Экспериментальное подразделение слепой посадки ( BLEU ) [1] было подразделением британского правительства , которому было поручено создание ранней системы автоматической посадки для военных и гражданских самолетов с конца 1940-х до середины 1960-х годов. [2]
Пилоты на заре авиации полагались на навигационное счисление , чтобы узнать, куда они летят, что оказалось затруднительным или невозможным ночью или в плохую погоду. [3] Исследование Почтовой службы США 1925 года показало, что 76% вынужденных посадок были вызваны погодными условиями, что подчеркнуло изначальную необходимость в системе, облегчающей слепые посадки. Ранние предложения по решению этой проблемы варьировались от использования примитивных радиосигналов [4] до периодического размещения аварийных посадочных полос вблизи крупных автомагистралей. [5] Опыт Второй мировой войны привлек больше внимания к этой проблеме. Бомбардировщики, базирующиеся в Великобритании, иногда возвращались на свои базы ранним утром и обнаруживали, что все их посадочные площадки полностью покрыты туманом, что приводило к бессмысленной потере планеров и экипажей. В послевоенный период авиационные эксперты знали, что это принесет пользу как военным, так и гражданским летчикам, поскольку военные миссии станут возможными в любых условиях, а авиакомпании смогут избежать расточительной и дорогостоящей практики отклонения от затуманенных аэропортов. [6] [7]
Несколько систем слепой посадки были разработаны в довоенную эпоху, в частности, американская система Diamond-Dunmore и немецкая концепция луча Lorenz . Обе в некоторой степени полагались на голосовые радиостанции в самолете, которые были распространены на более крупных самолетах той эпохи. Diamond-Dunmore, по-видимому, не нашла активного применения, но система Lorenz была развернута в крупных аэропортах Германии, Великобритании и других европейских местностей и связанных с ними зарубежных областях. Они, как правило, работали на общих частотах средних волн порядка 300–400 кГц, частотах, которые к середине войны находились в определенно низкочастотном диапазоне. Оптическое разрешение любой системы представляет собой комбинацию длины волны и размера антенной системы, поэтому использование этих частот приводило к относительно низкой точности. Во время войны проводились эксперименты с аналогичными системами, работающими на частотах VHF около 100 МГц, и на многих военных аэродромах использовались различные такие системы.
До формирования BLEU в начале 1945 года в летном подразделении телекоммуникаций (TFU) TRE на авиабазе Деффорд в ВВС Великобритании была выполнена автоматическая посадка на самолете Boeing 247 D, DZ203 , с использованием американской системы радионаведения SCS 51. Посадки производились в полной темноте, без посадочных огней, а все остальные огни были скрыты во время военного затемнения. Выравнивания не было; низкая скорость захода на посадку и пологий угол скольжения означали, что самолету можно было позволить лететь прямо на землю. [8] [9] SCS 51 была основой для системы посадки по приборам (ILS), принятой ИКАО в 1948 году. [10]
Существовала альтернативная система SCS 51 от полковника Мозели, и это была система на основе радара, полностью разработанная, разработанная и испытанная летчиком-истребителем Барбером и его коллегами в Деффорде. [11] Эта система эффективно предоставляла данные о дальности и высоте, которые можно было добавить к информации о курсе автопилота. [a]
Экспериментальное подразделение слепой посадки (BLEU) Королевского авиационного учреждения (RAE) было сформировано на базе ВВС Великобритании в Вудбридже и Мартлшем-Хите в 1945 и 1946 годах. Это было многопрофильное подразделение, в состав которого входили сотрудники из RAE, Фарнборо и Исследовательского центра телекоммуникаций , Малверн (TRE). [12] В соответствии с техническим заданием подразделение «будет работать в качестве сателлита RAE и будет отвечать за разработку методов слепого захода на посадку и посадки самолетов ВВС Великобритании, ВМС и гражданских самолетов». [13] Исследования, проведенные в течение первых нескольких лет в BLEU, привели к выводу, что перспективным подходом к слепой посадке будет полностью автоматическая система, и были разработаны требования к такой системе, позже названной Autoland .
Система посадки по приборам (ILS) была введена в послевоенную эпоху на основе концепций SCS 51. Она использовала два отдельных радиосигнала: один для бокового наведения, «локализатора», а другой для вертикального наведения, «глиссады». Они оба работали по одному и тому же базовому принципу; каждый из сигналов транслировался на отдельной несущей частоте с фиксированным соотношением, так что частота глиссады всегда находилась на фиксированном расстоянии от локализатора.
Сигналы разделялись по пути к соответствующим антеннам и амплитудно модулировались низкочастотным сигналом, 90 Гц или 150 Гц. Затем два сигнала отправлялись из направленных антенн, которые создавали большие вещательные шаблоны, направленные немного левее (90) и правее (150) средней линии взлетно-посадочной полосы или выше (90) и ниже (150) глиссады. Шаблоны были относительно широкими и направленными таким образом, что они перекрывались в центре, указывая правильную линию полета.
Хотя система работала и была относительно проста в реализации с использованием технологий 1940-х годов, она была недостаточно точной, чтобы обеспечить наведение во время посадки, с точностью порядка нескольких сотен футов. Заходы ILS заканчивались на высоте 200 футов над взлетно-посадочной полосой, к этому времени пилот должен был иметь возможность визуально видеть взлетно-посадочную полосу или отменить заход на посадку. Это было недостаточно точно для действительно автоматизированной системы. [14] [15]
Первой попыткой BLEU решить эту проблему было разместить два кабеля длиной в одну милю, протянутых вдоль каждой стороны взлетно-посадочной полосы, аналогично пилотному кабелю Ambrose Channel . Детектор в самолете мог видеть сигнал от кабелей и очень точно выстраиваться вдоль средней линии взлетно-посадочной полосы. [16] Для вертикального наведения новый FM- радиовысотомер , разработанный BLEU, был способен определять разницу высот до 2 футов на малой высоте. [17] Команда безопасно провела тысячи тестовых посадок, используя эту систему.
В BLEU поняли, что в большинстве аэропортов нет места для размещения кабелей длиной в одну милю, поэтому они продолжили работу над решением на основе радиоуправления. [14] [18] В сотрудничестве с Smiths Industries Ltd. BLEU также разработали соединительные устройства для получения команд для автопилота из сигналов наведения и автомата тяги.
Компоненты системы были разработаны отдельно для нескольких типов самолетов, включая Lancaster , Viking , Devon и Albemarle . Демонстрация используемых методов была проведена для военных и правительственных представителей в мае 1949 года. [19] К 1950 году вся система была установлена на DH Devon, и первая демонстрация Autoland состоялась на этом самолете 3 июля 1950 года. [20] В течение следующих 20 лет BLEU совместно с британской промышленностью и британским управлением по летной годности отвечали почти за всю новаторскую работу, необходимую для преобразования концепции этих экспериментальных демонстраций в безопасные и точные слепые посадки больших транспортных самолетов. [21] Система, используемая в начале 2000-х годов, в основном та же самая, что использовалась экспериментально в 1950 году. Следующая диаграмма из меморандума Дж. С. Шейлера 1958 года показывает, как различные компоненты системы и сигналы наведения использовались во время последовательных фаз автоматической посадки.
В начале 1950-х годов, в качестве подготовки к разработке полной системы Autoland, были проведены испытания автоматического захода на посадку на самолетах Valetta , Meteor и Canberra . Canberra, VN799 , был приобретен в 1953 году, но был списан после аварийной посадки в августе того же года из-за отказа двух двигателей, к счастью, без серьезных травм экипажа.
В то время Autoland имел меньший приоритет, поскольку усилия были сосредоточены на других проектах, включая быструю посадку самолетов для истребительного командования Королевских ВВС , визуальные средства для пилотов, освещение подхода к взлетно-посадочной полосе и средство подхода с использованием DME с Barbro. Это изменилось, когда в 1954 году было выпущено Оперативное требование 947 (OR947) для автоматической посадки на флоте бомбардировщиков V-Force . [22] В то время силы V-бомбардировщиков были основным вкладом Великобритании в стратегическую ядерную мощь Запада [23], и всепогодная эксплуатация была необходима. Также возобновился интерес к автоматической посадке для гражданской авиации. В качестве следующего шага в разработке блоки выхлопа и сцепления от Devon были связаны с автопилотом Smiths Type D и установлены в Varsity WF417 , гораздо более крупном самолете, способном перевозить 38 человек, а не 10 в Devon. Первый полностью автоматический заход на посадку и посадка были выполнены WF417 11 ноября 1954 года в условиях штиля и тумана. [24] Похожая система была установлена в Канберре WE189 , чтобы обеспечить первое применение Autoland для реактивных самолетов. [25] Автоматические заходы на посадку [26] и автоматические посадки [27] были зарегистрированы WE189 , но разработка была прервана в апреле 1956 года, когда объекты в Вудбридже, где была единственная подходящая установка ведущего троса, перестали быть доступными для BLEU. Разработка автоматического выравнивания и автоматического стартового дрейфа была продолжена в RAF Wittering , но в сентябре того же года WE189 , возвращаясь с испытаний в Wittering, потерпел крушение из-за отказа двигателя при заходе на посадку при возвращении на свою базу в Мартлшем-Хит. Пилот, флайт-лейтенант Лес Коу, и ученый BLEU, отвечавший за проект, г-н Джо Биркл, погибли.
В начале 1957 года BLEU переехал из Мартлшем-Хита на недавно оборудованный аэродром в Терли , базу для RAE Bedford. Разработка была продолжена в третьей Canberra, WJ992 , на основе результатов, полученных с WE189 . Экспериментальные полеты в WJ992 начались в конце 1957 года, что привело к автоматическим посадкам с автоматом тяги в марте 1958 года. Следующие записи взяты из бортового журнала технолога BLEU, проводившего разработку: [28] 10 марта 1958 года (38-й полет этой программы): «Очень небольшой дрейф, около 0,3g – высоты 150-55-15-0». Это было с ручным управлением тягой, но автомат тяги использовался 12 марта при сильном боковом ветре. 17 марта наблюдался «сильный попутный ветер, 20–25 узлов, выраженный поплавок», а 20 июня, после корректировок в ходе еще 20 полетов: «неплохо – около 0,7 g приятно на основных колесах – старт дрейфа в порядке». Затем 26 июня: «Дроссели выключены на высоте 50 футов. Очень приятные результаты» и 20 августа «руки и ноги выключены». Записи автоматических посадок на этом самолете начались 8 июля 1958 года, полет № 69. Результаты автоматических посадок на самолете Canberra были процитированы Вудом в 1957 году [29] и опубликованы Чарнли в 1959 году, как для «реактивного самолета среднего размера». [30] К октябрю 1958 года BLEU выполнил более 2000 полностью автоматических посадок, в основном на самолетах Canberra и Varsity. [31]
Проект V-bomber по установке и разработке Autoland на Vulcan XA899 , изначально классифицированный как Secret , шёл параллельно с работами Canberra и Varsity. Первые автоматические посадки на Vulcan были выполнены в период с декабря 1959 года [32] по апрель 1960 года. [33] Испытания были проведены позднее в том же году, и система была принята на военную службу в 1961 году.
Было признано, что ведущий кабель будет непрактичным в некоторых аэропортах, но что от него можно будет отказаться, если усовершенствовать ILS. Некоторые улучшения были достигнуты благодаря системе антенн узколучевого локализатора, разработанной BLEU в начале 1950-х годов [34] , и к 1958 году автоматические посадки выполнялись с использованием только локализатора ILS для азимутального наведения. [35] Для этого требовалось хорошее место, но к началу 1960-х годов радикально новые конструкции антенн для передатчиков ILS, разработанные Standard Telephones & Cables (ST&C), улучшили ILS до такой степени, что можно было обойтись без ведущего кабеля. [36]
В течение многих лет шли дискуссии между Министерством авиации Великобритании и Федеральным авиационным агентством США (FAA) о средствах наведения для посадки в условиях плохой видимости. Американцы отдавали предпочтение технике «пилот в петле» с улучшенными средствами для пилота, а не полностью автоматической системе, предпочитаемой в Великобритании. В 1961 году для получения опыта работы с «автоматической системой посадки BLEU» FAA отправило Douglas DC-7 в RAE Bedford для установки и тестирования системы. После этого и дополнительных испытаний по возвращении в Атлантик-Сити FAA убедилось и впоследствии решительно поддержало полностью автоматическое решение проблемы всепогодности, которое позже было принято на международном уровне. [37]
До этого этапа система Autoland была реализована только как «однополосная» или одноканальная система, без какой-либо избыточности для защиты от отказа оборудования. В конце 1950-х и начале 1960-х годов возросшее сотрудничество между BLEU, Управлением гражданской авиации Великобритании (CAA) и компаниями в авиационной отрасли с BEA и BOAC привело к определению требований безопасности в терминах спецификации максимально допустимых показателей отказов. [38] В 1961 году Управление регистрации воздушных судов Великобритании (ARB) CAA выпустило рабочий документ BCAR 367 «Требования к летной годности для автоматического выравнивания и автоматической посадки», который лег в основу определений категорий видимости погоды, принятых ИКАО в 1965 году . [39] В 1959 году BEA и BOAC заключили контракты на разработку автоматической посадки на основе Autoland для Trident и VC10. Trident использовал триплексную систему без общих элементов, так что отказ в одном из трех каналов мог быть обнаружен, и этот канал был устранен. «Неприятные отключения» были ранней проблемой этой системы, в конечном итоге решенной отраслью с помощью крутящих переключателей с контролируемой степенью холостого хода. Внедрение Autoland для работы категории 3 во флоте Trident BEA потребовало огромных усилий со стороны BEA, Hawker Siddeley Aviation, Smiths Industries и BLEU. [40] Триплексная система была также разработана Smiths и BLEU для грузового судна Belfast Королевских ВВС .
VC10 использовал дублированную контролируемую систему Эллиотта . [41] Позже система Concorde была в основном улучшенной версией VC10, извлекающей выгоду из достижений в области электронных схем в конце 1960-х годов. К 1980 году Trident выполнил более 50 000 автоматических посадок в процессе эксплуатации. VC10 выполнил 3500 автоматических посадок, прежде чем использование системы было сокращено в 1974 году по экономическим причинам. К 1980 году Concorde выполнил около 1500 автоматических посадок в пассажирских перевозках. [42]
BLEU (переименованный в Operational Systems Division of RAE в 1974 году) продолжал играть ведущую роль в разработке систем наведения самолетов, используя различные самолеты, включая DH Comet , BAC 1–11 , HS 748 (для замены Varsities, которые были основными «рабочими лошадками» для экспериментов BLEU на протяжении более десятилетия) и VC-10 вплоть до закрытия RAE Bedford в 1994 году.
BLEU знал, что идеальная система потребует компонентов, базирующихся на земле и в самолете. Первая система должна была состоять из сигнала без проблем использования земли кабельной системы или проблем точности ILS. Все прибывающие самолеты должны были быть оснащены датчиком для приема сигнала, сверхточным высотомером и надежным автопилотом . [14] Барометрические высотомеры, которые использовались в то время, были способны обеспечить только грубую оценку высоты, поэтому BLEU разработал радиолокационный высотомер на самолете , чтобы дополнить его луч, чтобы самолеты знали, когда следует разогнаться для посадки. [14]
Работа BLEU привела к созданию одноименной системы управления посадкой самолетов. [43] Лейтенант авиации Ноэль Адамс совершил первую автоматическую посадку 3 июля 1950 года на испытательном самолете BLEU, Vickers Varsity . [14] После демонстрации успеха системы BLEU необходимо было доказать ее безопасность. Требуемый стандарт заключался в том, что любая система посадки не могла вызвать более одной аварии на каждые десять миллионов посадок. [44] Инженеры BLEU продолжали совершенствовать систему, пока ее летчики-испытатели совершали бесчисленное количество автоматических посадок в Varsity. Когда он был закрыт из-за тумана, они совершали тестовые посадки в лондонском международном аэропорту Хитроу .
В своей статье 1959 года [45] Джон Чарнли, тогдашний суперинтендант BLEU, завершил обсуждение статистических результатов, заявив, что «поэтому справедливо утверждать, что автоматическая система не только посадит самолет, когда погода не позволяет пилоту-человеку, но и выполнит операцию гораздо точнее». Система была одобрена для коммерческого использования в 1964 году, и 4 ноября 1964 года капитан Эрик Пул посадил рейс British European Airways в Хитроу при видимости 40 метров, что стало первым использованием системы для посадки коммерческого рейса в таких суровых условиях. [46]
BLEU сыграла важную роль в развитии автоматической посадки, и потомки ее системы до сих пор используются по всему миру. [47] [48]
{{cite book}}: |author=имеет общее название ( помощь ){{cite book}}: |author=имеет общее название ( помощь ){{cite book}}: |author=имеет общее название ( помощь ){{cite book}}: |author=имеет общее название ( помощь )