DE696816C

DE696816C - Method for achieving sliding path surfaces

Info

Publication number: DE696816C
Application number: DE1937L0093748
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Gerbes; Walter Max Hahnemann
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1937-11-30
Filing date: 1937-11-30
Publication date: 1940-09-30

Description

Verfahren zur Erzielung von Gleitwegflächen Es sind Verfahren zur Erzeugung von Gleitwegflächen bekannt, gemäß denen von einer Sendestation ein keulenförmiges, schräg nach oben gerichtetes Strahlenbündel ausgesendet wird und das Flugzeug auf einer Fläche konstanter Feldstärke dieser Strahlung zu. Boden geht. Zur Erzielung derartiger Landeflächen benutzt man im allgemeinen auf Ultrakurzwellen betriebene Anordnungen, bei denen ein keulenförmiges Strahlungsdiagramm dadurch zustande kommt, daß von der Sendeantenne eine direkte Strahlung und eine indirekte, am Erdboden reflektierte Strahlung ausgeht. Die Feldstärke an einem bestimmten Punkt im Raum ist dann durch zwei Vektoren bestimmt, nämlich den der direkten und den der indirekten Strahlung. Die Form der Landefläche hängt also von der Amplitude und der Phase der direkten und der indirekten Strahlung ab.Methods for achieving glide slope surfaces There are methods for Production of glide path surfaces known, according to which a club-shaped, obliquely upward beam is emitted and the aircraft on an area of constant field strength of this radiation. Floor goes. To achieve Landing areas of this type are generally used which are operated on ultra-short waves Arrangements in which a club-shaped radiation pattern is created, that from the transmitting antenna a direct radiation and an indirect radiation on the ground reflected radiation emanates. The field strength at a certain point in space is then determined by two vectors, namely that of the direct and that of the indirect Radiation. The shape of the landing area therefore depends on the amplitude and phase of the direct and indirect radiation.

Die auf die geschilderte Weise entstandenen Landeflächen besitzen im allgemeinen den Nachteil, daß sie in größerer Höhe zu steil und in geringerer Höhe zu flach verlaufen, wodurch das Flugzeug beim Ansetzen zur Landung zunächst unzulässig steil niedergehen und dicht über dem Erdboden sehr flach ausschweben muß. Dieses Landemanöver kann jedoch nicht von allen Flugzeugtypen ausgeführt werden, denn der Flugzeugführer muß den flachen Teil der Landekurve mit annähernd voller Motorkraft fliegen und erreicht somit eine übermäßig hohe Landegeschwindigkeit, die die Sicherheit der Landung gefährdet. Man hat deshalb vorgeschlagen, Landeflächen zu erzeugen, die ebene oder zumindest annähernd ebene Flächen sind und demzufolge ein geradliniges Niedergehen er,;-: möglichen. Der steile Ansatz zur Landung) wird dann erspart, und das Flugzeug kann mit konstanter Sinkgeschwindigkeit und mit gedrosselten Motoren aussdiweben und sicher aufsetzen. Derartige Verhältnisse konnten bisher jedoch nur mit komplizierten Zusatzapparaturen auf der Empfangsseite erreicht werden, z. B. mittels Uhrwerken, die die Empfängerempfindlichkeit von einem bestimmten Punkt ab verändern. Have the landing areas created in the manner described in general, the disadvantage that they are too steep at greater heights and at lower altitudes Altitude is too flat, causing the aircraft to begin preparing for landing go down in an impermissibly steep manner and float very flat close to the ground got to. However, this landing maneuver cannot be carried out by all types of aircraft. because the pilot must approach the flat part of the landing curve with almost full Motor power fly and achieved thus an excessively high landing speed, which endangers the safety of the landing. It has therefore been proposed to use landing areas to produce that are flat or at least approximately flat surfaces and consequently a straight going down he,; -: possible. The steep approach to landing) will then saved, and the aircraft can descend at a constant rate and with throttled Weave out the motors and put them on securely. Such conditions could previously but can only be achieved with complicated additional equipment on the receiving side, z. B. by means of clockworks, which the receiver sensitivity of a certain point from change.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich deshalb mit der Ausbildung derart günstiger Landeflächen mittels einfacher Sende- und Empfangseinrichtungen ohne komplizierte Zusatzapparaturen. Sie beruht auf der eingangs geschilderten Erkenntnis, daß der Verlauf der räumlichen Strahlung durch den Vektor der direkten und der indirekten Strahlung bestimmt wird. Die Erfindung schlägt vor, sende- undloder empfangsseitig Antennen mit einem Minimum ihrer Strahlungscharakteristik in Landerichtung zu benutzen, und zwar in solcher Anordnung gegenüber dem Erdboden, daß sich das Verhältnis der von der direkten und der am Erdboden reflektierten indirekten Strahlung empfangenen Energien entlang der gewünschten Gleitwegfläche verändert, deren Summe jedoch konstant bleibt. The present invention is therefore concerned with training such favorable landing areas by means of simple transmitting and receiving devices without complicated additional equipment. It is based on the knowledge described at the beginning, that the course of spatial radiation through the vector of the direct and the indirect Radiation is determined. The invention proposes the transmission and / or reception side To use antennas with a minimum of their radiation pattern in the landing direction, in such an arrangement with respect to the ground that the ratio of the received from direct radiation and indirect radiation reflected from the ground Energies along the desired glide path area changed, but their sum constant remain.

Es sei darauf hingewiesen, daß Gleitwegsysteme unter Anwendung einer Strahlungscharakteristik mit einem Minimum in Landerichtung an sich bereits bekannt sind. Das bekannte Verfahren unterscheidet sich von der Erfindung jedoch sehr wesentlich darin, daß die Landung nicht nach einer Linie erfolgt, welche durch eine ihrem Verlauf nach sich ändernde Feldstärke definiert ist, sondern genau in Richtung eines Strahlungsminimums. Außerdem werden bei der bekannten Anordnung außerordentlich komplizierte Antennen benötigt. It should be noted that glide slope systems using a Radiation characteristics with a minimum in the landing direction already known are. However, the known method differs very significantly from the invention in that the landing does not follow a line which passes through one of its course is defined according to changing field strength, but precisely in the direction of a radiation minimum. In addition, the known arrangement requires extremely complicated antennas needed.

Bei vorliegender Erfindung kommt man demgegenüber mit einfachen Antennengebilden aus, z. B. mit horizontalen Dipolen auf der Senderseite oder auf der Empfangsseite, deren Achse in Flugrichtung liegt. Auf diese Weise hat man eine Anlage geschaffen, bei der sendeseitig oder empfangsseitig die bekannten Doppelkreisdiagramme wirksam sind, die in der Horizontalen eine scharf ausgeprägte Minimumzone besitzen, während die Richtwirkung in der Vertikalen, also nach unten, sehr unscharf ist und in den Vorgang nur unwesentIich eingeht. In contrast, the present invention uses simple antenna structures off, e.g. B. with horizontal dipoles on the transmitter side or on the receiver side, whose axis is in the direction of flight. In this way you have created a system the well-known double circle diagrams are effective on the transmit side or on the receive side are, which have a sharply defined minimum zone in the horizontal, while the directivity in the vertical, i.e. downwards, is very blurred and in the Process is received only insignificantly.

Nach der weiteren Erfindung wird eine Verbesserung des grundsätzlichen Verfahrens angegeben, die darin besteht, daß die Richtantenne des Senders gegen die Erdoberfläche Zgaxneigt werden. According to the further invention is an improvement of the basic Method specified, which consists in that the directional antenna of the transmitter against the earth's surface Zgax are inclined.

::r-:Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Abbildungen näher erläutert.:: r-: The invention is explained in more detail below with reference to figures explained.

Die Abb. I zeigt das Beispiel einer Anordnung, bei der sende- und empfangsseitig Horizontaldipole verwendet werden, deren Achsen in Flugrichtung liegen. Fig. I shows an example of an arrangement in which the send and Horizontal dipoles are used on the receiving side, the axes of which are in the direction of flight.

In Abb. 2 ist eine Abänderung dieser Anordnung dargestellt, bei der sendeseitig ein Horizontaldipol mit in Flugrichtung liegender Achse verwendet wird, während empfangsseitig ein vertikaler Dipol vorhanden ist. In Fig. 2 a modification of this arrangement is shown in which a horizontal dipole with an axis in the direction of flight is used on the transmitter side, while there is a vertical dipole on the receiving side.

In der Abb. 3 sind eine Anzahl von mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzeugten Landeflächen im Vergleich mit den bekannten Landeflächen dargestellt. In Fig. 3 are a number of with the arrangement according to the invention generated landing areas in comparison with the known landing areas.

An Hand von Abb. 4 ist die Wirkungsweise einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erklärt, bei der geneigte Richtantennen verwendet werden, und in Abb. 5 ist eine mit der Anordnung gemäß Abb. 4 erzeugte Landefläche im Schnitt dargestellt. On the basis of Fig. 4 is the mode of operation of a further embodiment of the invention, in which inclined directional antennas are used, and in Fig. 5, a landing surface produced with the arrangement according to FIG. 4 is shown in section.

Bei der Anordnung gemäß Abb. 1 - wird sendeseitig ein in Flugrichtung angeordneter Horizontaldipol D1 verwendet und auf der Empfangsseite ein in gleicher Weise angeordneter EmpfangsdipolD2. Beide besitzen die doppelkreisförmigen Richtdiagramme R1 und R2, so daß in der Horizontalebene, d. h. in Richtung der direkten Strahlung, sehr scharfe Minimumzonen entstehen, während die Richtwirkung nach unten, also in Richtung der indirekten Strahlung, verhältnismäßig unscharf ist. Bei dem gezeichneten Beispiel ist die Richtung des direkten Strahles mit I und die des indirekten mit I' bezeichnet, der am Punkt 2 am Erdboden reflektiert wird. Die indirekte Strahlung besitzt sendeseitig den Vektor Vi und empfangsseitig den Vektor V2. With the arrangement according to Fig. 1 - there is a in the direction of flight on the transmitter side arranged horizontal dipole D1 used and one in the same on the receiving side Wise arranged receiving dipoleD2. Both have the double-circle directional diagram R1 and R2 so that in the horizontal plane, i. H. in the direction of direct radiation, very sharp minimum zones arise, while the directional effect is downwards, i.e. in Direction of indirect radiation, is relatively fuzzy. With the one drawn Example is the direction of the direct ray with I and that of the indirect ray with I ', which is reflected at point 2 on the ground. The indirect radiation has the vector Vi on the transmit side and the vector V2 on the receive side.

Die direkte Strahlung I ist jedoch fast vollkommen unterdrückt, denn für sie besitzen die Richtantennen eine scharf ausgeprägte Minimumzone. Nach oben und unten von der Sendeantenne aus gesehen nimmt der Einfluß der direkten Strahlung wieder zu. However, the direct radiation I is almost completely suppressed because for them, the directional antennas have a sharply defined minimum zone. Up and seen from below from the transmitting antenna, the influence of the direct radiation increases again to.

Eine ähnliche Wirkung läßt sich auch mit der Anordnung gemäß Abb. 2 erreichen, nur mit dem Unterschied, daß die Beinflussung im wesentlichen auf der Sendeseite erfolgt, während die empfangsseitige Richtwirkung nur unwesentlich in den Vorgang eingeht. Der horizontale, in Flugrichtung angeordnete Sendedipol ist wiederum mit Di und der vertikal angeordnete Empfangsdipol mit D2 bezeichnet. Beide besitzen doppelkreisförmige Richtdiagramme, von denen das sendeseitige mit Ri und däs empfangsseitige mit R2 bezeichnet ist. Die direkte Strahlung ist wiederum mit I und die indirekte, am Punkt 2 am Erdboden reflektierte mit I' benannt. Die gewünschte Wirkung wird hier insbesondere durch die Richtwirkung des Sendedipols Dt erzielt, da die Empfangsantenne D2 in Flugrichtung keine scharfe Richtwirkung aufweist. Der Vorteil gegenüber der Anordnung gemäß Abb. 1 besteht darin, daß man eine größere Empfangsfeldstärke zur Verfügung hat. A similar effect can also be achieved with the arrangement according to Fig. 2, only with the difference that the influence is essentially on the Transmission side takes place, while the reception side directivity is only insignificant in the operation is received. The horizontal transmitting dipole, which is arranged in the direction of flight, is again with Di and the vertically arranged receiving dipole with D2. Both have double circular directional diagrams, of which the transmitter side is marked with Ri and denoted by R2 on the receiving side is. The direct radiation is again with I and the indirect, reflected at point 2 on the ground with I ' named. The desired effect is achieved here in particular by the directional effect of the Transmitting dipole Dt achieved because the receiving antenna D2 is not sharp in the direction of flight Has directivity. The advantage over the arrangement according to Fig. 1 is in the fact that one has a greater reception field strength available.

In Abb. 3 sind Beispiele von Landeflächen aufgezeichnet, und zwar ist die Flughöhe y über der Entfernung x von der Sendeantenne aufgetragen. Die Landefläche I ist eine Fläche konstanter Feldstärke eines keulenförmigen Strahlungsdiagramms, das mit bekannten -Sendeanordnungent erzeugt wird. Sie besitzt wie aus der Abbildung hervorgeht, den Nachteil, daß sie in den Flughöhen zwischen I50 bis 200 m zu steil und dicht, über dem Erdboden zu flach verläuft. Dieser Nachteil wird durch die Anwendung der Erfindung behoben, und zwar erhält man hierbei die annähernd ebenen Landeflächen und 3, die eine einwandfreie Landung gewährleisten. Die Landefläche 3 ist durch die Anordnung gemäß Abb. I mit empfangs- und sendeseitig in Flugrichtung angeordneten Horizontaldipolen erzeugt worden, während die Fläche 2 durch die Anordnung gemäß Abb. 2 entstanden ist. Die Fläche 2 ist zwar nicht ganz so eben wie die Fläche 3. Sie besitzt jedoch den Vorteil, daß größere Empfangs feldstärken zur Verfügung stehen. In Fig. 3 examples of landing areas are shown, namely the flight altitude y is plotted against the distance x from the transmitting antenna. The landing area I is an area of constant field strength of a club-shaped radiation diagram, which is generated with known transmission devices. It has as shown in the picture shows the disadvantage that it is too steep at altitudes between 150 and 200 m and dense, too flat above the ground. This disadvantage is caused by the application remedied of the invention, and in this case one obtains the approximately flat landing surfaces and 3, which ensure a flawless landing. The landing area 3 is through the arrangement according to Fig. I with the receiving and transmitting side arranged in the direction of flight Horizontal dipoles have been generated, while the surface 2 by the arrangement according to Fig. 2 was created. Surface 2 is not quite as flat as surface 3. However, it has the advantage that greater reception field strengths are available.

Nach der weiteren Erfindung Wird vorgeschlagen, die Sendeantenne um einen gewissen Betrag gegenüber der Erdoberfläche zu neigen. Bei Verwendung eines Sendedipols sind eine Anzahl von Neigungsrichtungen möglich, die alle eine mehr oder weniger günstige Landefläche zur Folge haben. Die Wirkung weise dieser Anordnung ist an Hand von Abb. 4 näher erläutert. Der verlangte Neigungswinkel der Landeebene ist mit a bezeichnet. Man unterscheidet demzufolge drei Winkelausschnitte, unter denen die Sendeantenne gegen die Erdoberfläche geneigt wird, nämlich den Ausschnitt I von o bis go0, den Ausschnitt II von go0 bis zur Landeebene L und den Ausschnitt III entsprechend dem Winkel unterhalb der Landeebene L. In dem Gebiet 1 von o bis go0 ergibt sich ein stetiger Übergang von Landekurven von der Form y >} xt6 bis y r} w2* Der Neigungswinkel in diesem Gebiet ist also nicht besonders günstig, da die Landekurven annähernd quadratiseh, d. h. verhältnismäßig stark ge krümmt sind. In dem Gebiet II ergeben stich Landekurven von der Form y , wobei fl> 2 ist. Diese Kurven sind noch stärker gekrümmt als die quadratischen und demzufolge für Landezwecke völlig ungeeignet. According to the further invention it is proposed that the transmitting antenna to incline by a certain amount relative to the earth's surface. When using a A number of inclination directions are possible, all of them one more or result in a less favorable landing area. The effect wise this arrangement is explained in more detail with reference to Fig. 4. The required angle of inclination of the landing plane is denoted by a. Accordingly, one differentiates between three angular sections, under which the transmitting antenna is inclined towards the surface of the earth, namely the cutout I from o to go0, the section II from go0 to the landing level L and the section III corresponding to the angle below the landing plane L. In area 1 from o to go0 results in a steady transition from landing curves of the form y>} xt6 to y r} w2 * The angle of inclination in this area is not particularly favorable because the landing curves approximately square, d. H. are relatively strongly curved. In area II, landing curves of the form y result, where fl> 2. These curves are even more curved than the quadratic ones and therefore for Landing purposes completely unsuitable.

Günstige Landeflächen ergeben sich jedoch, wenn der Sendedipol um einen Winkel gegen die Erdoberfläche geneigt ist, der kleiner als a ist, der also innerhalb des Bereiches III liegt. Die Minimumzone der Sende antenne liegt also annähernd in Richtung der Landeebene oder etwas darunter.Favorable landing areas arise, however, when the transmitting dipole is around is inclined to the surface of the earth, which is smaller than a, that is is within range III. The minimum zone of the transmitting antenna is therefore approximately in the direction of the landing level or a little below.

Ein Beispiel einer in diesem Bereich entstandenen Landekurve ist in Abb. 5 dargestellt. Die gestrichelte Kurve ist zum Vergleich eingezeichnet und entspricht einer Kurve konstanter Feldstärke eines keulenförmigen Strahlungsdiagramms, die die erwähnten Nachteile aufweist. Die stark ausgezeichnete Kurve I entsteht bei der besprochenen Neigung der Sendeantenne und ist annähernd geradlinig, also zur Landung sehr geeignet. Außerdem bildet sich ein etwas kleineres keulenförmiges Strahlungsdiagramm aus, das unterhalb der Landekurve I liegt. An example of a landing curve created in this area is shown in Fig. 5. The dashed curve is shown for comparison and corresponds to a curve of constant field strength of a club-shaped radiation diagram, which has the disadvantages mentioned. The strongly distinguished curve I arises at the discussed inclination of the transmitting antenna and is approximately straight, that is very suitable for landing. In addition, a somewhat smaller club-shaped one forms Radiation diagram below the landing curve I.

Zwischen beiden ist eine ausgeprägte Minimumzone vorhanden.There is a pronounced minimum zone between the two.

Bei anderen Neigungswinkeln des Sendedipols, die jedoch alle innerhalb des Bereiches III liegen, ergeben sich ähnliche Landekurven, nur mit dem Unterschied, daß das keulenförmige Nebenmaximum 2 eine andere Größe und Richtung besitzt. At other angles of inclination of the transmitting dipole, but all of them within of area III, there are similar landing curves, only with the difference that the club-shaped secondary maximum 2 has a different size and direction.

Die Erfindung ist bei allen zu Navigationszwecken gebräuchlichen Sendeverfahren anwendbar. Man kann z. B. auch das Prinzip zweier abwechselnd getasteter, in der Horizontalebene verschieden gerichteter Antennenfelder anwenden, um dem Flugzeugführer neben der Landebahn gleichzeitig die Einflugrichtung in der Horizontalebene zu kennzeichnen. Eine bekannte Anordnung dieser Art benutzt z. B. eine dauernd gespeiste Sendeantenne und abwechselnd getastete, zu beiden Seiten von dieser angeordnete Reflektoren. The invention is common to all navigation purposes Send method applicable. You can z. B. also the principle of two alternately keyed, In the horizontal plane differently directed antenna fields apply to the pilot next to the runway at the same time to mark the direction of entry in the horizontal plane. A known arrangement of this type uses e.g. B. a continuously fed transmitting antenna and alternately keyed reflectors arranged on both sides of this.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for generating glide path surfaces for Airplanes, uglanding purposes with practically the same from the beginning of the landing to the touchdown point Inclination, characterized in that the transmitting and / or receiving side have antennas a minimum of their radiation pattern in the landing direction and in such Arrangement relative to the ground are used that the ratio of the direct radiation received and the indirect radiation reflected on the ground Energies along the glide path to be observed changes, but their sum is constant remain.

2. The method according to claim I, characterized in that sending and / or directional antennas with double-circle directional diagrams are used on the receiving side will.

3. The method according to claim I and 2, characterized in that transmission and / or horizontal dipoles are used on the receiving side, the axis of which is in the direction of flight lies.

4. Modification of the method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that that on the transmitting side a horizontal dipole lying in the direction of flight and on the receiving side a vertical dipole is used.

5. The method according to claim I, characterized in that the transmitting antenna, preferably a dipole, inclined at an angle to the surface of the earth, the is smaller than the angle of inclination of the landing plane (area III).