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Appareil de navigation aérienne
Cette invention concerne les dispositifs de signalisa- tion et en particulier les appareils de navigation aérienne.
On peut diviser en deux catégories les appareils de signalisation auxquels l'invention se rapporte: les appareils de navigation de route pour voler suivant un trajet prédéterminé et ceux pour approcher d'unepiste d'atterrissage et atterrir.
Les appareils de navigation de route destines au vol sur un trajet et construits ainsi qu'actionnés suivant les enseigne- ments de la technique antérieure connue, comprennent des radio- phares ou balises terrestres modulés à basse fréquence et, dans l'avion, des dispositifs de réception et de démodulation des signaux des radiophares et de détermination de leurs caracté- ristiques acoustiquement.
Le personnel volant responsable de
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la navigation entend les signaux des radiophares et, par leurs caractéristiques, détermine si l'avion est sur le parcours et, s'il ne l'est pas, le côté duquel il s'écarte du trajet ainsi que la grandeur de l'écart,,
L'équipement de navigation pour approcher d'une piste aérienne et pour atterrir, qui est construit et actionné suivant la technique connue, est l'équipement appelé approche par comman- de du sol (GCA: Ground Central Approach). Un tel équipement com- prend un radar capable de fournir des informations quant à la distance, le relèvement et l'altitude d'un avion dans sa zone de détection. Quand un avion qui doit atterrir approcne d'une piste, l'opérateur du radar détermine sa distance, son relèvement et son altitude.
Lui ou ses collègues entrent alors en communica- tion avec le pilote de l'avion qui approche et informent le pi- lote de la manière dont ce dernier doit piloter l'avion lors de l'atterrissage. un désavantage de ces appareils connus de navigation aérienne est de nécessiter des éléments de types différents pour les besoins de la navigation de route et pour les besoins de l'atterrissage. L'intérêt économique rend souhaitable que les éléments installés pour la navigation de route soient de même construction queceux installés aux fins d'atterrissage.
En ce qui concerne l'équipement installé à bord de ltavion, des élé- ments distincts pour réaliser les fonctions de navigation de route et pour l'atterrissage offrent le désavantage d'augmenter le poids de l'équipement transporté par l'avion et de diminuer par conséquent la charge payante .
En ce qui concerne le pilote, l'équipement de naviga- tion connu offre également un désavantage psychologique. quand il vole à l'aveugle, le pilote est contraint de s'en rapporter
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non à san sens visuel mais à son sens acoustique. Quand un avion survole une contrée plate, cette incertitude psychologique est un handicap moindre pour le pilote. Il connaît son altitude appro- ximative et est raisonnablement certain qu'il n'éprouvera pas de difficultés sérieuses. Mais le pilote doit nécessairement se sen- tir mal à l'aise quand l'avion se trouvu dans des réglone monta- gneuses. Il n'a pas d'image visuelle du parcours.
Après tout, le trajet indiqué par le signal acoustique peut être inexact et il est possible qu'il soit en train de diriger l'avion contre un obstacle.
Pendant un atterrissage sans visibilité, suivant l'en- seignement de la technique connue, l'inquiétude du pilote s'ac- croit. Maintenant l'avion est, en effet, commandé par quelqu'un qui est à terre. Le pilote sert simplement d'agent pour action- ner les commandes, comme l'opérateur terrestre le lui ordonne; il pourrait être tout aussi bien un mécanisme automatique. Ainsi privé de la commande de son avion, avec sa vie et celles du restant de l'équipage et des passagers se trouvant dans les mains de quelqu'un dont il n'est pas absolument sûr, le pilote est soumis à une pression mentale prononcée.
L'appareil d'approche par commande du sol offre un autre désavantage, en ce qu'il exige énormément de temps par plafond bas. Une durée de 20 minutes peut être nécessaire pour diriger un avion afin qu'il arrive d'un endroit distant de quel- ques miles d'une piste et qu'il y attérrisse. Dans ces conditions, de nombreux avions, qui attendent leur tour d'atterrissage, tour- nent en rond pendant longtemps et le risque d'accidents est accrû.
Suivant les enseignements de la technique connue, on peut utiliser des systèmes de signalisation conçus pour marquer une zone complète d'atterrissage distincte d'une piste d'atterris-
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sage. De tels systèmes procurent une indication visuelle du re- pérage au pilote d'un avion qui approche. Le brevet américain Becker N 2..151.549 divulgue un exemple d'un système de signa- lisation de ce type. suivant l'invention de Becker, la superficie de l'aéroport est délimitée par des radiophares. L'avion est pourvu d'un système récepteur conçu pour recevoir des signaux des radiophares.
Le pilote d'un avion qui approche de l'aéroport dispose, sur l'indicateur du système récepteur, d'une signalisa- tion qui l'informa des positions des radiophares délimitant l'aé- roport. La signalisation ne permet cependant pas au pilote de faire atterrir l'avion. Il ignore où se trouve, dans cette grande surface, la piste d'atterrissage sur laquelle il doit se poser.
L'équipement d'approche par commande au sol est encore nécessai- re. Le brevet américain de Greig N 2.268.860, celui de Morgan N 2.396.112 ainsi que les brevets 2.397.746 de Lewis et 2.279.246 de Podliasky divulguent des systèmes analogues.
Les buts de la présente invention sont : fournir un appareil de navigation aérienne dont les éléments employés pour la navigation de route et ceux employés oour pour l'approche à ltaveugle ainsi que/l'atterrissage sans visi- bilité soient de construction identique; fournir un système de navigation aérienne où le même élément installé à bord d'un avion serve à la fois pour la navi- gation de route et pour l'approche à l'aveugle ainsi que pour l'atterrissage sans visibilité; fournir un système de navigation aérienne dans lequel les éléments de construction identique installés à terre ou sur un avion serviront pour la navigation de route, pour l'approche à l'aveugle, pour l'atterrissage sans visibilité et pour l'aver- tisseur anti-collision;
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procurer un système de navigation aérienn.e qui facilite la mise à la disposition d'un équipage aérien d'une représenta- tion visuelle de la route suivie;
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fournir un système d'alJi!roc1113 è. l'aveugla et d'atte:l'11o-- sage sans visibilité qui comprenne des facilités pour mettre à la disposition du pilote une représentation visuelle de la piste aé- rienne durant l'opération d'atterrissage; fournir un radiophare de structure simple pour l'emploi aussi bien en l'air qu'au sol; fournir un système de navigation aérienne qui comprenne un moyen d'empêcher les collisions; fournir un système indiquant une position aérienne, dont l'indicateur donne une image étonnamment discernable du signal reçu.
Enoncé de façon compréhensible, un but de l'invention est de fournir un système complet de navigation aérienne pour la navigation de route ; pourl'approche à l'aveugle, pour l'atterris- sage sans visibilité et pour des buts anti-collision.
Suivant l'invention, on prévoit un système de naviga- tion aérienne dans lequel une rangée de radiophares ou balises est disposée le long du parcours de l'avion ou autre aéronef.
L'avion est muni d'un système-récepteur conçu pour recevoir des signaux provenant des radiophares. Les signaux des radiophares s'impriment sur l'indicateur du récepteur sous forme de spots et produisent une signalisation qui dépend de la route qu suit l'avion. Si ce dernier est sur la route, la signalisation,offre une configuration prédéterminée. Si l'avion s'écarte de la route, la signalisation est déformée d'une façon correspondant au côté vers lequel l'avion dévie ainsi qu'à la grandeur de l'écart, La signalisation présente l'apparence d'un tableau, sans cesse chan-
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geant, d'une route aérienne repérée par un système de lumières analogues à une grand route automobile éclairée.
L'information de trajet fournie par la signalisation consiste essentiellement dans les relèvements relatifs des radiophares individuels et l'altitude de l'avion par rapport aux radiophares.
Pour l'approche à l'aveugle et l'atterrissage sans vi- sibilité, la piste aérienne sur laquelle l'avion doit atterrir est repérée par des radiophares ou balises de même construction que ceux marquant la route. Des réseaux de ces radiophares sont d'isposés en fait le long des limites des pistes d'atterrissage d'un aéroport qui sont longitudinales par rapport à lu direction du mouvement d'un avion atterrissant sur les pistes. Une paire de radiophares ou balises .est également installée à la limite dentrée de chacune des pistes, en des points écartés d'une dis- tance Importante des limites longitudinales. Ces dernière radio- phares marquent centrée de la piste tandis que les premiers repèrent les limites de la piste.
Suivant la direction du vent, la tension est fournie aux radiophares de l'une ou l'autre piste.
Quand un avion approche dtune piste, une signalisation correspondant à sa position par rapport à la piste est produite par les radiophares de la piste, sur l'indicateur de sonsystème récepteur qui sert pour le vol pendant le parcours. La signalisa- tion correspondant aux deux radiophares le long de la limite de départ, qui apparait sous forme de deux points, est discernaole alors que la pilote se trouve encore à une distance importante de la piste. Elle Informe le pilote quant à la direction suivant la- quelle il s'approche. En commandant l'avion de telle sorte que cette signalisation suive un tracé prédéterminé, le pilote peut faire approcher l'avion suivant la ligne centrale de la piste.
Quand l'avion est près de la piste et est sur le point de'se po-
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ser, les indications provenant des radiophares le long de la limite de la piste forment un alignement informant le pilote quant à la position de l'avion par rapport aux limites longitu- dinales de la piat:. La signalisation de la piste d'atterrissa- ge dont il s'approche donne au pilote la même impression que celle qu'il recevrait en regardant la nuit par une fenêtre de l'avion, celle d'une piste repérée à son point de départ par deux lumières et le long de ses limites par des rangées de lu- mières.
Le système récepteur de l'avion suivant l'invention est muni d'une antenne directionnelle offrant de préférence une faible largeur de faisceau à mi-puissance, de l'ordre de 5 de- grés. L'antenne est montée dans le fuselage de l'avion ou dans
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son nuez et est déplacée de nld.niôJ.'(j toiio qu'une ligne 1.1Il.J.ginü.lJ.c passant par son lobe principal balaie une région extérieure à l'avion. Si on maintient la base autour de laquelle l'antenne se meut fixe par rapport à la ligne avant-arrière de l'avion, le relèvement et la hauteur relatifs d'un radiophare dont l'antenne reçoit un signal ont toujours, dans toute position donnée de l'avion, les mêmes valeurs pour les mêmes caracté- ristiques physiques relatives de l'avion et du radiophare.
De préférence l'antenne est montée de telle sorte que, lors de son déplacement, la ligne centrale imaginaire passant par son lobe engendre un angle solide dont le sommet se trouve à l'avant de l'avion et dont la médiane suit la ligne avant-arrière de l'avion. Dans ce cas, la ligne médiane de l'angle solide est horizontale quand l'avion l'est et a une inclinaison égale à celle de l'avion quand celul-ci est incliné. Lorsque la ligne médiane coupe un radio-phare ou un roupe de radio-phare c'est que l'a- vion se déplace directement vers ces éléments.
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L'indicateur du récepteur est de préférence un oscil- lographe ordinaire. Il est balayé en synchronisme avec le mouve- ment de l'antenne, la position angulaire de son faiseeau à rayon cathodique correspondant à tout moment à la position angulaire de la ligne médiane du lobe par rapport à la ligne avant-arrière de l'avion. Chaque point de l'indicateur a par conséquent comme coordonnées la hauteur relative et le relèvement relatif. Quand le faisceau à rayon cathodique frappe un point de l'écran de l'indicateur, la ligne passant par le milieu du lobe de l'an- tenne s'étend dans une direction ayant la hauteur et le releve- ment relatifs du point sur l'écran de l'indicateur.
L'invention peut être mise en pratique avec des radio- phares de types connus, mâle on préfère créer un radiophare de construction simple. Suivant l'invention, le radiophare comprend un magnétron simple, du type à cavité de préférence, muni d'une antenne dipôle omnidirectionnelle. Le magnétron est alimenté par une source ordinaire de courant alternatif industriel, par l'in- termédiaire d'un transformateur à haute tension convenable. Il oscille pendant un bref intervalle de temps durant chaque cycle de la source, quand sa tension anode-cathode est suffisamment élevée pour produire des oscillations. De courts trains d'oscil- lation sont ainsi transmis.
L'invention sera décrite ci-après avec référence aux dessine annexés, donnés à titre d'exemple, dans lesquels:
La fige 1 est une vue schématique représentant deux pistée d'un même champ d'atterrissage, munies de radiophares eui- vant l'invention; la fige 2 est une vue schématique représentant un radiophare suivant l'invention; la fige 3 est une vue schématique représentant un circuit de radiophare suivant l'invention;
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la fige 4 est une vue, partiellement en plan et par- tiellement schématique, d'un avion équipé suivant l'invention; la fige 5 est un schéma d'ensemble montrant un système récepteur suivant l'invention; la fig. b est une vue en perspective représentant une
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;ln tCIl11C et son mßcanime de c1éplacenlent Au1 va.nt l'invention;
la fige 7 est une vue schématique illustrant l'opéra- tion de balayage d'une antenne suivant l'invention;
Les fige. 8A, 8B et 80 constituent ensemble un schéma
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de circuit montrant un réce.f;>teur .e-t un indicateur suivant l'in- vention; la fig. 9 est une vue, partiellement en perspective et partiellement schématique, illustrant la mise en pratique de l'invention pendant une opération d'atterrissage; la fig. 10 est une vue en perspective représentant un avion suivant la route tracée par des radiophares suivant l'in- vention; et les figures 10A à 10E sont des vues en élévation de la représentation aperçue par un pilote dans l'avion que représente la. fin. 10, pendant un vol imaginaire uulvant lu routu.
La fig. 1 représente une paire de pistes d'atterrissage 11 et 13 qui se coupent. Les pistes offrent la forme habituelle de rectangles allongés. Des radiographes 19 et 21 sont disposés respectivement le long des limites 15 et 17 de chacune des pis- tes qui sont longitudinales par rapport à la direction de dépla- cement d'un avion qui atterrit. Comme représenté, les radiopha- res 19 ou 21 le long de chaque limite peuvent être espacés uni- formément, ceux disposés le long d'une limite 15 de chaque piste étant placés en quinconce par rapport à ceux disposés le long de la limite opposée 17.
L'intervalle entre des radiophares con- sécutifs peut également ne pas ê tre uniforme. L'écartement peut
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être par exemple progressivement plus petit ou plus grand, lors- qu'on. va vers l'arrière de la piste. En outre, les radiophares doivent simplement être disposés en fait le long des limites des pistes aériennes et ne doivent pas nécessairement y être installée physiquement. Les radiophares peuvent par exemple être disposés sur des lignes imaginaires qui divergent ou convergent quand on s'approche de l'entrée ou de la fin de la piste aérienne. Des radiophares disposés de la sorte donnent l'impression d'être pla- cés le long des limites de la piste, bien qu'ils ne soient pas nécessairement placés ainsi physiquement.
Les entrées des pistes il et 13 sont marquées par des radiophares 21 placés sur des lignes Imaginaires passant par les limites 23 qui marquent les entrées. Les radiophares 21 associés à chaque piste- se trouvent de préférence à des distances impor- tantes des limites longitudinales de la piste. Quand l'une ou l'autre extrémité transversale d'une piste peut servir d'entrée selon la direction du vent, on doit placer aux deux extrémités de la piste des radiophares marquant l'entrée.
Bien que des radiophares de tout type général connu en technique puissent servir, on préfère ceux du type que repré- sentent les figures 2 et 3 à cause de leur simplicité. Le radio- phare représenté sur ces figures comprend un magnétron à cavité 25. Le magnétron contient une enveloppe métallique sous vide 27, sous forme d'un mince cylindre circulaire dans lequel sont scel- lés une cathode appropriée 29 et un filament 31 de chauffage de la cathode. Une anode à cavité 33 (représentée symboliquement sur la fig. 3) est montée de telle sorte que la cathode 29 se trouve à son centre. Le passage d'électrons entre la cathode 29 et l'a- node 33 est soumis à un champ magnétique perpendiculaire à la direction de la tension appliquée entre la cathode et l'anode.
Le champ est produit de préférence par un aimant permanent 35
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affectant la forme d'un fer à cheval circulaire et ayant des pô- les 37 parallèles aux bases de l'enveloppe 27. Les oscillations engendrées dans le magnétron 25 peuvent être captées par une sonde électromagnétique 39, comme représenté, ou transmises par un gui- de d'ondes scellé dans l'enveloppe 27. Dans l'une ou l'autre éven- tualité, la sortie du magnétron est fournie, par l'intermédiaire de guides d'ondes 41 terminés convenablement et couplés au dispo- sitif de captation, à un dipôle 43 conçu pour transmettre une ra- diation polarisée horizontalement et d'intensité pratiquement cons- tante dans un angle azimuthal de 360 . On peut munir l'enveloppe 27 d'ailettes de refroidissement appropriées.
Les magnétrons 25 utilisés dans la forme d'exécution prè- férée de l'invention radient de préférence de l'énergie ayant une fréquence de l'ordre de 10.000 Mc/s. L'invention ntest cependant pas limitée à des magnétrons de ce type, pas plus qu'elle n'est limitée à des magnétrons. on pourra également utiliser des généra- teurs d'oscillation à haute fréquence de n'importe quel type, comme le klystron par exemple, capable de produire des radiations de fréquence raisonnablement élevée.
Les magnétrone 25 sont alimentés en tension anode-ca- thode et en tension de filament par une source ordinaire 45 de courant alternatif industriel disponible dans des aéroports.
Toutefois, la valeur de la tension requise pour obliger un magné- tron à produire une radiation appréciable est de l'ordre de plu- sieurs fois la valeur de la tension d'une source Industrielle et peut atteindre 1.000 ou plusieurs milliers de volts. c'est pour cette raison qu'il faut intercaler des transformateurs à haute ten.- sion entre la source 45 et les radiophares 19 et 21.
Suivant l'invention, le nombre de ces transformateurs à haute tension ainsi que le danger en résultant pour le personnel de service sont réduits à un minimum. Chaque piste 11 et 13 com-
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porte un unique transformateur à haute tension 47. Une extrémité de l'enroulement secondaire à haute tension 49 de chaque transfor- mateur est mise à la terre et l'autre extrémité est reliée au point de jonction 51 de plusieurs câbles 53 et 55, qui se déroulent respectivement le long des limites d'une piste, ainsi qu'aux ra- diophares 21 marquant l'entrée de la piste. Chaque transformateur est également pourvu de préférence d'un enroulement de filament 5? dont les extrémités sont reliées aux câbles correspondants 59 et 61, qui courent le long d'une piste, ainsi qu'aux magnétrons qui marquent l'entrée de la piste.
Dans certaine cas, il la place d'un transformateur à enroulement unique, on peut installer des transformateurs distincts de plaque et de filament. A chaque sta- tion de radiophare, la cathode 29 du magnétron ainsi qu'un côté du filament 31 sont relisés à un point du câble correspondant à haute tension 59 ou 55. Le filament 31 du magnétron de chaque station est relié aux câbles d'alimentation du filament 59 ou 61 par des bobines d'arrêt à haute fréquence b3 représentées symboli- quement sur la fige 3 par des enroulements.
Les transformateurs 4? sont disposés de préférence à ou près de la tour de contrôle de l'aéroport (non représentée). A une extrémité, leurs primaires 65 sont connectés à l'alimentation 45 par un commutateur de sélection 67 au moyen duquel on peut alimen- ter l'un ou l'autre transformateur, suivant la piste aérienne il ou 13 sur laquelle les avions doivent atterrir à un moment dorme.
Lorsqu'ils sont alimentés en tension,'les radiophares 19 et 21 émettent des trains d'oscillations à haute fréquence de durée brè- ve, pendant la partie de chaque cycle de la source d'alimentation durant.laquelle la tension anode-cathode appliquée aux magnétrons est positive et suffisamment élevée pour l'oscillation. La sortie des radiophares constitue donc une radiation modulée en Impulsion. n
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La fig. 4 représente un avion muni d'un équipement récep- teur suivant l'invention, tandis que la fig. 5 représente l'équipe- ment récepteur.
L'équipement comprend une antenne 69, un mécanisme d'entraînement convenable 71, un changeur de fréquence 73, un pré- amplificateur moyenne fréquence ?5, un amplificateur moyenne fré- quence ?5, un détecteur 79, un circuit de vision 81 et un Indica- teur 83. L'antenne 69 et son mécanisme d'entraînement 71 ainsi que le changeur de fréquence ?3 et le pré-amplificateur ?5 forment un ensemble monté sur le fuselage 85, de préférence près de l'avant 87 de l'avion. L'amplificateur moyenne fréquence 77, le détecteur 79 et l'amplificateur de vision sont combinés en un ensemble qui e et installé à un. endroit convenable dans la cabine de l'avion.
L'indicateur 83 est placé de telle manière que sa surface de signa- lisation 89 se trouve sur le tableau de bord de ]!avion ou à tout autre endroit où il peut être examiné par le premier pilote, le second pilote ou par un autre membre de l'équipage de l'avion auquel revient la charge de la navigation.
L'antenne 69 comprend un réflecteur parabolique par le centre duquel un guide d'ondes conique91 s'étend jusqu'au plan focal principal du paraboloide. Un obturateur creux 95 est fixé sur l'extrémité du guide d'ondes 91. L'obturateur 95 comporte des ouvertures 93 disposées symétriquement, forme une voie qui communique avec le guide d'ondes 91 et constitue un collecteur pour la radiation réfléchie par le parabololde 69. A sa jonction avec ce dernier, le guide d'ondes 91 communique avec le guide d'ondes 99 à l'avant du mécanisme d'entraînement, par l'intermédiaire d'un étranglement de couplage 101.
Le paraboloide 69 est fixé à une tige creuse 103 par l'intermédiaire de l'étranglement de couplage 101. La tige 103 est montée de façon rotative sur les paliers 105, 107 et 109, respec- tivement à l'avant, à l'arrière et au centre, et est entrainse par 'L--
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un moteur 111 au moyen d'un pignon 113 et d'un engrenage hélicole dal 115. La vitesse de rotation (la vitesse de la tige) du parabo- loide est élevée, de préférence de l'ordre de 1200 tours/minute.
L'axe creux 103 sert de guide d'ondes pour les radiations reçues.
A son extrémité arrière, la cavité creusée dans l'arbre communique avec un guide d'ondes rectangulaire 117 dont l'axe longitudinal est perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre. Un joint d'étranglement 119 est installé au point de jonction de la tige 103 et du guide d'ondes rectangulaire 117. La partie 121 du joint d'étranglement 119 reliée au guide d'ondes rectangulaire il? est fixe tandis que la partie 123 reliée à la tige 103 tourne avec elle.
En plus du mouvement de rotation, le paraboloide exécute un mouvement de balancement. Le mouvement de balancement a lieu à une cadence lente par rapport au mouvement de rotation, de pré- férence à quelque' 15 cycles/minute. Le paraboloide tourne donc vitesse élevée, tandis qu'il s'incline lentement.
Le mécanisme de balancement comprend un manchon 125 intercalé de façon coulissable entre une paroi 127 renfermant l'axe 103 et pouvant tourner avec ce dernier. La paroi 127 est fixée auxpagues tournantes 129 et 131 des paliers frontal et cen- tral 109 et 105, respectivement. Elle porte une console 113 sur laquelle est monté le dispositif d'entraînement frontal du méca- nisme de balancement.
A son arrière, le manchon 125 est fixé à la bague tour- nante 135 alun palier à billes 139 monté dans un palier de butée 141. Le palier de butée 141 est placé sur un support 143 qui est fixé de manière pivotante au bras d'entraînement 145 d'un tourni- quet. Le bras d'entraînement 147 du tourniquet est attaché a un arbre 149 que fait tourner le moteur lll, par l'intermédiaire d'un engrenage 151 fixé sur l'arbre creux 103, d'un engrenage 153 en-
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traîne par l'engrenage procèdent, (l'une vie Cerne fin 155 et d'un engrenage hélicoïdal 15?.
Lorsque l'arbre creux 103 tourne à la vitesse souhaitée, le bras d'entraînement 147 du tourniquet tour- ne à vitesse lente et le bras d'entraînement 145 fait subir un mouvement de va-et-vient au palier de butée 139. Le manchon 127 tourne avec l'arbre creux 103 par rapport au palier de butée 139 Et celui-ci lui fait exécuter en même temps un mouvement de va-et- vicnt.
4 son extrémité avant, le manchon 125 porte une crémail- lère à deux dentures 159 qui entraîne deux pignons 161. L'axe du pignon 161 est vertical. Une enveloppe cylindrique creuse 163, com- portant à son sommet une semelle 165, est fixée coaxialement aux pignons. Près de son extrémité inférieure, l'enveloppe verticale 163 communique avec le guide d'ondes rectangulaire et vertical 167, par l'intermédiaire d'une courte section de guitle d'ondes rectan- gulaire horizontal et d'un joint d'étranglement 171. Le guide d'ondes vertical communique à son tour avec la cavité ménagée dans l'axe creux 103.
La courte section 169 de guide d'ondes est fixée au joint d'étranglement 171 mais comporte à son autre extré- mité un court prolongement vertical 173 dont le bourrelet attaque la partie de la semelle supérieure 165 de l'enveloppe verticale 163.
Comme la crémaillère,159 subit un mouvement alternatif par suite du mouvement du manchon 125, les pignons 161 tournent en avant et en arrière. Etant fixée au pignon, l'enveloppe verti- cale 163 tourne avec lui. La section horizontale 169 du guide d'on- des et le guide d'ondes vertical 167 restent fixes pour ce qui concerne la rotation autour de l'axe vertical du pignon 161 et l'enveloppe 163 tourne par rapport à eux. Toutefois, la section 169 et le guide d'ondes vertical 167 sont fixés à l'arbre 103 et tournent donc avec l'arbre en même temps que les éléments à mouvement alternatif, autour d'un axe horizontale
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La coquille verticale 163 est supportée par des paliers à billes appropriés 175 et 177.
Les bagues extérieures 180 des paliers à billes ainsi que les consoles de support 133 du dispo- sitif de balancement sont fixées à la bague intérieure 131 du palier frontal 105 de l'arbre et tournent donc avec ce dernier.
Comme la coquille verticale 163 tourne en avant et en arrière, elle entraîne avec elle le guide dtondes 99 fixé au parabololde 69 ainsi que le paraboloide renfermant le réflec- teur 95. En même temps, le paraboloïde tourne avec l'arbre 103.
Lorsqu'elle se meut de cette façon, la ligne médiane imaginaire du lobe principal du paraboloide 69 trace une courbe en forme de spirale graduellement convergente et divergente. La Fig. 7 montre le dessin tracé. Quand la ligne médiane du lobe oscille au-dessus de la surface 179 que l'avion 181*survole, en chaque point la ligne "pointe" dans l'espace une section in- visible de spirale 183. A la surface, la ligne médiane du lobe "pointe" des arcs invisibles 185, convergents et divergents, d'une spirale. Avec la ligne à une hauteur etun relèvement relatifs quelconques, le parabololde est susceptible de recevoir des si- gnaux d'émetteurs, tels que des radiophares, qui se trouvent dans un angle solide autour de la ligne. La grandeur de l'angle dépend de la puissance du signal transmis et de ltangle du lobe de l'antenne 69.
Il est préférable que la puissance de sortie des radiophares et l'angle du lobe soient tels que l'angle soit de quelques degrés quand l'avion se trouve entre quelques cen- taines de Mètres et quelques Km des radipphares.
Des paramètres électriques correspondant à la position instantanée du paraboloide 69 sont fournis par un générateur bi- phasé 187 et par deux potentiomètres 189 et 191, qui sont reliés ensemble. Le,générateur 187 est entraîné par l'arbre 103 au moyen d'un engrenage hélicoïdal 193. Les potentiomètres 189 et 191 sont
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entraînés par un pignon 195 qui està son tour mis en rotation par un bâti 197 recevant un mouvement de va-et-vient du bras d'entraînement 145 du tourniquet.
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Pour équilibrer le litrabololdu, on j)l'.jVO 1 uno u.j,J.l.Jl1.- -que 199 ayant des faces 201 qui s'étendent parallèlement a. l'axe du paraboloide. A divers endroits des faces, des rondelles 203 sont fixées en nombre voulu au moyen de goujons 203. L'enveloppe extérieure 127 de l'axe 103 est également équilibrée au moyen de rondelles 207 qui y sont fixées radialement au moyen de goujons 209.
Le mécanisme d'entraînement du paraboloide est instal- lé dans une enveloppe appropriée (non représentée), L'enveloppe est attachée par des supports (non représentés) au fuselage de l'avion. Les supports ainsi que l'enveloppe, aux points où elle est fixée aux supports, peuvent être munis des mécanismes habi- tuels pour placer le paraboloide convenablement. Bien qu'on ait décrit ici l'antenne comme montée sur le fuselage, elle peut également être installée à l'avant de l'avion. Dans ce cas, le nez devrait être pourvu d'un capot diélectrique à travers lequel la radiation peut frapper le parabololde.
L'antenne 69 et son dispositif d'entraînement 71 sont semblables à l'antenne et au dispositif d'entraînement de l'é-
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équipement de radar aérien AN'/APS-6A. Si c'est désirable, ces ensembles peuvent être montés de la même façon que ces derniers dans ou sur l'avion. Le montage est illustré et décrit par le livre d'instructions CO-AN-08-30 APS6-2.
L'énergie radiée reçue par le parabolide est recueillie par le réflecteur 95 au foyer principal du paraboloide et transmis-- dans le guide d'ondes conique 91, l'enveloppe 163, les sections 169 et 16? de guides d'ondes horizontal et vertical, ltaxe 103 et le guide d'ondes rectangulaire 117 qui communique avec l'axe. L'éner-
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gie radiée atteint le détecteur à cristal ?3 près de l'extrémité du guide d'ondes rectangulaire 117. Dans le détecteur à cristal, les oscillations reçues sont mélangées à des oscillations prove- nant d'un oscillateur local approprié 211 qui est un klystron dans la mise en pratique préférée de l'invention. on produit ainsi des oscillations moyenne fréquence modulées selon le signal reçu.
La moyenne fréquence devrait être de l'ordre de 60 Mc/s pour un systè- me fonctionnantsur une fréquence de 10.000 Mc/s.
Les oscillations moyenne fréquence modulées sont trans- mises par un conducteur coaxial 213 au circuit d'entrée 215 du préamplificateur moyenne fréquence ?5.
La sortie du préamplificateur est transmise par un câble coaxial convenable 21? au circuit d'entrée 219 de l'amplificateur moyenne fréquence ?? qui comporte cinq étages. La sortie du der- nier étage de l'amplificateur moyenne fréquence est appliquée à la cathode 211 du détecteur. La sortie de celui-ci est appliquée au circuit d'entrée de l'amplificateur de vision à deux étages 81. Le dernier étage 223 de l'amplificateur de vision est essen- tiellement un limiteur de la vision et fonctionne en "cathode follower". La sortie de cet étage est appliquée à la grille d'é- clairement 225 de l'indicateur 83 qui est une lampe à rayon catho- dique. En l'absence d'un signal provenant du. dernier étage de vision, la grille d'éclairement 225 de l'indicateur est polarisée au point d'annulation du courant.
Quand un signal est appliqué a la grille, des élections sont transmis à l'écran du signalisa- teur 89 et un point lumineux est produit sur l'écran.
L'indicateur 83 est muni (les dispositifs de déviation du faisceau électronique qui peuvent être des plaques électrosta- tiques horizontales et verticales, 22? et 229 respectivement, ou des enroulements de déviation magnétique. Les plaques de dévia- tion 22? et 229 sont alimentées en tension par deux transformateurs
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231 et 233 dont les secondaires 235 et 237 respectivement, sont reliés aux plaques opposées, 22? et 229 respectivement.Les points médians des secondaires spnt mis à la masse. Les primaires 239 et 241 des transformateurs 231 et 233, respectivement, sont ali- mentés par les enroulements en quadrature de phase du générateur 187, par l'intermédiaire des potentiomètres 189 et 191 qui sont commandés par le tourniquet.
Le bras mobile commun 243 des poten- tiomètres 189 et 191 est placé de telle sorte que les tensions
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ai>pliiju6.>e aux pluquca de r.1V lat ion p,.r loe txwe.Cormatuxe 231 et 233 sont minima quand le parabolide tourne dans sa position centrale. Quand le parabololde s'incline lentement vers sa position angulaire extrême, les tensions appliquées aux plaques augmentent.
Quelle que soit la position des potentiomètres, les tensions appli- quées aux jeux de plaques de déviation 22? et 229 sont sinusoï- dales et en quadrature de phase (décalage en phase de 90 ). La déviation résultante, appliquée au faisceau d'électrons par de telles tensions sinusoïdales et quadratiques, est circulaire.
Quand le bras mobile 243 des potentiomètres 189 et 191 fait un mouvement de va-et-vient, le diamètre du cercle se meut vers l'in- térieur et l'extérieur et un balayage en spirale est produit.
Le balayage spiral est synchronisé avec le mouvement du parabololde b9. Le point où un faisceau à rayon cathodique frappe- rait à un instant quelconque l'écran de l'indicateur, s'il n'était pas bloqué par la grille d'éclairement 225, est déterminé par la hauteur et le relèvement relatifs de la ligne centrale du lobe principal du paraboloide à cet instant.
En conséquence, la posi- tion du spot est déterminée par l'altitude et le relèvement rela- tifs de la source du signal, quand la polarisation de la grille 225 est contrecarrée par un signal et quand un spot apparaît sur l'écran age Afin de permettre a quelqu'un qui regarde l'écran de l'indicateur de déterminer facilement la position angulaire des
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objets d'Où des signaux sont reçus, l'écran 89 est muni de li- gnes de référence horizontales et verticales 245 et;14%, res- pectivement, qui se coupent au centre.
La source d'alimentation du changeur de fréquance 73, du préamplificateur 75, de l'amplificateur MF/77, du détecteur 79, de l'amplificateur de vision 81 et de l'indicateur 83 est représentée symboliquement sur la fig. 80 par un système de batterie 249. En réalité¯;,elle comprend une commutatrice (à 800 c/s à la sortie) alimentée par les batteries de l'avion, ainsi que des circuits convenables de redressement et de sta- bilisation qui sont associés au moteur-générateur. Le livre d'instructions CO-AN-08-30APS6-2 représente une source d'ali- mentation semblable. A la place d'un ensemble moteur-généra,- teur, on peutemployer un vibrateur.
La fige 9 montre comment un système construit selon l'invention sert dans une opération d'atterrissage aux instru- ments. Lorsqu'un avion 181 s'approche de la piste 11, son an- tenne 69 capte les signaux provenant des radiophares 19 et 21 et des indications apparaissent sur l'écran de l'indicateur 89.
Lorsque l'avion se trouve à une distance importante - de l'or- dire de 4 à 5 milles - de la piste 11, les signaux 251 et 253 provenant respectivement des radiophares 19 et 21 sont fortement concentrée. Lee signaux 253 des radiophares 21 qui marquent, l'en- trée de la piste 11 apparaissent sous forme de deux points bien espacés tandis que les signaux 251 des radiophares 19 le long de la piste apparaissent sous forme d'un point unique. Si, quand l'avion est loin de la piste, son axe longitudinal est en ligne avec les radiophares 19 le long de la piste, les signaux 251 de ceux-ci seront reçus par le parabololde 69 quand ce dernier tour- ne près de sa position centrale. Les signaux 251 apparaîtront par conséquent au centre de l'écran, comme le représente la fig. 9 a
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l'extrême gauche.
Si la ligne avant-arrière de l'avion est dirigée! en même temps le long du milieu de la piste, les signaux prove- nant des radiophares qui marquent l'entrée de la piste seront reçus quand l'antenne s'incline du même angle vers la gauche et la droite, respectivement. Les signaux représentés 253 provenant des radiophares suivront une ligne dont l'axe des ordonnées est la bissectrice perpendiculaire,
La position sur l'écran 89 des points groupée 251 et 253 dépendra de la position vers laquelle il faut tourner le parabo- lolde 69 pour recevoir les pointe et, par conséquent, de la po- sitiôn de l'avion 181 quand les signaux sont reçus.
Si l'avion vole au-dessus de sa position d'atterrissage convenable, le point central 251 apparaîtra en-dessous du centre de l'écran; si l'a- vion est déplacé vers la gauche de sa position d'atterrissage convenable, les points 253 seront déplacés vers la droite; si l'avion est décalé vers la droite, les points 251 seront déplacés vers la gaucho.
Q,uand l'avion 181 approche de la piste d'atterrissage il$ les signaux 253, correspondant aux radiophares marquant le début de la piste, se séparent progressivement et apparaissent en des points de plus en plus bas sur l'écran. Le premier phénomè- ne se produit parce que l'antenne 69 doit s'incliner à des angles de plus en plus grands vers la droite et la gauche pour capter les signaux provenant des radiophares, quand ces derniers se rapprochent Les radiophares apparaissent de plus en plus bas sur l'écran par- ce que la ligne avant-arrière de l'avion devient de plus en plus horizontale lorsqu'il approche de la piste et parce que l'antenne doit s'incliner jusqu'à une hauteur relative plus élevée pour capter les radiophares 21.
Mais, si l'avion doit être maintenu le long du milieu de la piste, l'axe des ordonnées 245 de l'écran doit
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câ- tro oonoorvô oonum bloootrlc0 j.rpondioulu.iro de la lign olitro les points 253.
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Les radiophares plus éloignée 19 le long de la piste continuent à produire des signaux 251 au centre de l'écran 89, lorsque l'avion approche de la piste. Ces radiophares se trouvent encore le long de la ligne avant-arrière de l'avion et sont re- çus quand l'antenne 69 se trouve dans sa position médiane. Les radiophares 19, qui se rapprochent progressivement de l'avion, produisent à droite et à gauche de l'axe vertical 245 des signaux 255 semblables aux signaux 253 produits par les balises repérant l'origine de la piste. Le dessin résultant est un angle lumineux.
L'angle devrait avoir pour bissectrice l'axe vertical 245 et son commet devrait se trouver au centra do l'écran 89 si l'avion atter- rit correctement.
Si l'avion est mal orienté durant une partie quelconque de son approche, le parabololde 69 recevra les signaux des radio- phares alors qu'il est tourné dans une position asymétrique par rapport à la ligne avant-arrière de l'avion, et la représentation sera déformée. Er effet, la figure apparalt au pilote ou au membre de l'équipage qui a charge de l'observer, comme une grand'route éclairée dont on s'approche et qui est vue sur l'écran 89. Paur atterrir correctement, 11 faut suivre le processus que l'on obser- ve quand on roule sur une grand'route à sens unique.
La fige 10 montre un avion suivant une route tracée par des radiophares 257 suivant l'invention. Les fige. 10A, 10B et 10C donnent la représentation des signaux reçus des radiophares 257 quand l'avion vole tout droit à différentes altitudes, le long du parcours. La fig. 10A correspond à l'altitude la plus basse; la fig. 10B à une altitude plus élevée; et la fige 10C à une altitu- de encore plus élevée. Les signaux 259 provenant des radiophares plus éloignés sont concentrés près du centre de l'écran, étant donné qu'ils émanent de radiophares qui se trouvent en fait sur l'axe longitudinal de l'avion. Le radiophare 261 le plus proche
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de l'avion produit un signal 263 bien en-dessous de l'axe vertical 245. La fige 10D représente la signalisation pour un avion sur la route mais mettant le cap hors de la route.
Dans ce cas, les signaux 265 correspondant aux radiophares encore éloignée ne sont pas sur l'axe vertical 245. La fig. 10E représente la signalisa- tion pour un avion volant hors de la route mais parallèlement à celle-ci. Dune ce cas, les signaux 267 ne sont aucun sur la li- gne 245.
On prévoit que la circulation aérienne deviendra rela- tivement dense dans un avenir proche. Dans ces conditions, il est indispensable de prendre des précautions pour éviter les colli- sions. Sous certains de ses aspects, l'invention peut être appli- quée pour prévenir les collisions. A cette fin, les avions sont munis de radiophares 269 suivant l'invention. Les radiophares 8 eront de préférence montés symétriquement sur l'avion. Des ra- diophares peuvent par exemple être iuontês sur les extrémités des ailes et sur la queue' Les radiophares de tels avions émettent des signaux qui seront reçus par l'équipement récepteur d'avions voisins. Les pilotes de ces derniers seront donc à même de déter- miner la relation entre eux et l'avion équipé de la sorte.
Si l'indicateur d'un avion montre par exemple un point au centre de l'écran 89 et deux points légèrement en-dessous du centre mais centrés de côté et d'autre de la ligne verticale 245, et si la distance entre ces derniers points apparaît croissant rapidement, l'avion s'approche rapidement d'un autre av ion.
Quoiqu'on ait représenta et décrit certaines appli- cations spécifiques de l'invention, il est évident que de noiiibreu- ses modifications de celle-ci sont possibles.
Bien que l'invention soit représentée ici comme appliquée à la navigation aérienne, sous ses aspects plus généraux elle est
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applicable à la navigation de navires de surface. on peut par exemple disposer des radiophares suivant l'invention le long d'une voie d'eau et munir les bateaux de récepteurs leur per- mettant de suivre les passes. Quoique les radiophares, dans les applications divulguées ici, soient modulés uniquement se- lon les oscillations de la source, ils peuvent l'être d'autres façons. On peut par exemple équiper les radiophares, le long de différentes routes aériennes et de diverses pistes d'un aéroport, de manipulateurs à commutateur rotatif qui les modu- lentd'une manière caractéristique. Ou bien, on peut installer des manipulateurs manuels.
Dans l'un et l'autre cas, les mani- pulateurs sontinsérés dans les circuits primaires des trans- formateurs (47). Bien que l'invention ait été représentée ici comme appliquée à l'atterrissage sans visibilité, elle peut tout aussi bien être utilisée pour le décollage sans visisili- té.
R E V E N D I C A T IONS ---------------------------
1.- un radiophare ou balise comprenant un magnétron du type à cavité comportant une cavité d'anode et une cathode, des moyens de dérivation d'une source Industrielle de tension alternative des pulsations ayant la fréquence de la source et ayant une amplitude suffisante,"lorsque les pulsations sont appliquées entre les cathode et anode, pour faire osciller le magnétron sur sa fréquence naturelle, des moyens d'application des impulsions entre les dites anode et cathode, etdes moyens de radiation d'énergie dérivée des oscillations du magnétron.
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