Восьмицветная растровая оптическая система посадки
EIGHT-COLOUR RASTER OPTICAL LANDING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области авиации, в частности к системам оптической посадки (ОСП) летательных аппаратов (ЛА), в том числе амфибий, на взлетно-посадочную полосу (ВПП) наземного аэродрома, палубы авианосца, временного аэродрома аварийной посадки, например, прямого участка шоссе, или на поверхность водоема.
Уровень техники
Существующие системы инструментального захода на посадку подразделяются на радиолокационные системы посадки (РСП), оптические системы посадки (ОСП) и лазерные системы посадки (ЛСП)
РСП способны одновременно обслуживать только один ЛА на глиссаде снижения (от фр. glissade - «скольжение»). Любое нарушение в работе РСП, например, под воздействием радиопомехи, может привести к катастрофе. Сбой работы РСП вызывается отражением волн от любых близко расположенных объектов, например, отражением сигнала радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) от пролетающего около аэродрома вертолета или от наземной техники, в частности, тягачей.
Лучи лазерной системы посадки (ЛСП) направлены от ВПП навстречу приземляющегося ЛА. Например, ЛСП «Глиссада» (Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. - М.: Радио и связь, 1987), включает несколько лазерных излучателей, в том числе курсовой, глиссадные, маркерные и отмечающие боковые границы ВПП. В системе использованы принцип проективной геометрии и явление рассеяния лазерного излучения в атмосфере, за счет которых пилот визуально воспринимает комбинацию лучей в виде символа, определяющего положение ЛА относительно посадочной траектории и точки приземления. Но, высокоинтенсивное когерентное лазерное излучение оказывает разрушающее воздействие на зрение пилота.
В отличие от РСП и ЛСП оптические системы посадки (ОСП) не подвержены воздействию помех, безвредны, обладают высокой точностью и допускают одновременный заход на ВПП цепочки ЛА, что экономически и тактически выгодно.
Известно, контролирование привода и посадки ЛА осуществляется с командно-диспетчерского пункта (КДП) группой, состоящей из руководителя полетов, диспетчера подлета, диспетчера ближнего круга и диспетчера посадки. Диспетчер ближнего круга обеспечивает расхождение ЛА вблизи аэродрома. Диспетчер подлетов обеспечивает эшелонирование (полета на разных высотах) ЛА в зоне подлета, но за пределами ближнего круга. Диспетчер посадки наблюдает за ЛА в режиме селекции движущихся целей, в котором все неподвижные объекты с экрана локатора убираются, и дает разрешение на посадку.
Обычно ЛА 1 фиг. 1 осуществляет посадку на ВПП в девять этапов:
1. Эшелонирование в зоне ближнего круга аэродрома. Для предупреждения столкновений в воздухе, диспетчер ближнего круга указывает каждому ЛА индивидуальную высоту полета, называемую высотой круга 2.
2. Выход на точку дальнего привода. Приводной радиомаяк 5 с круговой диаграммой направленности излучения передает азбукой Морзе свой идентификационный код в виде последовательности нескольких букв. По ГЛОНАС, GPS, по приборам радионавигации, высотомерам и радиокомпасу ЛА подлетает к приводному радиомаяку 5 в точке 3 начала глиссады, расположенной примерно в 4 - 10 км от ВПП 4. Точка 3 контролируется по наличию вертикального узконаправленного радиоизлучения 6 дальнего маркерного радиомаяка и по заданной высоте, например, порядка 200-400 м. Далее курс удерживается по курсовому радиомаяку 7, расположенному в центре конца ВПП.
3. Полет по теоретической глиссаде. Снижение по теоретической глиссаде 9, которая, как правило, имеет постоянный угол наклона. Теоретическая глиссада, это линия пересечения плоскости планирования и плоскости курсовой. Плоскость курсовая проходит вертикально вдоль оси ВПП. В России плоскость планирования наклонена относительно плоскости горизонта на 2 градуса 40 минут, но может достигать 5 градусов. Международная организация гражданской авиации рекомендует угол наклона глиссады в 3° (Приложение 10 к Чикагской конвенции 1944 г. Том 1, Рекомендация 3.1.5.1.2.1). Снижаясь в плоскости планирования, пилот одновременно удерживает ЛА в плоскости курсовой. Скорость снижения порядка 3 метров в секунду обычно остается постоянной. Приборы РСП показывают пилоту характеристики отклонения ЛА от глиссады.
4. Относительная высота принятия решения (DH). В точке 10, в районе ближнего маркерного радиомаяка 11, на высоте порядка 50 метров, когда до ВПП остается 1 км и порядка 13 секунд полета, командир ЛА принимает решение о продолжении посадки на ВПП 4 или отказу от посадки. С этого момента заканчивается этап захода на посадку и начинается собственно посадка. ЛА продолжает снижение по теоретической глиссаде 9.
5. Выравнивание по траектории 12, которое необходимо для плавного перехода к горизонтальному полету. Теоретическая глиссада 9 заканчивается в точке начала выравнивания 13. Обычно, точка 13 располагается над торцом начала ВПП и находится на высоте порядка 15 метров. В этом месте иногда устанавливается внутренний маркерный радиомаяк 14, который излучает третий узконаправленный вертикальный сигнал.
Начиная с точки начала выравнивания 13, вертикальная скорость снижения плавно уменьшается до нуля. Высота уменьшается до высоты выдерживания.
В зависимости от условий в районе ВПП, рекомендуются различные типы траекторий выравнивания 12, например, жесткая или гибкая, и их конфигурации, например, дуга окружности, экспонента, парабола, наклонная прямая и др. Наиболее комфортной траекторией выравнивания, является экспоненциальная кривая.
6. Выдерживание. ЛА летит над ВПП горизонтально на небольшой высоте в плоскости выдерживания 15. Здесь крылья ЛА сталкиваются с экранным эффектом.
7. Парашютирование. ЛА быстро снижается по двойной кривой 16 с плоскости выдерживания 15 до касания колесами шасси поверхности ВПП в районе знака приземления 17, например, в виде двойной поперечной черты или буквы Т.
8. Удержание. Пробег по прямой линии 18 на скорости порядка 300 км в час по ВПП с удержанием от сноса ветром. Начало уборки механизации крыла.
9. Активное торможение. Пробег по линии снижения скорости 19. Включение реверса или выбрасывание тормозного парашюта. Начало притормаживания колесами.
Пилот с первого дня своей летной подготовки сознательно и подсознательно визуально наблюдает ВПП, оценивает зрительное восприятие и сажает ЛА по визуальным ориентирам.
Чем раньше наступает визуальный контакт с оптическим лучом глиссады и с огнями ВПП, тем большим временем пилот располагает для устранения погрешностей захода. Это особенно важно для скоростных или тяжелых воздушных судов, отличающихся высокой инертностью и (или) при сильном боковом ветре.
Во всех известных ОСП используются несколько излучателей узконаправленного света, устанавливаемых под разными углами к плоскости планирования. Этот способ описан в «Приложении 14. Аэродромы» к «Конвенции о международной гражданской авиации», Издание пятое. Июль 2009.
В стандартные системы визуальной индикации глиссады входят: T-VASIS, АТ-VASIS, PAPI или APAPI.
Система T-VASIS состоит из 20 глиссадных огней белого цвета, в виде прямоугольных пустотелых ящиков с лампой и горизонтальной щелью. Ящики располагаются симметрично осевой линии ВПП в форме двух фланговых горизонтов, каждый из которых состоит из 4 глиссадных огней, и в форме делящих эти горизонты пополам продольных линий, каждая из которых образована шестью огнями.
Система AT-VASIS состоит из десяти глиссадных огней, установленных с одной стороны ВПП в форме одного флангового горизонта, образованного четырьмя огнями, и в форме делящей этот горизонт пополам продольной линии, которая образована шестью огнями.
Глиссадные огни изготавливаются и наклоняются таким образом, чтобы во время захода на посадку пилот:
a) находясь выше глиссады, видел фланговый горизонт(ы) белым(и) и один, два или три огня "лети ниже"; чем выше пилот находится над глиссадой, тем больше он видит огней "лети ниже";
b) находясь на глиссаде, видел фланговый горизонт(ы) белым(и);
с) находясь ниже глиссады, видел фланговый горизонт(ы) и один, два или три огня "лети выше" белыми; чем ниже пилот находится под глиссадой, тем больше он видит огней "лети выше"; когда пилот находится значительно ниже глиссады, он видит фланговый горизонт(ы) и три огня "лети выше" красными.
Система T-VASIS пригодна для обслуживания полетов, как в дневное, так и в ночное время. Дальность видимости огней в ясную погоду днем до 10 км и зависит от регулирования силы света огней, в ночное время дальность увеличивается до 18-20 км.
С 1 января 2020 года использование систем T-VASIS и AT-VASIS прекращается.
Система PAPI состоит из флангового горизонта из четырех многоламповых (или сдвоенных одноламповых) огней с резким цветовым переходом, расположенных через равные промежутки. Система размещается с левой стороны ВПП, за исключением случаев, когда это физически невозможно.
Система APAPI состоит из флангового горизонта, включающего два многоламповых (или сдвоенных одноламповых) огня с резким цветовым переходом. Система размещается с левой стороны ВПП, за исключением случаев, когда это физически невозможно.
Фланговый горизонт PAPI изготавливается и устанавливается таким образом, чтобы во время захода на посадку пилот:
a) находясь на глиссаде или близко к ней, видел два огня, расположенных ближе к ВПП, красными, а два огня, расположенных дальше от ВПП, белыми;
b) находясь выше глиссады, видел один огонь, расположенный ближе к ВПП, красным, а три огня, расположенных дальше от ВПП, белыми;
c) находясь еще выше глиссады - видел все огни белыми;
d) находясь ниже глиссады, видел три огня, расположенных ближе к ВПП, красными, а огонь, расположенный дальше от ВПП, белым;
f) находясь еще ниже глиссады - видел все огни красными.
Фланговый горизонт APAPI изготавливается и устанавливается таким образом, чтобы во время захода на посадку пилот:
a) находясь на глиссаде или близко к ней, видел огонь, расположенный ближе к ВПП, красным, а огонь, расположенный дальше от ВПП, белым;
b) находясь выше глиссады, видел оба огня белыми;
c) находясь ниже глиссады, видел оба огня красными.
Известна, система наведения по углу глиссады AES (Alignment of Elements Systems), которая представляют собой три деревянные панели, окрашенные обычно черным и белым цветом, или флуоресцентным оранжевым цветом. В ночное время панели освещаются направленным светом. Панели устанавливаются с левой стороны от ВПП. Дальность видимости составляет примерно 1,5 км.
Известна трехцветная ОСП «FLOLS» (Fresnel Lens Optical Landing System) (Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. - M.: Транспорт, 1993, с. 258) на основе линз Френеля, луч которой образовывает оптическую глиссаду планирования.
Оптический модуль ОСП «FLOLS» скомпонован из:
- линзовой колонки, которая включает в себя пять светотехнических арматур с линзовыми блоками, расположенных вертикально одна над другой;
- пяти красных огней захода на второй круг, расположенных вертикально справа и слева от линзовой колонки;
- двенадцати базовых огней зеленого цвета, расположенных в линию по шесть с каждой стороны от линзовой колонки на уровне третьего линзового блока;
- двух колонок красных огней запрещения посадки.
Линзовый блок имеет приводы по тангажу и крену, позволяющие строить линию посадки относительно горизонта. Выбранный угол наклона системы посадки остается постоянным, несмотря на бортовую и килевую качку авианосца. Четыре верхние светотехнические арматуры создают четыре желтых прожектора, пятый нижний прожектор красный. ОСП имеет блоки обеспечения работы огней и стабилизации линзовой колонки.
Обычно пилот сначала заходит на посадку визуально, по командам диспетчера или по индикатору, а с дальности 1,5 км начинает входить в оптический луч глиссады. Принцип работы «FLOLS» аналогичен ружейному прицелу. Роль прицельной планки выполняют горизонтальные зеленые огни. Прорезь прицельной планки имитируется отсутствуем в центре нескольких зеленых огней. А в роли мушки выступает линзовый блок, называемый «митбол» или шар, который для пилота виден как бы перед «прицельной планкой». Например, если ЛА летит выше оптической глиссады, то пилот видит желтый «митбол» выше горизонтальных зеленых огней. Если ЛА летит точно по оптической глиссаде, то желтый «митбол» виден на уровне горизонтальных зеленых огней. Если ниже, то желтый «митбол» виден ниже горизонтальных зеленых огней. Если ЛА летит ниже палубы, то «митбол» меняет свой цвет с желтого на красный.
Известна трехцветная ОСП «Луна» («Корабельная оптическая система посадки летательных аппаратов», патент России №2083443, дата публикации 10.07.97, имеющий прототип ОСП «FLOLS»), которая как большой «светофор» с горизонтальным светом, позволяет пилотам визуально определять правильность захода на посадку и оценивать положение ЛА по вертикали относительно оптической глиссады. ОСП представляет собой систему фонарей с малым вертикальным углом раствора луча. ОСП состоит из горизонтально расположенных зеленых огней, имитирующих горизонт, и пяти вертикально расположенных указательных огней: красного импульсного, желтого, зеленого (в центре), красного постоянного и красного импульсного. Выйдя на глиссаду, пилот определяет положение ЛА по наблюдаемому им цвету огня вертикального блока ОСП:
- красный импульсный свет предупреждает об ударе в корпус авианосца и обязывает отказаться от посадки;
- желтый постоянный свет обеспечивает зацеп гиком за первый трос аэрофинишера;
- зеленый постоянный свет гарантирует посадку в расчетной точке, с зацепом за второй или третий трос;
- красный постоянный свет обеспечивает зацеп за четвертый трос;
- красный импульсный свет предупреждает о полете недопустимо выше палубы и обязывает отказаться от посадки.
Огни ОСП «Луна» уверенно просматриваются на дальности 1,5-2 км.
По просьбе летчиков-испытателей в систему фонарей «Луна-3» были введены смешанные переходные режимы: желто-зеленый и красно-зеленый, поскольку смена цвета с одного на другой происходила для пилота неожиданно и оставляла мало времени на парирование отклонения ЛА от глиссады.
К особенностям посадки на палубу авианосца относятся высокая скорость снижения и отсутствие 12, 15, 16 и 18 этапов фиг. 1 собственно посадки. ЛА, снижаясь по крутой глиссаде, управляемо «падает» на палубу и цепляется гиком за тормозной трос аэрофинишера.
Глиссада на авианосец не имеет постоянного курса взлета и посадки. Любое отклонение от плоскости курсовой приводит к катастрофе. Палуба по краям ВПП заставлена самолетами, вертолетами, емкостями с ГСМ, боезапасами, тягачами и надстройками, что делает небольшое отклонение от курса посадки крайне опасным.
Первой технической проблемой, не решенной в ОСП «FLOLS» и «Луна» является отсутствие оптической информации об отклонении ЛА от плоскости курсовой. При азимутальном отклонении от глиссады цвет света от ОСП не изменяется. Летчик зрительно, интуитивно по разметке на палубе и по продольным огням ВПП совмещает «управляемое падение» гика к тросу аэрофинишера с плоскостью курсовой и разметкой оси ВПП. Быстротечность приземления, сильные воздействия порывов ветра со случайных направлений, раскачивание палубы, а также возможная циркуляция авианосца и большое нервное напряжение пилота может привести к опасному отклонению от курса. С расстояния 1-2 км и с угла наблюдения в 4 градуса от плоскости океана и на фоне волн океана короткая осевая линия ВПП малоразличима уже при слабом тумане или небольшом дожде. Пилот определяет плоскость курсовую скорее интуитивно, чем объективно.
Второй технической проблемой, принципиально не решаемой в ОСП «FLOLS» и «Луна» при точном движения по глиссаде, является нежелательное частичное ослепление пилота встречным желтым или зеленым светом. Частичное ослепление затрудняет пилоту разглядывать разметку ВПП.
Третьей технической проблемой посадки на наземные аэродромы на пятом этапе приземления является отсутствие объективной информации о крайне опасном отклонения в сторону земли от траектории выравнивания 12 фиг. 1. Высота относительно плоскости ВПП рассчитывается анероидным высотомером, в который вводится заблаговременно высота ВПП над уровнем океана и данные из «метео» о атмосферном давлении в районе аэродрома. Из-за близости к поверхности земли (порядка 8-15 метров, это высота пятиэтажного дома), большой скорости ЛА (с габаритом с двухэтажный дом) и слабой управляемости ЛА, малая ошибка по высоте на траектории выравнивания может привести к началу воздействия непреодолимой силы.
На наиболее сложном и опасном пятом этапе приземления, ЛА пилотируется «на глазок». Из-за малого расстояния между глазами человека, объемное зрение пилота способно различать расстояние до объекта на дальности не более 20 метров. На большом расстоянии дальность и высота полета определяется интуитивно, путем оценки перспективы и угловых размеров знакомых предметов, например, роста человека. Обтекатель антенны ЛА, как правило, не позволяет пилоту оценивать вертикально расстояние от шасси ЛА до поверхности земли. В итоге на критическом пятом этапе приземления, в условиях ограничений зрения и угрозе столкновения с ВПП, пилот выравнивает ЛА интуитивно, с использованием наработанного опыта пилотирования и своих скрытых способностей.
Четвертой, до конца не решенной технической проблемой, осталась дискретная смена света ОСП при вертикальном отклонении от глиссады. Грубая дискретность не позволяет пилоту адекватно воспринимать или прогнозировать степень отклонения от глиссады и плавно возвращать ЛА к теоретической глиссаде. Многократное и резкое управление планирующего ЛА может уменьшить скорость ниже критической, что резко снижает подъемную силу крыла и эффективность рулей управления. Обычно это заканчивается кабрированием и падением.
Известен оптический слайд-проектор, который используется для вывода изображения со слайда шириной 35 или 60 мм на проекционный экран. Слайд-проектор содержит источник белого света (обычно галогеновую лампу), конденсорную систему и объектив. Слайд-проектор воспроизводит на экране изображение со слайда. Слайд закрепляется в сменяемой рамке. Обычно слайд-проекторы оснащаются зум-объективом, который изменяет размер изображения на экране путем изменения фокусного расстояния.
Из цветного телевидения известно, экран монитора состоит из пикселей, каждый из которых имеет угловой размер меньше, чем угловое разрешение глаза человека. Пиксель экрана существующего цветного телевидения состоит из набора микроизлучателей красного, зеленого и синего цветов. Излучения микроизлучателей пикселя сливаются и смешиваются в колбочке сетчатки глаза, поэтому человек воспринимает пиксель, как единую точку с аддитивным цветом.
Известно, угловое разрешение γ зрения человека равно 1-2 минутам (около 0,02°-0,03°), что соответствует 30-60 см на расстоянии 1 км.
Известна буссоль артиллерийская, которая имеет уровень, компас, угломерные круги измерения поворота оптического прицела по горизонтали и вертикали. Внутри оптического прицела закреплена несменяемая шкала с рисками и лампа подсветки рисок шкалы. Положение оптического прицела определяется по компасу, либо относительного приметного наземного объекта с известной высотой, называемого репером.
Из колометрии известно, аддитивные цвета синтезируются следующими способами:
- оранжевый цвет получается смешиванием красного света с желтым светом;
- пурпурный цвет получается смешиванием красного света с фиолетовым светом;
- зеленый цвет получается смешиванием голубого света с желтым светом;
- синий цвет получается смешиванием голубого света с фиолетовым светом;
- белый цвет получается при сбалансированном смешивании оппонетных цветов, например, смешиванием красного света с голубым светом, а также смешиванием желтого света с фиолетовым светом. Причем, при наложении нескольких лучей белого цвета, яркости суммируется, но цвет «белый» сохраняется.
В физике, электронике известен «коэффициент заполнения» (англ. duty cycle - безразмерная величина), один из классификационных признаков импульсных систем, определяющий отношение длительности импульса к периоду следования (повторения) импульсов.
Известен, квадрокоптер (от англ. quadcopter - «вертолет с четырьмя винтами») - это беспилотный летательный аппарат с четырьмя пропеллерами, который обычно с земли управляется пультом дистанционного управления.
Известны, световозвращатели - катафот в виде плоского набора прямоугольных тетраэдров и фликер - изделие, покрытое световозвращающей пленкой, например со стеклянными шариками малого размера. Луч света, падающий на световозвращатель, отражается строго в обратном направлении.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков изобретения является ОСП «Луна».
Раскрытие сущности изобретения
Восьми цветная растровая оптическая система посадки (далее 8РОСП) (от нем. raster и лат. rastrum - грабли) представляет собой комплекс, который включает в себя цветофорсс левый (ЦФл), цветофорсс правый (ЦФп), цветогоризонт левый (4Гл), цветогоризонт правый (4Гп), комплект юстировки УСП и блоки контроля УСП, где цветофорсс - это краткое наименование цветового формирователя секторов света.
В заявляемом изобретении решается задача независимого от авионики прямого визуального информирования пилота со стороны ВПП об отклонении ЛА от глиссады или траектории выравнивания способом создания вокруг и вдоль глиссады 9 фиг. 1 четырех секторов освещения красного, голубого, желтого и фиолетового цвета, а также формированием под траекторией выравнивания 12 фиг. 1 светового желоба красного освещения, причем в цветогоризонтах по мере приближения к ВПП изменяется количество огней и их цвет.
Далее обозначение сторон «слева от глиссады», «справа от глиссады», слева от ВПП, справа от ВПП, «цветофорсс левый», «правый край сектора освещения УСП», «метка рамки-слайда выравнивания» и т.д. рассматриваются в системе координат относительно пилота в ЛА, который планирует по глиссаде к ВПП.
ЦФл и ЦФп устанавливаются на легко ломающихся опорах за пределами ВПП, в плоскости планирования и симметрично относительно плоскости курсовой.
ЦФл состоит из трехцветного проекционного пикселя левого (ЗППл) и формирователя желоба выравнивания левого (ФЖВл).
ЦФп состоит из трехцветного проекционного пикселя правого (ЗППп) и формирователя желоба выравнивания правого (ФЖВп).
На фиг. 2 показаны цветовые зоны, которые образуют ЗППл и ЗППп вокруг теоретической глиссады 9.
При отклонении за пределы центральной прозрачной зоны (ЦПЗ) 25 фиг. 2, свет от ЗППл и (или) ЗППп виден пилоту на протяжении всей теоретической глиссады 9 фиг. 1 от точки 3 до точки 13.
ЦПЗ 25 имеет прямоугольную форму с габаритами, определяемыми допускаемыми отклонениями от глиссады. Центр ЦПЗ пронизывается теоретической глиссадой 9 фиг. 1.
На всей площади ЦПЗ 25 свет от цветофорссов отсутствует. При нахождении ЛА точно на глиссаде или в зоне ЦПЗ, зрение пилота защищено от отвлекающего света ЗППл и ЗППп. Пилот без световой помехи ориентируется по разметке ВПП.
При сильном отклонении ЛА от ЦПЗ за пределы восьми предупреждающих зон 37…44 фиг. 2, пилотом наблюдаются огни цветофорссов следующих цветов:
- при отклонении ЛА по горизонтали влево в зону 27:
- свет от ЗППл: желтый; - света от ЗППп: нет;
- при отклонении ЛА по горизонтали вправо в зону 28:
- света от ЗППл: нет; - свет от ЗППп: фиолетовый;
- при отклонении ЛА по вертикали вверх в зону 29:
- свет от ЗППл: голубой; - свет от ЗППп: голубой;
- при отклонении ЛА по вертикали вниз в зону 30:
- свет от ЗППл: красный; - свет от ЗППп: красный,
- при отклонении ЛА по диагонали влево и вверх в зону 31:
- свет от ЗППл: зеленый свет; - от ЗППп: голубой;
- при отклонении ЛА по диагонали вправо и вверх в зону 32:
- свет от ЗППл: голубой; - свет от ЗППп: синий;
- при отклонении ЛА по диагонали влево и вниз в зону 33;
- от ЗППл: оранжевый; - от ЗППп: красный;
- при отклонении ЛА по диагонали вправо и вниз в зону 34;
- свет от ЗППл: красный; - свет от ЗППп: пурпурный,
Оранжевый, пурпурный и (или) красный цвета, безусловно, предупреждают пилота об угрозе столкновения с землей или с корпусом авианосца.
Для мягкого предупреждения о превышении допустимого отклонения от теоретической глиссады, непосредственно вокруг ЦПЗ 25 формируется периметр из восьми предупреждающих зон света 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 и 44, в которых яркость света от ЗППл и ЗППп по радиусу изменяется от нулевого уровня на границе с ЦПЗ до максимального уровня на границе с соответствующими зонами 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 и 34. Изменение яркости в предупреждающих зонах обеспечивается нейтральным фильтром с уменьшающейся прозрачностью по радиусу от глиссады, который встраивается в каждый УСП ЗППл и ЗППп.
Цвет ЗППл или ЗППп в предупреждающей зоне совпадает с цветом соответствующей зоны того же радиального направления. Зоны 37…44 отличаются от соответствующих зон 27…34 уменьшенной яркостью, например в центре предупреждающих зон яркость равна 50 процентов и цвет следующий:
- при отклонении ЛА по горизонтали влево в центр зоны 37:
- свет от ЗППл: желтый; - света от ЗППп: нет;
- при отклонении ЛА по горизонтали вправо в центр зоны 38:
- света от ЗППл: нет; - свет от ЗППп: фиолетовый;
- при отклонении ЛА по вертикали вверх в центр зоны 39:
- свет от ЗППл: голубой; - свет от ЗППп: голубой;
- при отклонении ЛА по вертикали вниз в центр зоны 40:
- свет от ЗППл: красный; - свет от ЗППп: красный;
- при отклонении ЛА по диагонали влево и вверх в центр зоны 41:
- свет от ЗППл: зеленый; - от ЗППп: голубой;
- при отклонении ЛА по диагонали вправо и вверх в центр зоны 42:
- свет от ЗППл: голубой; - свет от ЗППп: синий;
- при отклонении ЛА по диагонали влево и вниз в центр зоны 43;
- от ЗППл: оранжевый; - от ЗППп: красный;
- при отклонении ЛА по диагонали вправо и вниз в центр зоны 44;
- свет от ЗППл: красный; - свет от ЗППп: пурпурный.
На фиг. 2 существуют еще восемь областей, в которых плавно изменяются в радиальном направлении их яркости, а в направлении по кругу их оттенки цветов:
- при отклонении ЛА в центр зоны 45:
- свет от ЗППл: зелено - голубой; - свет от ЗППп: голубой;
- при отклонении ЛА в центр зоны 46:
- свет от ЗППл: оранжево-красный; - свет от ЗППп: красный;
- при отклонении ЛА в центр зоны 47:
- свет от ЗППл: голубой; - свет от ЗППп: сине-голубой;
- при отклонении ЛА в центр зоны 48:
- свет от ЗППл: красный; - свет от ЗППп: пурпурно-красный;
- при отклонении ЛА в центр зоны 49:
- свет от ЗППл: желто-зеленый; - света от ЗППп: голубой;
- при отклонении ЛА в центр зоны 50:
- свет от ЗППл: желтый; - свет от ЗППп: сине-фиолетовый;
- при отклонении ЛА в центр зоны 51:
- свет от ЗППл: оранжево-желтый; - свет от ЗППп: красный;
- при отклонении ЛА в центр зоны 52:
- свет от ЗППл: красный; - свет от ЗППп: фиолетово-пурпурный.
При задымлении атмосферы, тумане или облачности, за счет явления рассеивания света, в центре ЦПЗ в районе теоретической глиссады 9 фиг. 2 формируется белый свет. Белый свет синтезируется как результат баланса белого, путем смешивания рассеянных оппонетных цветных лучей от ЗППп и ЗППл. Причем при плавном отклонении от глиссады 9 к одной из сторон ЦПЗ, белый цвет плавно изменяется на цвет соответствующего направления отклонения.
ФЖВл и ФЖВп цветофорссов предназначены для предотвращения крайне опасного проваливания ЛА от траектории выравнивания 12 фиг. 1 вниз к бетону ВПП.
Зона излучения ФЖВл и ФЖВп - под всей траекторией выравнивания от точки начала выравнивания 13 фиг. 1 до начала плоскости выдерживания 15 фиг. 1.
Свет от ФЖВл и ФЖВп направляется поперек ВПП. Углами наклона ФЖВл и ФЖВп обеспечивается формирование светового желоба постоянного красного освещения, по «дну» которого пролегает траектория выравнивания 12 фиг. 1. Причем красным светом формируются края светового желоба и заполняется пространство от краев светового желоба до поверхности ВПП.
При отклонении ЛА от траектории выравнивания 12 фиг. 1:
- вниз: кабина пилота озаряется с двух сторон боковым красным светом;
- влево: кабина пилота озаряется справа боковым красным светом от ФЖВп;
- вправо: кабина пилота озаряется слева боковым красным светом от ФЖВл.
Боковой красный свет наблюдается так же на белом обтекателе антенны, которая обычно является носом ЛА.
Боковой красный свет предупреждает об опасности, но не мешает наблюдать разметку и огни ВПП.
Цветогоризонт левый (4Гл) и цветогоризонт правый (4Гп) пилоту необходимы для визуального ощущения линии горизонта, особенно в условиях низкой видимости или в горах. Цветогоризонты располагаются в плоскости планирования на одной прямой с цветофорссами, но с внешней стороны от них.
Расстояния между прожекторами каждого цветогоризонта рассчитываются и устанавливаются таким образом, что по мере снижения по глиссаде:
- за пределами глиссады и в точке 3 начала глиссады 9 фиг. 1 каждый цветогоризонт наблюдается в виде одного белого огня. Причем огонь от 4Гл виден левее ЦФл, а огонь от 4Гп виден правее ЦФп.
- от начала 3 глиссады 9 фиг. 1 и до середины глиссады каждый из цветогоризонтов виден в виде двух белых огней, угловое расстояние между которыми постепенно увеличивается. Причем крайний от ВВП белый огонь передает азбукой Морзе идентификационный код ВПП, а ближний к ВПП белый огонь горит постоянно.
- начиная с середины глиссады, крайняя белая точка разделяется на точку желтого и точку фиолетового света. Пилоту становится видна линия горизонта из трех огней: постоянно излучающий белый огонь и синхронно мигающие огни желтого и фиолетового цвета.
- начиная с высоты принятия решения (DH) 10 фиг. 1, ближний к ВПП белый огонь постепенно разделяется на красный и голубой огонь. Пилоту становится видна линия горизонта из четырех огней:
- огни красного и голубого света постоянного свечения;
- огни желтого и фиолетового света, которые синхронно мигают азбукой Морзе.
Информация, получаемая от цветофорссов и цветогоризонтов, достаточна для обеспечения безопасной посадки ЛА при полном отказе авионики и аэродромного электронного оборудования.
Нарушения юстировки или энергоснабжения УСП, например возникающих во время урагана или шквала ветра от механического воздействием летающих предметов, а также от диверсионно-подобных действий, неизбежно искажает цветовую информацию от цветофорссов и цветогоризонтов. Поэтому в комплекс 8РОСП включен комплект юстировки УСП и блок контроля УСП.
Комплект юстировки УСП цветофорссов и цветогоризонтов предназначен для правильной оптической ориентации всех УСП. Юстировка каждого УСП производится по окончании монтажа и предварительной ориентации УСП или периодически во время регламентного обслуживания. Комплект юстировки УСП включает в себя квадрокоптер со световозвращателем, буссоль глиссадно-выпрямляющую (БГВ) и три площадки юстирования с метками-крестами, для указания мест установки БГВ. БГВ отличается от буссоли артиллерийской тем, что в оптическом прицеле в полевых условиях может заменяться шкала с нанесенными рисками.
Шкала растровых зон фиг. 3 БГВ имеет риски в виде прямоугольной сетки, которыми обозначаются границы цветовых зон отклонения от глиссады. Цветовые зоны обозначены первой буквой соответствующих цветов, например:
- красная «К» - в зоне 30, а также в зоне 40;
- оранжевая «О» - в зоне 33, а также в зоне 43;
- желтая «Ж» - в зоне 27, а также в зоне 37;
- зеленая «З» - в зоне 31, а также в зоне 41;
- голубая «Г» - в зоне 29, а также в зоне 39;
- синяя «С» - в зоне 32, а также в зоне 42;
- фиолетовая «Ф» - в зоне 28, а также в зоне 38;
- пурпурная «П» - в зоне 34, а также в зоне 44;
Шкала зоны выравнивания фиг. 4 БГВ имеет одну криволинейную риску, отражающую траекторию выравнивания, которая учитывает особенности траектории выравнивания 12 фиг. 1 конкретного аэродрома. Например, для авианосца траектория выравнивания вырождается в прямую линию с углом наклона 4 градуса. Буква «К» обозначает зону наблюдения красного света от той части световозвращателя, которая находится ниже траектории выравнивания.
Система контроля юстировки УСП включает в себя:
- закрепляемый на корпусе каждого УСП:
- через дополнительный фиксатор лазер, например ультрафиолетовый;
- устанавливаемые за пределами ВПП:
- щит с люминесцирующим покрытием из магнито-мягкого материала;
- набор оптических датчиков, которые с использованием магнитов прикреплены к щиту с люминесцирующим покрытием;
- блок анализа сигналов оптических датчиков;
- бинокль с 20 кратным увеличением.
Блок контроля УСП закрепляется на корпусе каждого УСП и предназначен для прогноза отказа источника света УСП на основе анализа нескольких параметров.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Описание этапов посадки на наземный аэродром, где: 1 - летательный аппарат (ЛА), 2 - эшелонирование в районе аэродрома на высоте круга, указанной диспетчером, 3 - точка начала глиссады, 4 - взлетно-посадочная полоса (ВПП), 5 - маркерная радиосистема привода (МРСП), состоящая из приводного радиомаяка с круговой диаграммой направленности излучения и дальнего маркерного радиомаяка (ДМР) с вертикальным лучом излучения, 6 - вертикальное излучение ДМР МРСП, 7 - курсовой радиомаяк, 8 - горизонтальное излучение курсового радиомаяка, 9 - теоретическая глиссада, расположенная на пересечении плоскости планирования и плоскости курсовой, 10 - высота принятия решения (DH), 11 - ближний маркерный радиомаяк с вертикальным направлением излучения, 12 - траектория выравнивания, 13 - точка начала выравнивания, 14 - вспомогательный маркерный радиомаяк, 15 - плоскость выдерживания, 16 - парашютирование, 17 - знак приземления на ВПП, 18 - пробег по ВВП, 19 - участок активного торможения.
Фиг. 2 Цветовые зоны вокруг глиссады,
где 9 - точка теоретической глиссады, 25 - центральная прозрачная зона (ЦПЗ), цвет свечения цветофорссов в зависимости от нахождения ЛА в зонах отклонения от ЦПЗ:
- цвет зоны постоянной яркости: 27 - желтый от ЗППл, 28 - фиолетовый (от ЗППп), 29 - голубой (от ЗППл и ЗППп), 30 - красный (от ЗППл и ЗППп), 31 - зеленый (как результат смешивания желтого света от ЗППл с голубым светом от ЗППл и ЗППп), 32 - синий (как результат смешивания фиолетового света от ЗППп с голубым светом от ЗППп и ЗППл), 33 - оранжевый (как результат смешивания желтого света от ЗППл с красным светом от ЗППл и ЗППп), 34 - пурпурный (как результат смешивания фиолетового света от ЗППп с красным светом от ЗППп и ЗППл);
- цвет зоны с предупреждающей яркостью: (яркость около границы с ЦПЗ равна нулю и увеличивается до максимальной по мере приближения в радиальном направлении к соответствующим зонам 27…34): 37 - желтый, 38 - фиолетовый, 39 - голубой, 40 - красный, 41 - зеленый, 42 - синий, 43 - оранжевый, 44 - пурпурный,
- зоны переменных оттенков цвета и яркости:
- 45 - от зелено-голубого до голубого или зеленого;
- 46 - от оранжево-красного до красного или оранжевого;
- 47 - от сине-голубого до голубого или синего;
- 48 - от красно-пурпурного до красного или пурпурного;
- 49 - от желто-зеленого до желтого или зеленого;
- 50 - от сине-фиолетового до фиолетового или синего;
- 51 - от оранжево-желтого до желтого или оранжевого;
- 52 - от фиолетово-пурпурного до фиолетового или пурпурного.
Фиг. 3. Пример шкалы растровых зон буссоли глиссадно-выпрямляющей (БГВ), где обозначения: К, О, Ж, З, Г, С, Ф, П - аббревиатура названий соответственно красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового и пурпурного цвета, 9 - теоретическая глиссада, 25 - центральная прозрачная зона (ЦПЗ),
цвет зоны постоянной яркости: 27 - желтая, 28 - фиолетовая, 29 - голубая, 30 - красная, 31 - зеленая, 32 - синяя, 33 - оранжевая, 34 - пурпурная,
цвет зоны с предупреждающей яркостью: 39 - голубая с уменьшающейся яркостью, 40 - красная с уменьшающейся яркостью, 41 - зеленая с уменьшающейся яркостью, 42 - синяя с уменьшающейся яркостью, 43 - оранжевая с уменьшающейся яркостью, 44 - пурпурная с уменьшающейся яркостью,
зоны переменных оттенков цвета и яркости: 45 - зелено-голубая, 46 - красно-оранжевая, 47 - сине-голубая, 48 - красно-пурпурная, 49 - желто-зеленая, 50 - сине-фиолетовая, 51 - оранжево-желтая, 52 - фиолетово-пурпурная.
Фиг. 4. Пример шкалы зоны выравнивания БГВ: Фиг. 4А для юстировки с правой стороны от ВПП, Фиг. 4Б для юстировки с левой стороны от ВПП, где обозначения на шкале: К - аббревиатура названия красного цвета, Прав - установочная метка для БГВ, устанавливаемого справа от ВПП, Лев - установочная метка для БГВ, устанавливаемого слева от ВПП, 9 - теоретическая глиссада, показанная на фиг. 1, 12 - траектория выравнивания, показанная на фиг. 1, 13 - точка начала выравнивания, показанная на фиг. 1, 15 - плоскость выдерживания, показанная на фиг. 1.
Фиг. 5. Унифицированный слайд-диапроектор (УСП), где 55 - светонепроницаемый корпус, 56 - сменный источник монохромного света красного, голубого, желтого или фиолетового цвета, 57 - конденсор света, 58 - пучок параллельных лучей одинаковой яркости, 59 - рамка-слайд, 60 - непрозрачное окно рамки-слайда, 61 - зум-объектив, 62 - станина, 63 - фиксатор корпуса с угломерными кругами поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях, 130 - лазер, например ультрафиолетовый или инфракрасный, 131 - дополнительный фиксатор, 132 - блок контроля УСП, 134 - луч света, поступающий для анализа в блок 132, 135 - «мушка» лазера, 136 - «прицельная планка» лазера.
Фиг. 6. Рамка-слайд глиссадная, где 59 - рамка-слайд, 60 - непрозрачное окно рамки-слайда, 65 - прозрачное окно рамки-слайда, 66 - граница между прозрачным и непрозрачным окнами рамки-слайда, 67 - установочная метка положения установки в УСП с желтым источником света, 68 - установочная метка положения установки в УСП с фиолетовым источником света, 69 - установочная метка положения установки в УСП с красным источником света, 70 - установочная метка положения установки в УСП с голубым источником света, 72 - график коэффициента прозрачности по разрезу рамки-слайда, 73 - ломаная линия изменения прозрачности.
Фиг. 7. Рамка-слайд выравнивания, с видом А на рамку-слайда с правой стороны и с видом Б на рамку-слайда с левой стороны, 59 - рамка-слайд, 60 - непрозрачное окно рамки-слайда, 65 - прозрачное окно рамки-слайда, 66 - граница между прозрачным и непрозрачным окнами рамки-слайда, 75 - установочная метка положения в ФЖВп, 76 - установочная метка положения в ФЖВл нанесенная на ту же рамку-слайд, но с противоположной стороны.
Фиг. 8. Пример расположения УСП в левом и правом цветофорссах, где 4 - ВПП, 78 - окно излучения желтого сектора освещения слева от ЦПЗ, 79 - УСП с голубым источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении Гг, 80 - УСП с красным источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении Кг, 81 - окно излучения фиолетового сектора освещения справа от ЦПЗ, 82 - излучение красного сектора освещения снизу от траектории выравнивания, сформированного через рамку-слайд выравнивания с установочной меткой Влев, 83 - излучение красного освещения снизу от траектории выравнивания, сформированного через рамку-слайд выравнивания с установочной меткой Вправ, 85 - УСП с желтым источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении Жв, 86 - УСП с фиолетовым источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении Фв, 88 - окно излучения голубого сектора освещения сверху от ЦПЗ, 89 - окно излучения красного сектора освещения снизу от ЦПЗ, 90 - окно излучения голубого сектора освещения сверху от ЦПЗ, 91 - окно излучения красного сектора освещения снизу от ЦПЗ, 94 - формирователь желоба выравнивания левый (ФЖВл), состоящий из УСП с рамкой-слайдом выравнивания в положении установочной метки ВЛев, 95 - формирователь желоба выравнивания правый (ФЖВп), состоящий из УСП с рамкой-слайдом выравнивания в положении установочной метки ВПрав.
Фиг. 9. Формы курсовых лучей от цветофорссов, где 4 - ВПП, 9 - теоретическая глиссада, 13 - точка начала выравнивания, 78 - вертикальный сектор освещения желтого цвета, 85 - УСП цветофорсса левого с желтым источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении установочной метки Жв, 81 - вертикальный сектор освещения фиолетового цвета, 86 - УСП цветофорсса правого с фиолетовым источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении установочной метки Фв.
Фиг. 10. Формы секторов освещения планирования, где 4 - ВПП, 9 - теоретическая глиссада, 13 - точка начала выравнивания, 79 - УСП с голубым источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении установочной метки Гг цветофорсса левого и правого, 80 - УСП с красным источником света и рамкой-слайдом глиссадной в положении установочной метки Кг цветофорсса левого и правого, 88 - сектор освещения голубого цвета от цветофорсса левого, 89 - сектор освещения красного цвета от цветофорсса левого, 90 - сектор освещения голубого цвета от цветофорсса правого, 91 - сектор освещения красного цвета от цветофорсса правого, 92 - вертикаль начала выравнивания (ВнВ).
Фиг. 11. Формы секторов освещения выравнивания, где 4 - ВПП, 9 - теоретическая глиссада, 12 - траектория выравнивания, 13 - точка начала выравнивания, 15 - плоскость выдерживания, 82 - сектор освещения красного цвета от ФЖВл, 83 - сектор освещения красного цвета от ФЖВп, 92 - вертикаль начала выравнивания (ВнВ), 94 - формирователь желоба выравнивания левый (ФЖВл) с красным источником света и рамкой-слайдом выравнивания в положении установочной метки ВЛев, 95 - формирователь желоба выравнивания правый (ФЖВп) с красным источником света и рамкой-слайдом выравнивания в положении установочной метки ВПрав, 96 - область красного освещения, в которой пилоту видны оба формирователя желоба выравнивания.
Фиг. 12. Пример размещения буссоли глиссадно-выпрямляющей (БГВ) при юстировке УСП, где 4 - взлетно-посадочная полоса (ВПП), 9 - теоретическая глиссада, расположенная на пересечении плоскости планирования и плоскости курсовой, 12 -траектория выравнивания, 13 - точка начала выравнивания, 15 - плоскость выдерживания, 16 - парашютирование, 17 - место приземления на ВПП, 100 - место размещения буссоли глиссадно-выпрямляющей (БГВ) со шкалой растровых зон фиг. 3 на метке-кресте центральной площадки юстирования, 101 - место размещения БГВ со шкалой зон выравнивания (фиг. 4А) на метке-кресте правой площадки юстирования, 102 - место размещения БГВ со шкалой зон выравнивания (фиг. 4Б) на метке-кресте левой площадки юстирования.
Фиг. 13. Пример пролета ЛА сквозь слой тумана, где: 1 - летательный аппарат (ЛА), 4 - взлетно-посадочная полоса (ВПП), 9 - теоретическая глиссада фиг. 1, 12 - траектория выравнивания, 13 - точка начала выравнивания фиг. 1, 25 - слой тумана белого цвета, 96 - область непрерывного красного света, 103 - слой тумана или облако, 104 - цветофорсс левый, 105 - цветофорсс правый, 106 - слой тумана красного цвета, 107 - слой тумана оранжевого цвета, 108 - слой тумана желтого цвета, 109 - слой тумана зеленого цвета, 110 - слой тумана голубого цвета, 111 - слой тумана синего цвета, 112 - слой тумана фиолетового цвета, 113 - слой тумана пурпурного цвета, 114 - граница красной световой тени от наземных объектов, например - вышек, зданий, холмов или деревьев.
Фиг. 14. Расположение цветогоризонтов, где 3 - точка начала глиссады фиг. 1, 4 - взлетно-посадочная полоса (ВПП), 9 - теоретическая глиссада фиг. 1, 10 - высота принятия решения (DH), 15 - точка начала плоскости выдерживания, 104 - цветофорсс левый, 105 - цветофорсс правый, 115 - цветогоризонт левый (4Гл), 116 - цветогоризонт правый (4Гп), 117 - УСП красного света 4Гл, 118 - УСП голубого света 4Гл, 119 - УСП желтого света 4Гл, 120 - УСП фиолетового света 4Гл, 121 - УСП красного света 4Гп, 122 - УСП голубого света 4Гп, 123 - УСП желтого света 4Гп, 124 - УСП фиолетового света 4Гп, 125 - точка середины глиссады.
Осуществление изобретения
Базовым элементом 8РОСП является унифицированный слайд-проектор (УСП) фиг. 5, который включает в себя:
- светонепроницаемый корпус 55, которым экранируются боковые излучения;
- источник монохроматического света 56 красного, голубого, желтого или фиолетового цвета, например, светодиодный;
- конденсор 57, которым обеспечивается формирование пучка параллельных лучей 58 одинаковой яркости;
- рамку-слайд 59, которая своим непрозрачным окном 60 задерживает лучи света;
- зум-объектив 61, которым задается угол расхождения света;
- станину 62, которая закрепляется на ломкой опоре или на стабилизированной по тангажу и крену платформе на авианосце за пределами ВПП;
- фиксатор корпуса 63 с угломерными кругами, которым закрепляется светонепроницаемый корпус 55 на станине 62 и с использование которого производится юстировка УСП.
Рамка-слайд 59 фиг. 5 имеет, например, плоскую квадратную форму и изготавливается из непрозрачного листового материала, например, из металла.
Рамка-слайд глиссадная показана на фиг. 6. В рамке-слайде 59 вырезано прозрачное окно 65, например, в виде полудиска. Граница 66 между прозрачным окном 65 и непрозрачным окном 60 рамки-слайда проходит по прямой линии, например, через центр рамки-слайда и параллельно стороне рамки-слайда. Каждая сторона рамки-слайда имеет, например, установочные метки: Жв (Желтый глиссадный) 67, Фв (Фиолетовый глиссадный) 68, Кг (Красный глиссадный) 69, Гг (Голубой глиссадный) 70.
Установочные метки используются для правильной установки рамки-слайда в УСП. Вдоль границы 66 на стороне непрозрачного окна 60 рамки-слайда закрепляется нейтральный фильтр 75, прозрачность которого изменяется от единицы на границе с прозрачным окном 65 до нуля около границы с непрозрачным окном 60 рамки-слайда. На графике 72 прозрачности рамки-слайда ломаная линия 73 показывает изменение прозрачности рамки-слайда вдоль ее разреза
Рамка-слайд выравнивания фиг. 7 отличается тем, что граница 66 рамки-слайда между прозрачным окном 65 и непрозрачным окном 60 соответствует зеркальному профилю траектории выравнивания 12 фиг. 1, которая, имеет для аэродрома, например, вид экспоненты или для авианосца вид прямой линии с уклоном в 4 градуса.. Установочные метка ВПрав (выравнивания правая) 75 на фиг 7А и метка ВЛев (выравнивания левая) 76 на фиг 7Б, нанесенная на другую сторону непрозрачного окна 60 рамки-слайда выравнивания, необходимы для правильной установки рамки-слайда в УСП. В данном случае на границе 66 нейтральный фильтр не устанавливается.
При сборке УСП установочная метка рамки-слайда однообразно ориентируется, например, вертикально вверх относительно станины.
УСП сгруппированы в два цветофорсса и два цветогоризонта, которые устанавливаются, в плоскости планирования симметрично слева и справа от ВПП 4 фиг. 1, но на линиях, перпендикулярных оси ВПП.
На фиг. 8 представлен пример расположения УСП в цветофорссах левом (ЦФл) и правом (ЦФп).
ЦФл включает в себя трехцветный проекционный пиксель левый (ЗППл) и формирователь желоба выравнивания левый (ФЖВл).
ЗППл левого ЦФл излучаются сектора освещения:
- желтого света 78, который направляется вертикально слева от ЦПЗ;
- голубого света 88, который направляется горизонтально сверху от ЦПЗ;
- красного света 89, который направляется горизонтально снизу от ЦПЗ.
ЦФп включает в себя трехцветный проекционный пиксель правый (ЗППп) и формирователь желоба выравнивания правый (ФЖВп).
ЗППп правого ЦФп излучаются сектора освещения:
- фиолетового света 81, который направляется вертикально справа от ЦПЗ;
- голубого света 90, который направляется горизонтально сверху от ЦПЗ;
- красного света 91, который направляется горизонтально снизу от ЦПЗ.
Вокруг аэродромов существует большое количество источников света, особенно в дни праздников, например в Новый год. Наблюдаются случаи хулиганства с лазерными указками. Для предотвращения переключения внимания пилота на ложные огни источники света в шести УСП 79, 80, 85 и 86 обоих трехцветных проекционных пикселей синхронно изменяют свою интенсивность, например с частотой 5 Гц и коэффициентом заполнения 75 процентов.
На фиг. 9 отдельно показываются направления и формы секторов освещения, которыми предупреждаются горизонтальные отклонения ЛА от плоскости курсовой. Слева от глиссады 9 вертикальный сектор желтого освещения 78 интенсивностью 100 процентов формируется УСП 85 фиг. 8 цветофорсса левого. Справа от глиссады 9 вертикальный сектор фиолетового освещения 81 интенсивностью 100 процентов формируется УСП 86 фиг. 8 цветофорсса правого.
Между секторами освещения 78 и 81 находится вертикальный створ допускаемых горизонтальных отклонений от плоскости глиссады 9, в котором сектора освещения от УСП 85 и 86 на глаза пилота не воздействует.
На фиг. 10 отдельно показываются направления и формы секторов освещения, которыми предупреждаются вертикальные отклонения ЛА от плоскости планирования.
Над глиссадой формируются горизонтальные сектора голубого освещения 88 интенсивностью 50 процентов от УСП 79 цветофорсса левого и голубого освещения 90 интенсивностью 50 процентов от УСП 79 правого цветофорсса. Общая интенсивность голубого света над глиссадой равна 100 процентам.
Под глиссадой формируются горизонтальные сектора красного освещения 89 интенсивностью 50 процентов от УСП 80 левого цветофорсса и красного освещения 91 интенсивностью 50 процентов от УСП 80 цветофорсса правого. Общая интенсивность красного света под глиссадой равна 100 процентам.
Между голубыми лучами 88, 90 и красными лучами 89, 91 находится горизонтальный створ допустимых вертикальных отклонений от плоскости планирования, в котором освещение от двух УСП 79 и двух УСП 80 на глаза пилота не воздействует.
Причем правый (внутренний) край голубого сектора освещения 88 и правый (внутренний) край красного сектора освещения 89, а так же левый (внутренний) край голубого сектора освещения 90 и левый (внутренний) край красного сектора освещения 91 касаются одной и той же вертикали начала выравнивая ВнВ 92 фиг. 10, где ВнВ - это линия, которая проходит вертикально через точку начала выравнивания 13 фиг. 10.
ЦПЗ 25 фиг. 2 образуется в результате наложения вертикального и горизонтального створов допустимых отклонений от глиссады. Теоретическая глиссада 9 фиг. 2 находится в центре ЦПЗ. ЦПЗ продолжается от точки начала глиссады 3 фиг. 1 до точки начала выравнивания 13 фиг. 1.
На фиг. 11 отдельно показываются направления и формы сектора освещения красного цвета 82 от ФЖВл 94 цветофорсса левого и сектора освещения красного цвета 83 от ФЖВп 95 цветофорсса правого.
ФЖВл 94 фиг. 8 и фиг. 11 - это УСП с вставленной рамкой-слайдом ВЛев фиг. 7Б, а ФЖВп 95 фиг. 8 и фиг. 11 - это УСП с вставленной рамкой-слайдом ВПрав фиг. 7А.
ФЖВл и ФЖВп направлены навстречу друг другу и повернуты вверх под положительным углом относительно плоскости ВПП.
ФЖВл 94 в пространстве между траекторией выравнивания 12 фиг. 11, поверхностью ВПП 4 и под правым склоном светового желоба формирует сектор освещения красного света 82 фиг. 11.
ФЖВп 95 в пространстве между траекторией выравнивания 12 фиг. 11, поверхностью ВПП 4 и под левым склоном светового желоба формирует сектор освещения красного света 83 фиг. 11.
Пересечение верхних границ секторов освещения ФЖВл и ФЖВп совпадает с траекторией выравнивания 12 фиг. 11 и фиг. 1. Нижний край излучения освещает ВПП. Формирователи желоба выравнивания заполняют своим светом пространство в районе от ВнВ и до начала плоскости выдерживания 15.
В итоге под траекторией выравнивания 12 и до поверхности ВПП образуются световой желоб, склоны которого разваливаются от траектории выравнивания и выше. Форма светового желоба задается границей 66 рамки-слайда выравнивания фиг. 7 между непрозрачным окном 60 и прозрачным окном 65.
При отклонении вниз от траектории выравнивания в область 96 фиг. 11, пилот в кабине ЛА боковым зрением наблюдает красный свет от обоих цветофорссов.
При отклонении вправо от траектории выравнивания, пилот в кабине ЛА боковым зрением наблюдает красное освещение 82 от левого ФЖВл 94.
При отклонении влево от траектории выравнивания, пилот в кабине ЛА боковым зрением наблюдает красное освещение 83 от правого ФЖВп 95.
Наиболее удобно наблюдать огни формирователей желоба выравнивания по отражениям на верхней части белого обтекателя антенны, обычно устанавливаемых на носу ЛА.
Перед вводом в эксплуатацию 8РОСП и периодически во время эксплуатации необходимо производить юстировку цветофорссов. Цель юстировки - выставить направление УСП по шкале растровых зон фиг. 3 или по шкале зоны выравнивания фиг. 4 БГВ.
На фиг. 12 показываются места установки БГВ при юстировке цветофорссов. В плоскости планирования, на осевой линии ВПП в точке 100, обозначенной меткой-крестом, закрепляется БГВ со шкалой растровых зон фиг. 3, которая ориентируется согласно документации на ВПП. Квадрокоптер со световозвращателем перемещается в плоскости, перпендикулярной теоретической глиссаде, например, в районе ближнего маркерного радиомаяка 11 фиг. 1. При правильной юстировке, границы цветовых зон на световозвращателе должны совпадать с рисками, нанесенными на шкалу растровых зон фиг. 3, независимо от расстояния до квадрокоптера.
На метке-кресте площадки юстирования в точке 101, закрепляется БГВ со шкалой зоны выравнивания фиг 4А. Далее на метке-кресте площадки юстирования в точке 102, закрепляется БГВ со шкалой зоны выравнивания фиг. 4Б. При опускании дрона ниже риски траектории выравнивания 12 фиг. 4 световозвращатель возвращает красный свет.
Пример посадки ЛА в условии тумана и нулевой видимости поверхности земли показан на фиг. 13. Слой тумана 103, стелющийся около поверхности, скрывает от пилота ВПП. Цветофорссами сквозь туман формируются цветные синхронно мигающие пятна, в центре которых располагается ЦПЗ 25. В результате рассеивания света и сложения оппонентных. цветов в центре ЦПЗ синтезируется белый цвет.
До погружения в туман пилот ориентируется по красной линии 106 и голубой линии 110, которые лежат в плоскости курсовой, а также по желтой линии 108 и фиолетовой линии 112, которые лежат в плоскости планирования.
После погружения в туман пилот ориентируется по мигающему цвету тумана:
- белый цвет 25, подтверждает правильность движения по глиссаде;
- красный цвет 106 предписывает пилоту поднимать ЛА вверх;
- голубой цвет 110 предписывает пилоту снижать ЛА вниз;
- желтый цвет 108 предписывает пилоту поворачивать ЛА вправо;
- фиолетовый цвет 112, предписывает пилоту поворачивать ЛА влево;
- зеленый цвет 109, предписывает пилоту поворачивать ЛА вправо и вниз;
- синий цвет 111, предписывает пилоту поворачивать ЛА влево и вниз;
- оранжевый цвет 107, предписывает пилоту поворачивать ЛА вправо и вверх;
- пурпурный цвет 113, предписывает пилоту поворачивать ЛА влево и вверх;
Постоянный красный свет 96 фиг. 13 и фиг. 11 информирует пилота, что глиссада закончилась и предписывает пилоту срочно поднимать ЛА вверх. Возникла угроза жесткой посадки.
Кривая 114 отражает проекцию теней от выступающих перед ВПП над поверхностью земли объектов, например вышек, зданий, холмов, крон деревьев.
Для правильной ориентации в пространстве пилоту важно наблюдать имитацию линии горизонта, особенно в горах или при плохих метеоусловиях. Линию горизонта принято обозначать фланговыми огнями в виде одной или двух прямых линий, перпендикулярных оси ВПП, каждая из которых формируется несколькими огнями, как правило, белого или зеленого цвета.
Фланговые огни 8РОСП состоят из цветогоризонта левого (4Гл) 115 фиг. 14, и цветогоризонта правого (4Гп) 116. Цветогоризонты закрепляются над грунтом аэродрома за ЦФл 104 и ЦФл 105, но в плоскости планирования. УСП без рамок-слайдов устанавливаются симметрично, например, на одной линии с цветофорссами в следующей последовательности от ВПП: 4Гл включает в себя УСП красного 117, голубого 118, желтого 119 и фиолетового 120 света. а 4Гп включает в себя УСП красного 121, голубого 122, желтого 123 и фиолетового 124 света. Интенсивность источников света всех УСП цветогоризонтов равна 50 процентов относительно интенсивности желтого или фиолетового УСП трехцветных проекционных пикселей.
Глиссада 9 фиг. 14 включает в себя точку начала глиссады 3, точку середины глиссады 125 и точку высоты принятия решения (DH) 10.
Расстояния между УСП рассчитываются и устанавливаются следующим образом:
- ближайшие к цветофорссам УСП красного света 117 (или 121) отстоят от цветофорссов 104 (или 105) на расстоянии, например, более 10 метров, исключающим влияние света цветогоризонта на цвет цветофорсса;
- до начала глиссады и в начале глиссады 3 пилот наблюдает с внешней стороны цветофорссов по одному огню белого цвета с интенсивностью 200 процентов, которые синтезируются близкорасположенными парами УСП красного 117 (или 121) и голубого 118 (или 122) света, желтого 119 (или 123) и фиолетового 120 (или 124) света.
Причем расстояние между УСП голубого 118 (или 122) света и УСП желтого 119 (или 123) устанавливаются исходя из следующего определения: с точки 3 начала глиссады угол между УСП голубого света и УСП желтого света должен быть равен угловому разрешению зрения человека у, например, расстояние между указанными УСП равняется 2,5 м;
- на отрезке глиссады от точки 3 до середины глиссады 125 каждый из фланговых огней постепенно разделяется на два независимых огня белого цвета. Ближний к цветофорссу белый свет с интенсивностью 100 процентов синтезируется оппонентными УСП красного 117 (или 121) и голубого 118 (или 122) света, а дальний от цветофорсса белый свет с интенсивностью 100 процентов синтезируется оппонентными УСП желтого 119 (или 123) и фиолетового 120 (или 124) света. Причем в начале разделения белых огней, между белыми огнями кратковременно появляется зеленый огонь.
- начиная с середины глиссады 125 каждый дальний от цветофорсса белый огонь начинает постепенно разделяться на отдельные огни желтого и фиолетового цвета с интенсивностью 50 процентов. Расстояние между УСП желтого 119 (или 123) света и УСП фиолетового 120 (или 124) устанавливаются исходя из следующего определения: в точке 125 угол между УСП желтого света и УСП фиолетового света должен быть равен угловому разрешению зрения человека у, например, расстояние между УСП равняется 1,25 м,
- начиная с точки принятия решения (DH) 10, каждый ближний к цветофорссу белый огонь начинает постепенно разделяться на отдельные огни красного и голубого цвета с интенсивностью 50 процентов. Расстояние между УСП желтого 119 (или 123) света и УСП фиолетового 120 (или 124) устанавливаются исходя из следующего определения: с точки высоты принятия (DH) решения 10 угол между УСП красного света и УСП голубого света должен быть равен угловому разрешению зрения человека у, например, расстояние между УСП равняется 0.625 м,
В итоге, по мере приближения к ВПП пилотом наблюдается с каждой стороны ВПП:
- сначала цветофорсс и один белый огонь,
- далее цветофорсс и два белых огня,
- далее цветофорсс, белый, желтый и фиолетовый огни,
- далее цветофорсс, красный, голубой, желтый и фиолетовый огни.
В частности, на глиссаде от высоты принятия решения (DH) 10, на всей траектории выравнивания 12 фиг. 1 и до начала плоскости выдерживания 15 пилотом наблюдаются слева от ЦФл 4Гл из фиолетового, желтого, голубого и красного огней, а также справа от ЦФп 4Гп из красного, голубого, желтого и фиолетового огней, где последовательность огней относительно пилота перечислена слева на право.
Комплект юстировки УСП включает в себя:
- лазер 130 фиг. 5, например ультрафиолетовый, каждого УСП цветофорссов и цветогоризонтов, который закрепляется на корпусе 55 фиг. 5 через дополнительный фиксатор 131 фиг. 5;
- дополнительный фиксатор 131, которым осуществляется поворот лазера в азимутальном направлении на 360 градусов и ограниченно в вертикальном направлении;
- щит с люминесцирующим покрытием из магнито-мягкого материала (Щит), например из оцинкованного железа, который закрепляется вертикально в любом удобном месте, например на мачте ближнего маркерного радиомаяка, на вышке управления полетами, но всегда за пределами ВПП;
- бинокль;
- на Щите, размещаются оптические датчики;
- каждый оптический датчик закрепляется на Щите, например магнитом;
- сигналы от оптических датчиков поступают в блок анализа сигналов оптических датчиков.
По окончании юстировки УСП выполняются следующие действия:
- луч лазера 130 направляется на Щит;
- нацеливание лазера на Щит осуществляется с помощью мушки 135 и прицельной планки 136 фиг. 5, а так же наблюдается визуально по появлению люминесцирующего пятна;
- направление лазера фиксируется дополнительным фиксатором 131 фиг. 5;
- оптический датчик, например, с нанесенным названием УСП, механически совмещается на Щите с соответствующим люминесцирующим пятном от луча лазера;
- магнит в дальнейшем удерживает оптический датчик на Щите;
- 8РОСП передается в эксплуатацию.
Комплект юстировки УСП функционирует следующим образом:
- в нормальном состоянии лазер постоянно включен;
- при нарушении положения корпуса УСП, луч лазера смещается в сторону от оптического датчика, что изменяет сигнал датчика;
- блок контроля УСП 132 анализирует работоспособность источника света 56 фиг. 5, например, по поступающему напряжению, току потребления, температуре и яркости свечения луча света 134 фиг. 5. Выявление приближения к критическим параметрам позволяет прогнозировать нарастающий или катастрофический отказ источника света и своевременно осуществлять техническое обслуживание;
- при отказе источника света УСП, блок контроля УСП 132 фиг. 5 выключает лазер, что изменяет сигнал оптического датчика.
- сигнал оптического датчика так же изменяется при отказе самого лазера или нарушения его энергоснабжения;
- в случае отсутствия сигнала, по крайней мере, от одного из датчиков, блок анализа сигналов оптических датчиков информирует диспетчера полетов о нарушении в работе 8РОСП;
- нарушение юстировки можно также наблюдать визуально, например, в бинокль, по появлению на щите с люминесцирующим покрытием пятна люминесцентного свечения, возбуждаемым луча лазера, если он отклонился за пределы поверхности оптического датчика, что удобно в процессе юстировки или анализе работоспособности системы 8РОСП.
Внедрение в авиацию 8РОСП проводится в три этапа:
- 8РОСП устанавливается на ВПП как независимая дублирующая система посадки;
- по мере освоения пилотами 8РОСП становится основной, а используемые системы посадки - запасными;
- 8РОСП становится основной, самодостаточной и единственной системой посадки. На случай отказа системы ГЛОНАС и GPS, от прежних систем посадки достаточно сохранить МРСП 5 фиг. 1.