// Вие четете...

Атмосфера

Метеорологично осигуряване на морската авиация.

„Който не знае едно нещо, знае друго.“

Метеорологичното осигуряване на авиацията на Военно морския флот се организира и осъществява в съответствие с ръководните документи, в които е установен списък от задължителни измервания и определяния на летищата и авионосните кораби метеорологични параметри, срокове и организация за провеждане на тяхното измерване, а също местата на разполагане на техническите средства.

Най-високите изисквания се предявяват към метеорологичното осигуряване на корабната авиация, доколкото тук е ограничен сектора на излитане и особено на кацането, а също така и отсъствието на резервни писти.

Безопасността при изпълнение на операцията по излитане и кацане трябва да се осигурява с непрекъсната оценка на ветровите характеристики на полосата за излитане и кацане, измерване на далечината на видимост, височината на ниската граница на облаците в района на кораба. В съответствие с Инструкцията по извършване на полети на корабната авиация минимума на данни за времето, при който са разрешени полети на самолетите СУ-33, СУ-25, въртолети Ка-27, Ка-29 са както следва:

– през деня: облачност – 10 бала, височина на ниската граница на облачността – 300 м, видимост – 3000 м;

– през нощта: облачност – 10 бала, височина на ниската граница на облачността – 400 м, видимост – 4000 м.

Излитане на самолети се извършва при направление на въздушния поток в сектор ±25º по отношение на диаметралната плоскост на кораба, кацане – в сектор 0-7º от ляв борд.

Необходимо е непрекъснато определяне и следене за опасни явления (ОЯ) на времето (мъгла, проливен дъжд, буря, град, смерч, шквал, снежни заряди и други) в радиус до 300 км от кораба. Полетите се ограничават при достигане на разстояние 70 км до зоната на действие на ОЯ, преместваща се към страната на кораба, и се прекратяват при достигане на разстояние от 40 км до указаната зона. Внезапното непредвидено затваряне на полосата за излитане и кацане при подлитане на самолетите след изпълнение на задание може да доведе до тежки летателни произшествия и катастрофи. За удовлетворяване на тези изисквания е била разработена „Корабна автоматизирана информационно измерителна система за хидрометеорологично осигуряване на безопасността на полетите на корабната авиация” (Касметео-К), която през 2005 година е била приета на въоръжение във ВМФ. Един от нейните елементи е бил не кохерентния радиолокатор „Контур-К”, който е предоставял информация само за ОЯ. За изминалото от момента на внедряване на системата „Касметео-К” десетилетие в метеорологичната радиолокация са станали радикални, може да се каже революционни изменения, заключаващи се във въвеждането на доплеров и поляризационен режими, водещи до получаването на съвършено нова информация, включвайки характеристики за ветровото поле на атмосферата. Във връзка с това е целесъобразно да се разгледат възможностите за използване на тези измервания в метеорологичната радиолокация в интересите на метеорологичното осигуряване на наземната и корабната авиация.

Разработените в началото на настоящото столетие руски доплерови метеорологични радиолокатори позволяват да се оценят шест параметъра на входния сигнал:

– радиолокационно отражение;

– средна честота на спектъра;

– ширина на спектъра;

– диференциално отражение;

– диференциална фаза;

– модула на коефициента на взаимна корелация на поляризационните съставляващи на сигнала.

Това значително разширява техните възможности в сравнение с използваните по-рано не кохерентни радиолокационни станции, способни да измерват само първия параметър от приведения списък. По неговата величина се определят размерите и агрегатното състояние на съставляващите частици в метеорологичните образования.

Получаваната при това информация е достатъчна, за да се открие с голяма вероятност и прогнозира развитието на такива опасни явления на времето като: – буря; – град; – проливен дъжд.

На основа на оценката за радиолокационното отразяване до този момент се формулира голяма част от информацията, съдържаща се в картите, разработвани по данни от метеорологичните радиолокатори:

– максимално отразяване за височини по-големи от 1 км;

– отразяването в хоризонталните слоеве с дебелина 1 км обикновено за различни височини;

– интензивност на валежите;

– количество на валежите за избран промеждутък от време;

– горната граница на облачността;

– ниската граница на облачността;

– видимостта при валежи;

– вертикално интегрирана водност.

Спектрални параметри, при което се разбира средната честота и ширина на спектъра на радиалната скорост на съставляващите частици на метеорологичната цел се измерват само от кохерентните радиолокатори. Получените оценки лесно се преизчисляват в много по близки до метеорологичните величини – средна по елемент на разрешение на радиолокатора на радиалната скорост (съставляваща на реалната скорост, с направление по антенния лъч) на хидрометеорите и ширината на спектъра на тези скорости.

Първата от тях зависи от направлението на вятъра и азимута на антената. Поради това я използват за възстановяване на вектора на скоростта в наблюдавания участък от пространството по резултатите от измерванията, получавани на различните азимути на антената при нейното въртене. Методът е получил названието VAD (Velocity Azimuth Display).

Разбивайки обкръжаващото пространство на хоризонтални слоеве (като правило, дебелината на слоя е 1 км) и възстановявайки във всеки от тях споменатия метод за вектора на средната скорост, разчита се вертикалния профил на вятъра.

Пример за подобни разчети с използването на метода VAD, реализиран на базата на доплеровия метеорологичен радиолокатор с двойна поляризация (ДМРЛ-С), с приведен на рис 1-3.

Ако хоризонталния слой е разбит на участъци и в всеки от тях се търси подобен вектор на средната скорост, тогава се изгражда полето на скоростта на вятъра на избраната височина.

Рис. 1. Апроксимация на получените на една височина оценки за средната радиална скорост на частиците.

Рис. 2. Вертикален профил на скоростта и направлението на вятъра.

Рис. 3. Изменение на профила на вятъра във времето.

Ширината на спектъра на радиалните скорости характеризира величината на разхвърлянето на скоростта на частиците, която се предизвиква от два фактора – изменение на вятъра и турбулентността. Съществуват процедури, позволяващи да се раздели влиянието на всяка от тях и по такъв начин да се построи карта на разпределение на турбулентността, а също така вертикалното и хоризонталното изменение на вятъра.

Внедряването на кохерентния (доплеровия) режим в метеорологичните радиолокатори е добавило към откритите от радиолокаторите още шест опасни явления:

– зони на силния вятър;

– смерч;

– фронтове с пориви на вятъра;

– области с изменение на вятъра;

– зони с повишение на турбулентността;

– микро шквалове.

А към вече споменатите видове карти, разработвани по данни от метеорологичните радиолокатори има още пет:

– разпределение на радиалната скорост на частиците в слоеве с дебелина от 1 км на различни хоризонти, височината на разполагане на които може да се избира от оператора;

– разпределение на ширината на спектъра на радиалната скорост на частиците в хоризонталните слоеве;

– вертикалното изменение на вятъра в хоризонталните слоеве;

– хоризонталното изменение на вятъра в хоризонталните слоеве;

– турбулентност.

По нататъшното развитие на метеорологичната радиолокация се заключава в оценка на поляризацията на характеристиките на сигнала. То на практика не разширява списъка на откриваните опасни явления, но позволява да се детайлизират възможностите за оценка на интензивността на валежите и да се откриват нови възможности на радиолокацията в класификацията на наблюдаваните цели (метеорологични, местни предмети, птици и насекоми) и да се определя агрегатното състояние на частиците от метеорологичните образования.

Руската промишленост в настоящия момент предоставят възможност за избор на подобна апаратура:

1. ДМРЛ-С (рис. 4а). Стационарен радиолокатор за снабдяване на националната мрежа за щормови оповестявания. Той е снабден с пълен набор от инструменти за спектрални и поляризационни измервания. За сметка на използването на сложния сондиращ сигнал се излъчва еквивалентна импулсна мощност от 900 кВт. Разработен е и се изготвя от завод в Москва.

2. Малко габаритен метеорологически радиолокатор „Зодиак” (рис. 4б). Разработен от завод в гр. Санкт Петербург като мобилна станция за използване във войските. Имайки кохерентен режим на работа, но няма поляризиращ режим.

3. Контур МЕТЕО-01 (рис. 4в). Разработен и се изработва в завод в гр. Санкт Петербург, за осигуряване на активното въздействие в регионите, които не са снабдени със стационарни метеорологически радиолокатори. Лесно се включват към стационарната електрическа мрежа с помощта на обикновена розетка и може да се премества в багажник на джип. В настоящия момент е разработен доплеров вариант.

Рис. 4. Външен вид на метеорологични радиолокатори: а – ДМРЛ-С, б – малко габаритен МРЛ „Зодиак”, в – малко габаритен МЛР „Контур МЕТЕО-01”

4. Метеорологичен комплекс 1Б67 (рис. 5а), разработен и се изработва от завод в гр. Тула, предназначен е за установяване на вертикалния профил на вятъра при артилерийски стрелби.

5. Профилометър ПЛВ-300 (рис. 5б) за разлика от предишни изделия – не е радиолокатор, а лидар. В много аеропортове те се установяват едновременно с радиолокационни измерители на параметрите на вятъра, за да се допълват един друг. Профилометърът работи при „чисто небе”, когато в атмосферата отсъстват хидрометеори. В този случай радиолокаторът е неработоспособен във вид на отсъствие на отражатели. С появяването на хидрометеори ефективността на работата на лидара бързо пада, и идва времето на радиолокационните измервания. Профилометърът е разработен и се изготвя от НПП „Лазерни системи” в гр. Санкт Петербург.

Рис. 5. Външния вид на метеорологичния комплекс 1Б67 (а) и профилометър ПЛВ-300 (б).

Основни характеристики на изделията са приведени в таблица.

Разнообразието на радиолокационната техника позволява да се оптимизира състава на апаратурата за всеки от потребителите. Очевидно е, че предявяваните към нея изисквания са различни за наземните летища и авионосните кораби.

В първия случай заради отсъствието на ограничения по заеманата площ от оборудването, неговото тегло и габарити лесно е да се използват максимален набор от опции, предоставяни от съвременната метеорологична радиолокация. Поради това следва да се препоръча установяване на ДМРЛ-С съвместно с измерителя на профила на вятъра 1Б67 и ПЛВ-300. Но максималното количество опции изисква максимални финансови средства. С цел намаляване на последните ще разгледаме, винаги ли е оправдано установяването на радиолокатор ДМРЛ-С като най-скъпо струващата от причислените изделия.

Преди всичко ще отбележим, че дължината на носещата вълна е равна на 5,3 см (S-диапазон), избран е като разумен компромис между Х и С диапазони. Х- диапазона (дължината на вълната е 3,2 см) характерен е с това, че по-добре от другите два различава слабо отразяващите цели, но има най-голям коефициент на затихване в облаците и валежите. С- диапазона (дължина на вълната 10 см), напротив, – най-лошо различава слабо отразяващите цели и най-малко затихва на трасето на разпространение. Поради това в тези случаи, когато отсъства опасност от загуба на работоспособност на радиолокатора при попадане в тропически проливен дъжд, няма необходимост от използването на компромисен вариант и резервно използване на носещи колебания с дължина на вълната 3,2 см. Става дума за радиолокатора „Зодиак”, а местата, където може да се използва оптимално, са северните райони.

В още по-голяма степен казаното се отнася за корабното оборудване. Основно в този случай се явява не ширината на неговото разположение, тъй като тя може да се променя, а по съображения за минимизацията на теглото и габарити на установяваната апаратура. Тези изисквания напълно се удовлетворяват от работещата в слоя от 400 м доплеров радиолокатор на базата на РЛС „Контур МЕТЕО-01” съвместно с профилометра 1Б67 и перспективния лидар ЛПВ-400.

Съществен минус в предлаганата конфигурация се заключава в наличните три изделия, всяко от които изисква място за установяване, подвеждане на захранване и линия за свръзка, устройство за изобразяване на информацията. Изхождайки от тези съображения, за установяване на кораб следва да бъде препоръчана разработената „Лазерна система” лидарно радиолокационен комплекс. По същество, това обединяване на една въртяща се платформа устройства, аналогични изделия „Контур МЕТЕО-01” с кохерентен режим на работа и профилометър 1Б67 и ЛПВ-400. Външния вид на комплекса с максимално възможен брой опции (към вече указаното се добавя и телевизионна камера) е представен на рис. 6.

Рис. 6. Външен вид на лидарно радиолокационен комплекс: 1 – Радар Ка диапазон, 2 – радар Х диапазон, 3 – ИК лидар и видео камера.

Комплекс от три устройства на една платформа позволява не само да се съкрати площта за разместване на антените на палубата, но и предоставя на оператора цялата събрана информация в интегриран вид, което значително повишава нейната информативност и достоверност.

Изводи:

– на наземните летища, разположени в южните и умерените ширини, следва да се установява радиолокатор ДМРЛ-С и два профилометъра 1Б67 – ПЛВ-300;

– на северните летища – малко габаритни кохерентни радиолокатори „Зодиак” и два профилометъра ПЛВ-300;

– за установяване на кораб оптимално се явява лидарно радиолокационен комплекс.

В първите два случая заедно с указаната двойка профилометри е възможно да се установи и лидарно радиолокационен комплекс, но с друг набор от опции (например, лидар и радар в Ка диапазона).

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар