ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ПОСАДКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (ЛА) НА МАЛОРАЗМЕРНЫЕ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫЕ ПЛОЩАДКИ (ВПП)
AIRCRAFT LASER SYSTEM FOR LANDING ON LOW-SIZED STRIPS

Изобретение относится к системам свето-оптической навигации, в частности, с применением лазерных источников и оптических устройств, и может быть использовано для обеспечения точной посадки летательных аппаратов (ЛА) на малоразмерные посадочные площадки вертодромов, авианесущих кораблей и буровых платформ.
Известен вертодромный комплекс «Синева» [1] (Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. - М., Транспорт, 1993.- Стр. 226-230), состоящий из приводного светомаяка; четырех огней приближения, установленных перед посадочной площадкой на продолжении ее оси; четырех ограничительных огней; четырех посадочных огней; заградительных огней; глиссадных огней и прожекторов подсвета.
Недостатками системы [1] являются ее сложность, наличие сравнительно большого количества компонентов (многокомпонентность), высокое энергопотребление и невысокая точность индикации курса и глиссады снижения. Кроме того, система неэффективна при использовании в сложных метеоусловиях и имеет ограничения при ее установке на пересеченной местности и на площадках, размещенных на водных акваториях и в городской местности.
Известна лазерная система посадки воздушных судов [2] (патент РФ №2369532, МПК B64F 1/18), содержащая, 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 ВПП и предназначены для формирования лучей, определяющих плоскость глиссады, а третий - курсовой - расположен перед порогом (торцом) на продолжении осевой линии ВПП и предназначен для формирования луча, определяющего курс посадки.
Недостатками системы [2] при использовании для посадки ЛА на малоразмерные посадочные площадки является расположение курсового излучателя перед порогом (торцом) ВПП), вследствие чего индикация посадочного курса прекращается за 200-400 м до порога ВПП.
Целью изобретения является уменьшение количества компонентов системы, повышение точности посадки ЛА, улучшение мобильности системы, снижение энергопотребления системы посадки ЛА и, как следствие, снижение требований к характеристикам электрооборудования, а также обеспечение индикации посадочного курса до завершения процесса посадки ЛА.
Поставленная цель достигается тем, что лазерные излучатели установлены вблизи друг от друга на продолжении оси ВПП за ее конечным торцом (порогом). Лучи излучателей расположены в плоскости, параллельной плоскости ВПП, и разведены симметрично относительно осина угол α, формируя визуальную информацию о курсе ЛА. С помощью дополнительных оптических поворотных устройств, установленных по краям ВПП, формируется направление лазерных лучей, определяющих плоскость глиссады.
Лазерная система посадки летательных аппаратов (ЛА) на малоразмерные взлетно-посадочные площадки (ВПП) отличается от известного технического решения, содержащего два лазерных излучателя, тем, что по краям ВПП вблизи заднего торца (порога) взлетно-посадочной полосы дополнительно установлены оптические устройства с возможностью поворота лучей лазерных излучателей в вертикальной и горизонтальной плоскостях и установки лучей в плоскость глиссады, а лазерные излучатели установлены вблизи друг от друга на продолжении оси ВПП за ее конечным торцом (порогом).
Сущность изобретения поясняется фиг.1 (а, б) и фиг.2. На фиг.1 (а, б) приведена схема расположения лазерных излучателей и оптических устройств относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП) и показано направление распространения лазерных лучей в пространстве.
*
*
*
*
На фиг.2 показаны проекции лазерных лучей на фронтальную плоскость, зрительно воспринимаемые пилотом при выполнении посадки. Указанное на фиг.1 (а, б) расположение лазерных излучателей 1 и 1, оптических устройств 3 и 3 и сформированное направление оптических лучей 2, 2 и 4, 4 одновременно создают индикацию положения ЛА относительно посадочного курса и глиссады снижения.
На фиг.1(а, б) и фиг.2 приняты следующие обозначения:
*
*
*
*
*
1 - первый лазерный излучатель (правый); 1 - второй лазерный излучатель (левый); 2 - луч первого лазерного излучателя (правого); 2 - луч второго лазерного излучателя (левого); 3 - первое оптическое устройство (правое); 3 - второе оптическое устройство (левое); 4 - правый глиссадный луч; 4 - левый глиссадный луч; 5 - место приземления ЛА; 6 - летательный аппарат (ЛА); L - расстояние от места приземления до "места установки" оптических устройств; h - высота ЛА над местом приземления; φ - угол наклона плоскости глиссады к плоскости ВПП; α - угол между лучами лазерных излучателей 7 - конечный торец (порог) ВПП; 8 - продольная ось ВПП; 9, 9 - продольные границы ВПП; 10 - входной порог ВПП; 11 - плоскость ВПП.
Дополнительные обозначения на фиг.2 (а):
2п - луч первого (правого) лазерного излучателя, воспринимаемый пилотом;
*
2л - луч второго (левого) лазерного излучателя, воспринимаемый пилотом;
4 - правый глиссадный луч, зрительно воспринимаемый пилотом ЛА;
*
4 - левый глиссадный луч, зрительно воспринимаемый пилотом ЛА;
На фиг.2 все элементы рисунков "б", "в", "г", "д", "е", "ж", "з", "и" идентичны элементам рисунка фиг.2(а).
*
*
*
*
*
*
*
В предлагаемом техническом решении излучатели 1, 1 фиг.1(а, б) расположены вблизи друг от друга на продолжении продольной оси 8 взлетно-посадочной полосы (вертодрома или посадочной палубы) на некотором расстоянии от конечного торца (порога) 7 ВПП на высоте не более 0.25 м (в соответствии с рекомендациями ИКАО [3]) и формируют коллимированные лазерные лучи 2 и 2, расположенные параллельно плоскости ВПП (11) и разведенные симметрично относительно продолжения оси ВПП на угол α. Лазерные лучи 2 и 2 направлены на оптические устройства 3 и 3, расположенные вблизи продольных границ ВПП (9, 9) и,в результате поворота лучей в оптических элементах устройств 3 и 3, формируются направление лучей 4 и 4 с параметрами глиссады.
*
*
*
Разведенные на угол α симметрично относительно осиВПП, лазерные лучи 2 и 2 (на отрезке до оптических устройств 3 и 3) предназначены для визуализации отклонения ЛА (6) от курса по конфигурации их проекций на фронтальную плоскость, а лазерные лучи 4 и 4 - для визуализации отклонения ЛА от глиссады.
*
Расстояние L от места приземления 5 летательного аппарата 6 до расположения поворотных оптических устройств 3 и 3 рассчитывается из соотношения:
L=h/tg φ,
где h - высота ЛА над точкой приземления;
φ - угол наклона плоскости глиссады к плоскости ВПП.
*
*
*
*
На фиг.2 схематично показаны девять вариантов конфигурации проекций 2п, 2л и 4п, 4л лазерных лучей 2, 2 и 4, 4 на плоскость визирования, зрительно воспринимаемые пилотом ЛА. По конфигурации проекций лучей пилот определяет положение ЛА относительно заданной траектории захода на посадочную площадку и выполняет управляющие действия по корректировке текущей траектории при отклонении ЛА от заданной.
*
*
Визуальная ориентация относительно посадочного курса осуществляется по виду лучей 2 и 2,которые при точном положении ЛА на посадочном курсе пилот воспринимает в виде угла, образованного равными отрезками проекций лучей 2п и 2л (фиг.2б, д, з). При смещении ЛА относительно посадочного курса вправо или влево конфигурация угла изменяется, и отрезок проекции, в сторону которого сместился ЛА, воспринимается пилотом в виде более короткого (фиг.2а, г, ж, в, е, и).
Визуальная ориентация относительно глиссады осуществляется по виду проекций лучей 4 и 4*, которые при точном положении ЛА в плоскости глиссады, воспринимаются пилотом в виде светящихся отрезков лучей 4п и 4*л (фиг.2г, д, е), расположенных строго горизонтально.
При смещении ЛА относительно глиссады вверх или вниз положение отрезков 4п и 4*л относительно горизонтали изменяется, и концы отрезков смещаются в направлении противоположном смещению ЛА (фиг.2а, б, в, ж, з, и).
*
*
Подобная наглядная, динамически меняющаяся картина из светящихся отрезков лучей, позволяет пилоту ЛА оперативно реагировать на смещение ЛА и выполнять управляющие действия по поддержанию проекций лучей 2п, 2л и 4п, 4л в соответствии с фиг.2д, который характеризует положение ЛА на заданной траектории снижения.
Заявленное техническое решение на практике может быть реализовано на основе лазерных излучетелей видимого спектрального диапазона. Поворотные оптические устройства размещаются на стандартных арматурах, а оптические элементы устройств могут быть выполнены в виде оптических зеркал, клиньев или призм с устройствами их юстировки.
Источники информации
1. Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. - М.: Транспорт, 1993. - 309 С.
2. Патент РФ №2369532, МПК B64F 1/18.
3. Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. - Том I. - Проектирование и эксплуатация аэродромов. Издание четвертое. - М.: Авиаиздат, 2004. - 272 с.