Brevet FR2090374A1 — publié le 19720114

19W7 1 2090374 La présente invention concerne un dispositif d'aide à la navigation qui permet à l'équipage monté à bord d'un avion de déterminer la position de ce dernier par rapport à un poste fixe équipé de moyens visuels de guidage de l'avion, la 5 présente invention a pour but d'améliorer la fiabilité de tels dispositifs, en particulier pendant l'approche et l'atterrissage, d'avions en mouvement sur des pistes qui (dans chaque cas particulier) sont repérées par des appareils indicateurs disposés à distance et à proximité de la piste. Le dispositif de l'inven-30 tion rend inutiles les appareils d'éclairage tels que les projecteurs, etc., et il présente une plus grande portée que les dispositifs antérieurs d'aide à la naviguation, en particulier en cas de mauvais temps. De plus, le dispositif selon l'invention rend plus difficile le repérage des terrains d'aviation et des 15 pistes d'atterrissage par des pilotes d'avions autres que ceux qui doivent y atterrir. le dispositif d'aide à la navigation selon l'invention est caractérisé principalement par des moyens montés sur le poste fixe et qui sont destinés à rendre visibles au na-20 vigateur de l'avion en mouvement, les éléments de guidage visuels dudit poste, à l'aide de faisceaux laser. Ces éléments comprennent des écrans réfléchissants qui, dans la pratique de l'invention, deviennent successivement visibles au pilote d'un avion afin de lui permettre, par exemple, d'atterrir en toute sécurité 25 sur une piste particulière d'un terrain d'aviation. Les faisceaux laser peuvent balayer un plan vertical afin de rendre les écrans visibles depuis le niveau du sol jusqu'à un certain angle de hauteur limite supérieure. D'autres séries de faisceaux laser peuvent effectuer un balayage dans le plan horizontal, à l'inté-30 rieur d'un secteur déterminé. Les faisceaux peuvent effectuer leur balayage à une vitesse uniforme, soit par un mouvement intermittent, soit par un mouvement alternatif et, de plus, ils peuvent effectuer facultativement un mouvement alternatif de faible amplitude angulaire superposé à un mouvement régulier. 35 Pour des raisons de sécurité, il convient que les faisceaux ne soient actifs que dans les régions angulaires nécessaires pour chaque cas particulier. Les écrans sont dressés les uns derrière les autres à des intervalles appropriés et, de préférence, ils sont disposés en ligne droite. Ils comportent également des 40 dispositifs pour le réglage de l'angle de réflexion des faisceaux 71 19447 2090374 réfléchis, par exemple lorsque les faisceaux laser effectuent un balayage vertical, de manière que cet angle soit le même pour tous les écrans et coïncide avec l'angle de hauteur limite précité. Chaque écran peut être en forme de caisson comportant 5 une paroi avant perforée qui permet aux faisceaux laser de pénétrer et de venir frapper des dispositifs réfléchissants individuels et réglables disposés dans le caisson, derrière des ouvertures correspondantes. Des prismes ou des miroirs rotatifs ou oscillants disposés dans les lasers leur impriment un mouvement 10 cLe balayage et les faisceaux sont occultés de manière que les faisceaux projetés soient en forme de bandes de lumière. Si l'installation comporte plusieurs lasers, on peut faire en sorte que les faisceaux aient des couleurs différentes. Il est possible de cette manière, de faire en sorte qu'une série d'écrans réflé-15 chissent un faisceau laser dont le rayonnement a une certaine couleur, tandis qu'une ou plusieurs autres séries d'écrans réfléchissent des faisceaux d'une ou plusieurs autres couleurs. Un tel procédé peut être utilisé d'une manière appropriée et commode si les écrans doivent indiquer les limites de différentes zones 20 du sol. Si les dispositifs d'aide à la navigation doivent être utilisés pour faciliter 1'atterrisaage d'un avion, une première série d'écrans peut repérer la ligne d'approche de la piste avec une couleur particulière, par exemple jaune, une 25 autre série d'écrans peut être disposée à la gauche de la premiè--re série et une autre série d'écrans à la droite de la première, les écrans disposés à gauche et à droite étant placés sur des lignes convergentes appropriées afin d'indiquer les limites d'un secteur d'interception ou d'approche qui se rétrécit vers la 30 piste. Les faisceaux laser peuvent être modulés par réflexion à la source, afin de permettre la transmission d'uie information codée du poste du terrain, par exemple, à un avion effectuant son approche. 55 A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés une forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur ces dessins, La figure 1 est une élévation schématique, 40 très comprimée, d'une forme de réalisation d'un dispositif d'aide 71 19447 ' 2090374 à la navigation, destiné à guider un avion vers la piste d'un terrain. Les figures 2 et 3 représentent en perspective et en coupe un écran réfléchissant en forme de caisson. 5 La figure 4 est une vue en plein d'un ensem ble d'aide à la navigation et d'atterrissage selon la présente invention et qui est destiné à indiquer la direction d'approche à un avion . Elle représente également les limites d'une zone d'approche permise, afin de guider un avion depuis des points 10 éloignés jusqu'aux écrans qui indiquent la direction d'approche. La figure 5 représente un appareil de modulation codé mis en oeuvre dans le dispositif de l'invention. Dans la forme de réalisation de la figure 15 1, des faisceaux laser sont produits par un laser disposé dans une enveloppe 4, comportant une ouverture de sortie 5 pour un faisceau laser 13. Les faisceaux du laser 1 sont dispersés par une lentille 2 et ils sont réfléchis par un prisme ou miroir rotatif 3 qui tourne dans la direction de la flèche 12, puis ils 20 passent par l'ouverture 5 dont la forme est telle qu'un faisceau en forme de bande, 13, est projeté vers plusieurs écrans 7. Dans le mode de réalisation représenté, les écrans 7 sont disposés en ligne droite, les uns derrière les autres. Les références numériques 6 et 15 indiquent respectivement des supports verticaux 25 de l'enveloppe 4 et des écrans 7. Les écrans sont en forme de caissons comme on le voit en particulier sur la figure 3, et ils sont situés au-dessus du sol à un niveau supérieur à la hauteur d'un homme. L'angle des écrans par rapport à la surface du sol, peut être réglé et dans la forme de réalisation représen-30 té, les écrans ont tous la même hauteur. Le faisceau 13 est projeté depuis un point qui est beaucoup plus élevé que les écrans 7. Les écrans peuvent être espacés, par exemple, de 50 mètres. Le faisceau 13 effectue un balayage depuis le bas de l'écran vers le haut et il vient frapper successivement les 35 écrans 7, depuis l'écran avant et vers l'arrière. Il peut rendre visibles les écrans, soit un à la fois, soit plusieurs en même temps. Si le faisceau 13 est également destiné à transmettre une information, on peut faire en sorte qu'il reste momentanément immobile, par exemple sur le dernier écran. L'angle ^ est l'an-40 gle de réglexion, c'est-à-dire l'angle de hauteur maximale, au- 71 19447 2090374 dessus duquel les écrans ne sont pas visibles pour un avion qui effectue son approche. L'angle est réglé à la même valeur pour tous les écrans 7, bien que les angles d'incidence soient, bien entendu, différents pour chaque écran. Le faisceau réfléchi 5 est indiqué par la référence numérique 14. Il va de soi que, bien que divers trajets de faisceaux soient indiqués sur le dessin, tous les faisceaux ne sont pas obligatoirement présents en même temps et les trajets indiqués par les références numériques 13 et 14 peuvent être les seuls faisceaux à un certain moment. Pendant le balayage, les faisceaux prennent successivement les positions représentées jusqu'à la position limite du faisceau réfléchi 43. Dans le mode de réalisation représenté, le faisceau incident est limité par les surfaces des bords supérieur et inférieur de l'ouverture 5 et il est projeté dans la zone comprise 15 entre les faisceaux 13 et 44, tandis que le faisceau réfléchi est maintenu dans les limites qui sont définies par les faisceaux 14 et 43. Comme on le voit, les faisceaux réfléchis ne sont visibles que dans l'angle de hauteur et, en conséquence, les 20 écrans 7 ne sont pas visibles pour un avion qui vole dans une zone située au-dessus de cet angle. On a supposé ci-dessus que le faisceau effectue un mouvement de balayage régulier vers les écrans depuis le bas de ceux-ci vers le haut et facultativement avec une certaine période d'immobilité sur le dernier écran. 25 Cependant, un mouvement oscillant ou de vacillement produit par exemple par le prisme 3 peut être superposé au mouvement du balayage. De plus, le faisceau peut être contraint de rester pendant une période de durée déterminée sur chaque écran, ou bien un faisceau fixe peut être dirigé en permanence vers le 50 dernier écran 7. Les figures 2 et 3 représentent un mode de réalisation d'un écran. D'autres modèles d'écran, par exemple des écrans en forme de grille, peuvent convenir dans certains cas, par exemple afin d'empêcher une réduction du pouvoir réfléchissant 35 des écrans par de la neige adhérente. L'écran 7 en forme de caisson représenté comporte des ouvertures 8 réalisées sur sa paroi d'extrémité qui est tournée vers le laser. Dans le mode de réalisation de ]a figure 3, chaque ouverture coopère avec un miroir individuel 9 qui peut 40 être réglé par un dispositif de commande 16 ainsi que par une 71 19447 5 2090374 10 échelle de vissée 10 disposés dans l'ouverture 8 et qui permettent un réglage de l'angle de réflexion . Le faisceau incident est indiqué par la référence numérique 13 et le faisceau réfléchi par la référence numérique 14, comme sur la figure 1. La figure 4 est une vue en plan d'une installation plus compliquée destinée à faciliter l'approche d'un avion. Il convient d'insister sur le fait que ce mode de réalisation concerne l'approche d'un avion rapproché au stade de l'atterrissage et que le guidage de l'avion est effectué à des points éloignés d'une manière classique, par exemple à l'aide de la radio. L'installation représentée remplace les faisceaux lumineux et les projecteurs d'atterrissage classiques qu'on trouve normalement dans les installations d'aide à la navigation des terrains. 15 Plusieurs écrans 7 repèrent l'axe d'une pis te 28. Lorsque le faisceau 13 effectue un balayage vertical, ces repères deviennent visibles pour un avion situé dans la plage des faisceaux réfléchis, mais uniquement si l'avion vole en dessous de l'angle de hauteur limite ^ . D'autre part, ces 20 repères ne sont pas visibles depuis un point d'observation situé directement au-dessus d'eux. En conséquence, et du fait que les faisceaux laser ne sont pas allumés tant que l'avion qui effectue son approche n'est pas prêt à atterrir, le risque de repérage du terrain d'aviation par un avion ennemi, par exemple, 25 est réduit considérablement et la réduction de ce risque est importante en temps de guerre. De plus, les faisceaux laser ne subissent pas l'influence de conditions atmosphériques médiocres telles que le brouillard. Comme indiqué précédemment, les écrans 7 sont commandés par le faisceau 13 du laser qui est un 30 laser composite comportant un rayonnement dont une partie 1 est verte, tandis qu'une autre partie 17 est rouge, de sorte que ces couleurs se combinent pour former un faisceau jaune 13. En conséquence, l'axe de la piste est repéré par des faisceaux réfléchis de couleur jaune. 55 Un laser 18 dont le rayonnement est bleu est disposé à la gauche du laser 1, 17 en observant le dessin, et son faisceau 19 est divisé par un prisme 25 en un faisceau 19 réfléchi à 90° et un faisceau le traversant 20 qui est réfléchi par un miroir 26 vers un miroir rotatif qui fonctionne de la manière décrite précédemment afin d'imprimer un mouvement 40 71 19447 6 2090374 de balayage au faisceau sur une série 23 d'écrans réiléchissants 21 disposés à la gauche des écrans 7, en observant la figure. Les écrans 21 sont placés le long d'une ligne oblique par rapport à la piste 28, de sorte qu'un secteur situé entre les 5 écrans 23 et les écrans 7 est indiqué par une couleur blaue. Le faisceau 19 réfléchi à 90° est projeté contre un prisme rotatif 27 qui, à son tour, réfléchit le faisceau 19 vers une série 24 d'écrans 22 situés vers la droite sur le dessin. Les écrans 22 sont agencés de manière à fonction-10 ner d'une façon analogue aux écrans de la série 23. On obtient ainsi finalement un secteur d'approche bleu qui s'effile vers la piste et qui est visible de plus loin que les faisceaux réfléchis par les écrans 7. Il est possible d'utiliser d'autres 15 couleurs afin ds produire des repères situés à bâbord et à tribord du secteur d'approche, par exemple des repères rouges et verts. Dans le mode de réalisation représenté, un mouvement d'oscillation peut être superposé à l'un ou l'autre ou aux deux faisceaux balayés verticalement ou horizontalement, tandis 20 qu'il est possible également d'utiliser, dans d'autres cas, le balayage intermittent mentionné plus', haut. Un exemple du mode de l'utifetion de l'iivention est par exemple de produire un balayage par seconde, c'est-à-dire que le faisceau laser peut éclairer tous les écrans, par exemple 25 les écrans 23, pendant cette période d'une seconde d'où il s'ensuit que chaque écran est éclairé pendant 50 millisecondes. La figure 5 représente un exemple de dispositif de communication codée entre le poste au sol et un avion qui effectue son approche. 30 Un laser 1 projette un faisceau 13 contre un miroir 37. Le miroir projette le faisceau contre un diapason 37 qu'un oscillateur 33, par exemple, fait vibrer et qui comporte, par exemple, des surfaces réfléchissantes en chrome dur. La fréquence des oscillations imprimées par l'oscillateur au 35 diapason 29 est par exemple de 900 Hz. Le faisceau modulé à la fréquence précitée est ensuite envoyé successivement du diapason 29 vers le miroir 38, le miroir 39, le miroir 40 et le miroir 41, par des diapasons 30, 31, 32, commandés par des oscillateurs 34, 35 et 36 à 40 des fréquences d'oscillation forcée b, c, d, puis il est projeté 71 19447 7 2090374 sur le miroir ou prisme rotatif ou fixe 42 de manière à être dirigé vers les réflecteurs (non représentés). Les fréquences "b, c, d peuvent par exemple, être de 600, 1200 et 300 Hz, On peut utiliser des combinaisons des fré-5 quences suivant le codage voulu afin de moduler le faisceau 13. Dans le mode de réalisation représenté, tous les diapasons représentés oscillent de manière que le faisceau soit modulé successivement par les fréquences a - d de manière à obtenir finalement toutes les fréquences (a+b+c+d). Il est évident 10 que les faisceaux laser codés peuvent être utilisés comme moyen de communication avec un avion, à la fois à son atterrissage et à son décollage. Dans ce cas, l'avion doit être équipé d'un récepteur comportant, par exemple, des cellules photoélectriques qui peut recevoir les fréquences de code combinées du faisceau 15 laser 13 modulé par réflexion. Il va de soi que la présente invention a été décrite sans aucune limitation, dans des modes de réalisation spéciaux. On se rend compte facilement que le dispositif d'aide à la navigation de l'invention constitue un perfectionne-20 ment considérable de tels dispositifs destinés à faciliter l'approche et l'atterrissage d'un avion, bien que ces perfectionnements ne puissent être décrits entièrement dans le présent mémoire. Il va également de soi que les dessins ne représentent que les principes du dispositif d'aide à la navigation sous une forme 25 très simplifiée et, qu'en conséquence un spécialiste ne doit avoir aucune difficulté pour apporter à la présente invention diverses modifications, sans sortir de son cadre. 71 19447 8 2090374 - RBVBHDICATIOHS - 1. Dispositif d'aide à la navigation destiné à la détermination, effectuée à bord d'un avion en mouvement, de la position de l'avion par rapport à un poste fixe équipé de 5 moyens visuels de guidage de l'avion, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens montés sur le poste et qui sont destinés à rendre lesdits moyens visuels visibles pour le navigateur de l'avion en mouvement, à l'aide de faisceaux laser. 2. Dispositif suivant la revendication 1, D caractérisé en ce qu'il comporte des moyens imprimant un mouvement de balayage aux faisceaux laser afin de le projeter sur des écrans réfléchissants. 3. Dispositif suivant la revendication 2,caractérisé en ce qu'il comporte des moyens imprimant un mouvement 15 de balayage aux faisceaux laser, dans un plan vertical. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens imprimant un mouvement de balayage aux faisceaux laser, dans un plan horizontal. 20 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens imprimant un mouvement de balayage aux faisceaux laser, à une vitesse sensiblement uniforme. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 25 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens imprimant un mouvement de balayage intermittent aux faisceaux laser. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens superposant un mouvement d'oscillation ou un mouvement alternatif 30 au mouvement de balayage des faisceaux laser. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens limitant l'activité des faisceaux laser à certaines régions angulaires de leur mouvement de balayage. 35 9. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les écrans sont dressés successivement le long d'une ligne droite. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que chaque écran 40 comporte un moyen individuel permettant de régler les angles 71 19447 9 2090374 de réflexion des faisceaux réfléchis. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que chaque écran comprend un caisson comportant une paroi avant perforée et, pour chaque ouverture, un 5 moyen de réflexion individuel et réglable disposé derrière son ouverture correspondante. 12. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens qui impriment un mouvement de balayage aux faisceaux 30 laser comprennent des prismes réfléchissants, rotatifs, oscillants ou à la fois rotatifs et oscillants. 13. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'occultation destiné à rétrécir en 35 forme de bandes les faisceaux laser sortants. 14. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à produire des faisceaux laser de couleurs différentes. 20 15. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'une première série d'écrans est destinée à être éclairée par un faiscBau d'une certaine couleur et au moins une autre série d'écrans disposés sur un côté de la première série étant destinée à être éclairée par un faisceau 25 latéral de couleur différente afin de marquer des lignes limitant une certaine zone par des couleurs différentes. 16. Dispositif suivant la revendication 15, destiné à un avion qui atterrit, caractérisé en ce qu'il comprend une première série d'écrans disposés en ligne droite le 30 long d'une piste, de manière à repérer par une première couleur la direction d'approche vers ladite piste et une seconde et une troisième séries d'écrans disposés sur les côtés respectifs de la première le long de lignes droites ou courbes respectives dont les deux lignes sont dirigées vers la. piste afin de déli-35 miter un secteur d'approche qui se rétrécit dans la direction de ladite piste. 17» Dispositif suivant l'une das revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour moduler par réflexion les faisceaux laser à l'aide d'une information codée.