ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ПОСАДКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (ЛА) НА МАЛОРАЗМЕРНЫЕ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫЕ ПЛОЩАДКИ (ВПП)
LASER SYSTEM FOR AIRCRAFT LANDING ON SMALL-SIZE RUNWAYS

Изобретение относится к системам оптической навигации, в частности к системам с применением лазерных и оптических источников излучения, и может быть использовано для визуальной индикации глиссады снижения, а также конечного торца ВПП и прицельной точки посадки при выполнении 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 вертодромного комплекса «Синева» являются отсутствие индикации прицельной точки посадки, сложность из-за наличия сравнительно большого количества компонентов (многокомпонентность), высокое энергопотребление. Кроме того, система малоэффективна при использовании в сложных метеоусловиях, и, кроме того, имеются ограничения при ее установке на пересеченной местности, на вертопалубах и в городской местности.
Известны комплексы светосигнального оборудования для посадки вертолетов на корабли и буровые площадки [1] (Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. - М., Транспорт, 1993. - Стр.265-270), состоящие из контурных, посадочных и ограничительных огней; светового знака «Т», как индикатора прицельной точки посадки; кодовых импульсных огней; приводных импульсных огней; углубленных боковых и осевых огней; глиссадных огней.
Недостатками комплекса светосигнального оборудования для посадки вертолетов на корабли и буровые площадки являются сложность из-за наличия сравнительно большого количества компонентов, высокое энергопотребление. Кроме того, система малоэффективна при использовании в сложных метеоусловиях.
Наиболее близким техническим решением является 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.
Недостатком системы [2] является ограниченная информативность из-за отсутствия визуальной индикации прицельной точки посадки на ВПП и индикации конечного торца ВПП.
Целью изобретения является повышение информативности и, соответственно, повышение безопасности при посадке ЛА на малоразмерные посадочные площадки за счет индикации прицельной точки посадки и конечного торца ВПП при низком энергопотреблении системы посадки и конструктивной простоте, что позволяет оперативно оборудовать малоразмерные взлетно-посадочные площадки (ВПП) с использованием компактного энергооборудования. Применение заявленного технического решения особенно актуально в чрезвычайных ситуациях, когда выбор оптимальной площадки ограничен особенностями географического расположения и (или) рельефом местности.
Поставленная цель достигается тем, что индикация прицельной точки посадки на малоразмерной посадочной площадке обеспечивается за счет локального рассеивания пересекающихся лазерных лучей аэрозольным облаком, создаваемым генератором аэрозолей в области точки посадки, а индикация глиссады и конечного торца ВПП - за счет видимости лазерных лучей в коридоре посадки после их поворота в плоскость глиссады оптическими устройствами, установленными вблизи конечного торца и боковых границ ВПП.
Лазерная система посадки летательных аппаратов (ЛА) на малоразмерные взлетно-посадочные площадки (ВПП) отличается от известного технического решения, содержащего два лазерных излучателя, тем, что дополнительно содержит установленные у конечного торца справа и слева от оси ВПП оптические устройства с возможностью поворота направления лучей лазерных излучателей в плоскость глиссады в сторону захода ЛА на посадку, причем лучи левого и правого лазерных излучателей расположены в плоскости, параллельной плоскости ВПП, и направлены соответственно в сторону правого и левого оптического устройства, и, кроме того, на ВПП вблизи точки пересечения лазерных лучей установлен генератор аэрозолей.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, фиг.2 и фиг.3. На фиг.1 приведена схема расположения лазерных излучателей, оптических устройств и генератора аэрозолей при виде сверху на взлетно-посадочную полосу (ВПП) и показано направление распространения лазерных лучей.
На фиг.2 показан "вид сбоку" на ВПП - проекция на вертикальную плоскость с сечением А-А, а на фиг.3 - вид на ВПП при заходе ЛА на посадку.
На фиг.1, фиг.2 и фиг.3 приняты следующие обозначения:
п
л
1п, 1 л - правый и левый лазерные излучатели; 2п, 2л - лучи правого и левого лазерных излучателей; 3п, 3л - правое и левое оптические поворотные устройства; 4п, 4л - правый и левый глиссадные лучи; 5 - летательный аппарат (ЛА); 6 - генератор аэрозолей; 7 - конечный торец (порог) ВПП; 8 - продольная ось ВПП; 9 - продольные границы ВПП; 10 - входной порог ВПП; 11 - аэрозольное облако; γ, γ - углы между проекциями на плоскость ВПП соответственно правого и левого глиссадных лучей и продольной осью ВПП;
Дополнительные обозначения на фиг.2 и фиг.3:
h - высота зависания ЛА над точкой приземления; φ - угол наклона плоскости глиссады к плоскости ВПП, b - точка зависания ЛА (точка глиссадной плоскости над точкой приземления), "а", "б" и "в" - варианты видимых пилотом положений глиссадных лучей 4п и 4л при заходе ЛА на посадку
В предлагаемом техническом решении лазерные излучатели 1п, 1л (фиг.1, фиг.2) установлены перед входным порогом ВПП (10) вблизи правой и левой продольных боковых границ (9) (вертодрома или посадочной палубы) на высоте не более 0.25 м (в соответствии с рекомендациями ИКАО [3]) и формируют коллимированные правый 2п и левый 2л лазерные лучи, расположенные в одной плоскости, параллельной плоскости ВПП. Лучи направлены к конечному торцу ВПП (7) по диагонали соответственно в сторону левого оптического устройства 3л и правого оптического устройства 3п, пересекаясь над местом посадки. В "точке" посадки установлен генератор аэрозолей 6, создающий аэрозольное облако, в котором происходит интенсивное локальное рассеяние лазерного излучения и тем самым лучи, проходящие через облако, становятся видимыми в виде коротких пересекающихся отрезков при наблюдении их под любыми углами.
п
л
Правый (2п) и левый (2л) лазерные лучи, пересекаясь над местом приземления ЛА, попадают соответственно на левое (3л) и правое (3п) оптические поворотные устройства, которые осуществляют поворот направления лучей лазерных излучателей в плоскость глиссады (лучи 4п, 4л) в сторону заходящего на посадку ЛА, а точка расположения оптических устройств становится видимой из-за рассеивания части энергии лазерного излучения от границ выходной оптики. Глиссадные лучи (4л) и (4п) с помощью оптических поворотных устройств формируются под углом φ к плоскости ВПП, причем могут быть либо параллельны, либо разведены под небольшими равными углами γ=γ относительно продольной оси ВПП (8).
Описанное расположение лазерных излучателей, оптических поворотных устройств и сформированное направление лучей обеспечивают:
- индикацию точки посадки в виде пересекающихся отрезков лучей в месте установки генератора аэрозолей 6.
- индикацию глиссады снижения (лучи 4п, 4л) и конечного торца ВПП (7) видимыми отрезками лучей 4п, 4л, начало которых совпадает с местами расположения оптических устройств (свечением апертуры оптики).
Ориентация относительно глиссады снижения осуществляется пилотом ЛА по виду лучей 4п и 4л (положение лучей "а", "б" и "в" на фиг.3). При нахождении ЛА в плоскости глиссады лучи 4п и 4л расположены горизонтально (положение лучей "б"). При смещении ЛА относительно глиссады вверх или вниз видимое пилотом положение лучей относительно горизонтали изменяется и соответствует с положениям лучей в вариантах "а" и "в". Таким образом, пилот ЛА однозначно определяет смещение ЛА относительно заданной глиссады и выполняет управляющие действия по возврату ЛА на заданную траекторию, т.е. на траекторию, при которой отрезки лучей 4п и 4л будут расположены горизонтально (лучи "б").
При достижении ЛА точки b (фиг.2), находящейся над пересечением видимых отрезков лучей 2л, 2п (фиг.3), пилот уменьшает скорость ЛА до нуля, при этом ЛА зависает над точкой приземления на высоте h, после чего пилот выполняет посадку.
Заявленное техническое решение на практике может быть реализовано на основе лазерных излучателей видимого спектрального диапазона и оптических устройств. Оптические устройства размещаются на стандартных арматурах, а оптические элементы устройств могут быть выполнены в виде оптических зеркал, клиньев или призм с устройствами их юстировки. В качестве генераторов аэрозолей можно использовать ультразвуковые генераторы или диспергаторы жидкостей.
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 II - Вертодромы. Издание второе. - М.: ИКАО, 1995. - 68 с.