СВЕТОСИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА АЭРОДРОМА Российский патент 2002 года по МПК B64F1/20 

Изобретение относится к авиации, более конкретно к аэродромному оборудованию, и может быть использовано в светосигнальном оборудовании аэродрома для повышения его информативности и улучшения восприятия летчиком для повышения безопасности посадки самолетов в условиях ограниченной видимости.

Известна светосигнальная система аэродрома для обеспечения посадок по I, II и III категориям ИКАО, являющаяся наиболее употребительной и принятая за стандартную (см. Ю.Г.Басов. "Светосигнальные устройства." М. Транспорт, 1993 г. , стр. 113.). Система содержит огни осевой линии, ограничительные, боковые, входные огни взлетно-посадочной полосы (ВПП), огни концевой полосы безопасности, огни зоны приземления и огни зоны приближения. Огни зоны приближения располагаются перед входной кромкой ВПП и включают, как правило, несколько рядов огней, расположенных вдоль оси ВПП по обеим сторонам от нее и несколько рядов огней различной длины, расположенных на различном расстоянии от ВПП перпендикулярно ее оси.

Такая система является достаточно сложной и громоздкой и в то же время не дает летчику достаточно полную визуальную информацию о положении самолета относительно ВПП на заключительном этапе посадки. На этом, самом сложном этапе посадки пилотирование самолета осуществляется летчиком вручную и визуально. Поэтому в это время летчику необходима визуальная информация о положении самолета относительно ВПП по дальности, высоте и скорости снижения. Однако из-за большого угла тангажа на этапе выравнивания летчик не видит огней, расположенных возле оси ВПП при посадке таких самолетов, как F/A-18, Су-27, МиГ-29 и видит их не в достаточной степени при посадке самолетов типа Boeing-767, Ty-204. В таких условиях взгляд летчика, направленный вперед и в сторону на 15-20^o пытается "зацепиться за землю", чтобы получить недостающую информацию, что не всегда удается. Кроме того, точность восприятия высоты и скорости снижения летчиком зависит от квалификации штурмана, считывающего высоту с приборов. Более того, белый цвет огней приближения требует несколько попыток, чтобы разглядеть линии горизонтов, что также не всегда возможно, особенно в условиях тумана, создающего ореолы вокруг огней. В таких условиях, учитывая скоротечность посадки, ее точность и безопасность в значительной степени зависят от квалификации экипажа.

Таким образом, известная светосигнальная система не обладает достаточной информативностью и не обеспечивает достаточную безопасность посадки, особенно в сложных метеоусловиях.

Известны попытки улучшения светосигнальных систем аэродромов.

Известна спектрально-сбалансированная хроматическая светосигнальная система NASA, включающая огни осевой линии, боковые и входные огни ВПП, огни зоны приземления и огни зоны приближения (см. патент США 4291294, Кл. В 64 F 1/20, 1981 г.). В ней ряды огней зон приближения и посадки, расположенные по обеим сторонам оси ВПП, выполнены в виде красных и голубых мерцающих огней, хроматически сбалансированных. Такая система позволяет улучшить восприятие огней, особенно в условиях тумана. Однако система сохраняет указанные выше недостатки, не позволяющие обеспечить достаточную безопасность посадки на ее заключительном этапе.

Известны способ и установка для направленного ориентирования самолета при заходе на посадку фирмы Britec (Франция) (см. патент США 5136288, Кл. В 64 F 1/18. 1992 г.), включающая установку не менее трех огней с каждой стороны ВПП у ее входной кромки, выполненных таким образом, что при своей работе они создают три световые зоны в направлении захода самолета на посадку, позволяющие ему занимать правильное положение. Однако данная система решает только задачу обеспечения правильного захода на посадку при достаточно хорошей видимости и не обеспечивает достаточную безопасность посадки самолета на ее заключительном этапе.

Известна система огней приближения и посадки для самолета (патент США 3964015, 1976 г.), которая представляет в том числе огни зоны приближения, выполненные в виде двух рядов световых продолговатых полос, которые сходятся и пересекаются в точке прицеливания на взлетно-посадочной полосе, и точечные огни, расположенные внутри рядов продолговатых огней и выше их. Указанные огни образуют две наклонные плоскости, проходящие через продолговатые и точечные огни, пересекающиеся в центре над зоной приближения так, что образуют точную траекторию приближения самолета, наклоненную и приходящую в точку прицеливания (предполагаемую точку приземления на ВПП).

Недостатком такой светосигнальной системы является ее сложность, строгая детерминированность ее траектории как в вертикальной, так одновременно и в горизонтальной плоскостях, что приводит к усложнению процесса пилотирования.

Ни летчик, ни автопилот не в состоянии выдержать траекторию снижения без отклонений от заданных значений по направлению и высоте полета, а следовательно, в первоначальный момент обнаружения в тумане огней самолет не попадает на линию пересечения световых плоскостей, определяющих идеальную траекторию посадки, из-за чего не обеспечивается выравнивание самолета по заданной траектории.

Кроме того, при условиях метеоминимума, соответствующих I категории ИКAO и ниже, остающийся с момента обнаружения огней приближения и до начала выравнивания резерв времени, составляющий 15-10 с, слишком мал для выхода на заданную глиссаду снижения с заданной вертикальной скоростью, но достаточен для исправления вертикальной скорости снижения, что только реально в этот момент и требуется.

Таким образом, известные светосигнальные системы аэродромов не обладают достаточной информативностью и не обеспечивают безопасность заключительного этапа посадки самолета, особенно в условиях атмосферных помех.

Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание такой светосигнальной системы аэродрома, которая позволила бы летчику получать визуальную информацию о положении самолета относительно точки приземления по дальности и относительно заданной глиссады снижения по высоте на заключительном этапе посадки - стадии ручного управления. Кроме того, система должна быть простой по конструкции, обеспечивать легкость восприятия летчиком в условиях дефицита времени. Таким образом, система должна обеспечивать более высокую степень безопасности посадки самолетов.

В соответствии с изобретением поставленная задача достигается тем, что в светосигнальной системе аэродрома, включающей огни осевой линии, ограничительные, боковые и входные огни ВПП, огни зоны приземления и зоны приближения, огни зоны приближения выполнены установленными вдоль двух сходящихся линий, образующих острый угол схождения, вершина которого расположена на оси взлетно-посадочной полосы в начальной ее части, причем тангенс половины угла схождения линий огней зоны приближения выбран из выражения:
tgψ = Z/X = (3,6÷13,0)•tgα,
где ψ - половина угла схождения линий огней зоны приближения,
α - угол наклона установленной глиссады взлетно-посадочной полосы (ВПП),
Z - расстояние от оси взлетно-посадочной полосы до огня зоны приближения,
Х - расстояние от огня до вершины угла схождения огней зоны приближения, взятое вдоль оси взлетно-посадочной полосы.

Величина угла приближения не может быть выбрана менее указанной ввиду того, что предлагаемые линии огней приближения будут слишком близко расположены к осевой линии ВПП и могут быть не видны в боковые форточки заходящего на посадку самолета. Кроме того, указанные линии огней приближения становятся близки к параллельным линиям, что не позволит их использовать для контроля глиссады снижения, т.е. теряется эффект изобретения.

При выборе величины угла приближения более указанной огни приближения оказываются расположенными слишком далеко от летчика, из-за чего они, с одной стороны, могут быть не видны на достаточном удалении при ограниченной видимости, с другой стороны, они становятся близки к тупому углу, что также затруднит их использование для контроля глиссады снижения.

Целесообразно огни зоны приближения располагать вплоть до боковых огней взлетно-посадочной полосы.

При осуществлении приближения к ВПП летчик пилотирует самолет таким образом, чтобы удерживать появляющиеся из тумана огни в таком угловом положении, в каком они были обнаружены в период перехода от приборного к визуальному полету, что позволяет привести самолет в зону приземления независимо от начального положения его по вертикали.

Такое выполнение огней зоны приближения имеет простую конструкцию, упрощает точное приведение самолета к ВПП.

Перечень чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает схему светосигнального оборудования аэродрома I категории ИКАО, оборудованного в соответствии с изобретением;
фиг. 2 показывает вид из кабины летчика при движении самолета ниже глиссады;
фиг. 3 показывает вид из кабины летчика при движении самолета по глиссаде;
фиг. 4 показывает вид из кабины летчика при движении самолета выше глиссады.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Аэродром I категории ИКАО, оборудованный светосигнальными огнями в соответствии с изобретением, содержит взлетно-посадочную полосу (ВПП) 1 с осью ВПП 2 (см. фиг.1). Светосигнальное оборудование включает:
- боковые огни 3, размещенные вдоль обеих продольных кромок ВПП и служащие для обозначения ширины ВПП;
- входные огни 4, выполненные с зеленым светофильтром, установленные вдоль порога ВПП и предназначенные для обозначения ее начала;
- ограничительные огни 5 с красным светофильтром, расположенные вдоль торца ВПП и предназначенные для обозначения ее конца.

Кроме того, система снабжена огнями приближения 6, расположенными перед ВПП, между ближним приводным радиомаяком и началом ВПП. Огни зоны приближения 6 выполнены установленными вдоль двух сходящихся линий 7 и 8, образующих острый угол - угол схождения 2ψ. Вершина угла схождения - точка "А" - расположена на оси ВПП в начальной ее части. Целесообразно точку "А" размещать в зоне приземления самолета несколько далее (70-80 м) от точки приземления так, чтобы линия визирования глаза летчика с учетом его высоты над шасси самолета упиралась бы в нее при движении самолета по глиссаде, принятой для данной ВПП аэродрома. Биссектриса угла схождения совпадает с осью ВПП, вследствие чего линии 7 и 8 симметричны относительно оси ВПП и составляют с ней половину угла схождения ψ. Угол схождения огней зоны приближения выполнен таким, чтобы тангенс половины угла схождения соответствовал выражению
tgψ = Z/X = (3,6÷13,0)•tgα,
где ψ - половина угла схождения линий огней зоны приближения,
α - угол наклона установленной глиссады взлетно-посадочной полосы (ВПП),
Z - расстояние от оси взлетно-посадочной полосы до огня зоны приближения,
Х - расстояние от огня до вершины угла схождения огней зоны приближения, взятое вдоль оси взлетно-посадочной полосы.

Огни зоны приближения 6 простираются от входной кромки ВПП в направлении захода на посадку на расстояние, равное ~ 900 - 1000 м. С другого конца огни зоны приближения расположены вплоть до боковых огней ВПП. Кроме того, плоскость расположения огней приближения, как правило, располагается горизонтально на уровне зоны приземления ВПП. Сами огни выполнены в виде прожекторных огней наземного расположения, размещены с шагом ~ 30 м и развернуты в сторону захода на посадку.

Сходящиеся огни зоны приближения 6 могут быть дополнены центральным рядом огней 10, расположенных на продолжении оси ВПП.

Для усиления заметности огни зоны приближения 6, выполненные в виде прожекторных огней постоянного свечения, могут быть дополнены импульсными огнями, например прожекторными лампами с конденсаторным разрядом. Импульсные огни могут быть размещены вдоль линий, параллельных линиям 7 и 8, либо на линиях 7, 8, между огнями 6.

Аэродромы II и III категорий ИКАО оснащаются дополнительным светосигнальным оборудованием: огнями зоны приземления, огнями осевой линии ВПП, огнями концевых полос безопасности. Однако оборудование их огнями приближения в соответствии с изобретением выполняется аналогично вышеописанному.

Осуществление посадки самолета на аэродромы, оборудованные в соответствии с изобретением, осуществляется следующим образом.

При приближении к аэродрому, обнаружив светосигнальные огни, летчик уточняет свое положение относительно ВПП и глиссады с помощью инструментальных средств, после чего производит заход на посадку, направляя свой самолет в предполагаемую точку схождения огней зоны приближения, т.е. в точку "А". Положение самолета относительно заданной глиссады снижения контролируется летчиком по данным системы указания глиссады или по скорости снижения. При подходе к ВПП на расстояние 800 - 1000 м или при снижении до высоты 90 - 50 м летчик переходит на ручное управление, руководствуясь визуальной информацией, получаемой им путем восприятия окружающей обстановки через остекление кабины. Вид сходящихся огней приближения вместе с боковыми огнями ВПП дает возможность летчику оценивать достаточно точно ориентацию самолета относительно оси ВПП, о расстоянии до зоны приземления и наличии крена самолета. Кроме того, по углу схождения огней приближения, по его изменению летчик получает возможность судить о положении самолета относительно глиссады, об изменении скорости снижения. Так, при движении по глиссаде летчик видит из кабины картину, аналогичную фиг.3, при движении ниже глиссады - картину, аналогичную фиг.2, а при движении выше глиссады - картину, аналогичную фиг.4. Более того, "удерживая" картину сходящихся огней приближения постоянной, такой, какой летчик увидел ее при заходе на посадку в начальный момент, находясь на глиссаде, он неизменно приведет самолет в предполагаемую зону приземления на ВПП.

Таким образом, предложенная система светосигнального оборудования аэродрома позволяет получить летчику на заключительном этапе захода и расчета на посадку дополнительную визуальную информацию, что дает возможность производить более уверенную и точную посадку. Это, в свою очередь, приводит к повышению безопасности посадки, особенно в условиях ограниченной видимости, затрудняющей восприятие летчиком визуальной информации.

Кроме того, система светосигнального оборудования упрощается за счет отсутствия линий огней световых горизонтов, нескольких рядов осевых огней, сокращаются затраты на ее установку и обслуживание.

Изобретение относится к воздушному транспорту и касается создания аэродромного оборудования. Светосигнальная система имеет огни осевой линии, ограничительные, боковые и входные огни взлетно-посадочной полосы (ВПП), огни зоны приземления и огни зоны приближения. Огни зоны приближения установлены вдоль двух сходящихся линий, образующих острый угол схождения, вершина которого находится на оси взлетно-посадочной полосы в начальной ее части. Тангенс половины угла схождения линий огней зоны приближения выбран из выражения
tgψ = Z/X = (3,6÷13,0)•tgα,
где ψ - половина угла схождения линий огней зоны приближения, α - угол наклона установленной глиссады взлетно-посадочной полосы (ВПП), Z - расстояние от оси взлетно-посадочной полосы до огня зоны приближения, Х - расстояние от огня до вершины угла схождения огней зоны приближения, взятое вдоль оси взлетно-посадочной полосы. Огни зоны приближения могут быть расположены вплоть до боковых огней ВПП. Технический результат реализации изобретения заключается в получении летчиком визуальной информации о положении самолета относительно точки приземления по дальности и относительно заданной глиссады посадки по высоте на заключительном этапе посадки на стадии ручного управления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светосигнальная система аэродрома, включающая огни осевой линии, ограничительные, боковые и входные огни взлетно-посадочной полосы (ВПП), огни зоны приземления и огни зоны приближения, выполненные установленными вдоль двух сходящихся линий, образующих острый угол схождения, вершина которого расположена на оси взлетно-посадочной полосы в начальной ее части, отличающаяся тем, что тангенс половины угла схождения линий огней зоны приближения выбран из выражения
tgψ = Z/X = (3,6-13,0)•tgα,
где ψ - половина угла схождения линий огней зоны приближения;
α - угол наклона установленной глиссады взлетно-посадочной полосы;
Z - расстояние от оси взлетно-посадочной полосы до огня зоны приближения;
Х - расстояние от огня до вершины угла схождения огней зоны приближения, взятое вдоль оси взлетно-посадочной полосы. 2. Светосигнальная система по п.1, отличающаяся тем, что огни зоны приближения расположены вплоть до боковых огней взлетно-посадочной полосы.