DE674131C

DE674131C - Arrangement for the formation of spatial guide surfaces for the blind landing of aircraft

Info

Publication number: DE674131C
Application number: DET41999D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Runge
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1933-01-17
Filing date: 1933-01-18
Publication date: 1939-04-06

Description

Anordnung zur Bildung räumlicher Leitflächen zur Blindlandung von Luftfahrzeugen Um deinem Flugzeug unter Bedingungen, die die Bodensicht :erschw eren, eine sichere Landung auf dem Flugplatz zu ermöglichen, ist bereits bekanntgeworden, ein hochfrequentes Strahlungsfeld über dem Flugplatz so anzuordnen, daßeine bestimmte Linie konstanter Feldstärke aus Höhen, die das Flugzeug gefahrlos befliegen kann (etwa aoo m), mit geringer Neigung bis auf den Flugplatz herunterführt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ies im Flugzeugeinen Empfänger voraussetzt, dessen Empfindlichkeit von allen veränderlichen Einflüssen, insbesondere von den Batteriespannungen und den Röhreneigenschaften, unabhängig sein muß. Hat sich nämlich die Empfindlichkeit des Empfängers wesentlich vermindert, so befliegt das Flugzeug seine Linie großer Feldstärke (a, Abb. i). Diese Linie besitzt ein zu hohes Gefälle, und ihr Befliegen ist nicht ungefährlich. Besitzt dagegen der Empfänger ,eine zu große Empfindlichkeit, so befliegt das Flugzeug Beine Linie zu geringer Feldstärke (b, Abb. i). Diese Linie verläuft außerordentlich flach über dem Boden und bietet keine genügende Sicherheit gegen Kollisionen des Flugzeuges mit Aufbauten in der Umgebung des Flugplatzes (s. Abb. i). Die Herstellung von Empfängeraa, deren Empfindlichkeit hinreichend unabhängig von Batterieschwankungen und von Röhreneigenschaften ist, bereitet große Schwierigkeiten, insbesondere da der vorliegende Zweck eine sehr hohe Zuverlässigkeit der Anordnung erfordert.Arrangement for the formation of spatial guide surfaces for blind landing of Aircraft To your aircraft under conditions that the ground view: difficult eren to enable a safe landing on the airfield has already become known, to arrange a high-frequency radiation field over the airfield so that a certain Line of constant field strength from heights that the aircraft can fly safely (about aoo m), with a slight incline down to the airfield. This method has the disadvantage that it requires a receiver in the aircraft, its sensitivity from all variable influences, especially from the battery voltages and the tube properties, must be independent. Namely, the sensitivity has of the receiver is significantly reduced, the aircraft flies its line greater Field strength (a, Fig. I). This line has too steep a gradient and its flying overhead is not safe. If, on the other hand, the recipient is too sensitive, so the aircraft flies legs line too low field strength (b, Fig. i). This line runs extremely flat above the ground and does not offer sufficient security against collisions of the aircraft with superstructures in the vicinity of the airfield (s. Fig.i). The manufacture of receiversaa whose sensitivity is sufficiently independent battery fluctuations and tube properties creates great difficulties especially since the present purpose is a very high reliability of the arrangement requires.

Es ist daher verwünscht, auf dem Landungsfeld eine solche Strahlungsanordnung aufzustellen, daß es hierbei möglich ist, die Landungsfläche mit genügender Präzision durch Beobachtung des Verhältnisses der Empfangsstärken von zwei Strahlungen zu kennzeichnen. Der einfachste Fall wäre die Kennzeichnung der Landungslinie durch ein konstantes Verhältnis der beiden Empfangsfeldstärken. Es könnte aber auch zweckmäßig sein, zur Erhaltung seiner nicht geradlinigen Landungskurve diese durch seine bestimmte Abhängigkeit des erwähnten Verhältnisses vom Abstand zum Sender zu kennzeichnen. Dieses Landungsverfahren wird ;ermöglicht, wenn erfindungsgemäß die als Rotationsfläche ausgebildete und als Gleitweg dienende Leitfläche zur Blindlandung durch das Zusammenwirken zweier Rundstrahldiagramme von wesentlich verschiedener Beschaffenheit der Vertikalcharakteristik, die vom gleichen Ort aus gesandt werden, als eine Fläche konstanten Feldstärkenverhältnisses der beiden Sender gebildet wird. Es ist zwar bereits !eine Anordnung zur Bildung .der Landungsfläche bekannt, die zwei Strahlungen benutzt. jedoch besitzen diese die gleichen Strahlungscharakteristiken und machen daher die Aufstellung zweier getrennter Strahlungsaggregate in gewisser Entfernung voneinander erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden dagegen die beiden Strahlungen von wesentlich verschiedenen Charakteristiken vom gleichen Ort aus gesandt. Das bedingt eine wesentliche Vereinfachung der Anlage.It is therefore cursed to have such a radiation arrangement on the landing field set up that it is possible here to determine the landing area with sufficient precision by observing the ratio of the reception strengths of two radiations mark. The simplest case would be to mark the landing line through a constant ratio of the two received field strengths. But it could also be useful be, to maintain its non-rectilinear landing curve this by its certain To identify the dependence of the mentioned relationship on the distance to the transmitter. This landing method is made possible if, according to the invention, it is used as a surface of revolution trained guide surface serving as a glide path for blind landing through the interaction two omnidirectional diagrams with significantly different vertical characteristics, which are sent from the same place, as an area of constant field strength ratio of the two transmitters is formed. It is already! An arrangement for education . known of the landing area, which uses two radiations. however, these own the same radiation characteristics and therefore make the installation two separate radiation units at a certain distance from each other required. In the arrangement according to the invention, on the other hand, the two radiations are essential different characteristics sent from the same place. That requires an essential one Simplification of the plant.

Es sind an und für sich auch Anordnungen bekannt, bei denen von einem Punkt aus zwei verschiedene Strahlungen ausgesendet werden, die zusammen eine Leitfläche ergeben. Bei diesen Anordnungen werden jedoch von einem Punkt aus zwei Richtstrahlungen ausgesendet, so daß eine vertikal liegende Leitfläche entsteht, mittels derer, nur die seitliche Abweichung von einem bestimmten Wege festgestellt werden kann. Da beim Gegenstand vorliegender Erfindung von ein und demselben Punkt Rundstrahlungen in der angegebenen Weise ausgesendet werden und dadurch eine räumlich als Rotationsfläche ausgebildete Leitfläche entsteht, kann die Blindlandung von jeder beliebigen Richtung her vorgenommen werden, und es kann durch geeignete Ausbildung der beiden verschiedenen Vertikaldiagramme auch die Neigung der Leitfläche gegenüber dem Boden heliebig gestaltet werden.There are also arrangements known per se in which one Point from two different radiations are emitted, which together form a guide surface result. With these arrangements, however, two directional radiations are generated from one point sent out, so that a vertically lying guide surface is created, by means of which, only the lateral deviation from a certain path can be determined. There in the subject matter of the present invention, omnidirectional radiation from one and the same point be emitted in the specified way and thereby a spatially as a surface of revolution formed guide surface, the blind landing can be from any direction can be made forth, and it can be different by appropriate training of the two Vertical diagrams also show the inclination of the guide surface with respect to the ground as desired will.

Die beiden Strahlungen, deren Vertikalcharakteristiken verschiedene Beschaffenheit haben, können auch verschiedene Hochfrequenzen haben. Benutzt man in diesem Fall einen Empfänger mit zwei auf die beiden Senderfrequenzen abgestimmten Eingangskreisen und im übrigen gemeinsame Verstärkungsmittel, so wird .eine Verstärkungsänderung in dem für beide Frequenzen gemeinsamen Teil des Empfängers ohne Einfluß auf die beflogene Kurve bleiben, welche nur von dem Verhältnis beider Feldstärken abhängt. Schwankungen in den Betriebsspannungen und in den Eigenschaften der Empfängerröhren sind daher nunmehr ohne Einfluß auf die beflogene Kurve konstanter Feldstärkenverhältnisse.The two radiations, the vertical characteristics of which are different Can also have different high frequencies. One uses in this case a receiver with two tuned to the two transmitter frequencies Input circuits and otherwise common amplification means, then there will be a change in amplification in the part of the receiver common to both frequencies without affecting the flown curve, which only depends on the ratio of the two field strengths. Fluctuations in the operating voltages and in the properties of the receiver tubes are therefore now without influence on the flown curve of constant field strength ratios.

Abb.2 gibt ein Ausführungsbeispiel für eine. solche Anordnung. In der Mitte des Flugplatzes sind zwei Sender aufgestellt. Der erste hat eine Antenne mit tellerförmiger Vertikalcharakteristik, d. h. die Feldstärke am Boden ist Null und wächst mit zunehmendem Erhebungswinkel an (Abt. i). Der zweite Sender besitzt eine Antenne mit dem üblichen Vertikaldiagramm, d. h. größte Feldstärke am Boden und abnehmende Feldstärke mit wachsendem Erhebungswinkel. Die Flächen konstanter Feldstärke sind für den ersten Sender Kugeln, die im Senderort den Boden berühren (a, b, c, Abb. 2). Für den zweiten Sender sind sie auf dem Boden aufliegende Mantelflächen steigenden Durchmessers, die den Sender rotationssymmetrisch umgeben und sich am Senderort berühren (d, e, f, Abb. 2).Fig.2 gives an embodiment for a. such arrangement. Two transmitters are set up in the middle of the airfield. The first has an antenna with a plate-shaped vertical characteristic, ie the field strength on the ground is zero and increases with increasing elevation angle (section i). The second transmitter has an antenna with the usual vertical diagram, ie the greatest field strength on the ground and decreasing field strength as the elevation angle increases. For the first transmitter, the surfaces of constant field strength are spheres that touch the ground at the transmitter location (a, b, c, Fig. 2). For the second transmitter, they are shell surfaces of increasing diameter that lie on the floor, surround the transmitter in a rotationally symmetrical manner and touch each other at the transmitter location (d, e, f, Fig. 2).

Im Fernfeld beider Sender, d. h. in Entfernungen, die groß sind gegenüber der Wellenlänge, nimmt die Feldstärke von beiden Sendern umgekehrt proportional mit der Entfernung ab. Das gilt für Erhebungswinkel bis zu etwa io°, die für den vorliegenden Zweck allein interessieren.In the far field of both transmitters, i. H. at distances that are great opposite the wavelength, the field strength of both transmitters increases in inverse proportion with distance. This applies to elevation angles up to about io °, which for the only interested in the present purpose.

Wie eine neinfache Überlegung zeigt, sind in diesem Falle in einer durch den Senderort verlaufenden Vertikalebene die Linien konstanten Feldstärkenverhältnisses Geraden, die am Senderpunkt den Boden schneiden und deren Neigungswinkel von dem Feldstärkenverhältnis abhängt. Gibt man dem Flugzeug ein Gerät, welches das Feldstärkenverhältnis unmittelbar abzulesen gestattet, so ist das Flugzeug imstande, eine dieser Geraden zu befliegen bis auf Entfernungen in der Größenordnung seiner Welleülänge vom Sender. Hier ist das Flugzeug schon so dicht über dem Boden des Flugplatzes, daß wohne weitere Hilfe gefahrlos landen kann.As a simple reflection shows, in this case there is one the lines of constant field strength ratio running through the vertical plane running through the transmitter location Straight lines that intersect the ground at the transmitter point and their angle of inclination from the Field strength ratio depends. If you give the aircraft a device, which the field strength ratio allowed to be read immediately, the aircraft is able to follow one of these straight lines to fly up to distances in the order of its wavelength from the transmitter. Here the aircraft is already so close to the ground of the airfield that there are more people living there Help can land safely.

Die Herstellung von tellerförmigen Vertikaldiagrammen des Senders i ist auf verschiedene Weise möglich, z. B. durch eine Vertikalantenne, die eine Welle hoch ist (Abt. 3a). Die beiden Antennenhälften besitzen gegenphasige Strombelegung, so daß sich das Feld in der Horizontalen aufhebt. Unter einem :endlichen Erhebungswinkel a findet jedoch eine Strahlung statt. Sie wächst bei kleinen Winkeln proportional mit dem Winkel selbst. Eine andere Möglichkeit besteht 'in der Verwendung von horizontalen Antennen (Abb.3b), bei denen das Spiegelbild in der Erde gegenphasig ist, so daß sich wieder die Horizontalstrahlung längs des Erdbodens aufhebt. Mit wachsendem Erhebungswinkel wächst die Feldstärke ebenfalls proportional. Bei Verwendung von Ultrakurzwellen ist die Leitfähigkeit des Erdbodens im allgemeinen schon so gering gegenüber der Dielektrizitätskomstanten, daß auch bei vertikalen Antennen ein gegenphasiges Spiegelbild und damit ein tellerförmiges Vertikaldiagramm entsteht (Abt. 3 c).The production of plate-shaped vertical diagrams of the transmitter i is possible in several ways, e.g. B. by a vertical antenna, the one Wave is high (Section 3a). The two halves of the antenna have current in phase opposition, so that the field cancels itself horizontally. Under one: finite elevation angle a, however, radiation takes place. It grows proportionally at small angles with the angle itself. Another option is to use horizontal Antennas (Fig.3b), where the reflection in the earth is out of phase, so that the horizontal radiation cancels itself again along the ground. With growing The field strength also increases proportionally to the elevation angle. When using Ultra-short waves, the conductivity of the ground is generally already so low compared to the dielectric constant, that also with vertical antennas an antiphase A mirror image and thus a plate-shaped vertical diagram is created (Section 3 c).

Die Vertikalcharakteristik des zweiten Senders läßt sich herstellen durch eine Vertikalantenne oder einen Rahmen mit Frequenzen, bei denen die Leitfähigkeit des Erdbodens groß ist gegenüber der Dielektrizitätskonstanten, so daß ein gleichphasiges Spiegelbild der Antenne entsteht.The vertical characteristic of the second transmitter can be established by a vertical antenna or a frame with frequencies at which the conductivity of the ground is large compared to the dielectric constant, so that an in-phase A mirror image of the antenna is created.

Die beiden Sender können auf der Mitte des Flugplatzes angeordnet sein, um ein gleichmäßiges Anfliegen von allen Seiten zu ermöglichen. Dann müssen die Vertikaldiagramme 'beider Antennen für alle Horizontalrichtungen gleich sein. Bei einfachen Vertikalantennen ist das ohne weiteres der Fall. Verwendet man Horizontalantennen, so muß Beine Kombination von Einzelantennen konzentrisch um den Sender herum angeordnet sein. Stellt man beide Sender an den Flugplatzrand, so ist das Anfliegen nur aus einer bestimmten Richtung möglich. Dafür sind aber Antennenkombination mit horizontaler und vertikaler Bündelung und erheblicher Energieersparnis möglich.The two transmitters can be arranged in the middle of the airfield to allow an even approach from all sides. Then have to the vertical diagrams of both antennas for all horizontal directions same be. This is easily the case with simple vertical antennas. If you use Horizontal antennas, so combination of individual antennas must be concentric around legs be arranged around the transmitter. If you place both transmitters on the edge of the airfield, so approaching is only possible from a certain direction. But there are Antenna combination with horizontal and vertical bundling and considerable energy savings possible.

Zur unmittelbaren Anzeige des Feldstärkenverhältnisses kann der Empfänger nach Abb. ¢ eingerichtet sein. Zwei Eingangskreise i, 2, von denen jeder auf Eine der beiden Frequenzen abgestimmt ist, wirken auf ein gemeinsames Audion 3 mit nachfolgender hiederfrequenzverstärkung q., 5. Beide Sender sind mit verschiedenen niederfrequentenTönen modulwert. Durch niederfrequente Selektionsmittel bekannter Bauart 6, 7 werden hinter dem Empfängerausgang die beiden Zeichen getrennt und getrennten Gleichrichtern 8, 9 zugeführt. Der gleichgerichtete Strom des einen Zeichens liefert einen Spannungsabfall über einen Widerstand io, welcher als zusätzliche Gittervorspannung für den Empfänger verwendet wird und als automatische Verstärkungsr--gfelung wirkt, derart, daß mit wachsender Stärke dieses Zeichens die Verstärkung des Empfängers so weit heruntergesetzt wird, daß die Ausgangslautstärke dieses Zeichens weitgehend konstant bleibt. Das .andere Zeichen wird mach der Gleichrichtung einem Gleichstrominstrument i i zugeführt, und, da die Verstärkung sich automatisch jeweils so einstellt, daß das eine Zeichen mit konstanter Lautstärke erscheint, gestattet das Instrument, das Verhältnis der Lautstärke des anderen Zeichens zu der des ersten Zeichens ohne weiteres abzulesen.For the immediate display of the field strength ratio, the receiver can must be set up as shown in Fig. ¢. Two input circuits i, 2, each of which is on one of the two frequencies is matched, act on a common Audion 3 with the following low frequency gain q., 5. Both transmitters are emitting different low frequency tones module value. By low-frequency selection means of known type 6, 7 are behind the receiver output the two characters separated and separate rectifiers 8, 9 supplied. The rectified current of one character provides a voltage drop via a resistor io, which acts as an additional grid bias for the receiver is used and acts as an automatic gain control in such a way that with The gain of the receiver is reduced as much as the strength of this sign increases that the output volume of this character remains largely constant. That .other characters are fed to a direct current instrument i i for rectification, and, since the gain adjusts itself automatically in such a way that the one character appears at a constant volume, the instrument allows the ratio of the Volume of the other character to that of the first character can be read easily.

Statt dieses Verfahrens kann man auch beide Sender mit dem gleichen Ton modulieren und so tasten, daß während der Tastpausen des einen Senders der andere sendet. Feldstärkengleichheit wird dann im Empfänger als Dauerstrich wahrgenommen und ein Überwiegen der ein-en Feldstärke am Heraustreten des ihr zugehörigen Zeichens aus einem leiseren Hintergrund.Instead of this procedure, you can use the same transmitter for both transmitters Modulate the sound and key in such a way that during the key pauses of one transmitter the other sends. Equal field strength is then perceived in the receiver as a continuous wave and a predominance of the one field strength at the emergence of the sign associated with it from a quieter background.

Während bisher vorausgesetzt wurde, daß die zu befliegende Leitfläche alld Punkte eines konstanten Feldstärkenverhältnisses verbindet, läßt sich die Anzeigemethode auch so modifizieren, daß sie von dem angezeigten Feldstärke nverhältnis selbst und von der Amplitude der Zeichen abhängig ist. Auf diese Weise kann man Leitflächen darstellen, deren Form für einen bestimmten Zweck günstiger sein kamt ,als die Form von Leitflächen mit konstantem - Feldstärkenverhältnis. Beispielsweise kann man durch derartige Maßnahmen die :nach unten gerichtete Spitze der kegelförmigen Leitfläche abrunden, so daß das Flugzeug mit einem geringen Neigungswinkel auf den Boden geführt wird.While previously it was assumed that the guide surface to be flown over Alld points of a constant field strength relationship can be connected, the display method also modify it so that it depends on the displayed field strength ratio itself and depends on the amplitude of the characters. That way you can get baffles represent whose shape could be more favorable than the shape for a certain purpose of guide surfaces with constant - field strength ratio. For example, you can by such measures the: downwardly directed tip of the conical guide surface round off so that the aircraft is guided to the ground with a slight angle of inclination will.

Derartige Leitflächen kann man leicht dadurch bilden, daß die Lautstärkenregelung die Ausgangslautstärke des einen Sendezeichens nicht konstant hält, sondern nach :einem passenden Gesetz mit der Feldstärke selbst anwachsen läßt.Such baffles can easily be formed by adjusting the volume does not keep the output volume of one send signal constant, but rather afterwards : a suitable law to grow with the field strength itself.

Um dem Flugzug das Ansteuern des Sendeorts zu .erleichtern, kann das Flugzeug mit einer richtungbestimmenden Einrichtung, z. B. einem Rahinenpeiler,ausgerüstet sein und den ungerichteten Sender anfliegen. U m die Einrichtung auf dem Flugzeug möglichst einfach zu halten, ist :es jedoch vorzuziehen, einen der beiden Sender so auszuführen, daß er nach bekannten Verfahren :einen Leitstrahl kennzeichnet,-z. B. dadurch, daß er .ein ausgesprochenes horizontales Richtdiagramm besitzt, dessen Richtung mittels eines geeigneten Zeichenrhythmus festgelegt wird. Für bestimmte Richtungen besteht dann für diesen Sender Feldstärkengleichhiit, während bei Abw @°ichungen von diesen Richtungen der Zeichenrhythmus im positiven :oder negativen Sinne hervortritt.In order to make it easier for the flight to travel to the broadcasting location, this can be done Aircraft with a directional device, e.g. B. a Rahinenpeiler equipped and fly to the non-directional transmitter. Um the facility on the aircraft Keeping it as simple as possible is: however, it is preferable to use one of the two transmitters to be carried out in such a way that, according to known methods, it: identifies a guide beam, -z. B. by the fact that he has .a pronounced horizontal directional diagram, whose Direction is determined by means of a suitable drawing rhythm. For certain Directions then exist for this transmitter field strength equality, while with dev @ ° ungen of these directions of the sign rhythm in positive: or negative Sense emerges.

Claims

PATrNTANSpizjlciir: i. Arrangement for formation; a spatial, as Rotationsflächen- trained guide surface for blind landing of aircraft, thereby characterized in that the guide surface serving as a sliding path by the interaction two omnidirectional diagrams with significantly different vertical characteristics, sent from the same place. as an area of constant field strength ratio of the two transmitters is formed.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that both fields have different frequencies.

3. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that all tubes of the receiving device for the characters of both Transmitters are common. ¢. Arrangement according to claim i, characterized in that one of the transmitters has a horizontal directional characteristic that is rhythmically changed in direction owns.