Введение к работе
Актуальность проблемы, Задача мстс<чтбссисчсния авиации
зпсратшшыми данными о характеристиках наклонной видимости при
іосадке воздушных судов имеет важное практическое значение.
Примерно каждое третье авиационное происшествие обусловлено
прямыми или косвенными причинами, связанными с метеоусловиями,
причем болынинстно катастроф было связано с плохой видимостью,
которая наиболее сильно влияет на безопасность полетов именно при
посадке. Полос половины всех нарушений регулярности полетов
происходит из-за ограничений по метеоусловиям, в основном,
вследствие ограниченности видимости, что приводит к. огромным
экономическим потерям. - "
Одним из направлении повышении регулярности и безопасности Полетов является качественное улучшение информации о видимости ориентиров взлетно-посадочной полосы (R1I1I) при посадке. Успешное решение »той проблемы связывается прежде всего с использованием лазерно-локапионных установок (лидаров). Метод лазерного зондирования атмосферы хорошо зарекомендовал себя в решении целого ряда прикладных задач атмосферной оптики, в том числе обсспечішаюишх дистанционное измерение наклонной прозрачности атмосферы.
Вместе с тем, актуальные задачи внедрения лидарных методов в практику метеорологических наблюдений и промышленного производства лидаров для оперативного измерения характеристик наклонной видимости находятся еще в стадии решения.
Недостаточно разработан ряд вопросов метрологического обеспечения лидзрных измерений, особенно в плане аксперименталыюго определения погрешностей измерения характеристик наклонной видимости лидарамн.
При восстановлении вертикального профиля показателя1 ослабления атмосферы едночастотнымн лидарами необходимо использовать определенные априорные доігушенпи вслелстынс мнргопарамстричностн и жесткого уравнения лазерной' локации. Проблема выбора оптимлчыюго алгоритма становится особенно актуальной для сложных метеоусловий посадки, характеризующихся
резкой неоднородностью оптических характеристик и вертикальної* направлении.
Требуют решения ряд следующих важных вопросе»! ирнмснсии. лидаров для оперативного обеспечения аииашш: выбор измеряемы] характеристик наклонной видимости и оценка их погрешности разработка алгоритмов работы лидара в автоматическом режиме и и; экспериментальная проверка, разработка форм представленні информации для диспетчерской службы аэропорта, проведеній непосредственных сравнений с данными летчиков и друпіс.
Выбранное направление экспериментальных несдедованш возможности определения характеристик наклонной видимості одночастотными ладарамн позволяет п определенной степени решил указанные проблемы, что и определяет его актуальность.
Цель peJ/QMH состояла и том, чтобы выявить ключевые
проблемы и научно-методическом обеспечении разработки аэродромных лидаров и провести цикл экспериментальны)! исследований на горизонтальных, наклонных трассах и в условиях аэропорта. На этой основе выработать методические рекомендации пс измерению различных характеристик наклонной видимости одночастотными динарами (применительно к задаче метсообес печени я посадки воздушных судов).
ІІПХУїШ—Нашзиа результатов диссертационной работы заключается в том, что разработан алгоритм работы лидара "Элсктроника-ОбР" в автоматическом режиме измерений высоты установления визуального контакта с орі[Снткра.ми ШШ и опробован в условиях аэропорта; разработаны новые алгоритмы восстановления вертикального профиля показателя ослабления атмосферы , и том числе алгоритм восстановления профиля показателя ослаблення дія дііухслоі'шон атмосферы; разработаны методические рекомендации но проведенню сравнений данных лндаров а) с данными базисных приборов на горизонтальных п наклонных тр.іссах, б) с данными визуальных наблюдении летчиков и регистраторов высоты нижней границы облаков в аэропортах, которые были практически использованы при испытаниях лцдаров "Электроннка-ОЗ", "Электроннка-Об" и "Элеьтроннка-ОбР"; разработаны рекомендации по усовершенствованию методики определения высоты обнаружения светосигнальных ориентиров ВИЛ с глиссады снижения; проведен
оретическнй анализ погрешностей лидарного определения ісдуюіпнх характеристик видимости: а) показателя ослабления інородпоіі атмосферы; G) профиля показателя ослаблення мосферм в' наклонных направлениях; в) высоты установления ізуального контакта с ориентирами ВШ1; получены результаты спериментальных исследований указанных погрешностей ответственно для лидаров "Элсктроннк.а-03", "Элсктроника-Об", )лсктроника-06Г" на осиопс прямых сравнений с данными базисных їпістратороп прозрачности и данными визуальных наблюдений с >рта самолета; получены результаты лидарною зондирования знземиого слоя атмосферы в диапазоне метеорологической ггнческой дал/.иоеш (МОД) от 0.2 км до 50 км и более н условиях ,1мкн, адвективного, конвективного, приземного и приподнятого манов, слабого, умеренного; сильного и ливневого снега, метели, >ждя и друшх.
J^WDlQ9PJ^ocmb полученных результатов обеспечивается тем, го разработанные новые алгоритмы и методические рекомендации элучеим на основе большого объема экспериментальных данных и в іироком диапазоне изменения мстеопараметров. При этом на всех гапах экспериментальных исследований лидарные данные :>провождалнсь независимыми синхронными. измерениями >ризонталыюй и наклонной прозрачности атмосферы базисными рнборамп, высоты облаков - приборами типа РВО, высоты лановления визуального контакта - экипажами воздушных судов, э 1кже данными стандартных метеонаблюденнй.
Практическая значимость результатов работы заключается в эм, что они составляют методоческую основу для разработки и недрсния новых средств измерения - аэродромных лидаров, озволккнцнх качественно улучшить информацию об условиях вднмостн при посадке самолетов. Результаты прямых сравнении ннных лидара с данными летчиков уже сейчас показывают хорошую ходимость и в ряде случаев более адекватно отражают условия идимосги с борта воздушного судна, чем данные штатных егнетрнрукшшх приборов.
Мспилыоешше pay.nmumvfработы* Полученные в работе езультаты были использованы в процессе выполнения плановой ематики Главной ісофнзичсской обсерватории им. А.И.Воейкова при азрабогке технических требований к лидарам "Элсьтроииха-ОЗ",
"Электроника-06" и "Электроника-ОбР", методик их поверки, методж определении характеристик наклонной дальности видимости. I настоящее времн результаты диссертации используются длі методического обеспечении разработки нового аеродромною лидера.
Anpv&iHiUl* Результаты исследований докладывались на 15-1 Международной конференции но лазерному зондированию (Томск 1990), на 8-Ю Всесоюзных симпозиумах но лазерному і акустическому зондированию атмосферы (Томск, 19Н4-1988).
Личіши jtKJKtdi Автор принимал непосредственное участие і планировании, постановке и выполнении всех экспериментальны* работ, представленных в диссертации, и анализе их результатов разработке методик измерений и поверки, получении аналитически)! результатов и результатов расчетов с помощью ЭВМ.
Основнш защищаемые по.іожепнмі
1. Алюрнтм работы лидара тина "Электроника-ОбР" і
автоматическом режиме измерений высоты визуальною контакта <
ориентирами BUM и результаты сю »ксперимснтальной проверки і
условиях аэропорта.
2. Новые алюритмы восстановления вертикальною профили
показателя ослаблення атмосферы (i(h), в том числе алюрнтм
восстановлении профили (1(h) дли двухслойной атмосферы.
-
Методические рекомендации но проведению сравнений данных лндаров а) с данными базисных приборов на (ориентальных х наклонных трассах, б) с данными визуальных наблюдений летчиком и решеграторов высоты нижней границы облаков в аэропортах и результаты их практическою использовании при испытаниях лидарої "Электроника-03", "Элсктроннка-Об" и ""Олектроннка-ОбР*.
-
Рскомешіапин но усовершенствованию методики определенна высоты обнаружении светосигнальных ориентиров ВИН с і л посады снижении.
5. Результаты теоретическою анализа погрешностей лидарногс
определении следующих характеристик индимштн: а) показателя
ослаблении однородной агмосферы; б) профиля показателе
ослабления атмосферы в наклонных наїїраклсннкх; в) высоты
установления визуальною контакта с ориентирами ШІП. Результаты
экспериментальных исследовании указанных поірсшностсй
сооївстстлешю для динаров "Улгкіроннка-ОТ, "лЬсктрониха-Об",
"Электроника-ОбР", полученные на основе прямых сравнений с
нымн базисных регистраторов прозрачности и данными уальных наблюдений с борта самолета.
6. Результаты лвдарного зондирования приземного слоя юсферы в диапазоне метеорологической оптической дальности ОД) от 0.2 км до 50 км и более, полученные в условиях дымки, ективного, конвективного, приземного и приподнятого туманов, бого, умеренного, сильного и ливневого снега, метели, дождя и тих, обеспеченные контрольными синхронными измерениями изоптальной и наклонной прозрачности атмосферы базисными іборами, высоты облаков - приборами типа РВО, высоты ановлення визуального контакта - экипажами воздушных судов, а же данными стандартных метеонаблюдений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, х глав, заключения и списка литературы, включающего 102 именования. Общий объем диссертации составляет 198 страниц, ючая 52 рисунка и 18 таблиц.