система для обеспечения посадки летательного аппарата

Формула изобретения

1. Система для обеспечения посадки летательного аппарата, содержащая размещенные на посадочной поверхности маркерные знаки пассивного типа, пластины которых выполнены со световозвращающим покрытием направленного действия, работающим в видимом и инфракрасном диапазонах, и установленные на борту летательного аппарата посадочные фары видимого и инфракрасного подсвета, первые из которых совместно с маркерными знаками предназначены для обеспечения посадки летательного аппарата днем, в сумерки и ночью, а вторые совместно с маркерными знаками и находящимися у летчика очками ночного видения - для обеспечения посадки летательного аппарата ночью в сложных метеоусловиях и скрытой посадки, отличающаяся тем, что на борту летательного аппарата установлены автономная спутниковая навигационная система и работающая в режимах «день-ночь» низкоуровневая телевизионная камера, выходы которых соединены с монитором с возможностью предоставления летчику информации для выполнения предпосадочного маневра и изображения посадочной поверхности днем и ночью для осуществления с ней летчиком визуального контакта, при этом телевизионная камера снабжена установленным в оптическом тракте инфракрасным фильтром, отсекающим визуальное излучение, и выполнена автоматически переключаемой из дневного режима на ночной в ИК-диапазоне при снижении уровня внешней освещенности ниже заданного порога, спутниковая навигационная система выполнена автоматически наводящей излучение посадочных фар на маркерные знаки для обеспечения выхода летательного аппарата на посадочный курс к посадочной поверхности на необходимой дальности, маркерные знаки снабжены кронштейнами для жесткого крепления пластин под фиксированным углом установки относительно вертикали, а посадочные фары видимого и инфракрасного подсвета попарно конструктивно объединены в комбинированные фары и выполнены с многоэлементными светодиодными матрицами.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве посадочной поверхности для летательного аппарата использована аэродромная взлетно-посадочная полоса.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что маркерные знаки выполнены двухлепестковыми.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве посадочной поверхности для летательного аппарата использованы вертолетная площадка или вертолетодром.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что маркерные знаки выполнены трехлепестковыми с круговой в горизонтальной плоскости характеристикой световозвращения.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве посадочной поверхности для летательного аппарата использована водная поверхность гидроаэродрома.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что маркерные знаки выполнены трехлепестковыми в виде поплавков с круговой в горизонтальной плоскости характеристикой световозвращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационному оборудованию, а именно к оборудованию для обеспечения посадки летательных аппаратов (ЛА) на взлетно-посадочную полосу (ВПП) аэродрома, вертолетную площадку или вертолетодром, водную поверхность гидроаэродрома круглосуточно в сложных метеоусловиях, а также скрытой посадки ЛА в ночное время.

Известна система для обеспечения посадки ЛА с применением «пассивных» маркерных знаков для маркировки ВПП аэродрома и бортовой посадочной фары летательного аппарата для подсветки маркерных знаков и ВПП в ночное время (SU 292777 А). Известными являются и посадочные системы, предусматривающие для осуществления посадки ЛА использование ИК-подсвета (RU 2238882, B64F 1/18, 27.10.2004), спутниковых навигационных систем, например GPS или Глонасс, телевизионных камер и мониторов (RU 2182313, G01C 21/00, 10.05.2002).

Однако известные технические решения не являются универсальными и характеризуются. достаточно узкой областью распространения, не охватывающей в должной мере виды посадочных поверхностей и возможные условия посадки ЛА.

Наиболее близкой к предложенной является система для обеспечения посадки летательного аппарата, обеспечивающая летчику визуальную посадку на аэродром, вертолетную площадку или вертолетодром, гидроаэродром в дневное и ночное время, в сложных метеоусловиях, а также скрытую посадку и включающая в себя на посадочной поверхности маркерные знаки пассивного типа, функционирующие в видимом и инфракрасном диапазонах, а на летательном аппарате посадочные фары видимого и инфракрасного подсвета и очки ночного видения для летчика (RU 2225808, B64F 1/18, 20.03.2004).

Однако указанная система затрудняет выполнение предпосадочного маневра в районе малооборудованной посадочной поверхности и позволяет получить лишь ограниченное поле обзора внекабинного пространства при использовании очков ночного видения.

Задачей изобретения является создание системы для обеспечения посадки ЛА на посадочные поверхности разных видов и с разной степенью их технического оснащения с предоставлением летчику возможности качественного выполнения предпосадочного маневра с надежным визуальным контактом летчика с посадочной поверхностью на заключительном этапе захода ЛА на посадку до приземления. Технический результат заключается, таким образом, в расширении функциональных возможностей подобной системы.

Поставленная задача решается тем, что в системе для обеспечения посадки ЛА, содержащей размещенные на посадочной поверхности маркерные знаки пассивного типа, пластины которых выполнены со световозвращающим покрытием направленного действия, работающим в видимом и инфракрасном диапазонах, и установленные на борту ЛА посадочные фары видимого и инфракрасного подсвета, первые из которых совместно с маркерными знаками предназначены для обеспечения посадки ЛА днем, в сумерки и ночью, а вторые совместно с маркерными знаками и находящимися у летчика очками ночного видения - для обеспечения посадки ЛА ночью в сложных метеоусловиях и скрытой посадки, - на борту ЛА установлены автономная спутниковая навигационная система и работающая в режимах «день-ночь» низкоуровневая телевизионная камера, выходы которых соединены с монитором с возможностью предоставления летчику информации для выполнения предпосадочного маневра и изображения посадочной поверхности днем и ночью для осуществления с ней летчиком визуального контакта, при этом телевизионная камера снабжена установленным в оптическом тракте инфракрасным фильтром, отсекающим визуальное излучение, и выполнена автоматически переключаемой из дневного режима на ночной в ИК-диапазоне при снижении уровня внешней освещенности ниже заданного порога, спутниковая навигационная система выполнена автоматически наводящей излучение посадочных фар на маркерные знаки для обеспечения выхода ЛА на посадочный курс к посадочной поверхности на необходимой дальности, маркерные знаки снабжены кронштейнами для жесткого крепления пластин под фиксированным углом установки относительно вертикали, а посадочные фары видимого и инфракрасного подсвета попарно конструктивно объединены в комбинированные фары и выполнены с многоэлементными светодиодными матрицами.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.

В качестве посадочной поверхности для ЛА может быть использована аэродромная взлетно-посадочная полоса. При этом маркерные знаки могут быть выполнены двухлепестковыми.

В качестве посадочной поверхности для ЛА могут быть использованы вертолетная площадка или вертолетодром. При этом маркерные знаки могут быть выполнены трехлепестковыми с круговой в горизонтальной плоскости характеристикой световозвращения.

В качестве посадочной поверхности для ЛА может быть использована водная поверхность гидроаэродрома. При этом маркерные знаки могут быть выполнены трехлепестковыми в виде поплавков с круговой в горизонтальной плоскости характеристикой световозвращения.

На фиг.1 приведена функциональная схема предложенной системы, на фиг.2-4 представлены маркерные знаки соответственно для ВПП аэродрома, вертолетной площадки или вертолетодрома и гидроаэродрома, на фиг.5-8 показаны соответственно комбинированная посадочная фара видимого и инфракрасного подсвета, очки ночного видения, телевизионная камера (1) с монитором (2) и автономная спутниковая навигационная система (по типу, например, GPS или Глонасс).

На функциональной схеме системы (фиг.1) показаны комплект маркерных знаков (маркеров) 1, комбинированная посадочная фара 2, очки 3 ночного видения, низкоуровневая телевизионная камера 4, автономная спутниковая навигационная система 5 с индикатором и монитор 6. Количество комбинированных фар 2, используемых на ЛА, определяется типом и конструкцией ЛА и соответствует числу штатных фар, так как предложенная светодиодная комбинированная фара 2 конструктивно размещена в корпусе штатной фары.

В процессе захода на посадку с применением предложенной системы предпосадочный маневр и снижение на траектории захода на посадку ЛА выполняются по спутниковой навигационной системе 5 до получения летчиком надежного контакта с ВПП. Затем летчик выполняет заход до касания с посадочной поверхностью:

- визуально, днем;

- визуально, ночью, подсветив посадочную поверхность комбинированной посадочной фарой 2 ЛА в видимом диапазоне;

- ночью, с помощью очков 3 ночного видения, подсветив посадочную поверхность комбинированной посадочной фарой 2 в инфракрасном диапазоне;

- днем и ночью, с помощью телевизионного монитора 6, подсветив посадочную поверхность комбинированной посадочной фарой 2 в видимом или в инфракрасном диапазоне соответственно.

Все режимы захода ЛА на посадку на заключительном этапе контролируются (с регистрацией) телевизионной камерой 4 с отображением посадочной поверхности на мониторе 6.

Для каждого отдельного случая оборудования ВПП с помощью моделирования и полигонных испытаний разработана специальная конструкция маркерных знаков 1 с учетом получения максимальной дальности действия и удобства в эксплуатации.

Световозвращающее покрытие, примененное в конструкции маркерных знаков 1, характеризуется направленным действием с повышенным коэффициентом световозвращения и работает в видимом и инфракрасном диапазонах. В совокупности с оборудованием на борту ЛА оно обеспечивает требуемую дальность «контакта» летчика с посадочной поверхностью.

Достаточная дальность обнаружения посадочной поверхности, в частности ВПП, подтверждается расчетным путем из соотношения для расчета освещенности зрачка глаза летчика.

В видимом диапазоне используется выражение

где Е_П - пороговая чувствительность глаза [лк];

r - коэффициент яркости световозвращающего покрытия маркерного знака 1;

S - площадь отражающей поверхности маркерного знака 1 [м²];

D - расстояние от наблюдателя до маркерного знака 1, равное

расстоянию от посадочной фары 2 до маркерного знака 1 [м];

- коэффициент ослабления светового потока на единицу дальности [м^-1];

I - сила излучения посадочной фары 2 в видимом диапазоне [кд].

Для инфракрасного диапазона используется выражение

где Е_П - пороговая чувствительность очков 3 ночного видения [лк];

I₀ - сила излучения посадочной фары 2 в инфракрасном рабочем диапазоне очков 3 ночного видения и приемника телевизионной камеры 4 [кд];

_эфф - эффективная отражающая поверхность маркерного знака 1 в инфракрасном рабочем диапазоне очков 3 ночного видения и приемника телевизионной камеры 4 [м ²];

r₀ - коэффициент пропускания атмосферой излучения в инфракрасном диапазоне очков 3 ночного видения;

D - дальность обнаружения маркерного знака 1 оператором с помощью очков 3 ночного видения или телевизионной камеры 4 (принимается, что расстояние от посадочной фары 2 до маркерного знака 1 и от оператора до маркерного знака 1 приблизительно равно) [м].

Экспериментальные образцы элементов системы, разработанные по новой технологии, как уже указывалось, приведены на фиг.2-8. Маркерные знаки 1 для ВПП аэродрома показаны на фиг.2, для вертолетной площадки и вертолетодрома - на фиг.3, для водной поверхности гидроаэродрома (в виде поплавков) - на фиг.4. Комбинированная посадочная светодиодная фара 2 видимого и инфракрасного излучения изображена на фиг.5, очки 3 ночного видения - на фиг.6, низкоуровневая телевизионная камера 4 с монитором 6 - на фиг.7 и автономная спутниковая навигационная система 5 - на фиг.8.

Все изделия исследованы путем моделирования, полигонных и летных испытаний (отчет №115-05-VIII «Проведение летных исследований доработанного макета активно-пассивной системы посадки на необорудованные аэродромы и разработка проекта технического задания на опытный образец». ФГУП «ЛИИ им. М.М.Громова», 2005 г.).

Обеспечение посадки ЛА осуществляется следующим образом.

1. Посадка ЛА на ВПП аэродрома. ВПП обозначается двухлепестковыми маркерными знаками 1 (фиг.2).

После выполнения предпосадочного маневра по спутниковой навигационной системе 5 на заключительном этапе захода («на прямой») в дневных условиях летчик визуально осуществляет «контакт» с ВПП, контролируя в сложных метеоусловиях на мониторе 6 телевизионной камеры 4, работающей в режиме «день», изображение ВПП и выполняя заход до приземления. Ночью летчик подсвечивает маркерные знаки 1 и ВПП комбинированной посадочной фарой 2 в видимом диапазоне излучения, выполняет заход визуально до приземления, контролируя процесс захода на мониторе 6 низкоуровневой телевизионной камеры 4. В сложных метеоусловиях и при необходимости скрытой посадки летчик подсвечивает маркерные знаки 1 и ВПП комбинированной посадочной фарой 2 в инфракрасном диапазоне излучения, выполняет заход, используя очки 3 ночного видения или монитор 6 с низкоуровневой телевизионной камерой 4, работающей в режиме «ночь».

2. Посадка на вертолетную площадку или вертолетодром. Вертолетная площадка или вертолетодром обозначаются пассивными трехлепестковыми маркерными знаками 1 (с круговой в горизонтальной плоскости характеристикой световозвращения) (фиг.3). Предпосадочный маневр и заход на посадку до приземления выполняются аналогично посадке на ВПП аэродрома.

3. Посадка гидро-ЛА на водную поверхность гидроаэродрома. Часть водной поверхности гидроаэродрома, предназначенная для посадки гидро-ЛА, обозначается маркерными знаками 1 - поплавками (с круговой в горизонтальной плоскости характеристикой световозвращения) (фиг.4). Предпосадочный маневр и заход ЛА на посадку до приводнения выполняются аналогично посадке на ВПП аэродрома.

Таким образом, предложенная система обеспечивает посадку ЛА на посадочные поверхности разных видов и с разной степенью их технического оснащения круглосуточно в сложных метеоусловиях, а также скрытую посадку ЛА в ночное время.