[发明专利]一种双模式精密进近航道指示器光学系统

说明书

本发明公开一种双模式精密进近航道指示器光学系统，包含有，光源模块，其具有上部光源及下部光源；准直光学模块，其具有上部准直光学元件及下部准直光学元件；匀光光学模块，其具有上部匀光光学元件及下部匀光光学元件；空间整形模块；以及，聚焦模块。本发明的有益效果在于：提供一种可见光和隐蔽双模式兼容、光能利用率高、能耗低且光学性能指标优异的用于飞机精密进近的航道指示器光学系统。

技术领域

本发明属于航空技术领域，尤其地是，一种用于双模式精密进近航道指示器光学系统。

背景技术

精密进近航道指示器（Precision Approach Path Indicator，简称PAPI）是机场目视助航设施的重要组成部分，飞机降落的必备目视助航设施之一，使用频繁，作用重大。精密进近航道指示系统由4台精密进近航道指示器组成，给正处于进近中的飞机驾驶员提供正确进近坡度指示。当飞机正在或者接近进近坡时，看到离跑道较近的两个灯具为红色，离跑道较远的两个灯具为白色；当飞机高于进近坡时，看到离跑道最近的灯具为红色，离跑道较远的三个灯具为白色；当飞机高于进近坡更多时，看到全部灯具均为白色；当飞机低于进近坡时，看到离跑道较近的三个灯具为红色，离跑道最远的灯具为白色；当飞机低于进近坡更多时，看到全部灯具均为红色。对于隐蔽模式的精密进近航道指标器，当飞机正在或者接近进近坡时，看到离跑道较近的两个灯具发出闪烁光，离跑道较远的两个灯具发出稳定光；当飞机高于进近坡时，看到离跑道最近的灯具发出闪烁光，离跑道较远的三个灯具发出稳定光；当飞机高于进近坡更多时，看到全部灯具均发出稳定光；当飞机低于进近坡时，看到离跑道较近的三个灯具发出闪烁光，离跑道最远的灯具发出稳定光；当飞机低于进近坡更多时，看到全部灯具均发出闪烁光。

根据MH5001-2013《民用机场飞行区技术标准》、国际民用航空公约 附件14 《机场第I卷 机场设计和运行》第六版及国际民航组织 《机场设计手册 第四部分 目视助航设施》第四版等相关标准，精密进近航道指示器光强分布满足水平方向±8°、垂直方向±3.5°的椭圆光斑，光束的颜色在垂直面呈上白下红的变化，从白色到红色的过渡区应不大于3′。

现有PAPI的光学系统存在以下几方面的缺陷：

1、使用卤钨灯作为光源的PAPI光学系统，要能够产生满足要求的光强分布，其功率要求非常高至少在300W以上；系统需要长时间运行，卤钨灯的寿命为几千小时，相对较短，机场需经常更换灯光，维护成本相对较高；卤钨灯系统采用红色滤光片生成红光，极大降低了光能利用率；每个PAPI光学系统由至少两套光学单元组成，结构复杂，装调困难；

2、当前使用LED作为光源的PAPI光学系统，每个PAPI光学系统由至少两套光学单元组成，结构复杂、装调困难；光学元件结构复杂、精度要求较高，难以加工；且无法兼容隐蔽工作模式。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中的问题，提供一种兼容可见光工作模式和隐蔽工作模式的双模式精密进近航道指示器光学系统。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种双模式精密进近航道指示器光学系统，包括光源模块、准直光学模块、匀光光学模块、空间整形模块以及聚焦模块五个部分；

所述光源模块由上下两组光源组成。当上部光源为红色光源且下部光源为白色光源时，PAPI光学系统为可见光模式。当上部光源为闪烁红外光源且下部光源为稳定红外光源时，PAPI光学系统为隐蔽模式。当上部光源为红色光源和闪烁红外光源且下部光源为白色光源和稳定红外光源时，PAPI光学系统为双模式。

所述准直光学模块由上下两组光学元件和组成。上部光学元件用于准直上部光源发出的光线，下部光学元件用于准直下部光源发出的光线。

所述匀光光学模块由上下两组光学器件组成。上部光学器件用于匀化上部光学元件出射的光线，下部光学器件用于匀化下部光学元件出射的光线。

所述空间整形模块被置于聚焦模块的焦点处并紧贴匀光光学模块的出射面，以实现对均匀光束的空间整形。