СИСТЕМА ЛАЗЕРНОЙ ПОСАДКИ САМОЛЁТОВ

Настоящая полезная модель относится к оптическим средствам обеспечения посадки с использованием лазерных излучателей, устанавливаемым на аэродромах или палубах авианосцев. Полезная модель может быть использована для посадки самолетов в очень сложных метеоусловиях, обеспечивая при этом высокую точность и надежность посадки, а также существенное снижение энергопотребления при использовании лазерных излучателей. Данная полезная модель является зависимой от патента РФ №2322371 на изобретение «Способ ориентирования в пространстве движущегося транспорта по световому лучу и устройство для его реализации», опубликованное 20.08.2007 г.
Известна система лазерной посадки самолетов, описанная в патенте №2483986 на изобретение «Система посадки летательных аппаратов» по заявке №2011125538 с приоритетом от 21.06.2011, опубликованной 27.12.2012.
Эта система содержит расположенные по краям взлетно-посадочной полосы (ВПП) со стороны захода воздушного судна на посадку, по крайней мере, правый и левый лазерные излучатели и соответствующие формирователи пространственного положения глиссадных лучей под углом к плоскости ВПП. Кроме того, система дополнительно снабжена, соответственно правым и левым устройствами перемещения формирователей пространственного положения глиссадных лучей с возможностью фиксации их на определенном расстоянии до порога ВПП. При этом пилот визуально воспринимает эти глиссадные лучи и также визуально определяет их расположение в пространстве и по этому расположению лучей ориентирует посадку самолета.
Данная система не обеспечивает высокую надежность ориентирования, т.к., находясь в самолете, да еще в условиях плохой видимости, пилот не знает, включены лазерные источники излучения или нет. Кроме того, лазерные источники в этой системе посадки работают в течение времени, которое намного превышает время, в течение которого происходит посадка самолета и, таким образом, требуют больших затрат энергии, поскольку мощные лазерные источники являются энергоемкими электрическими устройствами. И большие затраты энергии, и невысокая надежность ориентирования при посадке обусловлены тем, что пилот не может включить или выключить лазерные источники, находясь на борту самолета во время полета.
Известна также система лазерной посадки самолетов, описанная в патенте №140658 на полезную модель «Система посадки воздушных судов», с приоритетом от 21.06.2011, опубликованном 20.05.2014. Эта система содержит наземные оптические излучатели - маяки, а также содержит устройство для приема излучения от этих маяков, которое размещено на борту воздушного судна, т.е. самолета. При этом указанные наземные оптические излучатели - маяки расположены в начале взлетно-посадочной полосы, причем, по крайней мере, два из них расположены по сторонам взлетно-посадочной полосы, а один по ее центру. На основании информации, поступающей от устройства для приема излучения указанных маяков, определяют углы, под которыми видны маяки, по этим углам определяют координаты судна относительно взлетно-посадочной полосы и по этим углам выводят судно на курсо-глиссаду, обеспечивая его посадку. При этом и наземные оптические излучатели - маяки, и оптическое устройство для приема излучения, размещенное на борту воздушного судна, функционируют в диапазоне ультрафиолетового излучения 250-280 нм,
Данная система также не обеспечивает высокую надежность ориентирования, т.к., находясь в самолете, да еще в условиях плохой видимости, пилот не знает, включены лазерные источники излучения или нет. Кроме того, лазерные источники в этой системе посадки работают в течение времени, которое намного превышает время, в течение которого происходит посадка самолета, и, таким образом, требуют больших затрат энергии, поскольку мощные лазерные источники являются энергоемкими электрическими устройствами. И большие затраты энергии, и невысокая надежность ориентирования при посадке обусловлены тем, что пилот не может включить или выключить лазерные источники, находясь на борту самолета во время полета.
Известна также система лазерной посадки самолетов, описанная в патенте №69018 на полезную модель «Система посадки самолетов». Этот патент имеет приоритет от 17.09.2007 и опубликован 10.12.2007 г. Данная система содержит, по крайней мере, три лазерных излучателя, установленных вблизи взлетно-посадочной полосы (ВПП) со стороны захода воздушного судна на посадку, два из которых - глиссадные - расположены по краям полосы и предназначены для формирования лучей, определяющих плоскость глиссады, а третий расположен на продолжении осевой лини полосы и предназначен для формирования луча, определяющего курс посадки, т.е. этот лазерный излучатель является курсовым. При этом по крайней мере курсовой излучатель выполнен с возможностью изменения направления формируемого луча в вертикальной и горизонтальной плоскостях, глиссадные излучатели установлены на расстоянии d от начала полосы, а курсовой излучатель установлен с возможностью формирования луча под углом относительно горизонтальной плоскости, При этом глиссадные излучатели также могут быть выполнены с возможностью изменения направления формируемого луча в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Кроме того, при непрерывной интенсивности излучения глиссадных излучателей интенсивность излучения курсового излучателя может быть модулирована с частотой, выбранной из условия возможности визуальной идентификации луча с модулированной интенсивностью. При непрерывной интенсивности излучении курсового излучателя интенсивность излучения глиссадных излучателей может быть модулирована с частотой, выбранной из условия возможности визуальной идентификации лучей с модулированной интенсивностью. Ориентирование самолета при использовании данной системы производится летчиком по визуальному восприятию пучков световых лучей.
Эта система также не обеспечивает высокую надежность ориентирования, т.к., находясь в самолете, да еще в условиях плохой видимости, пилот не знает, включены лазерные источники излучения или нет. Кроме того, лазерные источники в этой системе посадки должны начинать работу задолго до того, как начнется процесс посадки, чтобы дать возможность пилоту надежно захватить визуально проходящие в пространстве лазерные лучи. Это приводит к длительной работе лазерных источников при посадке самолета и, таким образом, обусловливает большие затраты энергии, поскольку мощные лазерные источники являются энергоемкими электрическими приборами. И большие затраты энергии, и невысокая надежность ориентирования при посадке обусловлены тем, что пилот не может включить или выключить лазерные источники, находясь на борту самолета во время полета.
Известна также система лазерной посадки самолетов, описанная в патенте РФ №2369532 на изобретение «Лазерная система посадки воздушных судов» с приоритетом от 27.03.2009, опубликованное 10.10.2009 г. Эта система содержит, по крайней мере, три лазерных излучателя, установленных вблизи взлетно-посадочной полосы со стороны захода воздушного судна на посадку, причем, два из этих излучателей - глиссадные - расположены по краям полосы и предназначены для формирования лучей, определяющих плоскость глиссады, а третий - курсовой - расположен на продолжении осевой линии полосы и предназначен для формирования луча, определяющего курс посадки. При этом глиссадные излучатели установлены на расстоянии d от начала полосы, а курсовой излучатель установлен с возможностью формирования луча под углом относительно
горизонтальной плоскости. Интенсивность излучения глиссадных и курсового излучателей промодулирована с такой частотой, которая хорошо воспринимается визуально, причем частота модуляции курсового излучателя отличается от частоты модуляции глиссадных излучателей. При посадке самолета летчик ориентируется визуально по расположению в пространстве глиссадных и курсового излучателей.
Эта система также не обеспечивает высокую надежность ориентирования, т.к., находясь в самолете, да еще в условиях плохой видимости, пилот не знает, включены лазерные источники излучения или нет. Кроме того, лазерные источники в этой системе посадки должны начинать работу задолго до того, как начнется процесс посадки, чтобы дать возможность пилоту надежно захватить визуально проходящие в пространстве лазерные лучи. Это приводит к длительной работе лазерных источников при посадке самолета и таким образом обусловливает большие затраты энергии, поскольку мощные лазерные источники являются энергоемкими электрическими приборами. И большие затраты энергии, и невысокая надежность ориентирования при посадке обусловлены тем, что пилот не может включить или выключить лазерные источники, находясь на борту самолета во время полета.
Ближайшим из известных является система лазерной посадки самолетов, описанная в устройство для ориентирования в пространстве движущегося транспорта по световому лучу, описанная в патенте РФ №2322371 на изобретение «Способ ориентирования в пространстве движущегося транспорта по световому лучу и устройство для его реализации» с приоритетом от 01.02.2006, опубликованном 20.08.2007. Описанная в этом патенте система содержит источник узкоколлимированного излучения видимого диапазона спектра, например лазер, который установлен неподвижно вблизи места приземления самолета, например, у порога взлетно-посадочной полосы и установлен таким образом, чтобы его оптическая ось совпадала с плоскостью курса посадки самолета, и чтобы угол наклона этой оси к плоскости поверхности, на которую садится самолет, был равен углу наклона глиссады посадки самолета. При этом курс самолета показывает направление, по которому движется самолета, и обычно является заданным. Угол же наклона глиссады к горизонтальной плоскости составляет (2-5) градусов. При этом пилот ориентирует направление посадки самолета - по курсу и по глиссаде - по расположению в пространстве лазерного пучка, который он воспринимает визуально или с помощью специального фотоприемного устройства.
В данной системе лазерной посадки самолетов находящийся на самолете пилот не знает, включен лазерный источник или нет, особенно при посадке в условиях плохой видимости. Это существенно снижает и точность ориентирования самолета при посадке, и надежность, т.к. пилоту приходится заниматься визуальным поиском луча лазера, чтобы быть уверенным во включении этого лазера. При этом лазерный источник должен быть включен задолго до того как самолет начнет посадку, чтобы пилот вовремя заметил лазерный луч и вовремя начал осуществлять посадку самолета. Эта ситуация приводит к большим энергетическим затратам при работе системы, поскольку лазерный источник излучения является электрическим прибором с высоким уровнем потребления электрической энергии. Все это обусловлено тем, что в этой системе лазерный источник излучения невозможно включить или выключить с борта летящего самолета, так как он не имеет дистанционного управления.
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение возможности регулирования времени посылки в пространство лазерного пучка излучения дистанционно с борта летящего самолета во время посадки самолета.
Поставленная задача решается тем, что, как и в известной, в заявляемой системе лазерной посадки самолета установлены лазерный источник узкоколлимированного излучения, например лазер, причем этот лазерный источник неподвижно установлен на поверхности земли и таким образом, чтобы его оптическая ось совпадала с курсом движения самолета при его посадке и была наклонена при этом к поверхности земли под углом (2-5) градусов, т.е. находилась в плоскости глиссады снижения.
В отличие от известной, в заявляемой системе лазерной посадки самолета в качестве лазерного источника узкоколлимированного излучения установлен лазер на парах металлов, который содержит газоразрядную трубку, высоковольтный блок питания импульсным электрическим током, а в непосредственной близости к этому лазеру установлены блок управления, компьютер и радиоприемное устройство, причем это радиоприемное устройство своим выходом электрически связано с входом электронного вычислительного устройства, выход которого, в свою очередь, электрически связан с входом указанного блока управления, а выход этого блока управления электрически связан с входом высоковольтного блока питания импульсным электрическим током, который своими выходами электрически связан с газоразрядной трубкой указанного лазера на парах металлов.
В качестве лазера на парах металлов может быть установлен лазер, генерирующий излучение в видимой области спектра, например, лазер на парах меди, генерирующий зеленое излучение. В этом случае в пространстве будет сформирован пучок излучения зеленого цвета, который особенно хорошо воспринимается человеческим глазом, благодаря чему будет увеличена дальность ориентирования без увеличения мощности светового пучка. Такая возможность приобретает большое значение при посадке самолета в условиях плохой видимости.
В качестве лазера на парах металлов может быть установлен лазер, генерирующий излучение в инфракрасной области спектра, т.е. невидимого глазом излучения, например, лазер на парах стронция. В этом случае в пространстве будет сформирован невидимый для глаз коллимированный пучок излучения, а ориентирование нужно будет проводить с помощью специального фотоприемного устройства.
Полезная модель иллюстрируется схемами, показанными на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 1 схематично показана система лазерной посадки самолета.
На фиг. 2 показаны основные элементы лазера на парах металлов
Система лазерной посадки (фиг. 1) содержит следующие узлы:
- лазер на парах металлов 1, который установлен неподвижно вблизи места приземления самолета, например, у порога взлетно-посадочной полосы;
- компьютер 2, который установлен рядом с лазером на парах металлов 1;
- радиоприемник 3, установленный рядом с лазером на парах металлов 1.
Здесь же на фиг. 1 показан самолет 10 с радиопередатчиком 11, воспринимающий лазерный пучок 9.
Установленный на поверхности земли лазер на парах металлов 1 содержит газоразрядную трубку 4, внутри которой расположены два электрода 5, причем сама газоразрядная трубка 4 расположена между зеркалами 6 резонатора (см. фиг. 2). Лазер 1 содержит также высоковольтный блок питания импульсным электрическим током (ВВП)7, блок управления (БУ) 8. Кроме того, в состав системы лазерной посадки входит компьютер (ПК) 2 и радиоприемник (РП) 3, которые установлены в непосредственной близости к лазеру 1. В указанном лазере на парах металлов 1 высоковольтный блок питания 7 своими выходами связан с электродами 5, а вход блока питания 7 электрически связан с выходом блока управления 8, вход которого, в свою очередь, электрически связан с управляющим выходом компьютера 2, а вход этого компьютера 2 электрически связан с выходом радиоприемника 3.
Данная система посадки работает следующим образом
Заходя на посадку, летчик управляет самолетом таким образом, чтобы самолет 10 попал в зону посадки, которая обычно располагается над взлетно-посадочной полосой. В эту зону посадки самолет может быть приведен диспетчером с помощью радиолокатора. При этом пилот включает радиопередатчик 11, который установлен на самолете, в результате чего в зону посадки будет послан радиосигнал. Этот поданный радиопередатчиком радиосигнал принимает радиоприемник 3, который установлен вблизи лазера на парах металлов 1. Радиоприемник 3 при поступлении на него радиосигнала вырабатывает свой электрический сигнал, который по электрической связи поступает на компьютер 2, в результате чего компьютер 2 вырабатывает команду, которая по электрической связи поступает на блок управления 8, с которого команда поступает на высоковольтный блок питания импульсным электрическим током 7. В результате на электроды 5 поступает электрический ток с высоким напряжением, вследствие чего в газоразрядной трубке 4 лазера на парах металлов 1 генерируется оптическое излучение, которое выходит из лазера на парах металлов 1 в пространство в виде сильноколлимированного светового пучка 9.
При изменении длины волны радиосигнала изменяется командный электрический сигнал, и соответственно высоковольтный блок питания ВВП 7 подаст на газоразрядную трубку импульсный электрический ток с новыми характеристиками, вследствие чего в газоразрядной трубке будет генерироваться излучение с другими оптическими характеристиками, например, излучение будет иметь другую мощность или другую частоту повторения импульсов.
Лазер 1 расположен вблизи места посадки самолета таким образом, чтобы его оптическая ось располагалась под углом (2-5) градусов к плоскости посадки самолета, например, к плоскости взлетно-посадочной полосы. Световой пучок 9 лазерного излучения будет располагаться в пространстве таким же образом, обозначая курсоглиссадную траекторию посадки самолета. Пилот, находясь в самолете, воспринимает этот световой пучок с помощью фотоприемного устройства и ориентирует движение самолета при посадке таким образом, чтобы траектория совпадала с положением светового пучка 9 в пространстве. При приземлении самолета пилот выключает радиопередатчик 11, высоковольтный блок питания 7 выключается, на электроды 5 перестает поступать электрический ток с высоким напряжением. Генерация оптического излучения 9 в газоразрядной трубке 4 лазера на парах металлов 1 прекращается.
Таким образом, данное техническое решение обеспечивает получения нового технического результата, а именно - обеспечена возможность включения-выключения с борта летящего в зоне приземления самолета лазерного источника, создающего в зоне приземления самолета световой пучок, по которому пилот производит ориентирование садящегося самолета, что, во-первых, существенно повышает надежность такого ориентирования и, во-вторых, позволяет производить посадку самолета по условию «свой - чужой»