Blind Landing Experimental Unit , сокращенно BLEU , [1] был единицей британского правительства поставлена задача не создавая раннюю автоматическая посадка системы военного и гражданского самолета с конца 1940 - х до середины 1960-х годов. [2]
Задний план
Пилоты на заре авиации полагались на точный расчет, чтобы узнать, куда они летят, что оказалось трудным или невозможным ночью или в плохую погоду. [3] Исследование почтового отделения США в 1925 году показало, что 76% его вынужденных посадок были вызваны погодными условиями, что подчеркивает необходимость создания системы для облегчения слепых посадок. Ранние предложения по решению этой проблемы варьировались от использования примитивных радиосигналов [4] до периодического размещения взлетно-посадочных полос возле основных автомагистралей. [5] Опыт Второй мировой войны привлек к проблеме больше внимания. Бомбардировщики, базирующиеся в Великобритании, иногда возвращались на свои базы рано утром и обнаруживали, что все их места приземления полностью затуманились, что приводило к бессмысленной потере планеров и экипажей. В послевоенный период авиационные эксперты знали, что будут преимущества как для военных, так и для гражданских пассажиров, поскольку военные миссии будут возможны в любых условиях, а авиакомпании смогут избежать расточительной и дорогостоящей практики ухода от аэродромов в тумане. [6] [7]
В довоенную эпоху было разработано несколько систем слепой посадки, в частности, американская система Даймонд-Данмор и немецкая концепция луча Лоренца . Оба в некоторой степени полагались на голосовые радиоприемники в самолетах, которые были обычным явлением на более крупных самолетах той эпохи. Diamond-Dunmore, похоже, не видел активного использования, но система Lorenz была развернута в крупных аэропортах Германии, Великобритании и других европейских стран и связанных с ними зарубежных областей. Они обычно работали на обычных средневолновых частотах порядка 300-400 кГц, которые к середине войны были в исключительно низкочастотном диапазоне. Оптическое разрешение любой системы представляет собой сочетание длины волны и размера антенной системы, поэтому использование этих частот приводит к относительно низкой точности. Во время войны эксперименты проводились с аналогичными системами, работающими на частотах УКВ около 100 МГц, и множество таких систем использовалось на многих военных аэродромах.
Истоки автоленд
Перед формированием BLEU в начале 1945 года была произведена автоматическая посадка в Telecommunications Flying Unit (TFU) TRE в RAF Defford на самолете Boeing 247 D, DZ203 , с использованием американской системы радионаведения SCS 51. Посадка производилась в полной темноте, без посадочных огней, а все остальные огни были закрыты из-за затемнения военного времени. Вспышки не было; низкая скорость захода на посадку и малый угол планирования означали, что самолету можно было позволить лететь прямо на землю. [8] [9] SCS 51 был основой системы посадки по приборам (ILS), принятой ИКАО в 1948 году. [10]
Существовала альтернативная система SCS 51 от полковника Мозли, и это была система на основе радара, полностью разработанная и испытанная F / O LC Barber и его коллегами в Деффорде. [11] Эта система эффективно давала данные о дальности и высоте, которые можно было добавить к информации о курсе автопилота. [а]
Экспериментальное подразделение по слепой посадке (BLEU) Королевского авиационного завода (RAE) было сформировано в RAF Woodbridge и RAF Martlesham Heath в 1945 и 1946 годах. Это было многопрофильное подразделение, в состав которого входили сотрудники RAE, Фарнборо и Исследовательского центра электросвязи. , Малверн (TRE). [12] Техническое задание состояло в том, что подразделение «будет работать как спутник RAE и будет отвечать за разработку вслепую и посадку самолетов RAF, военно-морских и гражданских самолетов». [13] Исследования, проведенные в течение первых нескольких лет в BLEU, привели к выводу, что многообещающим подходом к слепой посадке будет полностью автоматическая система, и дали определение требований к такой системе, позже обозначенной как Autoland .
Система посадки по приборам (ILS) была представлена в послевоенное время на основе концепций SCS 51. При этом использовались два отдельных радиосигнала, один для бокового наведения, «курсовой», а другой для вертикального наведения, «глиссада». Оба они работали по одному и тому же основному принципу; каждый из сигналов транслировался на отдельной несущей частоте с фиксированным соотношением, так что частота глиссады всегда была фиксированной величиной от курсового радиомаяка.
На пути к соответствующим антеннам сигналы разделялись и модулировались по амплитуде низкочастотным сигналом 90 Гц или 150 Гц. Затем два сигнала отправлялись из направленных антенн, которые создавали большие диаграммы направленности, направленные немного влево (90) и вправо (150) от средней линии взлетно-посадочной полосы или выше (90) и ниже (150) глиссады. Узоры были относительно широкими и нацелены так, что перекрывались в центре, указывая правильную линию для полета.
Хотя система работала и была относительно простой в реализации с использованием технологий 1940-х годов, она не была достаточно точной, чтобы обеспечивать наведение во время приземления с точностью порядка нескольких сотен футов. Подходы по ILS заканчивались на высоте 200 футов над взлетно-посадочной полосой, к этому времени пилот должен был иметь возможность визуально видеть взлетно-посадочную полосу или отменить свой заход на посадку. Это было недостаточно точно для действительно автоматизированной системы. [14] [15]
Первая попытка BLEU решить эту проблему заключалась в том, чтобы проложить два кабеля длиной в одну милю, идущие вдоль каждой стороны взлетно-посадочной полосы, подобно пилотному кабелю на проливе Эмброуза . Детектор в самолете мог видеть сигнал от кабелей и очень точно выравниваться по средней линии взлетно-посадочной полосы. [16] Для вертикального наведения новый FM- радиовысотомер , разработанный BLEU, был способен определять разницу высот до 2 футов на малой высоте. [17] Команда безопасно провела тысячи тестовых посадок с использованием этой системы.
BLEU поняли, что в большинстве аэропортов нет места для прокладки кабелей длиной в одну милю, поэтому они продолжили работу над решением с радиоуправлением. [14] [18] В сотрудничестве со Smiths Industries Ltd. , BLEU также разработала соединительные устройства для получения команд автопилоту из сигналов наведения и автоматического дросселирования.
Компоненты системы разрабатывались отдельно на нескольких типах самолетов, включая Lancaster , Viking , Devon и Albemarle . Демонстрация используемых технологий была проведена для представителей вооруженных сил и правительства в мае 1949 года. [19] К 1950 году вся система была установлена на DH Devon, и первая демонстрация Autoland была проведена на этом самолете 3 июля 1950 года [20]. ] В течение следующих 20 лет BLEU совместно с промышленностью Великобритании и властями Великобритании по летной годности выполняли почти всю новаторскую работу, необходимую для преобразования концепции этих экспериментальных демонстраций в безопасные и точные слепые посадки больших транспортных самолетов. [21] Система, использовавшаяся в начале 2000-х годов, в основном такая же, как и система, которая использовалась экспериментально в 1950 году. Следующая диаграмма из меморандума Дж. С. Шейлера 1958 года показывает, как различные компоненты системы и управляющие сигналы использовались во время последовательных фазы автоматической посадки.
BLEU в 1950-х и 1960-х годах
В начале 1950-х годов, в качестве подготовки к разработке полной системы Autoland, были проведены испытания автоматического захода на посадку на самолетах Valetta , Meteor и Canberra . Canberra, VN799 , был приобретен в 1953 году, но был списан после аварийной посадки в августе того же года из-за отказа двух двигателей, к счастью, без серьезных травм для экипажа.
В то время Autoland имел более низкий приоритет, потому что усилия были сосредоточены на других проектах, включая быструю посадку самолетов для истребительного командования RAF , визуальные средства для пилотов, освещение подхода к взлетно-посадочной полосе и вспомогательное средство подхода с использованием DME с Barbro. Ситуация изменилась, когда в 1954 году было выпущено Оперативное требование 947 (OR947) для автоматической посадки на флот бомбардировщиков V-Force . [22] В то время силы V-бомбардировщиков были основным вкладом Великобритании в стратегическую ядерную мощь Запада [23] ] и всепогодная эксплуатация была необходима. Возобновился интерес к автоматической посадке для гражданской авиации. В качестве следующего шага в разработке, факел и сцепные устройства с Devon были соединены с автопилотом Smiths Type D и установлены на Varsity WF417 , гораздо более крупном самолете, способном перевозить 38 человек, а не 10 в Devon. Первый полностью автоматический заход на посадку и посадка были выполнены WF417 11 ноября 1954 года в штиле и тумане. [24] Подобная система была установлена в Канберре WE189, чтобы обеспечить первое применение Autoland на реактивных самолетах. [25] Автоматические заходы на посадку [26] и автоматические посадки [27] были зарегистрированы WE189, но разработка была прервана в апреле 1956 года, когда объекты в Вудбридже, где имелась единственная подходящая установка ведущего кабеля, перестали быть доступными для BLEU. Разработка системы автоматического зажигания и автоматического стартового дрейфа продолжалась на RAF Wittering , но в сентябре того же года WE189 , возвращаясь с испытаний в Wittering, разбился из-за отказа двигателя при заходе на посадку при возвращении на свою базу в Martlesham Heath. Пилот Flt. Лейтенант Лес Коу и ученый BLEU, отвечавший за проект, г-н Джо Биркль, были убиты.
В начале 1957 года BLEU перебралась из Мартлшем-Хита на недавно оборудованный аэродром в Терли , базу RAE Bedford. Разработка была продолжена в третьей Канберре, WJ992 , на основе результатов, полученных с WE189 . Экспериментальные полеты на WJ992 начались в конце 1957 года, что привело к автоматической посадке с автоматической дроссельной заслонкой в марте 1958 года. Следующие записи взяты из бортового журнала технолога BLEU, выполнявшего разработку: [28] 10 марта 1958 года (38-й полет этой программы ): «Очень маленький дрейф, примерно 0,3g - высота 150-55-15-0». Это было с ручным управлением дроссельной заслонкой, но автоматическое управление дроссельной заслонкой использовалось 12 марта при сильном боковом ветре. 17 марта наблюдался «сильный попутный ветер, 20-25 уз, явно выраженный плавающий», а 20 июня, после корректировок во время следующих 20 полетов: «неплохо - около 0,7 г на основных колесах - начало заноса нормально». Затем 26 июня: «Дросселируется на высоте 50 футов. Очень приятные результаты», а 20 августа - «оторваны руки и ноги». Запись автоматических посадок этого самолета началась 8 июля 1958 года, рейс № 69. Результаты автоматической посадки самолетов Canberra были процитированы Вудом в 1957 году [29] и опубликованы Чарнли в 1959 году как для «реактивного самолета среднего размера». [30] К октябрю 1958 года BLEU выполнила более 2000 полностью автоматических посадок, в основном на самолеты Canberra и Varsity. [31]
Проект V-бомбардировщика по установке и развитию Autoland на Vulcan XA899 , первоначально классифицированный как Secret , выполнялся параллельно с работами Канберры и Университета. Первые автоматические посадки на «Вулкан» были произведены между декабрем 1959 [32] и апрелем 1960 года [33]. Испытания были проведены позже в том же году, и система была принята на военную службу в 1961 году.
Было признано, что ведущий трос будет непрактичным в некоторых аэропортах, но его можно было бы обойтись без улучшения ILS. Некоторое улучшение произошло благодаря воздушной системе курсового радиомаяка с узким лучом, разработанной BLEU в начале 1950-х годов [34], и к 1958 году автоматическая посадка была сделана с использованием только курсового радиомаяка ILS для азимутального наведения. [35] Для этого требовалось хорошее место, но к началу 1960-х радикально новые конструкции антенн для передатчиков ILS, разработанные Standard Telephones & Cables (ST&C), улучшили ILS до такой степени, что можно было отказаться от ведущего кабеля. [36]
В течение многих лет между Министерством авиации Великобритании и Федеральным авиационным агентством США (FAA) велись обсуждения средств наведения для посадки в условиях плохой видимости. Американцы предпочитали технику «пилот в контуре» с улучшенными средствами помощи пилоту, а не полностью автоматическую систему, предпочитаемую в Великобритании. В 1961 году, чтобы получить опыт работы с «системой автоматической посадки BLEU», FAA отправило Douglas DC-7 в RAE Bedford для установки и тестирования системы. После этого и дальнейших испытаний по возвращении в Атлантик-Сити, FAA убедилось и после этого решительно поддержало полностью автоматическое решение всепогодной проблемы, которое позже было принято на международном уровне. [37]
До этого этапа система Autoland была реализована только как «однополосная» или одноканальная система без какого-либо резервирования для защиты от отказа оборудования. В конце 1950-х - начале 1960-х годов усиление сотрудничества между BLEU, Управлением гражданской авиации Великобритании (CAA) и компаниями авиационной промышленности с BEA и BOAC привело к определению требований безопасности с точки зрения спецификации максимально допустимой интенсивности отказов. [38] В 1961 году Управление воздушной регистрации Великобритании (ARB) CAA выпустило рабочий документ BCAR 367 «Требования к летной годности для автоматической вспышки и автоматической посадки», который лег в основу определений категорий погодной видимости, принятых ИКАО в 1965 году. В 1959 году BEA и BOAC разместили контракты на разработку автоматической посадки на базе Autoland для Trident и VC10. В Trident использовалась триплексная система без общих элементов, так что сбой в одном из трех каналов мог быть обнаружен, а этот канал устранен. «Недостаточные разъединения» были ранней проблемой этой системы, которую в конечном итоге решила промышленность, используя моментные выключатели с контролируемой степенью потери хода. Внедрение Autoland для эксплуатации в категории 3 во флоте BEA Trident потребовало огромных усилий со стороны BEA, Hawker Siddeley Aviation, Smiths Industries и BLEU. [39] Триплексная система была также разработана Smiths и BLEU для грузового корабля ВВС Великобритании в Белфасте .
VC10 использовал Elliott дублируется контролируемую систему. [40] Позже система Concorde была в основном улучшенной версией системы VC10, в которой использовались достижения в технологии электронных схем в конце 1960-х годов. К 1980 году «Трайдент» совершил более 50 000 автоматических посадок в рабочем состоянии. VC10 совершил 3500 автоматических посадок, прежде чем использование системы было прекращено в 1974 году по экономическим причинам. К 1980 году Concorde выполнил почти 1500 автоматических посадок пассажиров. [41]
BLEU (переименованный в Подразделение операционных систем RAE в 1974 г.) продолжал играть ведущую роль в разработке систем наведения самолетов, используя различные самолеты, включая DH Comet , BAC 1–11 , HS 748 (для замены Varsities, которые имели были основными «рабочими лошадками» для экспериментов BLEU более десяти лет) и VC-10 до закрытия RAE Bedford в 1994 году.
Система BLEU
BLEU знал, что для идеальной системы потребуются компоненты, расположенные на земле и в самолетах. Первая система должна была бы состоять из сигнала без проблем землепользования кабельной системы или проблем точности ILS. Все приближающиеся самолеты должны быть оснащены датчиком для приема сигнала, сверхточным высотомером и надежным автопилотом . [14] В барометрических высотомерах в использовании в то время были только способны обеспечить грубую оценку высоты, так BLEU разработал самолет на основе радиолокационного высотомера , чтобы дополнить его луч так плоскость знала , когда вспыхивают для посадки. [14]
Результатом работы BLEU стала одноименная система управления посадкой самолетов. [42] Лейтенант Ноэль Адамс совершил первую автоматическую посадку 3 июля 1950 года на испытательном самолете BLEU, Vickers Varsity . [14] После демонстрации успеха системы BLEU нужно было доказать, что она безопасна. Требуемый стандарт заключался в том, что любая система приземления не могла вызвать более одного несчастного случая на каждые десять миллионов посадок. [43] Инженеры BLEU продолжали совершенствовать систему, поскольку ее летчики-испытатели совершали бесчисленное количество автоматических посадок в Университете. Когда он будет закрыт из-за тумана, они совершат тестовую посадку в лондонском международном аэропорту Хитроу .
В своей статье 1959 года [44] Джон Чарнли, тогдашний суперинтендант BLEU, завершил обсуждение статистических результатов, заявив, что «справедливо утверждать, что не только автоматическая система приземлит самолет, когда погода мешает человеку. пилот, он же гораздо точнее выполняет операцию ». Система была одобрена для коммерческого использования в 1964 году, и 4 ноября 1964 года капитан Эрик Пул совершил посадку на рейс British European Airways в Хитроу с видимостью 40 метров, что было первым использованием системы для посадки коммерческого рейса в таких суровых условиях. . [45]
Наследие
BLEU сыграл жизненно важную роль в развитии автопосадки, и потомки его системы все еще используются во всем мире. [46] [47]
Заметки
- ^ Полное техническое описание этого доступно в архивах RAF Museum Hendon, ссылка X005-4863, и включает оригинальные фотографические записи Boeing 247 DZ203 .
Рекомендации
- ^ Оксфордский словарь сокращений . Издательство Оксфордского университета. 1998. с. 60. ISBN 978-0-19-280073-2.
- ^ Джеймс Фуллер (29 ноября 2012 г.). Безопасность не была случайностью: история летного отряда гражданской авиации Великобритании Cafu 1944-1996 . Издательство Trafford. п. 152. ISBN. 978-1-4669-6893-6.
- ^ GC Peden (8 февраля 2007 г.). Оружие, экономика и британская стратегия: от дредноутов до водородных бомб . Издательство Кембриджского университета. п. 66. ISBN 978-1-139-46292-1.
- ^ «Достижения за 1932 год». Письмо научных новостей : 399. 24 декабря 1932 г.
- ^ Журналы Hearst (апрель 1938 г.). Популярная механика . Журналы Hearst. п. 544. ISSN 0032-4558 .
- ^ Юэн Тенби (3 марта 2010 г.). Разное . Lulu.com. п. 329. ISBN. 978-1-4092-1833-3.
- ^ Конвей, Эрик М. (октябрь 2001 г.). «Политика слепой посадки». Технология и культура : 81–106.
- ^ RW Howard (1973) Автоматическое управление полетом в самолетах с неподвижным крылом - Первые 100 лет, The Aeronautical Journal, ноябрь 1973, стр. 549
- ↑ McDonald JA (1964) Flight International, Letters, стр. 727 30 апреля 1964 г.
- ^ Сэр Джон Чарнли (1989) Президентское обращение: Навигационные средства для самолетов - Всепогодная посадка, Журнал навигации, Vol. 42, № 2 с. 166 http://journals.cambridge.org/abstract_S0373463300014405
- ^ Отчет 70 TFU, февраль 1945 г. Отчет о контролируемых заходах на посадку и посадочных испытаниях, проведенных в Деффорде, ноябрь 1944 г. - февраль 1945 г. [Национальный архив Великобритании, AVIA, 7/1599]
- ^ Майкл Д. Добсон изд., (2001), Крылья над Thurleigh, ISBN 0-9541594-0-3 Глава 8 стр. 123
- ^ TW Прескотт (1976) BLEU - Первое десятилетие. RAE Tech. Памятка, ФС 77 с. 21 [Национальный архив Великобритании, AVIA, 6/25422]
- ^ а б в г д Грэм Перри (сентябрь 2004 г.). Летающие люди: безопасные полеты каждый день . кеа издательство. ISBN 978-0-9518958-6-3.
- ^ JS Shayler (январь 1961) Элементы радиоуправления автоматической системы посадки BLEU для самолетов, журнал Brit. ИРЭ, УДК 621.396.933.23.
- ^ Reed Business Information (7 декабря 1961 г.). Новый ученый . Деловая информация компании Reed. п. 601. ISSN 0262-4079 .
- ^ JS Shayler (1958) Применение в гражданской авиации системы автоматической посадки, Техническая записка RAE № BL.47, стр. 4 и 8. [UK National Archives AVIA 6/17826]
- ^ Reed Business Information (29 ноября 1962 г.). Новый ученый . Деловая информация компании Reed. п. 490. ISSN 0262-4079 .
- ^ BLEU Операция Приказ № 1/49, 12 мая 1949 [UK National Archives AIR 29/1295]
- Перейти ↑ Michael D. Dobson ed., (2001) Ibid. п. 126
- ^ Сэр Джон Чарнли (1989) Там же. п. 165
- ^ TW Прескотт (1976) Там же. п. 19
- ↑ Белая книга по обороне, 1960, п. 36 [Национальный архив Соединенного Королевства, CAB 129/100]
- ^ RAF Martlesham Хит Операции записи Книги, 1951-1955 [UK National Archives AIR 29/2364]
- ^ TW Прескотт (1976) Там же. п. 41 год
- ^ JW Birkle (1956) Автоматический подход Испытания типа D автопилота в Канберре Т.4 самолетов на аэродроме Вудбридж RAE Техническое примечание: Нет BL.41 [UK National Archives DSIR 23/24675]
- ^ RAF Martlesham Хит Операции записи Книги, 1956-1957 [UK National Archives AIR 29/2860]
- ^ Копия логбука для DR Easson, ученый BLEU 1955 - 1958. Martlesham музей авиации документ A2669 / D1350
- ^ RAE Техническая записка № BL 46, К. А. Вуд, март 1957. Заметки о визите в Рим Центр развития Air, США, для демонстрации автоматической наземной управляемой посадки (август 1956) р. 17. [Национальный архив Великобритании, DSIR 23/25560]
- ↑ WJ Charnley (1959). Там же. 127 стр.
- ↑ WJ Charnley (1959), там же. п. 127
- ^ RAE Бедфордские операционные книги [UK National Archives AIR 29/2990]
- ^ Flt. Лейтенант AJ Camp AFC (1999) Время испытаний, FlyPast, апрель 1999 г.
- ^ В. Макинсон (1953) Всепогодные посадки, полет, 18 декабря, стр. 805–806 http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1953/1953%20-%201651.html
- ^ JS Shayler (1958) Там же. стр.8
- Перейти ↑ Michael D. Dobson ed., (2001) Ibid. п. 137
- Перейти ↑ Michael D. Dobson ed., (2001) Ibid. п. 148
- ^ Сэр Джон Чарнли (1989) Там же. п. 172
- ↑ KJ Wilkinson (1970) Автоматическая посадка в BEA Trident Operations - Обзор усилий и достижений, The Aeronautical Journal, март 1970, Vol. 74, Number 711, pp. 187–196
- ↑ RW Howard (1973) Там же. п. 556
- ^ RW Howard (1980) Прогресс в использовании автоматических средств управления полетом в критически важных для безопасности приложениях, The Aeronautical Journal, октябрь 1980 г., стр. 318
- ^ Журналы Hearst (февраль 1965 г.). Популярная механика . Журналы Hearst. С. 113–114. ISSN 0032-4558 .
- ^ Reed Business Information (10 февраля 1972 г.). Новый ученый . Деловая информация компании Reed. п. 322. ISSN 0262-4079 .
- ↑ WJ Charnley (1959). Слепая посадка. Журнал навигации, Vol. 12, № 2, апрель 1959 г., стр. 128 doi : 10.1017 / S037346330001794X http://journals.cambridge.org/abstract_S037346330001794X
- ^ Reed Business Information (13 ноября 1975 г.). Новый ученый . Деловая информация компании Reed. п. 398. ISSN 0262-4079 .
- ^ РПГ Коллинсон (1 января 2011 г.). Введение в системы авионики . Springer. п. 434. ISBN 978-94-007-0708-5.
- ^ Чарнли, сэр Джон (2011). «Вклад РАЭ в всепогодные посадки». Журнал истории авиации . 1 .
Внешние ссылки
- [1] BOAC VC10 Автоматическая посадка 1968 г.
- [2] Автоматическая посадка в Канберре в RAE Бедфорд, 1958 г.