СИСТЕМА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ЗАХОДА САМОЛЕТОВ НА ПОСАДКУ ПО РАДИОМАЯКАМ, ОБОЗНАЧАЮЩИМ НАЧАЛО ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЙ ПОЛОСЫ
AIRCRAFT INSTRUMENT APPROACH SYSTEM BASED ON RADIO BEACONS INDICATING BEGINNING OF LANDING STRIP

Изобретение относится к инструментальным системам захода самолетов на посадку.
В авиации для летчика наиболее сложным элементом полета является выполнение посадки самолета на аэродром.
При заходе на посадку самолет планирует на аэродром по глиссаде. Летчик строит заход на посадку таким образом, чтобы глиссада (траектория) планирования была направлена в точку начала выравнивания самолета, удаленную на 50-70 м от начала взлетно-посадочной полосы (порога ВПП).
На посадке с высоты 30-20 м летчику необходимо увидеть начало ВПП, чтобы убедиться в точности расчета и принять решение произвести посадку на аэродром. По достижении линии начала полосы летчик уменьшает скорость полета и с высоты 10-8 м над полосой начинает выравнивать самолет вплоть до момента касания шасси самолета о ВПП.
В условиях ограниченной видимости, менее одного километра (в тумане, осадках, метели, дымах различного происхождения и низкой облачности), летчику затруднительно произвести посадку на аэродром, так как из-за плохой видимости не удается заблаговременно увидеть начало ВПП. В этих условиях летчик, в ожидании увидеть начало ВПП, преждевременно отвлекается от пилотирования по приборам для визуального обнаружения взлетно-посадочной полосы, нередко при этом допускает ошибки - потерю скорости и высоты полета. В отдельных случаях грубые ошибки летчика приводят к аварии или к катастрофе в результате столкновения самолета с землей до начала ВПП.
Несмотря на оснащение аэродромов современными системами захода самолетов на посадку, имеют место случаи аварий и катастроф в результате столкновения самолетов с землей на посадке до взлетно-посадочной полосы, так:
- 22.03.2010 г. в аэропорту Домодедово при выполнении посадки в сложных метеоусловиях (туман, низкая облачность) потерпел аварию самолет Ту-204. Самолет не долетел до взлетно-посадочной полосы 1 км, столкнулся с землей и развалился на части, экипаж остался жив;
- 10.04.2010 г. на военном аэродроме под Смоленском при заходе на посадку в сложных метеоусловиях (тумане) потерпел катастрофу самолет Ту-154 Польской Республики. Самолет не долетел до полосы 500 м, столкнулся с землей, перевернулся и развалился на части;
- 20.06.2011 г. в районе аэродрома г.Петрозаводск при заходе на посадку в сложных метеоусловиях (тумане) потерпел катастрофу самолет Ту-134, выполнявший рейс Москва-Петрозаводск. Самолет не долетел до взлетно-посадочной полосы 1 км, столкнулся с землей и развалился на части.
Аварии и катастрофы самолетов со случаями столкновения самолетов с землей до полосы в сложных метеоусловиях, по вине летчиков, занимают достаточно большой процент среди всех остальных летных происшествий.
Для исключения грубых ошибок пилотирования летчика на посадке в условиях ограниченной видимости, а также повышения значений минимумов погодных условий, при которых разрешается посадка самолета на аэродром, предлагается установить на аэродромах и самолетах Систему инструментального захода самолетов на посадку по радиомаякам, обозначающим начало взлетно-посадочной полосы.
Система посадки по радиомаякам, обозначающим начало ВПП, в отличие от других посадочных систем, позволяет при посадке самолета на аэродром отображать на дисплее летчика местоположение начала ВПП относительно самолета, заходящего на посадку, и состоит из наземного оборудования и оборудования, размещенного на самолете.
Наземное оборудование состоит из двух радиомаяков небольшой мощности, размещенных в начале ВПП слева и справа от оси ВПП на одинаковом расстоянии (150 м), которые обозначают начало ВПП и обеспечивают устойчивый радиоприем по всей глиссаде снижения самолета, начиная с удаления от 5 км и до начала ВПП. Радиомаяки работают каждый на своей определенной частоте.
На самолете устанавливаются два радиокомпаса, которые настроены на определенные частоты, один из которых - «левый» настроен на фиксированную частоту радиомаяка, расположенного слева от оси ВПП, другой - «правый» настроен на радиомаяк, расположенный справа от оси ВПП. В связи с этим показания курсового угла на радиомаяки у них отличаются, с приближением самолета к ВПП угол разности в показаниях радиокомпасов на маяки увеличивается и при достижении самолетом начала ВПП разница в их показаниях достигает 180° (см. Фиг.1). Текущие показания радиокомпасов обрабатываются вычислительным устройством на самолете, совместно с поступающими данными о курсе полета и высоте полета, которые в реальном масштабе времени отображаются на дисплее в виде изображения плоскости земли и ВПП на ней с угловыми размерами, соизмеримыми с визуальными наблюдениями относительно самолета. При заходе на посадку угловые размеры ВПП на экране дисплея увеличиваются, линия, отображающая начало ВПП (порог ВПП), приближается, и при достижении разницы в показания радиокомпасов равной 180° на экране дисплея отображается, что самолет пересекает линию начала полосы, то есть - «самолет над полосой, можно произвести посадку». Погрешность определения начала ВПП не превышает ±10 м. По изменению угловых размеров ВПП система позволяет летчику оценивать, насколько быстро самолет приближается к началу ВПП для своевременной подготовки к выполнению посадки.
4
3
2
1
Направление на начало ВПП на самолете определяется средней линией между направлениями на радиомаяки, определяемые радиокомпасами. По величине средняя линия равна средней арифметической величине показаний радиокомпасов, геометрически средняя линия является биссектрисой угла А, лучами которого являются направления, показываемые радиокомпасами на радиомаяки (см. Фиг.1). При совпадении средней величины показаний радиокомпасов с посадочным курсом (магнитным курсом ВПП), биссектриса угла разности А становится и медианой и высотой равнобедренного треугольника, основанием которого является базовое расстоянию между радиомаяками (300 м). По значению угла разности А в показаниях радиокомпасов и базовому расстоянию между радиомаяками (300 м) вычисляется расстояние до начала ВПП. С приближением самолета к ВПП угол А непрерывно возрастает (А>А>А>A). Кроме того на посадочном курсе линия биссектрисы равнобедренного треугольника совпадает с линией траектории глиссады самолета, заходящего на посадку, а ее проекция на землю совпадает с продолжением осевой линии ВПП.
При отклонениях самолета от посадочного курса вычисляется угол ошибки траектории полета В - угол между магнитным курсом ВПП (осевой линией ВПП) и направлением средней линией, указывающей на начало ВПП. По речевому информатору летчику сообщаются рекомендации по исправлению ошибки по курсу полета до тех пор, пока угол В не станет равным нулю (см. фиг.2). На экране дисплея отображается положение самолета относительно начала ВПП и линии глиссады. Высота полета самолета по глиссаде снижения контролируется высотомерами и зависит от расстояния до ВПП. Ошибки по высоте траектории полета самолета на посадке отображаются на экране дисплея, и по речевому информатору летчику сообщаются рекомендации по исправлению ошибки по высоте полета.
Основные показатели системы инструментального захода самолетов на посадку по радиомаякам, обозначающим начало взлетно-посадочной полосы
1. Посадочная система предназначена для посадки самолетов в сложных метеоусловиях и предотвращения ошибок летчика на посадке в условиях ограниченной видимости, приводящих к столкновению самолета с землей до взлетно-посадочной полосы.
2. В отличие от других систем данная система позволяет летчику с достаточной точностью днем и ночью определять местоположение начала взлетно-посадочной полосы относительно самолета, заходящего на посадку в условиях ограниченной видимости на аэродроме (из-за тумана, дымов различного происхождения, метели, осадков и низкой облачности).
При стандартном оборудовании аэродрома системой посадки ОСП (БПРМ - ближняя приводная радиостанция с маркером, ДПРМ - дальняя приводная радиостанция с маркером) и освещением взлетно-посадочной полосы с обозначением начала ВПП огнями высокой интенсивности (ОВИ) с помощью предлагаемой системы возможен заход самолета на посадку при высоте принятия решения 30 м и видимости 350 м. При оборудовании аэродрома только ОПРС (отдельная приводная радиостанция) и освещении ВПП система позволяет производить посадку при облачности не ниже 60 м и видимости 800 м.
3. Малые габариты и небольшое количество потребляемой электроэнергии позволяют устанавливать систему на всех аэродромах; в том числе полевых аэродромах, временных площадках и ледовых аэродромах Заполярья (на земле - два радиомаяка потребляют электроэнергию не более 2 кВт, на самолете - два радиокомпаса и дополнительное оборудование потребляют не более 300 Вт).
4. Система посадки совместима со всеми другими системами посадки аэродромов и не оказывает влияния на их технические показатели.
Система может быть как основной системой посадки в сложных метеоусловиях, так и дублирующей другие инструментальные системы посадки.
5. Простые конструкции системы обеспечивают надежность и большие ресурсные показатели (по наработке и сроку службы).
6. Установка системы на объектах требует минимальных затрат.
7. Для каждого аэродрома в зависимости от расстояния до ВПП на экране дисплея летчика, на посадочном курсе кроме взлетно-посадочной полосы может отображаться прилегающая местность с расположенными на ней лесными массивами и строениями.
8. Система посадки также может успешно устанавливаться на вертолетах и вертолетных площадках.
Обозначения на фиг.1, 2:
1 - взлетно-посадочная полоса (ВПП);
2 - радиомаяк правый;
3 - радиомаяк левый
А - угол разности в показаниях радиокомпасов на радиомаяки;
В - угол между магнитным курсом ВПП и средней линией направлений на радиомаяки;
----- - линия направления па радиомаяк;
__________ - линия глиссады (траектория планирования самолета на посадку);
- - траектория полета самолета по исправлению ошибки по курсу на угол В;
-  - линия продолжения осевой линии ВПП.