RU2434791C1 - Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (впп) - Google Patents
Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (впп) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434791C1 RU2434791C1 RU2010112622/11A RU2010112622A RU2434791C1 RU 2434791 C1 RU2434791 C1 RU 2434791C1 RU 2010112622/11 A RU2010112622/11 A RU 2010112622/11A RU 2010112622 A RU2010112622 A RU 2010112622A RU 2434791 C1 RU2434791 C1 RU 2434791C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- runway
- laser
- axis
- aircraft
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к светотехнике, в частности к светосигнальным системам, предназначенным для ориентации в ночное время, в сумерках и сложных метеоусловиях пилотов летательных аппаратов (ЛА) при взлете, посадке и пробеге относительно оси взлетно-посадочной полосы (ВПП). Система ориентации движущегося объекта относительно оси ВПП содержит два лазерных излучателя видимого диапазона спектра с коллимированными лучами, расположенными в конце ВПП на оси. Лучи первого и второго излучателей разведены под небольшими равными углами (до 5 градусов) симметрично относительно осевой вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП. Угол наклона лазерного луча к плоскости ВПП установлен меньше угла траектории снижения ЛА при посадке. Достигается снижение электропотребления и обеспечение безопасности при взлете и посадке. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к светотехнике, в частности к светосигнальным системам, предназначенным для ориентации относительно оси ВПП в ночное время, в сумерках и сложных метеоусловиях пилотов летательных аппаратов (ЛА) при пробеге по взлетно-посадочной полосе до момента отрыва или при посадке. Кроме того, изобретение может быть использовано для ориентации относительно оси ВПП, дорожного полотна или оси фарватера водителей или лоцманов соответственно наземных или водных средств транспорта в ночное время, в сумерках и при ограниченной метеовидимости.
Известны светосигнальные системы, предназначенные для ориентации в ночное время, в сумерках и при ограниченной метеовидимости пилотов ЛА относительно оси ВПП при совершении взлета, посадки и движения ЛА по ВПП, удовлетворяющие требованиям I и II категорий метеоминимумов [1] (В.В.Жуков, Б.А.Вольперт, В.А.Воеводинский. Электрическое и световое оборудование аэропортов. - Москва: Транспорт, 1976. - 279 с.), в которых для сигнализации о расположении оси взлетно-посадочной полосы (ВПП) на аэродромах используют встроенные в поверхность ВПП осевые огни углубленного типа. Огни располагают вдоль оси ВПП с продольным интервалом между ними равным 15 м.
Недостатком светосигнальной системы [1] является большое количество сложных по конструкции огней углубленного типа (более ста шестидесяти штук), которые необходимо встроить в ВПП длиной до 2500 м по ее оси и к каждому подвести электропитание, а также высокое энергопотребление системы, дискретность получаемой информации, сложность ремонта и эксплуатации углубленных огней. Кроме того, к недостаткам известной светосигнальной системы [1] можно отнести большой объем работ и существенные финансовые затраты при установке (монтаже) углубленных огней на ВПП.
Известна осветительная система [2] (Патент РФ №2093430 кл. B64F 1/20, E01F 9/04, 1991.), встраиваемая в полое пространство взлетно-посадочной полосы для обозначения оси ВПП, содержащая базовую плиту и излучающую вставку, расположенную в базовой плите, причем излучающая вставка размещена в отдельном корпусе и представляет модульную конструкцию с возможностью ее извлечения. N осветительных модулей, встроенных в поверхность ВПП, образуют систему осевых огней углубленного типа.
Недостатками системы огней углубленного типа для обозначения оси ВПП на основе осветительных модулей [2] являются конструктивная сложность системы, многоэлементность, высокое энергопотребление и информационная дискретность.
Наиболее близким техническим решением (прототип) для визуализации (обозначения) оси протяженной прямолинейной трассы (оси канала) [3] (Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные системы. - М: Радио и связь, 1987. - 160 с.) является визуальная система ориентации, которая содержит лазерный излучатель видимого диапазона спектра с коллимированным лучом, проходящим над осью канала на высоте 30.5 метра в осевой вертикальной плоскости. Лазерный излучатель установлен в конце прямолинейного участка коридора проводки и его луч зрительно воспринимается в виде отрезка прямой линии (линейного ориентира). Ориентация выполняется визуально по отклонению от вертикали линейного ориентира при смещении судна относительно оси канала. При движении судна точно по оси канала лазерный луч имеет вид вертикального отрезка. При смещении судна линейный ориентир отклоняется от вертикали в сторону, противоположную смещению судна от оси канала. Этой сигнальной информации достаточно для принятия решения и выполнения корректирующего маневра, возвращающего судно на траекторию движения по оси канала.
Недостатком системы ориентации [3] (применительно к системе ориентации ЛА) относительно оси взлетно-посадочной полосы (ВПП) является высокая вероятность попадания прямого лазерного излучения в глаза пилота при пересечении летательным аппаратом лазерного луча в момент совершения взлета (посадки), которое может вызвать ослепление пилота и временную потерю ориентации, тем самым увеличивается опасность возникновения аварийной ситуации.
Целью предлагаемого изобретения являются конструктивные упрощения существующих систем ориентации пилотов ЛА относительно оси взлетно-посадочной полосы, минимизация материальных и временных затрат при развертывании на объектах различных категорий, снижение энергопотребления и обеспечение безопасности при взлете и посадке.
Поставленная цель достигается тем, что система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы содержит два лазерных излучателя видимого диапазона спектра с коллимированными лучами, расположенных в конце ВПП на ее оси, причем лучи обоих излучателей находятся в плоскости, проходящей под углом к плоскости ВПП. Лучи лазерных излучателей разведены под небольшими равными углами (до 5 градусов) симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП. При движении объекта точно по оси ВПП лазерные лучи визуально воспринимаются в виде двух отрезков, исходящих из одной точки и симметрично расположенных относительно вертикали. При отклонении объекта от оси в процессе движения визуальная симметрия нарушается, что является информацией для принятия решения о выполнении корректирующего маневра, возвращающего объект на траекторию движения по оси ВПП. Указанная пространственная ориентация лазерных лучей позволяет оградить зрение пилота от прямого попадания лазерного излучения при посадке ЛА и движении по ВПП и в то же время обеспечить информацией о траектории движения ЛА относительно оси ВПП.
Изобретение отличается от известного ближайшего аналога [3], содержащего первый лазерный излучатель видимого диапазона спектра с коллимированным лучом, направленным в сторону движущегося объекта и установленный в конце ВПП, тем, что первый лазерный излучатель установлен на оси ВПП, а вблизи первого лазерного излучателя дополнительно установлен второй лазерный излучатель видимого диапазона спектра с коллимированным лучом с углом наклона лазерного луча к плоскости ВПП меньшим угла траектории снижения ЛА. Лазерные лучи первого и второго излучателей разведены под небольшими (до 5 градусов) равными углами симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП. Кроме того, лазерные излучатели выполнены с возможностью управления направлением лазерных лучей в пространстве, возможностью амплитудной модуляции мощности излучения и возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения.
Сущность изобретения поясняется рисунками фиг.1, фиг.2 и фиг.3 (а, б, в). На рисунках фиг.1, фиг.2 приведена схема расположения лазерных излучателей относительно плоскости ВПП и направление лазерных лучей в пространстве. На рисунке фиг.3 (а, б, в) показаны проекции лазерных лучей на фронтальную плоскость, зрительно воспринимаемые пилотом при различных положениях ЛА относительно оси ВПП при пробеге по взлетно-посадочной полосе до момента отрыва или после касания ВПП в процессе посадки.
На рисунках фиг.1, фиг.2 и фиг.3 (а, б, в) приняты следующие обозначения: 1 - первый лазерный излучатель; 2 - второй лазерный излучатель; h - высота установки лазерных излучателей; 3 - луч первого излучателя; 4 - луч второго излучателя; 5 - плоскость ВПП; Θ - угол наклона плоскости расположения лазерных лучей к плоскости ВПП; 6 - летательный аппарат; 7 - порог ВПП; Θгл - угол глиссады снижения ЛА; 8 - геометрическая продольная ось ВПП; 9 - продольные границы ВПП; γ1, γ2 - углы лазерных лучей относительно осевой вертикальной плоскости. Кроме того, на рисунке фиг.3 (а, б, в) дополнительно имеются следующие обозначения: 10 - проекция на плоскость визирования первого (левого) лазерного луча, зрительно воспринимаемая пилотом ЛА; 11 - проекция на плоскость визирования второго (правого) лазерного луча, зрительно воспринимаемая пилотом ЛА; 12 - вертикаль, проходящая через точку установки лазерных излучателей; φ1 - угол между проекцией левого лазерного луча на фронтальную плоскость и вертикалью 12; φ2 - угол между проекцией правого луча на фронтальную плоскость и вертикалью 12.
Как видно из рисунков фиг.1, фиг.2, лазерные излучатели 1 и 2 установлены вблизи конца ВПП за ее пределами на высоте h (h не более 0.5 м). Лучи 3 и 4 лазерных излучателей 1 и 2 направлены под углом Θ к плоскости ВПП 5 и разведены симметрично относительно осевой вертикальной плоскости на равные углы γ1 и γ2 (γ1=γ2). Такое расположение лучей позволяет пилоту ЛА ночью, в сумерках и сложных метеоусловиях видеть проекции лазерных лучей на фронтальную плоскость в виде линейных ориентиров 10 и 11 (фиг.3 а, б, в), по которым пилот определяет положение ЛА относительно оси ВПП и в то же время ограждает зрение пилота от прямого
попадания лазерного излучения при посадке ЛА и движении по ВПП.
На рисунке фиг.3 (а, б, в) схематично показано три варианта зрительно воспринимаемых пилотом ЛА проекций лазерных лучей на плоскость визирования:
а - при смещении ЛА влево от оси ВПП;
б - при нахождении ЛА на оси ВПП;
в - при смещении ЛА вправо от оси ВПП.
Ориентация пилота ЛА при поперечном смещении ЛА относительно оси ВПП происходит путем визуального восприятия пилотом проекций левого и правого лазерных лучей на фронтальную плоскость и оценке изменения углов φ1 и φ2 относительно вертикали 12, проходящей через точку установки излучателей.
Смещение ЛА влево или вправо от оси ВПП приводит к изменению ориентации проекций лазерных лучей относительно вертикали 12. То есть при смещении ЛА влево (фиг.3а) угол φ1 между проекцией левого луча 3 и вертикалью 2 становится меньше угла φ2 между проекцией правого луча 4 и вертикалью (φ1<φ2). При нахождении ЛА точно на оси ВПП (фиг.3.б) углы φ1 и φ2 равны между собой (φ1=φ2), а при смещении ЛА вправо (фиг.3,в) угол φ1 будет больше угла φ2 (φ1>φ2). Зрение человека чувствительно к угловым отклонениям линий в пространстве, поэтому пилот при движении ЛА по ВПП фиксирует в каждый момент времени изменения соотношений между углами φ1 и φ2, которые соответствуют отклонениям ЛА от оси ВПП. Это позволяет пилоту ЛА управлять направлением движения ЛА и поддерживать траекторию движения ЛА на оси ВПП.
Угол наклона Θ плоскости расположения лазерных лучей к плоскости ВПП выбирается меньше угла траектории снижения ЛА с целью уменьшения вероятности попадания лазерного излучения в глаза пилота при совершении посадки.
Для оптимизации параметров системы посадки в зависимости от метеоусловий и категорий ВПП, лазерные излучатели выполнены с возможностью управления направлением лазерных лучей в пространстве и (или) возможностью амплитудной модуляции мощности излучения и (или) возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения. Управление оптическими и пространственными параметрами лучей по заранее заданному алгоритму с помощью функционально связанного контроллера и блока управления позволяет адаптировать видимость правого и левого лучей при изменении фона, метеоусловий, времени года, внешних засветок и т.п, а также передавать информацию об изменении алгоритма взлета/посадки в случае возникновения нештатной ситуации.
Возможность управления направлением лазерных лучей в пространстве позволяет для конкретных категорий ВПП и типов ЛА установить оптимальный угол наклона плоскости расположения лазерных лучей к плоскости ВПП (угол Θ) и оптимизировать величину углов разведения (γ1 и γ2) лазерных лучей относительно осевой вертикальной плоскости с целью улучшения видимости лучей при изменении метеовидимости.
Возможность амплитудной модуляции мощности излучения позволяет улучшать видимость лучей при изменении погодных условий или освещенности путем увеличения мощности излучателей и (или) путем импульсной модуляции, параметры которой могут нести дополнительную информацию с указанием о необходимости изменения режима движения по ВПП по иному алгоритму.
Возможность изменения спектрального состава (цвета) излучения, например, в область более коротких длин волн позволяет улучшить видимость лучей в условиях особо высокой метеовидимости при малом количестве рассеивающих частиц в атмосфере, а изменения спектрального состава в область более длинных длин волн - в условиях плохой метеовидимости (высокой степени рассеивания оптического излучения). Технически такая возможность реализуется, к примеру, с помощью установки в одном излучателе двух полупроводниковых лазеров с различными длинами волн и их переключении при изменении метеовидимости.
Исходя из принципа работы предлагаемой системы ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы, очевидно, что при совершении взлета или посадки лазерные лучи не пересекают траекторию движения ЛА, поэтому данная система безопасна для пилотов ЛА. То есть пилот при любых допустимых маневрах на ВПП и вблизи нее не попадает в прямое лазерное излучение. Лазерные лучи проходят выше кабины пилота и справа и слева при движении ЛА по ВПП. Рассеянное излучение, по которому ориентируется пилот, безопасно в пределах мощности используемых лазерных излучателей и времени их воздействия (Рассеянное излучение лазеров видимого спектра с мощностью излучения менее 0,5 Вт в соответствии ГОСТ Р 50723-94 п.6.1. безопасно для наблюдения в течение времени до 2…3-часов).
Практическая реализация предлагаемого технического решения подтверждена результатами макетирования системы, состоящей из двух лазерных полупроводниковых излучателей красного спектрального диапазона с длиной волны λ=635 нм коллимированного излучения с расходимостью 0,8 мрад и мощностью излучения каждого излучателя до 200 мВт. При испытании системы подтверждена видимость лучей в виде V-образного ориентира и высокая точность (менее 1 м/км) при ориентации при смещении транспортного средства (ТС) относительно оси ВПП на расстояниях до 2500 м от точки установки излучателей.
Источники информации
1. Жуков В.В., Вольперт Б.А., Воеводинский В.А. Электрическое и световое оборудование аэропортов. - Москва, Транспорт, 1976. - 279 с.
2. Патент РФ №2093430 кл. B64F 1/20, E01F 9/04, 1991.
3. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные системы. - М: Радио и связь, 1987. - 160 с. (прототип).
Claims (8)
1. Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (ВПП), содержащая первый лазерный излучатель видимого диапазона спектра с коллимированным лучом, направленным в сторону движущегося объекта и установленный в конце ВПП, отличающаяся тем, что первый лазерный излучатель установлен на оси ВПП, а вблизи первого лазерного излучателя дополнительно установлен второй лазерный излучатель видимого диапазона спектра с коллимированным лучом с углом наклона лазерного луча к плоскости ВПП меньшим угла траектории снижения ЛА при посадке, при этом лучи первого и второго лазерных излучателей разведены под небольшими (до 5°) равными углами симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП.
2. Система ориентации по п.1, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью управления направлением лазерных лучей в пространстве.
3. Система ориентации по п.1, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения.
4. Система ориентации по п.1, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения.
5. Система ориентации по п.2, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения.
6. Система ориентации по п.2, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения.
7. Система ориентации по п.3, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения.
8. Система ориентации по п.5, отличающаяся тем, что лазерные излучатели выполнены с возможностью изменения спектрального состава (цвета) излучения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112622/11A RU2434791C1 (ru) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (впп) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112622/11A RU2434791C1 (ru) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (впп) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010112622A RU2010112622A (ru) | 2011-10-10 |
RU2434791C1 true RU2434791C1 (ru) | 2011-11-27 |
Family
ID=44804678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112622/11A RU2434791C1 (ru) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (впп) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2434791C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601511C1 (ru) * | 2015-06-25 | 2016-11-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" | Способ обеспечения посадки ла в сложных метеоусловиях и система его реализации |
RU2607723C2 (ru) * | 2015-02-20 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" | Способ ориентации по лазерному лучу |
US11024187B2 (en) | 2018-12-19 | 2021-06-01 | The Boeing Company | Aircraft positioning on a taxiway |
RU2767557C1 (ru) * | 2019-04-18 | 2022-03-17 | СЕРФЕЙС ИГНИТЕР, ЭлЭлСи | Источник инфракрасного излучения для применений, связанных с огнями взлетно-посадочных полос аэропортов |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518891C2 (ru) * | 2012-03-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" | Система индикации высоты летательного аппарата (ла) над порогом взлетно - посадочной полосы (впп) |
RU2522766C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" | Система визуальной посадки летательных аппаратов (ла) |
-
2010
- 2010-03-31 RU RU2010112622/11A patent/RU2434791C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607723C2 (ru) * | 2015-02-20 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" | Способ ориентации по лазерному лучу |
RU2601511C1 (ru) * | 2015-06-25 | 2016-11-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" | Способ обеспечения посадки ла в сложных метеоусловиях и система его реализации |
US11024187B2 (en) | 2018-12-19 | 2021-06-01 | The Boeing Company | Aircraft positioning on a taxiway |
RU2753004C2 (ru) * | 2018-12-19 | 2021-08-11 | Зе Боинг Компани | Система и способ позиционирования и управления летательным аппаратом при его движении по рулежной дорожке |
RU2767557C1 (ru) * | 2019-04-18 | 2022-03-17 | СЕРФЕЙС ИГНИТЕР, ЭлЭлСи | Источник инфракрасного излучения для применений, связанных с огнями взлетно-посадочных полос аэропортов |
US11333321B2 (en) | 2019-04-18 | 2022-05-17 | Surface Igniter, LLC | Infrared source for airport runway light applications |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010112622A (ru) | 2011-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2434791C1 (ru) | Система ориентации движущегося объекта относительно оси взлетно-посадочной полосы (впп) | |
ES2715852T3 (es) | Faro dinámico para aeronaves y método para hacer funcionar un faro dinámico para aeronaves | |
CN106167101B (zh) | 飞机着陆灯单元、飞机外部照明系统以及操作飞机着陆灯单元的方法 | |
US4063218A (en) | Aircraft take-off and landing system and method for using same | |
RU2369532C2 (ru) | Лазерная система посадки воздушных судов | |
US4259658A (en) | Aircraft carrier take-off and landing system and method for using same | |
EP3284684B1 (en) | Exterior airplane light unit and method of warning ground personnel | |
US10773825B1 (en) | Laser lighting system for use in landing an aircraft in a degraded visual environment | |
ES2805074T3 (es) | Sistema de iluminación para una aeronave | |
US20050007257A1 (en) | System and method of preventing aircraft wingtip ground incursion | |
US11465773B2 (en) | Aircraft beacon light unit and set of aircraft beacon light units | |
TWI579811B (zh) | 飛機著陸導引系統及方法 | |
US5982299A (en) | Laser based visual landing aids and method for implementing same | |
US5315296A (en) | Cueing light configuration for aircraft navigation | |
US2597321A (en) | Aircraft approach system | |
US4291294A (en) | Spectrally balanced chromatic landing approach lighting system | |
RU2397115C1 (ru) | Система посадки летательных аппаратов | |
RU2483986C2 (ru) | Система посадки летательных аппаратов | |
RU2570921C2 (ru) | Лазерная система посадки воздушных судов | |
RU2671926C1 (ru) | Система огней глиссады, обеспечивающая визуальную и оптическую посадку в очках ночного видения вертолета на корабль в темное время суток | |
CN105539868A (zh) | 用于飞机着舰的甲板设备、机上设备、引导装置及方法 | |
RU2547157C2 (ru) | Лазерная система посадки летательных аппаратов (ла) на малоразмерные взлетно-посадочные площадки (впп) | |
RU174351U1 (ru) | Система лазерной посадки самолётов | |
RU2518891C2 (ru) | Система индикации высоты летательного аппарата (ла) над порогом взлетно - посадочной полосы (впп) | |
KR102589830B1 (ko) | 항공기의 이착륙 유도 장치 및 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20140507 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190401 |