Устройство для обучения посадке на палубу корабля

 

Изобретение относится к авиации и предназначено для выполнения визуальной посадки летательных аппаратов на подвижные посадочные площадки. Цель изобретения приближение условий обучения посадки на палубу корабля к реальным. Устройство для обучения посадки на палубу корабля содержит блок N оптических каналов, в каждом из которых установлены рефлектор, источник излучения с регулятором мощности, светофильтр, объектив и бленда, размещенные на стабилизируемой платформе, к регуляторам мощности подключены блоки определения яркости источников излучения, в которых на основании данных, поступающих с блока задания дальности видимости, блоков измерения метеорологической дальности видимости и блоков определения пороговой освещенности, формируются величины яркости источников излучения, соответствующие сложным метеорологическим условиям. 5 ил.

Изобретение относится к области авиации и предназначено для выполнения визуальной посадки летательных аппаратов на подвижные посадочные площадки. Цель изобретения приближение условий обучения посадки на палубу корабля к реальным. На фиг. 1 приведена общая схема устройства для обучения посадке на палубу корабля. Устройство содержит блок 1 пяти указательных огней красного постоянного и импульсного света, желтого и зеленого, бленду 2, регулируемую диафрагму 3, объектив 4, цветной светофильтр 5 (красный, желтый, зеленый), источник 6 излучения: рефлектор 7, регуляторы 8-12 мощности; датчик 13 дифферента судна; привод 14 стабилизации положения платформы, фотометр 15, блоки 16-18 определения пороговой освещенности, блоки 19-22 определения яркости источников излучения, блоки 23-25 измерения метеорологической дальности видимости S_м для каждого спектрального диапазона, дальномер 26, блок 27 задания дальности видимости, индикатор 28 запрета посадки. На фиг. 2 приведены зависимости дальности видимости световых сигналов от силы света и состояния атмосферы, на фиг. 3 зависимости пороговой освещенности Е_пор от яркости фона для различных длин волн (красного, зеленого и желтого); на фиг. 4 фотометрический компенсационный измеритель метеорологической дальности видимости S_м для каналов красного, зеленого и желтого цветов и показаны модуляторный диск; на фиг. 5 схема устранения коммутационных помех измерителя. На фиг. 5 показаны источник 29 света, линзы 30, 34-36, 38-40, 42-44, 56-62, 67-69, 73-75, полупрозрачные зеркала 31, 32, 54, 55, 41 и 63, зеркала (глухие) 33, 56, 45, электропривод 37 диска модулятора, параболические вогнутые зеркала 46-48, фотоэлементы 50-52, цветные светофильтры 70-72 красного, зеленого и желтого цветов, электропривод 76 диска-модулятора, усилители 77-79 переменного тока, детекторы 80-82, электрические фильтры 83-85, дифференциальные усилители 86-88, следящие приводы 89-91 диафрагм красного, желтого и зеленого каналов. Устройство работает следующим образом. Блок задания дальности видимости 27 соединен с дальномером 26 и индикатором запрета посадки 28 и подключен к блокам определения яркости источников излучения желтого 19, зеленого 20 и красного 21 спектральных диапазонов, который в свою очередь соединен с блоком определения яркости импульсного источника излучения 22. К данным блокам блоки измерения 23-25 метеорологической дальности видимости S_м соответствующих каналов, а также выходы блоков определения пороговой освещенности 16-18 соответствующих цветных каналов. Входы блоков определения пороговой освещенности 16-18 подключены к фотометру 15 измерения яркости фона. Выходы блоков определения яркости источников излучения 19-22 подключены к соответствующим регуляторам мощности 8-12 источников излучения. С помощью дальномера 26 (например, радиолокационного или оптического) измеряется расстояние L_c до летящего самолета и которое подается на блок задания дальности видимости 27, в котором происходит установка L и сравнение L_c >> L; если L_с < L, то выдается команда "запрет" на индикаторе "запрета посадки" 28. Блок задания дальности видимости 27 соединен с блоками определения яркости источников излучения для желтого 19, зеленого 20 и красного 21 спектральных диапазонов. Дальность видимости L световых сигналов зависит от их силы света, расстояния от огня до летчика, величины пороговой освещенности, яркости фона, на котором наблюдается сигнал, и ослабления светового потока атмосферой. Угловой размер светового сигнала на расстоянии L от летчика настолько мал, что его можно считать точечным источником света. Видимость светового сигнала обуславливается освещенностью, создаваемой этим сигналом на зрачке глаза летчика и определяется уравнением Алара: E_пор I I где L_c дальность видимости сигнального огня при пороге световой чувствительности глаза к точечному источнику света Е_пор. Световой сигнал виден летчику, если сила света не меньше l E_порL²l^3,5/Sм. Решение уравнения этого относительно L производится путем последовательных приближений. Кривые зависимости дальности видимости световых сигналов от силы света и состояния атмосферы построены для Е_пор 0,2 х x10^-6 лк, что соответствует расчетному порогу для белого света при яркости фона 5 х 10^-2 нт. Кривые построены для различных значений метеорологической дальности видимости и соответственно для разных значений удельной прозрачности атмосферы. Такие же зависимости получаются для блоков определения яркости источников излучения 19-21 желтого, зеленого и красного спектральных диапазонов. Для определения дальности видимости проблесковых красных огней необходимо вычисление эффективной силы света силы света такого огня постоянного излучения, который имел бы одинаковую с ним дальность видимости. Эффективная сила света l_эф проблесковых огней определяется по формуле Блонделя и Рея: I_эф=I_ф где l_ф фотометрическая (истинная) сила света огня, св; t длительность проблеска, с; ν постоянная величина (0,2-0,1), ν зависит от уровня освещенности на зрачке наблюдателя. Дальность видимости проблесковых огней рассчитывается по формуле Аллара в блоке 22, соединенном с блоком 21. Блоки определения яркости источников излучения 19-21 соединены с блоками измерения метеорологической дальности видимости S_м. Зондирующий измерительный пучок, предназначенный для прохождения через слой атмосферы, создается лампой накаливания 29 при помощи зеркал 31-33 и фокусируется в плоскости диска-модулятора линзами 34-36 и 38-40. Концентрические отверстия трех рядов в диске закрыты цветными светофильтрами (3-х цветов). Большая часть светового зондирующего пучка после отражения от зеркала 45 возвращается назад через слой атмосферы, попадает на параболические вогнутые зеркала 46-48, отражается от них и сходящимися пучками проходит цветные корректирующие светофильтры 70-72, которые рассеивают пучки света и освещают фотоэлементы 50-52. Опорный пучок пучок сравнения является мерой для интенсивности зондирующего пучка, создаваемого лампой 29. Поток света проходит через линзу 53, зеркала 54-56 и фокусируется в плоскости модулятора линзами 57-59 и 60-62. Затем лучи попадают на полупрозрачное зеркало 63 и идут на измерительные диафрагмы. Измерительные диафрагмы 64-66 служат для уравнивания интенсивности измерительного пучка света с интенсивностью опорного пучка. Размер зрачка измерительной диафрагмы измеряется с помощью поворачивающегося на оси диска. Ось вращения диска совпадает с оптической осью пучка света. Величина потока, прошедшего через диафрагму, прямо пропорциональна площади открытой части зрачка, которая линейно изменяется в зависимости от угла поворота диска. Далее пучки света, проходя линзы 67-69, фокусируются на цветных светофильтрах 70-72 и, пройдя линзы 73-75 попадают на фотокатоды фотоэлементов 50-52, выходы которых подключены к усилителям переменного тока 77-79. Модулятор 37 представляет диск с тремя концентрическими рядами отверстий, сосредоточенных на ограниченной части (половине, четверти) диска, называемом h широкими (непрозрачными) зубцами, и m узкими зубцами (прозрачными) отверстиями "гребенка". Модулятор 37 вращается электродвигателем 76 с постоянной скоростью. Диск с h широкими зубцами и "гребенкой" узких m зубцов занимает угол 2 π. В течение каждого полуоборота (при h 1) диска один из световых потоков полностью закрывается, другой в это время модулируется цветными отверстиями. При вращении диск 37 широким зубцом поочередно перекрывает то опорный, то измерительный пучок. Во время перекрытия одного пучка широким зубцом другой пучок перекрывается гребенкой узкими зубцами. При этом на фотоэлементы попадает свет то одного, то другого пучка. Если диск вращается со скоростью δ50 об/с и в каждой гребенке, занимающей угол 2/m m 10, то модуляция света производится двумя частотами h 50 х 1 50 Гц, h 1 (широким зубцом) и m n 50 х 10 х 1500 Гц (узкими). Посылка импульсов на фотоэлементы 50-52 вызывает импульсы фототока с амплитудой, пропорциональной интенсивности света. При равных интенсивностях обоих световых пучков F₁ F₂ возбуждаемая частота фототока равна m ˙ n 500 Гц, а при неравенстве частота модуляции фототока равна h 50 Гц. При равенстве световых пучков F₁ и F₂ переменная составляющая в цепи фотоэлементов 50-52 должна быть равна 0. При уменьшении прозрачности атмосферы измерительный световой поток ослабляется и в цепи фотоэлементов появляется переменная составляющая сигнала с частотой коммутации. Т. е. при неравенстве коммутируемых потоков F₁ и F₂ характер результирующих сигналов меняется появляются сигналы разбаланса. Сигналы разбаланса включают в себя несущую частоту и частоту огибающей. Эти сигналы разбаланса сначала усиливаются на несущей частоте усилителями переменного тока 77-79, далее разности частот выделяются на детекторах 80-82. После детекторов сигналы поступают на электрические фильтры 83-85, которые имеют резонансные характеристики и выделяют частоты, пропорциональные h в виде напряжений. Указанные напряжения подаются на дифференциальные усилители 86-88, где сигналы усиливаются на частоте огибающей и выделяются разностные сигналы, полярность которых изменяется в зависимости от амплитуд h и m ˙ n суммарного сигнала. С выхода этих усилителей сигналы поступают на сервоприводы 89-91, оси которых связаны с переменными диафрагмами 64-66. В результате происходит отработка систем, в процессе которой сервоприводы 89-91 изменяют отверстия диафрагм до тех пор, пока уровни сигналов от обоих световых потоков не будут выравнены и сигналы разбаланса не станут равными нулю. Сигналы, пропорциональные величинам отверстий диафрагм 64-66 (преобразованные), подаются на блоки определения яркости источников излучения 19-21. Блоки 19-21 соответственно соединены с выходами блоков определения пороговой освещенности 16-18, на которых набраны зависимости пороговой освещенности В_пор желтого, зеленого и красного цветов от яркости фона. Яркость фона, на котором индицируется структура корабельной оптической глиссадной системы посадки, измеряется с помощью фотометра 15, сигналы с которого поступают на входы указанных блоков 16-18. Выходы блоков 19-22 соединены соответственно с регулятором мощности 8 и 12 проблескового красного света, 9 желтого света, 10 зеленого, 11 красного постоянного света. Блок оптических каналов 1 состоит из 5 рядов указательных источников излучения 6 с рефлекторами 7 и последовательно расположенными цветными светофильтрами 5, объективами 4, диафрагмами 3, блендами 2. Фотометр 15 состоит из вентильного фотоэлемента и устройства, измеряющего фототок. Сила тока зависит от величины светового потока, его спектрального состава и спектральной чувствительности приемника. В фотометрах обычно спектральный состав света при измерениях не меняется. Тогда между световым потоком и фототоком устанавливается пропорциональность. В определенной точке посадочной площадки устанавливается корабельная оптическая глиссадная система посадки на гиростабилизированной платформе 14, привод которой соединен с датчиками дифферента корабля 13. Пятиэтажная конструкция с посадочными огнями, направленными определенным образом, представляет систему оптических линейных ориентиров, геодезически "привязанную" к посадочной площадке. Система задает летчику навигационные параметры: курс посадки (курсовую плоскость), глиссаду снижения (глиссадную плоскость). При тренировках летчиков ведущим инженером (офицером посадки) задаются необходимые категории видимости (Н х L) при условии L >> L_c. Летчик начинает выполнять тренировочный режим посадки на корабль с расстояния 15-20 км. Он видит при снижении освещенную палубу корабля и ориентируется по ней. При этом летчик выдерживает необходимую высоту, курс и скорость до опознания и захвата глиссады по цветным ориентирам корабельной оптической глиссадной системы посадки. Опознавание цветных ориентиров происходит с учетом категорий видимости и состояния прозрачности атмосферы в зоне корабля, освещенности (день, ночь). Система посадки, стабилизированная на качке, помогать тренируемому летчику определять относительную скорость перемещения летательного аппарата в 3-х плоскостях. Корабельная оптическая глиссадная система посадки показывает летчику местонахождение летательного аппарата относительно оптимальной глиссады планирования по цветным сигнальным, базовым, индикационным огням. Если летчик будет входить в зону действия огней ниже заданной глиссады, то он увидит красный постоянный или проблесковый огонь, если же он поднимается выше глиссады, то желтый или проблесковый красный свет. При полете точно по заданной глиссаде будет видеть зеленый огонь. Летчик стремится удержать летательный аппарат на этой глиссаде, не допуская проваливания его или выхода из оптимальной глиссады планирования, контролируя при этом вертикальную скорость. За несколько секунд до касания летчик переводит тягу двигателя на максимальное значение, выпускает тормозной крюк, и в соответствии с расстоянием "глаз крюк" должен следовать точно по огням корабельной оптической глиссадной системы посадки, чтобы произвести зацепление за тормозной трос. Траектория выполняемой тренировочной посадки в сложных метеорологических условиях фиксируется на бортовом фоторегистраторе.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ПОСАДКЕ НА ПАЛУБУ КОРАБЛЯ, содержащее размещенные на палубе корабля N оптических каналов разных спектральных диапазонов, каждый из которых содержит последовательно установленные рефлектор, источник излучения с регулятором мощности, светофильтр, объектив и бленду, при этом N оптических каналов установлены на стабилизируемой платформе, привод которой подключен к выходу датчика дифферента корабля, их оптические оси параллельны, а источники излучения ( N М ) оптических каналов выполнены импульсными, остальные источники излучения постоянные, отличающееся тем, что, с целью приближения условий обучения посадке на палубу корабля к реальным, в него введены последовательно соединенные дальномер, блок задания дальности видимости и индикатор запрета посадки, фотометр, а также подключенные к регуляторам мощности источников излучения каждого из N оптических каналов блоки определения яркости источников излучения, M блоков измерения метеорологической дальности видимости для каждого спектрального диапазона, выходы которых соединены соответственно с первыми входами M блоков определения яркости постоянных источников излучения, M блоков определения пороговой освещенности для каждого спектрального диапазона, входы которых соединены с выходом фотометра, а выходы соединены соответственно с вторыми входами M блоков определения яркости постоянных источников излучения, при этом второй выход блока задания дальности видимости соединен с третьими входами M блоков определения яркости постоянных источников излучения, а входы N M блоков определения яркости импульсных источников излучения соединены соответственно с вторыми выходами блоков определения яркости постоянных источников излучения, спектральные диапазоны которых соответствуют спектральным диапазонам источников излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5