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Procédé pour guider-l'atterrissage d'avions.
Pour guider un avion dans un plan vertical, il existe plusieurs procédés basés sur l'idée de constituer une surface d'intensité de champ constante, de forme telle que la droite d'intersection de cette surface avec le plan vertical passant par la ligne d'atterrissage, ligne donnée par un radiophare d'atterrisage, détermine la ligne de descente de l'avion.
En pratique on a constate que la forme d'une surface d'intensité de champ constante dépend de l'état du sol (temps humide ou sec, gel etc) qui peut modifier la ligne de descente, voire la rendre inutilisable.
De plus, par leur nature même ces lignes de descente n'ont pas la forme appropriée. Des mesures spéciales (par exemple le placement du radiophare en dehors de la ligne de vol, des montages d'antenne et des caractéristiques de rayonnement spéciaux) ne permettent de satisfaire que partiellement aux conditions imposées à un dispositif déterminant une ligne de descente.
On peut obvier à cet inconvénient en utilisant, conformèment à l'invention, un procédé selon lequel la ligne de descente est déterminée par le déphasage entre deux champs à haute fréquence modulés, produits dans un plan vertical, la phase de l'oscillation obtenue après la détection de l'un des champs étant indépendante de l'angle d'élévation tandis que la phase de l'oscillation obtenue après la détection de l'autre champ est fonction de l'angle d'élévation.
Le champ dont la phase de l'oscillation obtenue après la détection est fonction de l'angle d'élévation est constitué de préférence par un champ à modulation rotative à axe horizontal, tandis que le champ dont la phase de l'oscillation obtenue après la détection est indépendante de l'angle d'élévation est constitué, de préférence, par un champ pulsatoire.
Il est vrai que dans le procédé conforme à l'invention, lors de la réfraction sur le sol, les rayons réfléchis subissent un certain déphasage, dont la grandeur est déterminée par le coefficient de réflexion du sol et qui varie donc avec l'état hygrométrique du sol et d'autres conditions, mais comme la trajectoire des rayons servant à la formation du champ à modulation rotative au point d'observation est égale à la trajectoire des rayons servant à la formation du champ pulsatoire, pour de faibles angles d'élévation, les deux champs subiront toujours le même déphasage de sorte que le déphasage relatif subsiste.
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La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le radiophare représenté sur la figure 1 comporte quatre antennes dipôles horizontales 1, 2, 3 et 4, disposées aux sommets d'un carré placé dans un plan vertical et perpendiculaires au carré situé dans le plan du dessin. Un tel système aérien constitue une exécution simplifiée d'un système à n antennes dipôles, disposées aux sommets d'un polygone à n sommets places dans un plan vertical.
Lorsque les antennes d'un tel systèmeaérien sont alimentées de manière que le déphasage entre la modulation des oscillations modulées transmises à chaque paire d'antennes voisines est égal à l'angle solide compris entre les deux antennes, en d'autres termes lorsque ce déphasage est égal à 2Ò. et dans le cas envisagéà 90 , n on obtient un champ dont la détection fournit une oscillation dont la phase est fonction de l'angle d'élévation. Le déphasage de 90 entre la modulation des oscillations modulées transmises à chaque paire d'antennes voisines est obtenu de la manière suivante.
Les oscillations à haute fréquence engendrées par un oscillateur à haute fréquence 5 sont modulées, éventuellement avec suppression de l'onde porteuse, dans un modulateur en push-pull 7 par une oscillation modulatrice engendrée dans une source d'oscillations 6 et sont transmises, en opposition de phase, aux deux antennes dipôles 1 et 3 placées aux extrémités d'une diagonale du carré.
De plus, l'oscillation modulatriceengendrée par l'oscillateur 6 est transmise, par l'intermédiaire d'un dispositif déphaseur 8 qui provoque un déphasage de 90 , à un modulateur en push-pull 9 dans lequel sont modulées par l'oscillation modulatrice déphasée, éventuellement avec suppression de l'onde porteuse, les oscillations engendrées dans l'oscillateur à haute fréquence 5; la tension de sortie de ce modulateur 9 est appliquée, en opposition de phase, aux antennes dipôles 2 et 4 placées aux extrémités de l'autre diagonale du carré.
Dans le cas d'une modulation avec suppression de l'onde porteuse dans les modulateurs 7 et 9, il est indispensable que l'onde porteuse supprimée soit émise par une antenne indépendante, de préférence placée au milieu du carré. Dans ce cas, on peut recevoir suivant toutes les directions d'élévation un champ modulé dans lequel la phase de la modulation dépend de l'angle d'élévation. On parle dans ce cas d'un champ à modulation rotative à axe horizontal.
Comme les dispositifs,indicateurs de la ligne de descente ne doivent déterminer que de petits angles d'élévation, il est avantageux que le champ modulé ne soit pas émis dans toutes les directions, mais uniquement dans un secteur du plan vertical, secteur qui comporte les angles d'élévation utilisables pour la ligne de descente. A cet effet, dans le dispositif conforme à l'invention, la modulation est effectuée de préférence, au moins dans le modulateur 9, sans suppression de l'onde porteuse.
Dans ce cas, l'oscillation porteuse est émise par une paire d'antennes 2, 4 situées dans le même plan horizontal; cette émission a une caractéristique directionnelle en forme de 8, de sorte qu'un champ modulé pour lequel la phase de la modulation dépend de l'angle d'élévation ne peut être perçu que dans les directions d'élévation comprises dans la zone recouverte par la caractéristique directionnelle.
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Le champ requis conformément à l'invention, dont la phase de l'oscillation obtenue après la détection est indépendante de l'angle d'élévation, peut être engendré par une antenne dipôle indépendante 10; cette antenne dipôle est placée au milieu du carré, de manière à supprimer le couplage par rayonnement avec les autres antennes. A l'antenne 10 sont appliquées les oscillations modulées obtenues dans le circuit de sortie d'un modulateur 11. Dans le mo- dulateur 11, les oscillations, engendrées par un oscillateur 12, dont la fréquence s'écarte de celle de l'onde porteuse des oscil- lations modulées appliquées aux antennes 1, 2, 3 et 4, sont modu- lées par une oscillation fournie par l'oscillateur 6.
Un récepteur pour avions, qui comporte deux canaux pour la réception des deux champs à haute fréquence modulés et un phase-mètre ou un dispositif analogue auquel on applique les oscillations de même fréquence obtenues après la détection des deux ondes porteuses reçues, permet de déterminer le déphasage entre les deux champs, ce qui fournit une indication relative à la ligne de descente a suivre.
Il est bon que 1'aryle d'élévation d'une ligne de descente soit assez petit, 1 à 2 par exemple. L'appareillage ne doit donc indiquer le déphasage que dans une petite zone, mais cette indication doit être très précise.
La précision requise est si grande que les procédés utilisés dans les radiophares pour la détermination de l'azimuth à l'aide de tubes à rayons électroniques, de phase-metres et de dispositifs analogues ne suffisent pas sans plus pour uhe indi- cation précise de la ligne de descente. Cependant, la petite zone utile permet d'utiliser sans plus le dispositif représenté sché- matiquement sur la fig.2.- Dans ce dispositif, les oscillations obtenues dans le récepteur après la détection sont appliquées à un phase-mètre et le déphasage entre les deux champs est indiqué par la position de la bobine du phase-mètre dont l'axe porte la surface à réflexion spéculaire 16.
Une source lumineuse 17 projette sur le miroir un faisceau lumineux en forme de trait; ce faisceau est réfléchi entre deux rangées de miroirs parallèles 18 et est finalement projeté sur un écran 19 en verre mat. Un petit déplace- ment angulaire du miroir provoque un appréciable déplacement du trait lumineux sur le verre mat garni d'une échelle.
Lorsque l'angle d'incidence du reyon lumineux sur le miroir mobile 16 au repos est Ó, et lorsque cet angle d'inci- dence augmente avec le déphasage @égal à l'angle d'élévation e, on obtient, lorsque le nombre total de miroirs réfléchissants 18 dans les deux rangées est n et que la distance mutuelle des ran- gées est égale à a, pour le déplacement b du rayon lumineux sur le nisme miroir
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bn = n a ( tg ( <+ 8 6} ... tg ¯ 2 n e ( 1 + t aC ) .
Pour n = 5, a = 3 cm, Ú 2 = Ò/90 rad, Ó= 30 ,bn = 1,33 cm.
90 Sur une échelle placée à une distance de 5 cm, on obtient alors une déviation maximum de 20 mm pour un angle d'élévation de 2 , tandis que les miroirs 18 peuvent encore être parfaitement isolés l'un par rapport à l'autre par des écrans 20 de manière à assurer un contraste très net. Cette échelle se distingue très nettement des autres instruments ce qui constitue un avantage lorsque, pendant l'atterrissage, le pilote doit concentrer toute son attention sur cet appareil.
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On peut augmenter notablement la sensibilité du dispositif en rendant mobile non seulement le premier miroir 16 mais aussi le second. De ce fait, l'angle de rotation du rayon lumineux est doublé une fois de plus de sorte que la déviation correspond à un angle égal à 4 Ó. Le second miroir peut être rendu simplement solidaire du premier, car il ne s'agit dans ce cas que d'angles très petits. Il est alors superflu de prévoir un second jeu de bobines de phase-mètre.
Lorsque le miroir 16 est monté dans un phase-mètre usuel, on obtient une déviation entièrement indépendante de l'intensité de champ des deux champs, de sorte que ce procédé est absolument indépendant de l'absorption du sol par lequel sont réfléchis les rayons. La déviation du phase-mètre dépend de la fréquence ae modulation des champs. La fréquence de modulation du radiophare doit donc être maintenue convenablement constante.
Le dispositif décrit fournit non seulement une ligne de descente mais un éventail complet de lignes pour des angles d'élévation constante dans un plan vertical. Pour un atterrissage suivant une ligne de descente droite, le pilote peut suivre l'une de ces lignes et s'en tenir à une déviation constante du trait lumineux. Cependant rien n'empêche d'entamer la descente sur une ligne d'élévation assez grande, de la poursuivre sur des lignes d'élévation moindre (plus petite déviation) et de finir sur une ligne de faible élévation (petite déviation). Les moments auxquels il y a lieu de passer à d'autres lignes peuvent être déterminés en tenant compte des moments où l'avion survole les balises usuelles.
Le dispositif de descente conforme à l'invention permet donc au pilote de choisir la ligne de descente la plus indiquée.