盲目着陸実験ユニット

BLEU （ブラインド・ランディング・エクスペリメンタル・ユニット） [ ^{1 ]}は、1940年代後半から1960年代半ばにかけて、軍用機および民間機向けの初期の自動着陸システム^を開発する任務を負った英国政府の組織であった。 ^{[ 2 ]}

航空黎明期のパイロットは、飛行場所を知るために推測航法に頼っていましたが、夜間や悪天候では困難または不可能でした。 ^{[ 3 ]} 1925年の米国郵政省の調査では、不時着の76%が天候によるものであることが判明し、目視できない着陸を容易にするシステムの必要性が早期に浮き彫りになりました。この問題に対処するための初期の提案は、原始的な無線信号の使用^{[ 4 ]}から、主要幹線道路の近くに定期的に緊急着陸帯を設置することまで多岐に渡りました。^{[ 5 ]}第二次世界大戦の経験は、この問題にさらに注目を集めました。英国に拠点を置く爆撃機は、早朝に基地に戻ると、着陸地点がすべて完全に霧に覆われていることがあり、その結果、機体と乗組員が無意味に失われました。戦後、航空専門家は、軍事任務はあらゆる状況で可能になり、航空会社は霧で閉鎖された空港から迂回するという無駄で高価な慣行を避けることができるため、軍用機と民間機の両方にメリットがあることを認識していました。^{[ 6 ] [ 7 ]}

戦前には、いくつかの盲目着陸システムが開発されており、特にアメリカのダイヤモンド・ダンモア・システムとドイツのローレンツ・ビーム方式が有名である。どちらのシステムも、当時の大型航空機に搭載されていた音声無線機にある程度依存していた。ダイヤモンド・ダンモア・システムは実戦で使用された形跡はないが、ローレンツ・システムはドイツ、イギリス、その他のヨーロッパの主要空港および関連する海外の飛行場に配備された。これらのシステムは一般的に300～400kHz程度の一般的な中波周波数で動作していたが 、これは戦争中期には明らかに低周波数帯であった。システムの光学分解能は波長とアンテナシステムの大きさの組み合わせによって決まるため、これらの周波数を使用すると精度は比較的低くなった。戦争中、 100MHz付近のVHF周波数で動作する同様のシステムの実験が行われ 、多くの軍用飛行場で様々なシステムが使用された。

BLEU が結成される前、1945 年初頭、 RAF デフォードの TRE の通信飛行部隊 (TFU)でボーイング 247 D 機DZ203により、アメリカの SCS 51 無線誘導システムを使用して自動着陸が行われた。着陸は完全な暗闇の中で行われ、着陸灯はなく、他のすべてのライトは戦時灯火管制によって遮られていた。フレアアウトは行われず、低速の進入速度と浅い滑空角により、航空機は地面にまっすぐ着陸することができた。^{[ 8 ] [ 9 ]} SCS 51 は、1948 年に ICAO によって採用された計器着陸システム (ILS) の基礎となった。^{[ 10 ]}

モーズリー大佐のSCS 51に代わるシステムとして、デフォードのLCバーバー少尉とその同僚によって完全に考案、開発、試験されたレーダーベースのシステムがあった。^{[ 11 ]}このシステムは、オートパイロットの進行方向情報に追加できる距離と高度のデータを効果的に提供した。^{[ a ]}

王立航空研究所(RAE)のブラインド着陸実験ユニット (BLEU) は、 1945 年と 1946 年にRAF ウッドブリッジとRAF マートルシャム ヒースに設立されました。これは、RAE、ファーンバラ、およびマルバーンの電気通信研究所(TRE) からスタッフを集めた学際的なユニットでした。^{[ 12 ]}任務の範囲は、このユニットが「RAE のサテライトとして機能し、RAF、海軍、民間航空機のブラインド アプローチと着陸の開発を担当する」というものでした。^{[ 13 ]} BLEU の最初の数年間の研究により、ブラインド着陸の有望なアプローチは完全自動システムであるという結論に至り、そのようなシステムの要件の定義が作成され、後にAutolandと命名されました。

計器着陸システム（ILS）は、戦後、SCS 51の概念に基づいて導入されました。これは、水平方向の誘導用である「ローカライザー」と、垂直方向の誘導用である「グライドスロープ」という、2つの独立した無線信号を使用するものでした。両者は基本的に同じ原理で動作し、それぞれの信号は固定された関係を持つ別々の搬送周波数で送信され、グライドスロープの周波数は常にローカライザーの周波数から一定量だけ離れていました。

信号はそれぞれのアンテナへ送られる途中で分割され、90Hzまたは150Hzの低周波信号で振幅変調された。その後、2つの信号は指向性アンテナから送信され、滑走路の中央線からわずかに左（90）と右（150）またはグライドスロープの上（90）と下（150）を向いた大きなブロードキャストパターンが生成された。これらのパターンは比較的幅広く、中央で重なるように向けられており、適切な飛行経路を示していた。  

このシステムは1940年代の技術を用いて比較的簡単に実装できたものの、着陸時の誘導を行うには精度が十分ではなく、精度は数百フィート程度だった。ILSアプローチは滑走路上200フィートで終了し、その時点でパイロットは滑走路を目視できる必要があり、そうでなければアプローチを中止しなければならなかった。これは真に自動化されたシステムとしては精度が全く足りなかった。^{[ 14 ] [ 15 ]}

BLEU が最初にこの問題を解決しようと試みたのは、アンブローズ海峡のパイロットケーブルに似た、滑走路の両側にそれぞれ 1 マイルの長さのケーブルを 2 本敷設することだった。航空機に搭載された検出器はケーブルからの信号を検出し、滑走路の中央線に非常に正確に位置合わせすることができた。^{[ 16 ]}垂直方向の誘導には、BLEU が開発した新しい FMラジオ高度計が使用され、低高度では 2 フィートの高度差を解像することができた。^{[ 17 ]}チームはこのシステムを使用して何千回ものテスト着陸を安全に実施した。

BLEUは、ほとんどの空港には1マイルのケーブルを敷設するスペースがないことに気づき、無線駆動ソリューションの開発を続けました。^{[ 14 ] [ 18 ]}また、BLEUはSmiths Industries Ltd.と共同で、誘導信号から自動操縦装置へのコマンドを導き出すカップリングユニットと自動スロットルも開発しました。

システムの構成要素は、ランカスター、バイキング、デボン、アルベマールなど、いくつかのタイプの航空機で個別に開発されました。使用された技術の実演は、1949 年 5 月に軍および政府関係者に対して行われました。^{[ 19 ]} 1950 年までに、システム全体が DH デボンに搭載され、1950 年 7 月 3 日にその航空機で最初の自動着陸の実演が行われました。^{[ 20 ]}その後 20 年間、BLEU は英国の産業界および英国の耐空性当局と協力して、これらの実験的実演の概念を大型輸送機による安全で正確なブラインド着陸に変換するために必要な先駆的な作業のほぼすべてを担当しました。^{[ 21 ]} 2000 年代初頭に使用されたシステムは、基本的に 1950 年に実験的に使用されたものと同じです。JS シェイラーの 1958 年の覚書からの次の図は、自動着陸の連続するフェーズでシステムのさまざまな構成要素と誘導信号がどのように使用されたかを示しています。

1950年代初頭、本格的なオートランドシステムの開発に先立ち、バレッタ、メテオ、キャンベラといった航空機で自動着陸試験が行われた。キャンベラ（VN799）は1953年に取得されたが、同年8月に両エンジンの故障による不時着事故を起こし、乗員に重傷者は出なかったものの、全損となった。

当時、オートランドの優先順位は低く、RAF戦闘機軍団向けの航空機の迅速な着陸、パイロット向けの視覚補助装置、滑走路進入灯、バルブロを使用したDMEによる進入補助装置など、他のプロジェクトに力が集中していた。 1954年にV-Force爆撃機部隊への自動着陸に関する運用要求947（OR947）が発行されると状況は変わった。 ^{[ 22 ]}当時、V爆撃機部隊は西側の戦略核戦力に対する英国の主な貢献であり^{[ 23 ]}、全天候型運用が不可欠だった。民間航空向けの自動着陸にも再び関心が寄せられた。開発の次の段階として、デボンのフレアアウトおよび連結ユニットがスミスD型オートパイロットに接続され、デボンの10人ではなく38人を乗せることができるはるかに大型の航空機であるVarsity WF417に搭載された。 WF417による初の完全自動進入と着陸は、1954年11月11日、穏やかで霧のかかった状況下で行われた。^{[ 24 ]}同様のシステムがキャンベラWE189に搭載され、ジェット機へのオートランドの最初の応用となった。^{[ 25 ]} WE189は自動進入^{[ 26 ]}と自動着陸^{[ 27 ]}を記録したが、唯一適切なリーダーケーブル設備を備えていたウッドブリッジの施設がBLEUに利用できなくなったため、1956年4月に開発は中断された。自動フレアと自動キックオフドリフトの開発はRAFウィッタリングで続けられたが、同年9月、ウィッタリングでの試験から帰還中のWE189が、マートルシャム・ヒースの基地に戻る進入中にエンジン故障で墜落した。パイロットのレス・コー中尉と、プロジェクト責任者のBLEU科学者ジョー・バークル氏が死亡した。

1957 年初頭、BLEU はマートルシャム ヒースから RAE ベッドフォードの拠点であるサーリーに新設された飛行場に移転した。開発はWE189で得られた結果に基づいて、 3 機目のキャンベラWJ992で継続された。WJ992 での実験飛行は1957年後半に始まり、1958 年 3 月には自動スロットルによる自動着陸に至った。以下は、開発を行った BLEU 技術者のログブックからのメモである。^{[ 28 ]} 1958 年 3 月 10 日 (このプログラムの 38 回目の飛行): 「ドリフトはほとんどなく、約 0.3g – 高度 150-55-15-0」。これは手動スロットルで行われたが、3 月 12 日には強い横風の中で自動スロットルが使用された。 3月17日には「強い追い風、20～25ノット、顕著な浮上」があり、6月20日には、さらに20回の飛行で調整を行った後、「悪くない - メインホイールで約0.7gがうまく効く - ドリフトからのキックオフはOK」となった。そして6月26日には「50フィートでスロットルオフ。非常に満足のいく結果」、8月20日には「手足が離せた」。この航空機での自動着陸の記録は、1958年7月8日、フライト番号69で始まった。キャンベラ航空機での自動着陸の結果は、1957年にウッドによって引用され^{[ 29 ]}、1959年にチャーンリーによって「中型ジェット機」として発表された^{[ 30 ]} 。 1958年10月までに、BLEUは主にキャンベラとバーシティ航空機で2,000回以上の完全自動着陸を完了した^{[ 31 ] 。}

当初は極秘扱いだった、バルカンXA899にオートランドを搭載・開発するV爆撃機プロジェクトは、キャンベラとバーシティの作業と並行して進められた。バルカンでの最初の自動着陸は1959年12月^{[ 32 ]}から1960年4月^{[ 33 ]}の間に行われた。同年後半に試験が行われ、1961年に軍用として採用された。

リーダーケーブルは一部の空港では実用的ではないと認識されていたが、ILS を改良できれば不要になると考えられていた。1950 年代初頭に BLEU が開発した狭ビームローカライザーアンテナシステムによりある程度の改善が見られ^{[ 34 ]}、1958 年までに方位誘導に ILS ローカライザーのみを使用した自動着陸が実現した^{[ 35 ]} 。そのためには良好な場所が必要だったが、1960 年代初頭までにStandard Telephones & Cables (ST&C) が開発した ILS 送信機用の根本的に新しいアンテナ設計により ILS が改良され、リーダーケーブルが不要になった^{[ 36 ] 。}

長年にわたり、英国航空省と米国連邦航空局（FAA）の間で、視界不良時の着陸誘導補助装置について議論が行われてきた。米国側は、英国で好まれていた完全自動システムよりも、パイロットのための補助装置を改良した「パイロット・イン・ザ・ループ」方式を好んだ。1961年、FAAは「BLEU自動着陸システム」の経験を積むため、ダグラスDC-7をRAEベッドフォードに送り、システムの設置とテストを行った。その後、アトランティックシティに戻ってからの追加テストを経て、FAAは全天候型着陸の問題に対する完全自動ソリューションを確信し、その後、国際的に採用されることになるこのソリューションを強く支持した。^{[ 37 ]}

その段階まで、オートランドシステムは「シングルレーン」またはシングルチャンネルシステムとしてのみ実現されており、機器の故障から保護するための冗長性はなかった。1950年代後半から1960年代初頭にかけて、BLEU、英国民間航空局（CAA）、航空業界の企業とBEAおよびBOACとの協力が強化され、許容最大故障率の仕様という観点から安全要件が定義された。^{[ 38 ]} 1961年、CAAの英国航空登録委員会（ARB）は作業文書BCAR 367「オートフレアおよび自動着陸の耐空性要件」を発行し、これが1965年にICAOが採用した気象視程カテゴリーの定義の基礎となった。 ^{[ 39 ]} 1959年、BEAとBOACはトライデントとVC10向けにオートランドに基づく自動着陸を開発する契約を結んだ。トライデントは共通要素のない三重システムを使用していたため、3 つのチャンネルのいずれかに障害が発生した場合、それを検出してそのチャンネルを遮断することができました。「不要な切断」は、このシステムの初期の問題でしたが、最終的には業界で制御された程度のロスト動作を持つトルクスイッチを使用して解決されました。BEA のトライデント機隊のカテゴリー 3 運用にオートランドを導入するには、BEA、ホーカー シドレーアビエーション、スミス インダストリーズ、BLEU による多大な努力が必要でした。^{[ 40 ]}また、RAF のベルファスト貨物機用に、スミスと BLEU によって三重システムが開発されました。

VC10はエリオット式二重監視システムを採用していた。 ^{[ 41 ]}その後、コンコルドのシステムは基本的にVC10のシステムの改良版であり、1960年代後半の電子回路技術の進歩の恩恵を受けていた。1980年までに、トライデントは運用中に5万回以上の自動着陸を実施した。VC10は、経済的な理由から1974年にシステムの使用が制限されるまでに3,500回の自動着陸を記録した。1980年までに、コンコルドは旅客サービスで約1,500回の自動着陸を実施した。^{[ 42 ]}

BLEU（1974年にRAEの運用システム部門に改称）は、1994年にRAEベッドフォードが閉鎖されるまで、DHコメット、BAC 1-11、HS 748 （10年以上にわたりBLEUの実験の主力機であったバーシティの後継機）、VC-10など、さまざまな航空機を使用して航空機誘導システムの開発において主導的な役割を果たし続けた。

BLEUは自動着陸の開発において重要な役割を果たし、そのシステムの派生システムは今日でも世界中で使用されている。^{[ 47 ] [ 48 ]}

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