СИСТЕМА ВИЗУАЛЬНОЙ ПОСАДКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (ЛА) Российский патент 2014 года по МПК B64F1/18 

Система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) относится к системам оптической навигации и может быть применена в качестве мобильной (подвижной) системы быстрого развертывания для выполнения экстренных операций службами МЧС с применением авиационных транспортных средств. Система позволяет производить посадки летательных аппаратов (ЛА) при метеовидимости до I категории ИКАО.

Известна система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) на основе комплекта подвижного светотехнического оборудования типа «Луч» [1] (Жуков В.В., Вольперт Б.А., Воеводзинский В.А. Электрическое и световое оборудование аэродромов. М.: Транспорт, 1976, стр. 68-81), состоящая из огней приближения, пограничных огней, огней подхода с функцией курсовой ориентации, входных огней, ограничительных огней, посадочных огней 600-м участка ВПП, посадочных огней центрального участка ВПП, обеспечивающих визуальную ориентацию пилота в простых метеоусловиях о границах и отдельных участках ВПП.

Недостатками системы [1] являются ее сложность, высокое энергопотребление и ограниченная мобильность светотехнического оборудования: огней приближения, пограничных огней, огней подхода, ограничительных огней, посадочных огней 600-м участка ВПП, посадочных огней центрального участка ВПП. Протяженность и разветвленность кабельных сетей энергообеспечения светотехнического оборудования дополнительно ограничивает мобильность, в связи с чем уровень мобильности известной система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) не отвечает современным требованиям. Кроме того, существенными недостатками системы являются невысокая точность индикации курса, отсутствие индикации глиссады снижения и индикации оси ВПП. Состав и технические характеристики системы не обеспечивают визуальную посадку в сложных метеоусловиях в соответствии с рекомендациями ИКАО к светотехническому оборудованию аэродромов, т.е. система не удовлетворяет требованиям по категорийности ВПП [2] (Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. - Том. - Проектирование и эксплуатация аэродромов. Издание четвертое. - М.: Авиаиздат, 2004.-272 с.)

Известна система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) на основе светосигнального оборудования по патенту РФ № 2193508 [3], обеспечивающая требования к категорийности ВПП. Известная система посадки ЛА содержит: подсистему визуальной индикации осевой линии - огни осевой линии, ограничительные огни, боковые огни, входные огни взлетно-посадочной полосы, огни зоны приземления и огни зоны приближения. Система [3] обеспечивает ориентацию пилота ЛА в сложных метеоусловиях.

Недостатками системы [3] являются ее сложность, высокое энергопотребление, а также невысокая точность индикации курса и глиссады снижения. Система является стационарной и из-за большего количества огней и кабельных сетей не обладает свойствами мобильности.

Наиболее близким техническим решением является лазерная система посадки воздушных судов (прототип) [4] (Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. - М.: Радио и связь, 1987, стр. 89-91), содержащая, в зависимости от решаемых задач, несколько лазерных излучателей, установленных вблизи взлетно-посадочной полосы (ВПП), два из которых - глиссадные - расположены по краям ВПП и предназначены для формирования лучей, определяющих плоскость глиссады, два других - боковых - расположены по краям ВПП за ее конечным торцом и предназначены для формирования лучей, обозначающих границы ВПП, еще один - курсовой - расположен перед входным порогом (торцом) на продолжении осевой линии ВПП и предназначен для формирования луча, определяющего курс посадки. Лазерная система посадки воздушных судов [4] достаточно мобильна из-за компактности и малых временных затрат на монтаж/демонтаж оборудования.

Недостатками системы [4] являются ограниченная информативность из-за отсутствия визуальной индикации поперечных границ ВПП и отсутствия визуальной индикации оси и визуальной индикации 600-метрового конечного участка ВПП.

Целью изобретения является повышение информативности системы визуальной посадки летательных аппаратов для обеспечения ориентации пилота ЛА при выполнении посадки при метеоусловиях как минимум по I категории ИКАО [2], обеспечение ориентации пилота ЛА относительно оси ВПП, обеспечение мобильности системы и сокращение временных затрат на монтаж/демонтаж оборудования, например, при смене дислокации ВПП в процессе проведения операций службами МЧС.

Поставленная цель достигается тем, что в систему посадки воздушных судов, содержащую лазерные излучатели, два из которых - глиссадные, два других - боковые и один - курсовой, дополнительно введены: лазерная подсистема визуальной индикации оси ВПП, мобильные подсистемы визуальной индикации поперечных границ ВПП и визуальной индикации 600-метрового конечного участка ВПП на светодиодных излучателях c соответствующими спектрами излучения с возможностью их автономного электропитания и модуляции яркости излучения с частотой, соответствующей области визуальной идентификации. При этом боковые лазерные излучатели расположены перед подсистемой визуальной индикации 600-метрового конечного участка ВПП. Перечисленные технические решения обеспечивают выполнение поставленной цели - повышают информативность системы ориентации пилота ЛА при выполнении посадки в сложных метеоусловиях (как минимум, по I категории ИКАО [2]) и обеспечивают ее мобильность за счет существенного уменьшения количества оборудования, его энергопотребления и снижения затрат на монтаж/демонтаж составляющих узлов системы по сравнению с существующими подвижными системами визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА).

Система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) отличается от известного технического решения, содержащего два глиссадных лазерных излучателя, курсовой лазерный излучатель и два боковых лазерных излучателя, тем, что дополнительно введены лазерная подсистема индикации оси ВПП на основе двух лазерных излучателей и светодиодные подсистемы: подсистема начального торца ВПП для визуальной индикации начального торца ВПП, подсистема конечного торца ВПП для визуальной индикации конечного торца ВПП и светодиодная подсистема конечного участка боковых границ ВПП для визуальной индикации 600-метрового конечного участка боковых границ ВПП, при этом боковые лазерные излучатели расположены перед подсистемой конечного участка боковых границ ВПП.

1. Кроме того, курсовой и глиссадные лазерные излучатели выполнены на основе твердотельных лазеров с диодной накачкой.

2. Кроме того, боковые лазерные излучатели и излучатели лазерной подсистемы визуальной индикации оси ВПП выполнены на основе полупроводниковых лазеров с цветом лучей, не совпадающим с цветом лучей курсового и глиссадных излучателей.

3. Кроме того, светодиодные подсистемы начального и конечного торцов ВПП выполнены на светодиодных излучателях c соответствующими спектрами излучения и снабжены оптическими устройствами для формирования заданных диаграмм угловой направленности (расходимости) излучения.

4. Кроме того, излучатели светодиодной подсистемы начального торца ВПП выполнены с возможностью модуляции яркости излучения с частотой, соответствующей области визуальной идентификации.

5. Кроме того, глиссадные, курсовые и боковые лазерные излучатели, а также лазерные излучатели подсистемы индикации оси ВПП выполнены с возможностью автономного (аккумуляторного) электропитания.

6. Кроме того, светодиодные подсистемы начального торца ВПП, конечного торца ВПП и конечного участка боковых границ ВПП выполнены с возможностью автономного (аккумуляторного) электропитания

Сущность изобретения поясняется рисунками фиг. 1 и фиг. 2.

На рисунке фиг.1 показана схема расположения на ВПП лазерных излучателей с указанием направления распространения их лучей и схема расположения светодиодных подсистем визуальной индикации границ ВПП.

На рисунке фиг. 2 показан вид сбоку на ВПП.

На рисунках фиг.1 и фиг.2 приняты следующие обозначения:

1 - глиссадные лазерные излучатели; 2 - лучи глиссадных излучателей; 3 - курсовой лазерный излучатель; 4 - луч курсового излучателя; 5 - боковые лазерные излучатели;

6 - лучи боковых излучателей; 7 - ось ВПП; 8 - подсистема индикации оси ВПП; 9 - лазерные излучатели подсистемы индикации оси ВПП; 10 - лучи излучателей подсистемы индикации оси ВПП (луч осевых излучателей); 11 - конечный торец ВПП;12 - подсистема конечного торца ВПП (подсистема визуальной индикации конечного торца ВПП); 13 - светодиодные излучатели подсистемы конечного торца ВПП (ограничительные огни); 14 - начальный торец ВПП; 15 - подсистема начального торца ВПП (подсистема визуальной индикации начального торца ВПП); 16 - светодиодные излучатели подсистемы начального торца ВПП (входные огни ВПП); 17 - подсистема конечного участка боковых границ ВПП (подсистема визуальной индикации 600-метрового конечного участка боковых границ ВПП); 18 - светодиодные излучатели подсистемы конечного участка боковых границ ВПП; 19 - летательный аппарат (ЛА);φ _г - угол наклона плоскости глиссады к плоскости ВПП; φ _к - угол наклона луча курсового лазерного излучателя к плоскости ВПП; θ - угол наклона лучей осевых излучателей к плоскости ВПП; γ ₁, γ ₂ - углы разведения лучей осевых излучателей относительно оси ВПП.

Система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) функционирует следующим образом.

В режиме транспортировки элементы системы находятся в упакованном виде с соответствующей маркировкой и вследствие малых габаритов доставляются к месту установки любыми видами транспорта. Разворачивание системы визуальной посадки осуществляется в соответствии со схемами фиг.1 и фиг.2.

При эксплуатации системы ее лазерные и светодиодные излучатели, входящие в соответствующие подсистемы, обеспечивают визуальную ориентацию пилота ЛА в процессе выполнения посадки.

Два глиссадных лазерных излучателя (1) формируют коллимированные лучи (2), проходящие по границам коридора посадки под углом φ _г к плоскости ВПП. Они выполняют функцию индикации плоскости глиссады и индикацию местоположения зоны приземления и тем самым функционально они заменяют используемые в светотехническом оборудовании категорированных аэродромов системы глиссадные огни и огни знака приземления.

Курсовой лазерный излучатель (3) формирует коллимированный луч (4), расположенный в вертикальной плоскости, проходящий через ось ВПП (7) под углом φ _к к плоскости ВПП, который в зависимости от специфики аэродрома имеет значения φ _к ≤ φ _г. Курсовой лазерный излучатель (3) выполняет функцию индикации положения ЛА относительно курса посадки и тем самым функционально заменяет более 30-ти огней приближения и подхода, которые используют в светосигнальном оборудовании ВПП категорированных аэродромов.

Подсистема конечного участка боковых границ ВПП (17), выполненная на основе светодиодных излучателей (18) с излучением желтого цвета, совместно с боковыми лазерными излучателями (5), которые формируют коллимированные лучи (6), обеспечивает индикацию боковых границ ВПП, тем самым выполняют функцию боковых огней, используемых в светосигнальном оборудовании ВПП категорированных аэродромов.

Подсистема индикации оси ВПП (8) содержит два лазерных излучателя (9), расположенных вблизи друг от друга за конечным торцом ВПП (11), симметрично ее продольной оси (7). Лазерные излучатели (9) формируют лучи (10), лежащие в плоскости с углом наклона θ к плоскости ВПП, которые разведены под равными углами γ _{1 =} γ ₂ относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП. По лучам (10) пилот ЛА выполняет визуальную индикацию положения ЛА относительно оси ВПП. Тем самым подсистема (8) осуществляет функцию осевых огней, рекомендуемых нормами ИКАО [2] для категорированных аэродромов, заменяя осевые огни углубленного типа, которые практически невозможно использовать в мобильных (подвижных) системах.

Подсистема начального торца ВПП (15) выполнена на светодиодных излучателях (16) зеленого цвета, установленных перед начальным торцом (14) - (порогом) ВПП, а подсистема конечного торца ВПП (12) - на светодиодных излучателях (13) красного цвета, установленных за конечным торцом ВПП (11). Подсистемы (15) и (12) осуществляют функцию индикации поперечных границ ВПП, рекомендуемую нормами ИКАО [2] для категорированных аэродромов.

Предлагаемое техническое решение “Система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА)” обладает высокой мобильностью по сравнению с известными светосигнальными системами, надежностью и эргономичностью и функционально соответствует светосигнальному оборудованию категорированнных аэродромов не ниже I категории ИКАО [2].

В заявленном техническом решении на практике могут быть использованы серийно выпускаемые лазерные излучатели зеленого цвета мощностью до 350 мВт на основе твердотельных лазеров с диодной накачкой, полупроводниковые лазерные и светодиодные излучатели, которые имеют высокую надежность, низкое потребление электроэнергии и удовлетворительные массогабаритные характеристики.

Стоит отметить, что цвет лазерного излучения курсового и глиссадного излучателей сочетается с принятыми в технике и авиации правилами выбора зеленого цвета для разрешения движения (в частности на выполнение посадки). Кроме того, в предлагаемом изобретении зеленый цвет лазерных излучателей совпадает с общепринятым [2] зеленым цветом огней, обозначающих начальный торец ВПП.

В качестве подсистемы индикации оси ВПП целесообразно использовать техническое решение по патенту РФ 24334791 [6], которое в полной мере обеспечивает индикацию оси ВПП в заявляемой мобильной системе визуальной посадки летательных аппаратов.

Источники информации

1. Жуков В.В., Вольперт Б.А., Воеводзинский В.А. Электрическое и световое оборудование аэродромов. М.: Транспорт, 1976. - стр. 68-81.

2. Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. - Том I. - Проектирование и эксплуатация аэродромов. Издание четвертое. - М.: Авиаиздат, 2004. - 272 с.

3. Патент РФ № 2193508, МПК B64F1/20.

4. Патент РФ № 2369532, МПК B64F1/18.

5. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. - М.: Радио и связь, 1987. - Стр. 89-91.

6. Патент РФ 24334791 МПК B64 F 1/18.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к системам оптической навигации. Система визуальной посадки летательных аппаратов состоит из двух глиссадных лазерных излучателей, курсового и двух боковых лазерных излучателей, лазерной подсистемы визуальной индикации оси ВПП, подсистемы начального торца ВПП, подсистемы конечного торца ВПП и подсистемы конечного участка боковых границ ВПП. Достигается повышение информативности системы визуальной посадки, повышение мобильности системы посадки, сокращение временных затрат на монтаж/демонтаж оборудования. 6 з.п ф-лы, 2 ил.

1. Система визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА), содержащая два глиссадных лазерных излучателя, курсовой лазерный излучатель и два боковых лазерных излучателя, отличающаяся тем, что дополнительно содержит лазерную подсистему визуальной индикации оси ВПП, а также светодиодные подсистемы: подсистему начального торца ВПП, подсистему конечного торца ВПП и подсистему конечного участка боковых границ ВПП; при этом, боковые лазерные излучатели расположены перед подсистемой конечного участка боковых границ ВПП.

2. Система визуальной посадки по п.1 отличается тем, что глиссадные лазерные излучатели и курсовой лазерный излучатель выполнены на основе твердотельных лазеров с диодной накачкой.

3. Система визуальной посадки по п.1 отличается тем, что боковые лазерные излучатели лазерной подсистемы визуальной индикации оси ВПП выполнены на основе полупроводниковых лазеров с цветом лучей, не совпадающим с цветом лучей курсового и глиссадных излучателей.

4. Система визуальной посадки по п.1 отличается тем, что светодиодная подсистема начального торца ВПП и светодиодная подсистема конечного торца ВПП выполнены на светодиодных излучателях c соответствующими спектрами излучения и снабжены оптическими устройствами для формирования диаграммы угловой направленности излучения.

5. Система визуальной посадки по п.1 отличается тем, что излучатели светодиодной подсистемы начального торца ВПП выполнены с возможностью модуляции яркости излучения с частотой, соответствующей области визуальной идентификации.

6. Система визуальной посадки по п.1 отличается тем, что глиссадные, курсовой и боковые лазерные излучатели, а также излучатели лазерной подсистемы визуальной индикации оси ВПП выполнены с возможностью автономного (аккумуляторного) электропитания.

7. Система визуальной посадки по п.1 отличается тем, что светодиодные подсистемы: подсистема начального торца ВПП, подсистема конечного торца ВПП и подсистема конечного участка боковых границ ВПП - выполнены с возможностью автономного (аккумуляторного) электропитания.