НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Ivanov_S.pdf (860.89Кб)

УДК 551.501

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Большой практический интерес для авиации представляет так называемый сдвиг ветра (векторная разность скоростей ветра в двух точках пространства, отнесенная к расстоянию между ними). Сдвиг ветра - это скрытое и трудно предсказуемое явление. Обратить внимание на это явление заставило увеличение частоты летных происшествий при взлете и посадке самолетов.
Одними из перспективными дистанционных методов измерения скорости и обнаружения сдвига ветра являются лазерные методы. Дистанционные лазерные методы измерения скорости ветра разделяются на доплеровские и корреляционные. Более простыми (и, соответственно, требующими менее дорогую аппаратуру) являются корреляционные методы и близкие к ним недоплеровские методы.
На сегодняшний день практически все существующие ветровые корреляционные лидары работают в видимом диапазоне. Однако, с точки зрения безопасности для глаз интерес представляют и другие диапазоны – ближний инфракрасный (ИК) и ультрафиолетовый (УФ) диапазоны.
В работе проведена оценка дальности зондирования самолетного лидара в УФ, видимом и ближнем ИК спектральных диапазонах для задачи обнаружения сдвига ветра на разных высотных уровнях в тропосфере.
Результаты расчетов показывают, что дальности зондирования уменьшаются с увеличением высоты полета и лежат (при используемых в расчетах параметрах лидара) в диапазоне от ~ 2,7-3,3 км (приземный слой, высота ~ 0) до ~ 200- 300 м (высота полета 10 км). Причем основное уменьшение дальности зондирования с высотой приходится на диапазон высот 5-10 км. Такая зависимость объясняется сильным уменьшением в этом высотном диапазоне показателей аэрозольного ослабления и рассеяния атмосферы с увеличением высоты.
В приземном слое земной атмосферы (высота ~ 0) наибольшая дальность зондирования реализуется для длины волны 0,532 мкм. По мере увеличения высоты полета разница в дальностях зондирования для длин волн 0,355; 9,532 и 1,54 мкм уменьшается и на больших высотах наибольшая дальность зондирования реализуется для длины волны 1,54 мкм.

1. Сдвиг ветра // Avsim . su : сайт. Режим доступа: http://www.avsim.su/wiki (дата обращения 12.05.2014).
2. Сдвиг ветра на малых высотах // Aviaspec . com : сайт. Режим доступа: http://aviaspec.com/aviatsionnaya-meteorologiya/sdvig-vetra-na-malich-visotach.html (дата обращения 12.05.2014).
3. Справочник диспетчера ОВД. «Метеорологическое обеспечение при ОрВД». М.: ФУП Госкорпорация по ОВД, 2000. 75 с.
4. Корреляционные методы лазерно-локационных измерений скорости ветра / Г.Г. Матвиенко, Г.О. Заде, Э.С. Фердинандов, И.Н. Колев, Р.П. Аврамова. Новосибирск: Наука, 1985. 223 с.
5. Применение корреляционных методов в атмосферной оптике / В.М. Орлов, Г.Г. Матвиенко, И.В. Самохвалов, Н.И. Юрга, М.Л. Белов, А.Ф. Овчаренко. Новосибирск: Наука, 1983. 160 с.
6. Козинцев В. И., Иванов С. Е., Белов М. Л., Городничев В. А. Лазерный метод приближенного измерения мгновенной скорости и направления ветра // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, № 5. С. 381-384.
7. Смалихо И.Н., Банах В.А., Копп Ф., Вернер Х. Лидарные измерения среднего ветра // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т . 15 , № 8. С . 672-679.
8. Zhi-Shen Liu, Dong Wu, Jin-Tao Liu, Kai-Lin Zhang, Wei-Biao Chen, Xiao-Quan Song, Johnathan W. Hair, Chiao-Yao She. Low-altitude atmospheric wind measurement from the combined Mie and Rayleigh backscattering by Doppler lidar with an iodine filter // Applied Optics. 2002. Vol . 41, no . 33. P . 7079-7086. DOI: 10.1364/AO.41.007079
9. Савин А.В., Коняев М.А. Доплеровские метеолидары для систем обеспечения вихревой безопасности полетов // Метеоспектр. 2008. № 1. С. 147-152.
10. Городничев В.А., Белов М.Л., Иванов С.Е., Филимонов П.А., Михайловская М.Б. Сравнительный анализ дальности зондирования ветрового корреляционного лидара в УФ, видимом и ближнем ИК спектральных диапазонах // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 2. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/696580.html (дата обращения 03.06.2014).
11. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды / В.И. Козинцев, В.М. Орлов, М.Л. Белов, В.А. Городничев, Б.В. Стрелков. 2-е изд., доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 528 с.
12. Основы импульсной лазерной локации / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.М. Орлов, В.А. Городничев, Б.В. Стрелков. 2-е изд., доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 572 с.
13. Handbook of Geophysics and Space Environment / S.B. Valley, ed. AFCRL (Air Force Cambridge Research Labs), US Air Force. New York, McGraw-Hill , 1965.
14. Compact High Energy, High Frecuency Pulsed Nd:YAG Lasers // Litron Lasers: website. Режим доступа:http://www.litronlasers.com/pdf%20files/LitronNanoTRL_0105_2.pdf (дата обращения 03.06.2014).
15. DQ-1570-50/30 Nd:YAG laser datasheet // OEM Tech: website. Режим доступа: http://www.oem-tech.by/pdf/dq-1570-ds-en.pdf (дата обращения 03.06.2014).
16. Hamamatsu : website . Режим доступа:http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ (дата обращения 03.06.2014).
17. Козинцев В.И., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Расчет яркости фона и ослабления лазерного излучения в ультрафиолетовой области спектра. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 66 с.