DE720890C

DE720890C - Arrangement for generating a straight glide path for aircraft landing purposes

Info

Publication number: DE720890C
Application number: DEL93584D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Gerbes; Dr-Ing Ernst Kramar
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1937-11-04
Filing date: 1937-11-05
Publication date: 1942-05-18

Description

Anordnung zur Erzeugung einer geradlinigen Gleitwegführung für Flugzeuglandezwecke Es sind Verfahren zur Erzeugung von Gleitwegfiächen bekannt, gemäß denen von einer Sendestation ein keulenförmiges, schräg nach oben gerichtetes Strahlenbündel ausgesendet wird und das Flugzeug auf einer Fläche konstanter Feldstärke zu Boden geht. Die nach diesem Verfahren erzeugten Landeflächen besitzen den Nachteil, daß sie in der Anflug-, höhe zu steil und in Bodennähe zu flach verlaufen. Das Flugzeug muß also steil zur Landung ansetzen und über dem Erdboden sehr flach ausschweb;en. Es erhält hierdurch eine beträchtliche Landegeschwindigkeit, die die Sicherheit des Aufsetzens gefährdet.Arrangement for generating a straight glide path guide for aircraft landing purposes Methods are known for generating sliding path surfaces, according to those of a Sending station emits a club-shaped, obliquely upwardly directed beam and the aircraft goes down on a surface of constant field strength. the Landing areas produced by this method have the disadvantage that they are in the Approach, altitude too steep and near the ground too flat. So the plane has to start steeply for landing and float very flat above the ground. It gets This results in a considerable landing speed, which makes the touchdown safe endangered.

Um diesen Nachteil zu beheben, ist man bestrebt, den zur Erde geneigten Landeflächen eine ebene oder zumindest annähernd ebene Form zu geben. Dies wird z. B. dadurch erneicht, daß das Flugzeug nicht auf einer Fläche konstanter Feldstärke niedergeht, sondern auf einer solchen, die durch einen konstanten Verhältniswert der Feldstärken zweier verschieden gerichteter bzw. verschieden geformter Antennenfelder definiert ist. Einen solchen Feldstärkenvergleich kann man, wie es auch bekannt ist, so vornehmen, daß Antennenfelder verschiedener Vertikalcharakteristik abwechselnd im Rhythmus von Komplementärzeichen, z. B. Punkten und Strichen bzw. der Morsezeichen a und n, zur Aussendung gelangen, derart, daß, eine Überschneidung stattfindet. Die Landefläehe ist dann bei Hörvergleich an dem bekannten Dauerton erkenntlich. Ebenso kann eine optische Anzeige zur Kenntlichmachung dienen.To remedy this disadvantage, efforts are made to use the one inclined to the earth To give landing areas a flat or at least approximately flat shape. this will z. B. erneicht that the aircraft is not on a surface of constant field strength goes down, but on one that is determined by a constant ratio the field strengths of two differently directed or differently shaped antenna fields is defined. Such a field strength comparison can be made, as it is also known is to make so that antenna fields of different vertical characteristics alternate in the rhythm of complementary characters, e.g. B. Dots and lines or the Morse code a and n, arrive at the transmission in such a way that an overlap takes place. The landing area can then be recognized by the familiar continuous tone when comparing the ears. Likewise, a visual display serve for identification.

Für den praktischen Gebrauch müssen derartige Landefl.ächen unter einem ganz bestimmten Winkel zum Erdboden geneigt sein. Wenn man annimmt, daß das Flugzeug in einer Entfernung von 3 km von der Platzgrenze in Zoom Höhe zur Landung ansetzt, so beträgt dieser Winkel etwa 3'. Zur Erzeugung einer derartig flach ansteigenden Landefläche benötigt man aber zwei Antennenfelder, deren Richtcharakteristiken eine außerordentlich scharfe Bündelung aufweisen, da nur dann 'hinreichend spitze Schnittwinkel als Voraussetzung genügender Anzeigeempfindlichkeit erzielt werden. In der Praxis wird man also zur Vermeidung unzulässig ausgedehnter Richtantennengebilde äußerst kurze Wellenlängen, z. B. im Dezimeterwellenbereich, anwenden müssen, d@, nur dann mit brauchbaren Antennendimensionen und entsprechender Straldsch.ärfe gerechnet werden kann.For practical use, such landing areas must be below be inclined at a certain angle to the ground. If you assume that Airplane at a distance of 3 km from the boundary at zoom height for landing starts, this angle is about 3 '. To generate such a gently rising Landing area you need two antenna fields, whose directional characteristics one have extremely sharp bundling, since only then 'sufficiently acute angle of intersection can be achieved as a prerequisite for sufficient display sensitivity. In practice one is therefore extremely to avoid impermissibly extended directional antenna structures short wavelengths, e.g. B. in the decimeter wave range, must apply, d @, only then Calculated with usable antenna dimensions and corresponding sharpness can be.

Es wird zu diesem Zweck eine bekannte Erscheinung ausgenutzt, die dann auftritt, wenn ein einfacher Strahler um ein Mehrfaches der benutzten Wellenlänge über dem Erdboden erhöht aufgestellt wird. Es zeigt sich nämlich, daß bei einer solchen Anordnung infolge der Interferenz zwischen der direkt von der Antenne ausgehenden und der am Erdboden reflektierten Strahlung nicht, wie bei dem eingangs geschilderten Sendeverfahren, ein einziges l.eulenförmiges Richtdiagramm entsteht, sondern ein aus einer Vielzahl von Keulen blätterartig zusammengesetztes gefiedertes Diagramm. Das Strahlungsdiagramm besitzt also zahlreiche Maxima und Minima, deren Anzahl, Form und Richtung bei gegebener Wellenlänge von der Höhe abhängt, in der der Strahler über dem Erdboden angebracht ist. Bei einer Höhe ki @entsteht z. B. das in Abb. i gezeichnete Diagramm mit den Blättern i, z, 3, q., 5 und bei der Höhe h , das strichpunktiert gezeichnete biagramm mit den Blättern i', z', 3'-Man erhält also mit Hilfe einfacher Antennen, z. B. mit .einem Vertikaldipol, Richtdiagramme mit starker partieller Bündelung und einer deraxtigen Neigung des dem Erdboden benachbarten Maximums, daß sich auf der Grundlage des Feldstärkenvergleiches eine scharf ausgeprägte und für die Praxis genübend flach geneigte LandeflächeF (Abt. i) ergibt.A known phenomenon is used for this purpose, which occurs when a simple radiator is set up above the ground by a multiple of the wavelength used. It turns out that with such an arrangement, as a result of the interference between the radiation emanating directly from the antenna and the radiation reflected on the ground, there is not a single cone-shaped directional diagram, as in the case of the transmission method described above, but one made up of a large number of lobes leaf-like composite pinnate diagram. The radiation diagram therefore has numerous maxima and minima, the number, shape and direction of which at a given wavelength depend on the height at which the radiator is installed above the ground. At a height of ki @, z. B. the diagram drawn in Fig. I with the leaves i, z, 3, q., 5 and at the height h , the dash-dotted line diagram with the leaves i ', z', 3'-So you get easier with the help Antennas, e.g. B. with a vertical dipole, directional diagrams with strong partial bundling and an ax-like inclination of the maximum adjacent to the ground, so that on the basis of the field strength comparison, a sharply pronounced and, for practice, flat inclined landing surface (Section i) results.

Ein auf die beschriebene Weise ,erzeugtes, in der Vertikalebene gefiedertes Diagramm für die Gleitwegführung zu benutzen ist an sich bekannt. Als Leitlinie wird dort das Minimum zwischen zwei Blättern benutzt. Gemäß der Erfindung wird jedoch in der Weise verfahren, daß zwei in verschiedener Höhe, beide jedoch hoch im Verhältnis, zur Wellenlänge über dem Erdboden errichtete Antennen in periodischem Wechsel an eine einzige Strahlungsduelle geschaltet werden.One produced in the manner described, feathered in the vertical plane Using a diagram for glide slope guidance is known per se. As a guideline the minimum between two sheets is used there. According to the invention, however proceed in such a way that two at different heights, but both high in proportion, antennas erected at the wavelength above the ground in periodic alternation a single radiation duel can be switched.

Diese Maßnahme bedingt außer dem Vorteil, welchen der Feldstärkenvergleich ergibt, noch den weiteren, daß unter Zugrundelegung eines günstigsten Gleitwinkels eine geringere Fiederung der Vertikaldiagramme erforderlich ist .als in dem Falle, daß die Minimumzone zur Gleitwegführung dient.Apart from the advantage of this measure, there is also the field strength comparison results, still the further, that on the basis of a most favorable slip angle the vertical diagrams require less structure than in the case that the minimum zone serves to guide the glide path.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert zwar mehrere Schnittflächen zwischen den einzelnen Blättern und infolgedessen mehrere Landeebenen. Dies ist jedoch kein Nachteil des Verfahrens, da beim Anfliegen des Senders zuerst die unterste und damit die richtige Ebene gekreuzt -wird. Die heute üblichen Landeverfahren arbeiten auch mit sog. Vorsignalen, die dem Flugzeugführer die Entfernung von der Flugplatzgrenze angeben und den Beginn der Landung anzeigen. Der Flugzeugführer fliegt bis zum Eintreffen der ersten Vorsignalstrahlung, bei der er zur Landung ansetzt, nach dem barometrischen Höhenmesser, und zwar beispielsweise in einer Höhe von zoom. In dieser Höhe durchstößt auch die Landeebene die Vorsignalstrahlung, so daß er die richtige Gleitwegebene sofort findet. Die weiteren Ebenen gleicher Feldstärken sind wesentlich steiler und könnten deshalb nur in großer Höhe angeflogen werden, was praktisch nicht in Frage kommt. Eine weitere Unterscheidungsmöglichkeit ist an Hand von Abb. z .erläutert. Hier ist die Feldstärke E in rechtwinkligen Koordinaten über dem Erhebungswinkel u aufgetragen. Die ausgezogenen Kurven sind die Blätter des einen und die strichpunktierten Kurven die des anderen Strahlungsdiagramms. Das Diagramm mit den Blättern i bis 5 besitzt beispielsweise die Kennung n (- .) und das Diagramm mit den Blättern i' bis 3' die Kennung a (. -). Infolge der mehrfachen Überschneidung ergeben sich mehrere Leitebenen I bis VI. In der richtigen Leitebene I entspricht eine Abweichung von der Leitebene nach links (räumlich unten) -einem Hervortreten des Buchstabens n (-#) und eine Abweichung nach rechts (räumlich oben) einem Hervortreten des Buchstabens a (.-), wie unterhalb der Abszisse angedeutet ist. In der zweiten, unerwünschten Leitfläche II sind die Verhältnisse gerade umgekehrt; denn hier entspricht einer Abweichung nach unten die Kennung a (# -) und einer Abweichung nach oben die Kennung n(-.). Der Pilot stellt also sofort an der Kennung, deren Auftreten sein Steuermanöver zur Folge hat, fest, ob er die richtige Ebene benutzt oder ob er fälschlicherweise eine ungeeignete Schnittfläche angesteuert hat. Bei Benutzung von Anzeigeinstrumenten zur Kennzeichnung der Leitebenen sind die Verhältnisse ähnlich, da dann bei Betätigung des Tiefensteuers zu hoch und des Höhensteuers zu tief angezeigt würde.The method according to the invention provides several cut surfaces between the individual leaves and as a result several landing levels. This is However, this is not a disadvantage of the method, since the lowest point first when approaching the transmitter and thus the right level is crossed. The landing procedures common today are working also with so-called pre-signals, which tell the pilot the distance from the airfield boundary and indicate the beginning of the landing. The pilot flies until arrival the first pre-signal radiation, with which he starts to land, after the barometric one Altimeter, for example at an altitude of zoom. Penetrates at this height also the landing plane the distant signal radiation, so that he has the correct glide path immediately finds. The other levels of the same field strengths are much steeper and could therefore only be approached at high altitude, which is practically impossible in Question comes. Another possibility of differentiation is explained with reference to Fig. Here the field strength E is in right-angled coordinates over the elevation angle u applied. The solid curves are the leaves of one and the dash-dotted ones Curves those of the other radiation diagram. The diagram with leaves i to 5 has, for example, the identifier n (-.) And the diagram with the leaves i ' to 3 'the identifier a (. -). As a result of the multiple overlaps, there are several Control levels I to VI. In the correct control level I corresponds to a deviation of the guidance level to the left (spatially below) - an emergence of the letter n (- #) and a deviation to the right (spatially above) an emergence of the letter a (.-), as indicated below the abscissa. In the second, undesirable Leitfläche II the ratios are exactly the opposite; because here corresponds to one Downward deviation the identifier a (# -) and an upward deviation the identifier n (-.). So the pilot immediately puts to the identifier whose occurrence his control maneuver As a result, determine whether he is using the correct level or whether he is mistakenly an unsuitable one Has driven the cutting surface. When using The conditions are similar to display instruments for marking the control levels, because when the depth control is actuated it is displayed too high and the altitude control too low would.

Die folgende Leitfläche III besitzt zwar wieder die richtige Höhen- und Tiefenkennzeichnung, jedoch sind hier die Erhebungswinkel bereits so steil, daß diese weiteren Flächen praktisch ohne Bedeutung sind.The following guide surface III again has the correct height and depth marking, but here the elevation angles are already so steep that that these other areas are practically irrelevant.

Abb. 3 zeigt schematisch die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es sind zwei Vertikalantennen, V, und V2 in verschiedener Höhe über dem Erdboden angeordnet, nämlich die eine in der Höhe lt, und die andere in der Höhe h2. Itl und h2 sind groß im Vergleich zur benutzten Wellenlänge. Bei Speisung der einen Antenne entsteht ein anders geförmtes Strahlungsdiagramm wie bei Speisung der anderen Antenne. Die Wirksamkeit der Anordnung ist so, daß mit Hilfe des Umschalters U die Energieleitung E des Senders S abwechselnd in bestimmtem Rhythmus von der einen .auf die andere Antenne umgeschaltet wird.Fig. 3 shows schematically the arrangement for carrying out the invention Procedure. There are two vertical antennas, V, and V2 at different heights above arranged on the ground, namely one in the height and the other in the Height h2. Itl and h2 are large compared to the wavelength used. When powered one antenna has a differently shaped radiation pattern than with feed the other antenna. The effectiveness of the arrangement is such that with the help of the switch U the power line E of the transmitter S alternately in a certain rhythm of the one. is switched to the other antenna.

Eine ähnliche Wirkung kann man auch , mit der Anordnung gemäß Abb. q. erreichen, die gegenüber der der Abb. 3 vereinfacht ist. Man kann nämlich die Blätterdiagramme auch so erzeugen, daß man einen langen Vertikaldraht in mehreren Wellenlängen erregt. Die Form der Blätterdiagramme ist abhängig von der Anzahl der Wellenlängen auf dem Vertikaldraht. Wird daher die Vertikalantenne Dl mit Hilfe des Tastschalters T um den Draht D., in einem periodischen Rhythmus verlängert, so entstehen abwechselnd zwei verschieden geformte, sich überschneidende Mehrblätterdiagramme. Das Zu- und Abschalten des Verlängerungsstückes erfolgt ebenfalls im Rhythmus von Komplemnentärzeichen.A similar effect can also be achieved with the arrangement according to Fig. Q. Achieve, which is simplified compared to that of Fig. 3. The leaf diagrams can also be generated in such a way that a long vertical wire is excited in several wavelengths. The shape of the leaf diagrams depends on the number of wavelengths on the vertical wire. If, therefore, the vertical antenna Dl is extended by the wire D, in a periodic rhythm with the aid of the pushbutton switch T , then two differently shaped, overlapping multi-leaf diagrams arise alternately. The extension piece is also switched on and off in the rhythm of complementary characters.

Zu bemerken ist, daß die letztere Anordnung insofern weniger zweckmäßig ist, 'als die an Hand der Abb.3 beschriebene, als das Maximum der Strahlung nicht, wie Abb. i zeigt, die Horizontalrichtung, sondern die Vertikale tangiert. Grundsätzlich Bedeutet dieser Umstand jedoch keinen Nachteil, da lediglich die Empfangsamplitude in der Landevorrichtung etwas geringer ist als im anderen Falle, gleiche Sendeenergien vorausgesetzt.It should be noted that the latter arrangement is less expedient in this respect is, 'than the one described on the basis of Fig. 3, not as the maximum of the radiation, as Fig. i shows, the horizontal direction, but the vertical is tangent. Basically However, this does not mean a disadvantage, since only the reception amplitude in the landing device is slightly lower than in the other case, the same transmission energies provided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for generating a straight glide path guidance for aircraft landing purposes by means of two bundled in the vertical plane, starting from one place and partially overlapping radiation diagrams, characterized in that two antennas erected in different caves above the ground, but high in relation to the wavelength, alternate periodically, can be switched to a single radiation source.

2. Modification of the arrangement according to Claim i, characterized in that a single vertical antenna conductor excited in several wavelengths and an extension piece in a periodic Rhythm is switched on and off.

3. Arrangement according to claim i and 2, characterized characterized in that the vertical diagrams alternate in a complementary switchover rhythm be generated.