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Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Luftfahrzeuges gegenüber Festpunkten
eines Landungsfeldes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage
eines Luftfahrzeuges gegenüber Festpunkten eines Landungsfeldes, welche durch zwei
auf kurzen Wellen arbeitende und in der Landerichtung aufgestellte Sender markiert
sind, so daß empfangsseitig aus dem Energieverhältnis der beiden Strahlungen Angaben
über die Entfernung des Fahrzeuges vom Landungsplatz erhalten werden.
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Diese Abstands bestimmung bildet ein wichtiges Teilproblem der Blindlandung
mittels Funkuavigation, bei der vom Piloten mehrere Angaben kombiniert werden müssen,
die zusammen die Steuerung des Luftfahrzeuges bei schlechter Sicht gestatten. Das
Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere bei solchen Blindlandeverfahren an
wendbar. Um Störungen der verschiedenen Flugplätze untereinander zu vermeiden, sollen
vorzugsweise sehr kurze Wellen (kleiner als I0 m) verwendet werden. Es ist bekannt,
daß solche Wellen, die als quasioptische Wellen bezeichnet werden, nur eine geringe
Reichweite besitzen, da sie sich geradlinig fortpflanzen und der Erdkrümmung nicht
mehr folgen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zur Bestimmung
der Lage eines Luftfahrzeuges gegenüber Festpunkten eines Landungsfeldes auf dem
Landungsfeid längs der Landungslinie oder parallel zu ihr in belçanntem Abstand
voneinander zwei Antennen anzuordnen und diese Antennen gleichzeitig auf derselben
Wellenlänge bei gleicher Energie und mit verschiedener Kennung, z.B.
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Modulation, hochfrequente Energie aussenden zu lassen. An Bord des
Luftfahrzeuges wird dann ein Empfänger vorgesehen, in dessen Ausgang die Empfangs
spannungen der beiden Sender auf Grund ihrer verschiedenen I(ennungen getrennt und
einem Ouotientenmeßwerk zugeführt werden.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.
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Abb. 1 zeigt den Verlauf einer Flugstrecke von einem Landungsfeld
24 nach einem Landungsfeld B oder umgekehrt. Da die Landungsfelder im allgemeinen
eine vorgegebene Landungsrichtung besitzen, sieht man üblicherweise in einigem Abstand
von dem Flugplatz Funkbaken P1 bzw. P, vor, die mit den Hilfsbaken P und P3 zusammen
die Flugstrecke kennzeichnen. Ein von A abgeflogenes und sich nach B bewegendes
Luftfahrzeug wird also nacheinander P1, P. und Ps überfliegen und dann, in Pn angekommen,
der durch die eigentliche Landebake gekennzeichneten Einfiugrichtung folgen.
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Außer dieser letzteren Bake, welche die Einflugriehtung festlegt,
sind am Landung feld noch andere Einrichtungen erforderlich, die dem Piloten in
jedem Augenblick möglichst genau seine Lage angeben, d. h. seine jeweilige Entfernung
vom Landungspunl; Lind gegebenenfalls auch die Höhe, in der er sich befindet.
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Zu diesem Zwecke sind außer der Führungsbake P (Abb. 2), die am Ende
des Landungsfeldes liegt, zwei weitere ungerichtete Sender D1, D vorgesehen, deren
Strablungsfelder zur Abstandsbestimmung dienen.
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Von den beiden Antennen D1, D2 wird die eine vor dem Landungsfeld
und die andere an dessen Ende oder im Bedarfsfalle auch etwas dahinter derart angeordnet,
daß ihre Verbindungslinie in der gewünschten Landeebene oder parallel zu ihr liegt.
Bei kurzen Wellen und unter sehr kleinen Erhebungswinkeln, um die es sich beim Landevorgang
stets handelt, besitzt zufolge der Reflexion auf dem Erdhoden das in einiger Entfernung
von einer horizontalen oder vertikalen Antenne aufgenommene Feld die Größe x2 .
Hierbei ist h die Höhe über dem Erdboden, .r der Abstand von der Sendeantenne und
K eine Isonstante, die proportional der Ouadratwurzel aus der ausgestrahlten Leistung
ist, wobei der Proportionalitätsfaktor einerseits von der Richtcharakteristik der
Antenne und andererseits von den Eigenschaften des Erdbodens abhängt.
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Da die Antennen D1 und D2 gleich gebaut sind und auf derselben Wellenlänge
arbeiten, werden die Faktoren JC bei gleichen Sendeleistungen für beide Antennen
gleich sein. Bezeichnet man mit d und y die entsprechenden Ahstände vom Flugzeug
(Abb. 2), so wird das Verhältnis der empfangenen Intensitäten folgenden Wert besitzen:
Dieses Verhältnis ist ein sehr genaues Maß für die Lage des Luftfahrzeuges in Flugrichtung
in bezug auf die Standorte der beiden Sender, ausgenommen wenn es sich genau senkrecht
über der Antenne D1 befindet, d. h. während einer sehr kurzen Zeit, die im allgemeinen
kürzer als eine Sekunde ist.
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Die Antennen D1 und D2 werden mit zwei verschiedenen Tonfrequenzen
fl und i2 moduliert. Im Ausgang des Empfängers R (Abb. 3) werden diese Frequenzen
durch ahgestimmte Kreise F1, F2 getrennt und, gegehenenfalls nach Gleichrichtung,
einem Quotientenmeßwerk zugeführt. Unter einem Quotientenmeßwerk wird dabei ein
beliebiges Instrument zur Anzeige des Amplitudenverhältnisses zweier Ströme bzw.
Spannungen verstanden, z. B. ein Gleichstrominstrument mit zwei gekreuzten Drehspulen.
Die Al)-lesung des Quotientenmeßwerkes zeigt direkt durch den Verlauf der Kurve
den Abstand an. Bei großem Abstand vom Landungsfeld wird das Verhältnis
nahezu gleich 1. entsprechend einer Stellung des zeiger beispielsweise auf Skalenmitte.
Beim Weiterflug des Luftfahrzeuges zum Landungsfeld nimmt das Verhältnis
zu und nähert sich dem Wert Unendlich, wenn das Flugzeug in die Nähe der Antenne
kommt; es hewegt sich daher der Zeiger stetig bis an das Ende des Skalenbereiches.
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Sobald die Antenne D, überflogen ist, verringert sich das Verhältnis
wieder, und der Zeiger kehrt in die Mittelstellung zuriick, die er auf dem halben
Wege zwischen Dt und D erreicht. Von da ab wird das Verhältnis kleiner als Eins.
und der Zeiger schlägt in anderer Richtung aus. Wenn das Flugzeug etwa bei 2/3 des
Abstandes zwischen D1 und D2 landen soll, ist däs entsprechende FeI-3-stärkenverhältnis
im Landungspunkt 4/9.
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Dieser Wert läßt sich an der Skala mit guter Genauigkeit ablesen.
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Die Tatsache, daß das Verhältnis 1 zwei x mal durch denselben Wert
hindurchgeht, hat praktisch keine Bedeutung, denn beim ersten Hindurchgang ist das
Luftfahrzeug noch verhältnismäßig weit vom Landungsfeld entfernt, und der Zeigeraussehlag
ändert sich nur langsam, beispielsweise von links nach rechts gehend. Beim zweiten
Durchgang hingegen befindet sich der Standort zwischen den beiden Antennen, und
es verschiebt sich daher der Zeiger schnell im umgekehrten Sinne, so daß die.beiden
Fälle ohne Schwierigkeiten unterschieden werden können.
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Wenn für die Blindlandung im Luftfahrzeug noch ein die jeweilige
Höhe über Boden angebendes Zeigerinstrument vorhanden ist, kann dieses mit dem Anzeigeinstrument
für die Entfernung vom Landungsfeld derart vereinigt werden, daß sich die beiden
Instrumentzeiger kreuzen. Da das Luftfahrzeug hei der Landung eine bestimmte Landekurve
in der Vertikalebene einhalten soll, muß es in jeder Entfernung vom Landungsfeld
eiqe vorgeschriebene Höhe iiber Boden besitzen.
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Es werden daher bei richtiger Landung die Zeigerausschläge stets in
einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, so daß sich der
Kreuzungspunkt
der Zeiger längs einer vorgeschriebenen Kurve bewegt, die auf der Skalenscheibe
des Instrumentes aufgezeichnet werden kann. Der Pilot braucht dann das Fahrzeug
nur so zu steuern, daß sich der Kreuzungspunkt der Zeiger längs dieser Kurve bewegt.