", und ico der westliche bzw. östliche
Grenzpunkt des Landungsplatzes. Der Sender st,, ist in einem passenden Abstand westlich
von der Grenze u", (dieser Abstand beträgt in der Regel einen Bruchteil des Radius
des Landungsfeldes) - und sein Strahler über dem Boden in geeigneter Höhe angeordnet,
so daß die durch seine Strahlung S", definierte Landungslinie h für die in ostwestlicher
Richtung landenden Flugzeuge den Boden angenähert in einem Punkt x0 berührt, der,
für diese Landungsrichtung vor der Begrenzung v. der für den Auslauf reservierten
Strecke v" vo# liegt. Der für den Auslauf von landenden Flugzeugen reservierte Raum
ist in der Abb. 3 durch den Kreis v umgrenzt. Dieser Punkt x, ist (angenähert)
der Aufsetzpunkt für die in der ostwestlichen Richtung landenden Flugzeuge.
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In analoger Weise sind auch die Strahlungen der übrigen Sender gestaltet.
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Alle vier Strahlungen können voneinander durch ihre verschiedenen
Modulierungsfrequenzen z", zo, zs, z", unterschieden werden.
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Die Feststellung verschiedener Strahlungen auf Flugzeugen könnte mit
Hilfe von entsprechenden, auf die Tonfrequenzen z", zo, -2s, z", ansprechenden
akustischen Anzeigern geschehen; vorzuziehen ist aber die Anwendung von optischen
Anzeigern. Eine recht einfache Ausführung des auf dem Flugzeug befindlichen optischen
Anzeigers ist in der Abb. q. schematisch dargestellt. Hier bedeutet r einen
die Strahlungen der Landungssender aufnehmenden Empfänger, dessen
Ausgangskreis
an vier verschiedene Tonfilter iz, o, s, w angeschlossen ist: Die Tonfilter
sind auf die Modulationsfrequenzen z" bzw. z" bzw. zs bzw. z", abgestimmt und können
auf diese Weise die durch verschiedene Strahlungen S", So, SS, S,, im Empfänger
y erzeugten Ausgangsenergien auseinandertrennen. jedes von diesen Filtern speist
j e ein Mikroamperemeter m" bzw. m" bzw. ms bzw. m",. Die Zeiger n', ö , s',
w' spielen über den zugehörigen Skalen. Die Modulierungsgrade der Strahlungssender
sind so abgeglichen, daß jeder Zeiger der erwähnten Mikroamperemeter des Flugzeuges
gerade auf dem möglichst scharf und auffällig markierten Mittelstrich A steht, wenn
das Flugzeug in der Mantelfläche mit der Feldstärke la des entsprechenden Strahlungsbündels
sich befindet. Mit Hilfe dieses Anzeigers kann die Nebellandung in folgender Weise
vor sich gehen: Es sei angenommen, der Flugzeugführer des sich dem Landungsfeld
nähernden Flugzeuges F (siehe Abb. 3) erhält von dem gewöhnlichen Peilsignalsender
nach üblicher funknavigatoricher Heranführung bis in die unmittelbare Nähe des Flugplatzes
(dieser zur Aufrechterhaltung der drahtlosen Verbindung mit dem Flugzeug auf der
ganzen Flugstrecke dienende Sender ist nicht mit den oben beschriebenen Nebellandungssendern
zu verwechseln) die Anweisung, in Anbetracht derzeitiger Windverhältnisse in der
Richtung von O nach W zu landen. Er steuert dann sein Fahrzeug etwa in der durch
die strichpunktierte Linie angedeuteten Schleife L unter Beobachtung seines Kompasses.
Überfliegt er unterwegs das Strahlenbündel SS, was z. B. durch einen Hörerindikator
oder durch den Ausschlag des entsprechenden Zeigers s' seines Mikroamperemeters
ins angezeigt wird, so ist er ungefähr über seine Lage gegenüber dem Landungsfeld
orientiert und wendet allmählich seinen Flug nach rechts, bis .er in das Strahlungsbündel
S, gelangt. jetzt schlägt der Zeiger w' des dem betreffenden Strahlungsbündel entsprechenden
Mikroamperemeters in" aus und erreicht die Mittelstrichmarkierung A, wenn das Flugzeug
sich in der durch die Landungsfeldstärke h gekennzeichneten Mantelfläche des Strahlenbündels
befindet. jetzt muß das Flugzeug die Landungslinie lt (Abb. 3a) des Strahlungsbündels
S", befolgen, und zwar unter Kontrolle der geographischen Richtung' durch Kompaßbeobachtungen.
Befindet sich das Flugzeug zufällig bereits auf dieser Landungslinie, so wird die
Zunge zel ständig -auf der Markierung A bleiben. Weicht nun das Flugzeug von der
Landungslinie nach oben bzw. nach unten ab, so steigt der Zeiger W über bzw.
sinkt unter die Markierung A, so daß der Flugzeugführer sofort die nötige Korrektur
des Höhensteuers zur Rückkehr auf die Landungskurve vornehmen kann. Zur Erinnerung
an die nötige Korrekturrichtung können die Aufschriften ?tiefer« bzw. »höher« auf
dem Feld über bzw. unter dem Mittelstrich A dienen.
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Befindet sich jedoch der Flugzeugführer zwar auf der Mantelfläche
des Leitungsbündels, aber nicht auf der Landungslinie, so steht der Zeiger z7 gleichwohl
an der Markierung A, und der Flugzeugführer muß, um seine Stellung zu erkennen,
sein Flugzeug probeweise etwas nach links oder nach rechts drehen. Es sei z. B.
in der Abb. 5 die Kurve H der Schnitt des Mantels des Strahlungsbündels Sw mit der
durch die Linie 1-I der Abb.3a durchgehenden Vertikalebene. Befindet sich das Fahrzeug
im Punkte j der Schnittlinie H und wendet der Flugzeugführer zur Prüfung seiner
Lage versuchsweise nach rechts, so sinkt der Zeiger Das zeigt, daß sich das Flugzeug
rechts von dem Punkte i der Landungslinie befindet und daß man also, um in diese
Linie zu kommen, das Fahrzeug mehr nach links drehen muß. Zur Entlastung des Flugzeugführers
von jeder Überlegung empfiehlt es sich, auf dem unteren rechten Feld der Anzeigetafel
die Anweisung »Mehr links!« anzubringen.
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Hätte der Flugzeugführer dagegen aus dem Punkte j eine Probewendung
nach links vollzogen, so würde der Zeiger w' von dem Mittelstrich A nach oben gehen,
was gleichfalls zum Beweise dienen würde, daß der Punkt i sich links von j befindet
und daß man daher, um die Landungskurve zu erreichen, sich nach links wenden muß.
Die entsprechende Anweisung »Mehr links! «wäre daher an dem oberen linken Feld der
Anzeigertafel anzubringen. In umgekehrter Weise steigt bzw. sinkt der Mikroamperemeteranzeiger,
wenn der Flugzeugführer aus der Lage k sein Fahrzeug probeweise nach rechts bzw.
nach links wendet, so daß diesen Fällen die Aufschriften »Mehr rechts!« auf dem
oberen rechten bzw. auf dem unteren linken Feld der Anzeigertafel entsprechen würden.
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Diese Aufschriften entlasten den Steuernden von jeder Überlegung.
Wenn er z. B. probeweise sein Fahrzeug nach rechts legt und der Mikroamperemeteranzeiger
hierbei von dein Mittelstrich A nach oben steigt, so braucht der Flugzeugführer
nur die rechts oben stehende Aufforderung zu befolgen: »Mehr rechts!<<, um
sich der Landungskurve zu nähern. In solcher Weise wird die Landungskurve lt (siehe
Abb. 3a) erreicht und weiter unter ständiger Beobachtung des Zeigers
befolgt.
Überfliegt das Fahrzeug nun den Sender so und kommt also im Punkt y, im Bereich
seiner Strahlung, so schlägt auch der Zeiger o (Abb. q.) aus. Das zeigt, daß das
Flugzeug nahe an der Grenze des Landungsfeldes sich befindet, so daß man den Motor
abstellen kann. Der Ausflug dauert bis zum Aufsetzpunkt x, und geht dann
in den Auslauf über, der innerhalb der Strecke v, bis v", endet. Hatte der Flugzeugführer
die Landungslinie nicht genau befolgt, sondern flog er über dieser, so daß er den
Aufsetzpunkt x, überflogen hat und beispielsweise im Auslaufraum sich noch
auf der Höhe x über dem Boden befand, so gerät er hier auch in den Bereich der Strahlungen
der übrigen Sender, was durch die entsprechenden Indikatoren angezeigt wird. Dadurch
wird der Flugzeugführer gewarnt, daß das Aufsetzen jetzt zu spät erfolgen und unter
Umständen gefährlich sein würde, und er steuert mit Vollgas nach oben. Das Flugzeug
steigt wieder auf und versucht, in einem passenden Schleifenflug wieder in das Strahlenbündel
S", von Osten zu kommen und auf der Landungslinie richtig niederzugehen.
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Es sei noch bemerkt, daß die auf dem Flugzeug befindliche Landungsanzeigevorrichtung
in mannigfaltiger Weise abgeändert werden kann; so kann man, wie dies in der Abb.
q.a angedeutet ist, statt vier Mikroamperemeter der Abb. q. nur ein einziges Mikroamperemeter
M benutzen, das die Feldstärke der empfangenen Strahlung unabhängig von ihrer Modulierungsfrequenz
anzeigt und zur Erkennung des Strahlenbündels nach dessen Modulierungsfrequenz noch
einen Framanzeiger mit vier Zitterzungen N, 0, S, W verwenden, deren Eigenschwingungen
den Modulationsfrequenzen z, bzw. z, bzw. z, bzw. z", entsprechen. Auch hier muß
der Zeiger J des Mikroamperemeters beim Befolgen der Landungskurve dauernd auf dem
Mittelstrich A bleiben.