Instrument de navigation aérienne
La présente invention a pour objet un instrument de navigation aérienne, destiné à fournir une indication visuelle de la position et du cap d'un avion ou engin aérien analogue par rapport à une trace au sol définie par voie radioélectrique, et de l'écart latéral de l'avion par rapport à cette trace au sol.
Lorsqu'un avion vole sans visibilité entre deux aérodromes, le pilote de cet avion suit des faisceaux de radio-phares du type omnidirectionnel travaillant aux ultra-fréquences et qui sont dénommés d'une façon générale radio-phares omnidirectionnels . La progression d'un avion suivant un faisceau de radio-phare omnidirectionnel est communiquée au pilote par un instrument à représentation visuelle. Jusqu'à présent, ces instruments fournissaient des renseignements concernant la position et le cap de l'avion par rapport à une ligne de relèvement déterminée à partir d'une station omnidirec- tionnelle particulière, dont le signal radioélectrique était reçu.
Le cap de l'avion était représenté par une barrette ou une aiguille rotative, et son écart à partir d'une ligne de relèvement déterminée était représente par le départ transversal de la barrette ou de 1'aiguille par rapport à un repère de référence. Quand l'avion passait au-dessus de la station ou de l'émetteur dont le signal radioélectrique était reçu, une vibration parasite ou autre indication incertaine était notée dans les instruments par suite des signaux radioélectriques confus propagés verticalement depuis la station ou le poste émetteur.
Quand l'avion atteignait une zone de propagation de signaux radioélectriques bien définis, au-delà de cette station, un indicateur discriminateur d'approche ou d'éloignement était actionné, et la barrette ou l'aiguille était déplacée rapidement de 180 pour indiquer que, bien que l'avion conserve le même cap, la station ou l'émetteur radio se trouvait maintenant derrière l'avion. Ces instruments ne fournissaient au pilote aucun avertissement lorsqu'il se rapprochait de la station radio. Par ailleurs, le passage rapide de l'instrument d'une indication de rapprochement à une indication d'éloignement pouvait aisément passer inaperçu pour le pilote, qui ne peut constamment observer un instrument particulier, mais qui prélève un renseignement à cet instrument en observant rapidement son cadran de temps à autre.
A la fin de son vol sans visibilité entre deux aérodromes, 1'avion atterrit à l'aérodrome d'arrivée.
Si l'atterrissage s'opère sans visibilité, des renseignements sont reçus d'un dispositif d'atterrissage sans visibilité au sol. Un exemple de dispositif de ce type est constitué par un jeu de radio-phare d'atterrissage et de localisateur. Il est désirable d'utiliser alors le même instrument qui est utilisé pendant la navigation entre deux aérodromes. La même barrette ou la même aiguille rotative représente l'écart par rapport au faisceau de localisateur du dispositif d'atterrissage sans visibilité. Il est parfois désirable que le pilote puisse faire une discrimination, lors de l'observation du cadran de l'ins- trument, afin de savoir si l'avion se déplace suivant un radio-phare omnidirectionnel ou sur un faisceau de radio-phare de localisateur.
L'absence de cette caractéristique discriminatrice pourrait être à l'origine d'une confusion de la part du pilote.
L'instrument selon l'invention est caractérisé par deux éléments indicateurs (3, 6 ; 3', 6') déplaçables relativement angulairement et latéralement, ces éléments constituant des représentations de la trace au sol et de l'avion, l'élément (6, 6') destiné à représenter la trace au sol fournissant une indication de forme allongée dont l'axe est perpendiculaire à la direction du déplacement latéral relatif des deux éléments (3, 6 ; 3', 6').
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'instrument faisant l'ob- jet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue de face de l'instrument tel qu'il apparaît au pilote.
Les fig. 2a, 2b, 2c et 2d sont des représentations simplifiées de face de l'instrument dans différentes positions.
La fig. 3 est un schéma de trajectoire de vol utilisé illustrant le fonctionnement de l'instrument.
La fig. 4 est une vue en perspective de la pre mière forme d'exécution de l'instrument.
La fig. 5 est un schéma des connexions électriques de l'instrument.
La fig. 6 est un schéma des connexions électriques de dispositifs d'entraînement d'un indicateur incorporé à l'instrument.
La fig. 7 est une vue en élévation (avec coupe partielle) correspondant à une partie de la forme d'exécution représentée en perspective sur la fig. 4.
La fig. 8 est une vue en perspective simplifiée de la deuxième forme d'exécution de l'instrument.
L'instrument représenté à la fig. 1 comporte un boîtier 1 présentant une fenêtre d'observation 2 en verre ou en toute autre matière transparente. Un premier repère de référence 3 représentant l'avion est disposé sensiblement au centre de la fenêtre 2.
Ce premier repère de référence 3 est fixe ; il peut être monté sur un support approprié ou bien gravé ou peint sur la fenêtre 2. Il est prévu également au voisinage de cette fenêtre 2 une paire de barrettes ou d'aiguilles sensiblement rectilignes 4 et 5 se coupant selon un angle aigu, désigné par la référence 6.
Les aiguilles 4 et 5 sont étudiées de manière à être déplacées en translation par rapport au repère de référence 3 et l'une par rapport à l'autre. Ces aiguilles 4 et 5 sont en outre étudiées de manière à pouvoir être déplacées angulairement autour d'un centre de repère de référence 3 comme axe, ce centre du repère 3 formant, par exemple, le point d'intersection des ailes et du fuselage de l'avion qu'il repré- sente. Un second repère de référence rectiligne 7, qui peut être porté par une rose des vents circulaire 8, est étudié de manière à tourner autour du premier repère de référence 3 comme axe. Ce second repère de référence 7 peut se présenter sous la forme d'une ligne droite ou d'une série de symboles (comme des points) disposés en ligne droite.
Le second repère de référence 7 est orienté perpendiculairement à la bissectrice de l'angle aigu 6. Les aiguilles 4 et 5 et la rose des vents 8 sont étudiées de manière à tourner en coopérant les unes avec les autres, de façon que le repère de référence 7 demeure perpendiculaire à la bissectrice de l'angle aigu 6. Un index 9, qui peut être également porté par la rose des vents 8, se trouve sur le diamètre de cette rose des vents perpendiculaire au second repère de référence 7.
Un rapporteur 10 est fixé sur le boîtier 1 de manière à coïncider avec l'index 9. Un index de trajectoire d'atterrissage 11, monté au voisinage de la fenêtre 2, est étudié de manière à être déplacé verticalement par rapport au boîtier 1 de l'instru- ment et au repère de référence 3. Un bouton sélecteur de relèvement 12 détermine la ligne de relèvement désirée partant de la station émettrice et selon laquelle l'avion doit se déplacer, l'angle de relèvement apparaissant sous forme numérique dans la fenêtre de relèvement 13. Le déport entre le cap d- l'avion et la ligne de relèvement choisie est représente par l'angle formé entre la bissectrice de l'angle aigu 6 et une verticale imaginaire passant par le repère de référence.
Cet angle de déport est indiqué directement par l'index 9, par coopération avec le rapporteur 10.
L'amplitude relative et le sens de ce déport de l'avion par rapport au relèvement choisi sont indiqués par le déport du point d'intersection 14 des barrettes ou aiguilles 4 et 5 par rapport au premier repère de référence 3 dans une direction perpendiculaire à la bissectrice de l'angle 6. La distance entre le point d'intersection 14 des aiguilles 4 et 5 et le second repère de référence 7 dans une direction parallèle à la bissectrice de l'angle aigu 6 repré- sente la distance entre l'avion et la station émettrice, et elle est déterminée par le déplacement relatif des barrettes ou aiguilles 4 et 5 l'une par rapport à l'autre.
Un bouton sélecteur de distance 15 contrôle la distance maximum représentée par les aiguilles s'intersectionnant l'une l'autre, cette distance maximum apparaissant sous forme numérique dans la fenêtre des distances 16. Une fenêtre 17 indique le mode de commande de vol choisi et permet de voir si l'avion se déplace suivant un faisceau de radiophare omnidirectionnel ou suivant un faisceau de localisateur.
On a représenté sur la fig. 2 l'aspect de l'indica- teur dans le cas où l'avion se déplace selon une route choisie et se rapproche d'une station émettrice ou passe au-dessus d'elle. Quand l'avion se rapproche de la station émettrice représentée par le point d'intersection 14, ce point d'intersection est écarté du repère de référence 3, qui représente l'avion. Quand l'avion se rapproche de cette station émettrice, la longueur de la partie de la bissectrice de l'angle aigu 6 comprise entre le repère 3 et le point d'intersection 14 diminue comme montré sur la fig. 2a. Quand l'avion passe au-dessus de la station émettrice, le point d'intersection 14 et le centre du repère de référence 3 coïncident, comme visible sur la fig. 2b.
Quand l'avion s'écarte de la station émettrice, la longueur de la partie de la bissectrice comprise entre le repère de référence 3 et le point d'intersection 14 augmente comme visible sur la fig. 2c.
Une variante de représentation qui peut être utilisée quand l'avion se rapproche d'une station émettrice de localisateur est celle que montre la fig.
2d. Dans cette représentation, les barrettes ou aiguilles 4 et 5 sont parallèles l'une à l'autre. Quand un avion se déplace suivant le relèvement choisi, le centre du premier repère de référence 3 se trouve à mi-distance entre les barrettes ou aiguilles parallèles.
Afin de permettre l'interprétation de la position des éléments sur la face avant de l'instrument, on étudiera maintenant leur fonctionnement et l'aspect obtenu dans le cas où l'avion se déplace d'un aérodrome à un autre. La route suivie pendant le vol et la représentation obtenue sur l'écran de l'instrument pour différentes positions le long de cette route sont indiquées sur la fig. 3. L'avion doit se déplacer de l'aérodrome ABLE à l'aérodrome BAKER, et il doit passer au-dessus des stations émettrices ou radio-phares omnidirectionnels R et S.
Cet avion décolle de la piste de l'aérodrome ABLE, dont le relèvement magnétique est de 85". Pour la commande de l'instrument, on déplace en rotation le bouton sélecteur de relèvement afin d'obtenir dans la fenêtre correspondant au relèvement la valeur 85". Le mode de travail de l'instrument est réglé en vue de coopérer avec un localisateur, en faisant tourner le bouton sélecteur de fréquence du récepteur de navigation, qui sera décrit plus loin, pour l'amener sur la fréquence convenable de l'émetteur de localisateur de l'aérodrome ABLE. L'avion est amené dans l'alignement de la piste. Dans cette condition, la face de l'indicateur correspondant à la représentation fournie à côté de la position A de l'avion est montrée sur la fig. 3.
L'avion décolle alors et se déplace suivant un relèvement de 850, le premier repère de référence étant maintenu tout d'abord centré entre les barrettes ou aiguilles parallèles.
Quand l'avion atteint le point B, le pilote commence à virer de manière à se diriger vers l'émetteur omnidirectionnel R. Il doit se rapprocher de l'émetteur R suivant un relèvement de 3300. Le pilote tourne alors le bouton sélecteur de fréquence du récepteur de navigation pour l'amener sur la fréquence propre de l'émetteur omnidirectionnel R.
Ceci modifie automatiquement le mode de travail de l'instrument, de sorte que les barrettes ou aiguilles rectilignes pivotent l'une par rapport à l'autre afin de se couper selon un angle aigu. Le pilote tourne également le bouton sélecteur de relèvement, pour l'amener sur une valeur de relèvement de 330 .
La rose des vents et les aiguilles associées se coupant l'une l'autre tournent alors par rapport au premier repère de référence et prennent la position représentée à côté de la position B de l'avion sur la fig. 3, afin de représenter l'écart angulaire entre le relèvement choisi et le cap de l'avion. Le bouton sélecteur de distance peut être réglé sur une lecture maximum de 80 km, par exemple. Etant donné que l'avion se trouve à gauche du relèvement choisi aboutissant à l'émetteur omnidirectionnel R, l'ins- trument montre l'avion, représenté par le premier repère de référence, à la gauche du relèvement choisi, qui est indiqué par la bissectrice de l'angle aigu. formé entre les aiguilles se coupant l'une l'autre.
L'avion effectue alors un virage comme indiqué en C pour se rapprocher de l'émetteur R suivant le relèvement choisi. Ceci provoque une rotation de la rose des vents et des aiguilles rectilignes dans le sens horaire par rapport au premier repère de référence. Par ailleurs, quand l'avion se rapproche du relèvement choisi, le point d'intersection des aiguilles se rapproche du premier repère de référence dans une direction perpendiculaire à la bissectrice de 1'angle aigu formé entre les aiguilles.
Au point D, l'avion se déplace suivant le relè- vement choisi égal à 3300 et il se rapproche de l'émetteur R. Comme montré sur l'indicateur, le repère de référence 3 se trouve alors sur la bissectrice de l'angle aigu formé entre les aiguilles. La longueur de la partie de la bissectrice comprise entre le point d'intersection et le premier repère de référence décroît au fur et à mesure que l'avion se rapproche de l'émetteur. Au point E, l'avion passe au-dessus de l'émetteur et le premier repère de référence coïncide avec le point d'intersection des aiguilles. Au point F, l'avion s'écarte de l'émetteur R et la distance entre le premier repère de référence et le point d'intersection croît.
Au point G, le pilote déclenche le mouvement nécessaire pour prendre un nouveau cap, afin de se rapprocher de l'émetteur omnidirectionnel S suivant un cap de 10 . Il fait tourner le bouton sélecteur de relèvement pour l'amener sur un relèvement égal à 10 , et il règle le bouton sélecteur de fréquence de son récepteur de navigation sur la fréquence de l'émetteur S. L'instrument répond maintenant à des signaux radioélectriques de l'émetteur S et non plus à des signaux de l'émetteur R. Les aiguilles non parallèles pivotent alors dans le sens horaire par rapport au premier repère de référence et leur point d'intersection est déplacé vers la gauche, étant donné que l'avion se trouve à la droite du relèvement choisi.
Alors que l'avion s'écartait tout d'abord de l'émetteur R, il se rapproche maintenant de l'émetteur S. Par suite, le point d'intersection des aiguilles est décalé dans une direction parallèle à la bissectrice de l'angle aigu formé par ces aiguilles, pour venir dans la position représentée au voisinage de la position G de l'avion. Au point H, 1'avion a terminé son virage vers le nouveau relèvement. Bien qu'il se déplace maintenant selon un relèvement magnétique de 10tu, la route de l'avion est décalée vers la droite par rapport au relèvement égal à 10 abou tissant à l'émetteur S. Ceci est indique sur l'instru- ment par le fait que le point d'intersection des aiguilles se trouve Ó la gauche du premier rep¯re de rÚfÚrence.
Au point I, l'avion se trouve immédiatement au-dessus de l'émetteur S. Au point J, l'avion prépare sa manoeuvre de manière à atterrir sur l'aérodrome BAKER. Il tourne le bouton sélecteur de fréquences du récepteur de navigation pour l'ame- ner sur la fréquence du localisateur de l'aérodrome
BAKER. Ceci provoque automatiquement un pivotement relatif des aiguilles l'une par rapport à l'autre, afin qu'elles prennent une position parallèle qui indique au pilote qu'il se rapproche d'un émetteur de localisateur. L'index de trajectoire d'atterrissage, qui était tout d'abord escamoté à la vue, est alors actionné lors d'un fonctionnement avec réception du faisceau de localisateur, et il apparaît sur la face de l'instrument.
Le pilote tourne alors le bouton sélecteur de relèvement pour l'amener sur la valeur de 105 , qui est le relèvement désiré aboutissant à l'aérodrome, pour pouvoir atterrir sur la piste. La représentation obtenue est montrée à côté de la position J de l'avion. Au point K, l'avion vire pour se rapprocher du relèvement choisi. Cet avion se trouve à la droite du relèvement choisi, et l'indica- tion de l'instrument correspond à celle indiquée.
Etant donné que l'avion se trouve au-dessous de la trajectoire d'atterrissage, l'index de trajectoire d'at- terrissage est voisin de la partie supérieure de l'ins- trument. Au point L, l'avion se prépare à atterrir.
Etant donné qu'il se déplace suivant le relèvement choisi égal à 105 , le premier repère de référence est centré entre les aiguilles parallèles. L'avion se déplace maintenant suivant la trajectoire d'atterrissage, ce qui est indiqué sur l'instrument par la coincidence entre l'index de trajectoire d'atterrissage et le premier repère de référence.
Un ensemble de circuits électriques et électromécaniques assurant la commande de l'instrument suivant les signaux radioélectriques appropriés reçus est représenté sur les fig. 4, 5, 6 et 7.
L'écart entre le cap de l'avion et le relèvement choisi est représenté, comme montré sur la fig. 4, par l'angle formé entre la bissectrice de l'angle aigu 6, qui est délimité par l'intersection des barrettes ou aiguilles 4 et 5, et une verticale imaginaire passant par le repère de référence 3 et qui est désignée par la référence O sur le rapporteur 10. Cet écart peut être lu directement sous forme angulaire par la position de l'index 9 par rapport au rapporteur 10. Les aiguilles 4 et 5, leurs mécanismes de support et d'entraînement (qui seront décrits plus loin) et la rose des vents sur laquelle sont portés le second repère de référence 7 et l'index 9 sont étudiés de manière à être entraînés en rotation sous forme d'un ensemble monobloc par rapport au repère de référence 3, afin d'indiquer cet angle correspondant à l'écart précité.
Les mécanismes de support et d'entraînement des barrettes ou aiguilles 4 et 5 et de la rose des vents 8 sont fixés sur une chape 30 par laquelle elles sont supportées, cette chape étant entraînée en rotation autour de son axe longitudinal par le moteur 31 en réponse à un signal d'erreur fourni par le servo-amplificateur de cap 32. Le moteur d'entrainement 31 assure la rotation de la chape 30 par l'intermédiaire d'un train d'engrenages comportant les pignons 33, 34, 35 et 36. Le pignon 36 est calé sur l'arbre 37 de la chape 30, son arbre étant tourillonné dans le palier 38.
Le renseignement correspondant au relèvement choisi est injecté dans l'instrument par le déplacement angulaire à la main du bouton sélecteur de relèvement 12. Le relèvement choisi est indiqué dans la fenêtre 13, dont les tambours portant les chiffres sont entraînés par une timonerie mécanique représentée partiellement en traits mixtes et se terminant par l'arbre 39, qui est entraîné par le bouton 12. La fenêtre 13 et les éléments associés peuvent former un ensemble du type décrit dans le brevet français ? 1134865 déposé au nom de la même
Société le 22 juillet 1955 pour < Instrument de radio-navigation fournissant une indication visuelle p.
La rotation du bouton 12 provoque la rotation du pignon 40 calé sur l'arbre 39. Ce déplacement angulaire est transmis par le pignon 40 au pignon 41, qui est calé sur le boîtier 42 du dispositif à autosynchronisation 43. L'enroulement de stator 44 du dispositif 43 est fixé sur son boîtier 42, qui est tourillonné dans des paliers 45. Le dispositif à autosynchronisation 43 comprend un transformateur de commande du type usuel, muni d'un enroulement de stator rotatif 44 et d'un enroulement de rotor 46, de sorte que, en fait, ce dispositif agit à la manière d'un auto-synchroniseur différentiel. La chape 30 et les barrettes ou aiguilles 4, 5, ainsi que la rose des vents 8 associée à elles, sont stabilisées autour de l'axe de rotation de cette chape dans une direction parallèle au relèvement choisi, quelles que soient les variations de cap de l'avion.
Ceci est assuré par la servo-boucle de positionnement, qui entraîne la chape 30 et qui comprend en série les connexions aboutissant au dispositif à auto-synchronisation 43, le servo-amplificateur de cap 32 et le moteur 31, ce dispositif 43 recevant un signal d'entrée provenant du compas gyromagnétique asservi 47 (fig. 5) et du transformateur de cap à autosynchronisation 48, et un signal réactif provenant des engrenages 36 et 51. La servo-boucle fonctionne de manière à déterminer la position de la chape 30 par rapport au repère de référence 3 en fonction de la différence angulaire entre le relèvement de la route choisie et le cap de l'avion par rapport au
Nord magnétique.
Le compas gyromagnétique asservi 47 fournit à la sortie du transformateur de cap à auto-synchronisation 48 un signal correspondant au cap de l'avion par rapport au Nord magnétique déterminé par une référence magnétique convenable, par exemple par une valve de flux 49 comme montré sur la fig. 5. Le signal de sortie du transmetteur de cap à auto-synchronisation 48 est appliqué directement aux enroulements de stator 44 du dispositif à auto-synchronisation 43. Si la tension induite dans 1'enroulement de rotor 46 du dispositif 43 n'est pas nulle, cette tension va être amplifiée dans le servoamplificateur de cap 32 auquel l'enroulement de rotor est connecte, et elle va être appliquée au moteur 31, qui assure ainsi la rotation de la chape 30 par l'intermédiaire du train d'engrenages 33, 34, 35 et 36.
Ce déplacement angulaire appliqué à la chape 30 est transmis également à l'enroulement de rotor 46 du dispositif à auto-synchronisation 43 par l'intermédiaire du pignon 36 coopérant avec le pignon 51 calé sur l'enroulement du moteur. Le moteur 31 entraîne la chape 30 dans une direction cherchant à réduire la tension induite dans l'enrou- lement de rotor 46 pour l'amener à une valeur nulle.
Quand cette tension a été ramenée à une valeur nulle, la chape 30 a été stabilisée sur le relèvement choisi. Ainsi, la chape 30, les barrettes ou aiguilles 4, 5 et la rose des vents 8 prennent une position angulaire fonction de la différence entre le cap de l'avion par rapport au Nord magnétique et le relè- vement choisi.
L'amplitude et le sens de déplacement de l'avion par rapport au relèvement choisi sont représentés par le déport ou déplacement des aiguilles 4, 5, et en conséquence par le déport de leur point d'intersection 14, par rapport au premier repère de référence 3, dans une direction parallèle au second repère de référence 7. Comme montré sur la fig. 4, les aiguilles 4, 5 sont étudiées de manière à pouvoir être déplacées conjointement en translation, parallèlement au repère de référence 7, par des dispositifs d'entraînement 53 et 54 qui peuvent être du type d'Arsonval ou à cadre mobile, et qui comportent un aimant permanent fixe et une bobine ou un cadre mobile dans lequel passe le courant. Les aiguilles 4 et 5 sont montées sur les bobines des dispositifs d'entraînement 53 et 54 par les bras 57 et 58.
Un courant commun traversant les enroulements 55 et 56 (fig. 6) portés par ces bobines provoque le déplacement des aiguilles 4 et 5 dans la même direction par rapport au repère de référence 3. Les bras 57 et 58 traversent des fentes 59 et 60 ména gées dans la rose des vents 8 parallèlement au second repère de référence 7. Le courant actionnant les enroulements 55 et 56 est constitué par un signal de sortie provenant du comparateur de phase 74 du récepteur de navigation 62 (fig. 5).
Le récepteur de navigation 62 est du type utilisé dans les systèmes omnidirectionnels. Il produit un signal de sortie représentant le relèvement du récepteur par rapport à une station émettrice omnidirectionnelle particulière de laquelle le signal radioélectrique est reçu. Un exemple de récepteur de ce type est décrit dans l'article intitulé The CAA
VHF Omnirange , de MM. H. C.
Hurley et autres, dans la publication américaine : Technical Deve lopment Report Ne 113, Civil Aeronautics Administration p. Lors de son fonctionnement, le récepteur 62 est accorde sur la fréquence de la station omnidirectionnelle désirée par un bouton sélecteur de fréquence à commande manuelle 63, qui est actionné par le pilote. Le signal provenant de la station ou de l'émetteur est capté par l'antenne 64 et est détecté par un détecteur superhétérodyne 65. La sortie de ce sélecteur est constituée par une paire de signaux superposés formés par un signal à 9, 96 kilocycles modulé en fréquence à 30 cycles par seconde, et par un signal séparé à 30 cycles par seconde.
Les deux signaux sont séparés par un filtre 66 accordé sur 9, 96 kilocycles et par un filtre 67 accordé sur 30 cycles par seconde. Le signal provenant du filtre 66 accordé à 9, 96 kilocycles traverse un détecteur de modulation de fréquence 68 dont la sortie est formée par un signal de référence à 30 cycles par seconde. La différence de l'angle de phase entre le signal à 30 cycles du filtre 67 et le signal de référence à 30 cycles du détecteur 68 constitue une mesure du relèvement de l'avion par rapport à z l'émetteur ou à la station radioélectrique, cette différence d'angle de phase variant en fonction du relèvement de l'avion par rapport à ces émetteurs.
Le filtre de sortie 67 alimente le comparateur de phases 74.
Le signal de sortie de référence à 30 cycles par seconde provenant du détecteur 68 est appliqué à un déphaseur 69 dont la sortie forme deux signaux à 30 cycles par seconde, qui sont décalés en phases de + 450 et de-450 par rapport au signal de référence d'entrée. Ces deux signaux de sortie provenant du déphaseur 69 sont appliqués directement aux enroulements de stator 70 du dispositif de réso- lution 71 que montre la fig. 4. La position angu, laire de l'enroulement de rotor 72 de ce dispositif par rapport aux enroulements de stator 70 est déterminée simplement par la position du bouton sélecteur de relèvement 12.
La sélection d'un relèvement par rotation du bouton 12 entraîne une rotation correspondante de l'enroulement de rotor 72 par l'in- termédiaire du train d'engrenages 40, 73. Le signal de sortie du rotor de résolution, dont l'angle de phase par rapport au signal de référence initial à 30 cycles par seconde est déterminé simplement par la position du bouton sélecteur de relèvement 12, est appliqué directement au comparateur de phase 74 (fig. 5) du récepteur de navigation 62. Si l'avion se trouve par rapport à l'émetteur radio sur un relè- vement qui est identique au relèvement choisi par le bouton 12, le signal de sortie provenant du dispositif de résolution est alors en phase avec le signal de sortie du filtre 67, et le comparateur de phases 74 fournit une sortie nulle.
Par ailleurs, si l'avion se trouve sur un relèvement mesuré depuis l'émetteur qui est différent de celui choisi par le bouton de relèvement 12, l'angle de phase entre les deux signaux à 30 cycles par seconde pénétrant dans le comparateur de phases 74 n'est pas nul, et l'on obtient alors une sortie dont la polarité dépend du fait que la phase de l'un des signaux se trouve en avance ou en retard par rapport à celle de l'autre.
La sortie du comparateur de phases 74 est appliquée par les contacts d'un relais approche-éloignement 75 aux enroulements 55, 56 (fig. 6) des dispositifs d'entraînement 53, 54 (fig. 4), qui à leur tour actionnent les aiguilles 4, 5 en fonction de l'amplitude du déport de l'avion par rapport au relèvement choisi.
Si l'on se reporte de nouveau à la fig. 3, on remarquera que, quand un avion suit une route passant au-dessus d'un émetteur omnidirectionnel, son relèvement par rapport à cet émetteur est modifié de 180tut. En conséquence, la phase du filtre 67 à 30 cycles par seconde est décalée de 180"par rapport à celle du signal de référence à 30 cycles par seconde provenant du détecteur de modulation de fréquence 68. Pour conserver un sens de déport correct des aiguilles 4 et 5 par rapport au repère de référence 3 quand on se rapproche de l'émetteur et quand on s'en éloigne, il est donc nécessaire d'inverser le sens du courant passant dans les enroulements 55, 56 quand l'avion passe au-dessus de l'émetteur.
Pour obtenir cette inversion du sens du courant, il est nécessaire d'obtenir une indication d'approche et d'éloignement, qui doit être fournie quand l'avion passe au-dessus de l'émetteur.
Cette indication d'approche et d'éloignement est obtenue par la comparaison, réalisée dans un comparateur de phases 77 (fig. 5) de la sortie à 30 cycles par seconde du filtre 67 et de la sortie à 30 cycles par seconde du dispositif de résolution 71, qui est décalée en phase de 900 dans le déphaseur 76. La sortie du comparateur de phases 77 change de polarité quand l'avion passe au-dessus de l'émetteur, étant donné le décalage de phase de la sortie du filtre 67. La sortie du comparateur de phases 77 est utilisée pour actionner le relais d'approche et d'éloignement 75. Ainsi, une fonction de ce relais approche-éloignement 75 consiste à conserver le sens de déport correct des aiguilles 4, 5 par rapport au repère 3 quand l'avion passe au-dessus de l'émetteur.
Une seconde fonction sera décrite plus loin.
La distance entre l'avion et l'émetteur omnidirectionnel dont on reçoit un signal est représen- tée par la distance entre le point d'intersection 14 des aiguilles 4, 5 et le second repère de référence 7 perpendiculairement à celui-ci. Si un second repère de référence n'est pas prévu sur la rose des vents, la distance entre l'avion et l'émetteur est représen- tée par le déport du point d'intersection 14 par rapport au repère de référence 3 dans une direction parallèle à la bissectrice de l'angle aigu 6 formé par les aiguilles 4, 5. Le point d'intersection 14 est alors déplacé dans une direction perpendiculaire au repère 7 par un déplacement de chacune des aiguilles 4, 5 par rapport à l'autre, dans une direction parallèle à ce repère 7.
Un courant commun traversant les enroulements 79 et 80 (fig. 6) bobinés sur les mêmes cadres que les enroulements 55 et 56, provoque le déplacement des aiguilles 4 et 5 dans des directions opposées l'une par rapport à l'autre et par rapport au repère de référence 3. Le courant servant à exciter les enroulements 79 et 80 est formé par le signal de sortie de l'équipement de mesure de la distance, qui est formé sur la fig. 5 par le bloc DME 81 formant télémètre radar.
Le bloc 81 formant télémètre radar est un radar de détection ou de surveillance type utilisé comme appareil destiné à faciliter la navigation aérienne à faible distance. II fournit une sortie qui constitue une indication directe et continue de la distance par rapport à un faisceau choisi émis du sol. Dans ce cas, le faisceau choisi est disposé au même lieu que l'émetteur omnidirectionnel. Un exemple d'équipement de ce type est décrit dans l'article intitulé : < < A Multichannel Distance Measuring Equipment for Aircraft , de M. E. B. Mulholland, dans la publication : Proceedings of the Institution of
Radio Engineers Australia , Vol. 13, N 2, Février 1952.
Lors de son fonctionnement, le transmetteur 82 et le récepteur 83 du télémètre radar 81 sont accordés sur la fréquence du faisceau émis du sol par le bouton sélecteur de fréquence 83, qui accorde simultanément le récepteur de navigation et le télémètre radar 81. Le transmetteur 82 émet des pulsations à des intervalles réguliers, et ces pulsations sont reçues par le récepteur de faisceau émis du sol.
Si les pulsations ont une fréquence convenable, deux pulsations indicatrices correspondantes sont transmises par le faisceau émis du sol. Le récepteur radar 83 reçoit les pulsations transmises par ce faisceau et les détecte. Des circuits déterminateurs formant base de temps automatique 85 mesurent de façon continue l'intervalle de temps entre la transmission des pulsations par le bloc 81 et la réception des pulsations provenant du faisceau émis du sol.
La mesure de cet intervalle de temps, qui est proportionnelle à la distance entre l'avion et le faisceau, est formée par une tension en courant continu fournie par les circuits de base de temps 85. La sortie sous forme de tension continue des circuits formant base de temps 85, qui est proportionnelle à la distance entre l'avion et le faisceau précité, est appliquée aux enroulements 79 et 80 par l'intermédiaire du bouton sélecteur de distance 86 et par les contacts du relais approche-éloignement 75. Les enroulements 79 et 80 sont connectés en série, de sorte qu'un courant commun les traversant produit un déplacement en opposition des aiguilles 4 et 5. La distance maximum représentée par l'instrument peut être modifiée selon la position du bouton sélecteur de distance 86, qui est actionné par le bouton sélecteur 15.
Comme montré sur le dessin, le sélecteur 86 occupe une position de sensibilité maximum ou de distance minimum pour un déplacement maximum du point d'intersection 14 à partir du repère de référence 3.
La tension indicatrice de distance en courant continu provenant du bloc 81 représente la distance entre l'avion et le faisceau émis du sol, et elle ne contient donc pas de renseignement indiquant si l'avion se rapproche de la position de ce faisceau émis du sol ou s'il s'en écarte. Pour indiquer si un avion se rapproche du faisceau ou s'en écarte, le signal représentant cette indication de distance doit traverser les contacts d'un relais d'approche et d'éloignement 75. Cette particularité sera expliquée en se reportant de nouveau à la fig. 2. Sur la fig. 2a, 1'avion se rapproche de la position du faisceau. Le signal de distance déplace l'aiguille 4 vers la gauche du repère de référence 3 et les aiguilles 5 vers la droite de ce repère. Ainsi, on voit sur cette figure que le repère de référence 3 se trouve au-dessous du point d'intersection 14.
Quand l'avion se rapproche du faisceau, 1'amplitude du signal indicateur de distance diminue, et les deux aiguilles se déplacent vers l'index de référence 3, 1'aiguille 4 étant alors déplacée vers la droite et l'aiguille 5 vers la gauche. Sur la fig. 2, la tension indicatrice de distance a été amenée à une valeur nulle, quand l'avion passe au-dessus du faisceau, et les deux aiguilles se coupent en un point qui coïncide avec le centre du repère 3.
Quand l'avion s'écarte du voisinage du faisceau, le signal indicateur de distance commence à croître une fois de plus. Toutefois, le courant traversant les enroulements 79 et 80 a été inversé par suite du fonctionnement du relais approche-éloignement 75.
Ainsi, quand la tension indicatrice de distance commence à croître, l'aiguille 4 continue à se déplacer vers la droite et l'aiguille 5 vers la gauche, de sorte que le point d'intersection 14 se trouve au-dessous du repère de référence 3 et que l'instrument indique que l'avion s'éloigne du faisceau. Ceci est indiqué sur la fig. 2c. Par suite, la distance perpendiculaire entre le point d'intersection 14 et le repère de référence 7 indique la distance entre l'avion et le faisceau.
Bien que l'indication de distance prélevée au télémètre radar décrit dans l'article précité soit proportionnelle à la distance suivant une ligne oblique reliant l'avion et le faisceau émis du sol, ce renseignement peut être converti aisément, si désiré, en une indication d'altimètre, par l'application de circuits de correction trigonométrique en soi bien connu.
Cet instrument est étudié de manière à fonctionner en combinaison avec des signaux de localisateur reçus d'un équipement radioélectrique con jugué aux systèmes d'atterrissage sans visibilité.
Quand l'équipement doit être actionné par un signal de localisateur de ce type, le pilote choisit la fré- quence appropriée à l'aide du bouton sélecteur de fréquence 63 (fig. 5). Ceci accorde automatiquement le récepteur de navigation 62 et le télémètre radar 81 sur la fréquence correcte et actionne en même temps le bouton de localisateur et d'émetteur omnidirectionnel 88 en vue d'une excitation par le localisateur. L'actionnement du bouton 88 pour l'ame- ner sur la position correspondant au localisateur sépare les enroulements 55 et 56 des bornes de sortie du comparateur de phases 74, pour les connecter aux bornes de sortie du circuit de localisateur 89 du récepteur de navigation 82.
Ce circuit de localisateur 89 fournit un signal de sortie approprié, afin de centrer le point d'intersection 14 par rapport au repère 3 quand l'avion suit un faisceau de localisateur. Le déport de l'avion d'un côté du faisceau de localisateur est indiqué par un déport correspondant du point d'intersection 14 dans une direction parallèle au second repère de référence.
Afin d'éviter toute confusion, la représentation fournie sur l'indicateur de l'instrument peut être modifiée lors d'un atterrissage sans visibilité. La représentation modifiée est celle que montre la fig.
2d, dans laquelle les barrettes ou aiguilles 4, 5 sont parallèles l'une à l'autre au lieu de se couper selon un angle aigu. L'utilisation de ce type de représen- tation particulier présente l'avantage de fournir immédiatement au pilote, lorsqu'il regarde l'instru- ment, une indication lui apprenant qu'il se déplace suivant un faisceau de localisateur, et non sur un faisceau d'émetteur omnidirectionnel.
Le passage des aiguilles 4, 5 d'une orientation convergente à une position parallèle peut être assuré par rotation des dispositifs d'entraînement 53 et 54, comme montré sur la fig. 7. Quand le bouton localisateur-émetteur omnidirectionnel 88 (fig. 5) est amené sur la position correspondant au localisateur, une tension est appliquée au servo-moteur 90. En même temps, le contacteur 88 supprime le signal indicateur de distance qui était appliqué aux enroulements 79, 80 par le bloc 81 du télémètre radar.
La rotation du servo-moteur 90 assure la commande des engrenages 92, 93 et 94, les engrenages 92 et 93 étant calés sur un arbre commun. Les dispositifs d'entraînement 53 et 54 sont montés respectivement sur les engrenages 93 et 94. La rotation du servo-moteur 90 assure un déplacement angulaire opposé des engrenages 93 et 94 et, par suite, des dispositifs d'entraînement 53 et 54 autour des axes de ces engrenages. Comme montré sur la fig. 7, les traits pleins indiquent la position des dispositifs d'entraînement 53 et 54 et des aiguilles 4 et 5 dans le cas d'un fonctionnement sur un émetteur omnidirectionnel, tandis que les traits mixtes indiquent les positions relatives après rotation des dispositifs d'entraînement en vue d'un fonctionnement basé sur un localisateur.
Quand le bouton sélecteur de fréquence 63 est amené à la position correspondant au localisateur, le récepteur de trajectoire d'atterrissage 95 (fig. 5) est accordé et le bouton 88 actionne le circuit de trajectoire d'atterrissage. La sortie du récepteur de trajectoire d'atterrissage est appliquée à un dispositif d'entraînement 96 par les contacts du bouton 88. Ce dispositif 96 entraîne l'index de trajectoire d'atterrissage 11 par l'intermédiaire du bras 97.
Cet index 11 est normalement escamoté à la vue quand l'instrument fonctionne à partir d'un émetteur omnidirectionnel. L'actionnement du bouton 88 pour l'amener sur la position de localisateur actionne l'index 11 et l'amène dans une position de travail telle que celle représentée sur la fig. 1. Le récepteur de trajectoire d'atterrissage 95 reçoit un signal radioélectrique provenant de l'émetteur de trajectoire d'atterrissage du système d'atterrissage sans visibilité et fournit un signal de sortie en fonction du déport vertical entre l'avion et cette trajectoire d'at- terrissage.
Ce signal appliqué au dispositif d'entraînement 96 (fig. 4) amène l'index 11 dans une position appropriée par rapport au repère de référence 3, de sorte que, quand l'avion suit la trajectoire d'atterrissage, l'index 11 coïncide sensiblement avec le centre du repère de référence 3.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 8, les barrettes ou aiguilles 4'et 5'ne sont plus mobiles l'une par rapport à l'autre, mais elles peuvent être déplacées conjointement vers la gauche ou vers la droite par rapport au centre de l'instrument.
La bissectrice de l'angle aigu 6'formé par l'inter- section des aiguilles 4'et 5'est toujours verticale par rapport à la face de l'instrument. Le déport du cap de l'avion par rapport au relèvement choisi aboutissant à l'émetteur est représenté par la rotation du repère de référence 3'par rapport aux aiguilles 4'et 5'qui sont angulairement fixes. L'angle formé entre le repère 3'et la bissectrice de l'angle 6' représente le déport angulaire précité.
L'amplitude et le sens du déport de l'avion par rapport au relè- vement choisi sont représentés par la distance entre le repère 3'et la bissectrice de l'angle aigu 6', mesuré dans une direction parallèle au repère de référence 7'porté par la rose des vents 8'. La distance entre l'avion et l'émetteur est représentée par la distance verticale entre le repère 3'et le repère de référence 7'. Sur la figure, les aiguilles 4'et 5', qui se coupent l'une l'autre, peuvent être remplacées, par exemple, par un élément monobloc en forme de X.
Le repère 3'est étudié de manière à pouvoir tourner autour de l'axe de l'arbre 105, afin de représenter l'écart entre le cap de l'avion et le relè- vement choisi. Un signal fonction de cet écart est appliqué au dispositif à auto-synchronisation 106, qui est monté sur la plate-forme 107. L'arbre 105 est tourillonné de manière à tourner autour de son axe propre dans un palier 108 logé dans un alésage de la plate-forme 107.
La rotation du dispositif à auto-synchronisation 106 en fonction du signal d'écart précité provoque la rotation de l'arbre 105 et du repère 3'autour de l'axe de l'arbre 105, par l'intermédiaire du pignon 109 entraîné par le dispositif à auto-synchronisation et de la roue dentée 110 qui est calée sur l'arbre 105. Le repère 3'est étudié de manière à pouvoir être déplacé en translation perpendiculairement au repère 7', afin de représenter la distance entre l'avion et l'émetteur.
Cette translation est assurée par rotation du repère 3'autour de l'axe de l'arbre 111, 1'arbre 105 agissant alors comme bras radial et se déplaçant suivant la fente 112 de la rose des vents 8'. L'arbre 105 est étudie de manière à tourner autour de l'axe de l'arbre 111 sous la commande de la plate-forme 107, qui est calée sur cet arbre I l 1. Un signal fonction de cette distance de l'avion est appliqué au servo-moteur 113, qui assure l'entraînement à rotation de l'arbre 111 par la vis sans fin 114 entraînée par le servo-moteur 113 et par la roue à denture hélicoïdale 115 calée sur l'arbre 111.
Les aiguilles 4'et 5'sont reliées ici à leur point d'intersection 14'et sont étudiées de manière à pouvoir être déplacées en translation dans une direction parallèle au repère 7', afin de représenter l'amplitude et le sens de déport de l'avion par rapport au relèvement choisi. Un signal fonction de ce déport ou de cet écart est appliqué au dispositif d'entraînement 116, qui entraîne les aiguilles 4', 5'par le bras de support 117, lequel se déplace dans la fente 118 de la rose des vents 8'.