Збільшення дальності виявлення аеродромних променевих сигналів у складних метеорологічних умовах

Volodymyr Golovenskyy

doi:10.18372/2306-1472.74.12288

Автор(и)

Volodymyr Golovenskyy Kremenchuk Flight College of the National Aviation University

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.74.12288

Ключові слова:

дальність видимості, інфрачервоне випромінювання, прозорість атмосфери, променеві сигнали

Анотація

Мета: успішна та безпечна посадка повітряного судна (ПС) у нічний час у складних метеорологічних умовах можлива при комплексному використанні радіолокаційних, супутникових радіонавігаційних систем та світлотехнічних пристроїв, причому на завершальному етапі польоту світлотехнічні засоби мають особливе значення, тому, що забезпечують необхідну візуалізацію злітно-посадкової смуги. Одним із найефективніших методів підвищення безпеки польотів є створення додаткового незалежного оптичного каналу інформації між ПС та посадковою смугою. В якості такого каналу може бути система спостереження аеродромних променевих сигналів з ПС у складних метеорологічних умовах з використанням інфрачервоного (ІЧ) діапазону спектру випромінювання. Метою роботи є проведення теоретичного аналізу можливостей збільшення дальності виявлення променевих аеродромних сигналів для підвищення точності та надійності заходу ПС на посадку за рахунок використання середнього та довгохвильового діапазонів інфрачервоного випромінювання для прийому навігаційної інформації. Метод: проведено математичну оцінку залежності дальності виявлення точкових променевих сигналів від довжини хвилі та потужності джерела. Результати: такі залежності розраховані для ІЧ довжин хвиль 0,554 мкм., 1,0 мкм., 4,0 мкм., 10 мкм, які збігаються з «вікнами прозорості» атмосфери в різних умовах поширення: прозора атмосфера, серпанок, туман. Аналітично показано, що з використанням інфрачервоних монохроматичних випромінювачів та узгоджених по частоті фотоприймачів з високою питомою виявною здатністю можна значно збільшити дальність виявлення променевих сигнальних орієнтирів у порівнянні з більш короткохвильовими сигналами видимого діапазону як в умовах чистої атмосфери так і при наявності водно-аерозольного середовища. Одержано математичні співвідношення для порівняльної оцінки дальності дії системи джерело-приймач з різними робочими довжинами хвиль. Чисельно-графічним аналізом показано, що при однакових потужностях джерел випромінювання дальність виявлення інфрачервоних променевих сигналів відбувається на значно більших відстанях в порівнянні з світловими сигналами видимого діапазону. Обговорення: використання системи спостереження світлових сигналів для супроводу повітряних суден при посадці у складних метеорологічних умовах дозволить екіпажу ПС спостерігати посадкові ІЧ- вогні на екрані монітора на значній відстані при несприятливих погодних умовах і заздалегідь вносити необхідні корективи при відхиленні ПС від глісади, що значно підвищить безпеку польотів та зменшить психологічне негативне навантаження на екіпаж ПС на найбільш важких та відповідальних етапах польоту.

Біографія автора

Volodymyr Golovenskyy, Kremenchuk Flight College of the National Aviation University

Chief of Kremenchuk Flight College of the National Aviation University.

Education: National Aviation University (2005), Kyiv, Ukraine.

Research area: scientific and methodical substantiation of the technical implementation of the aircraft landing approach system in adverse meteorological conditions using infrared emitters and photodetectors.

Посилання

Nacharov D.V. (2017) Razvitie metodiki otsenki dnevnoi opticheskoi dal'nosti vidimosti po tsifrovym televizionnym izobrazheniyam [Development of the method for evaluation the daily optical range of visibility by digital television images]. Zhurnal radioelektroniki [Magazine of Radioelectronics], ISSN 1684-1719, no 8, (In Russ.) Available at: http://jre.cplire.ru/jre/aug17/index.html.

Rukovodstvo po opredeleniyu dal'nosti vidimosti na VPP/RD 52.21.680-2006. [Guidelines for determining the visibility on runway / taxi way 52.21.680-2006.] (In Russian). Available at: http://autou.ykt.ru/study/laudiug/ laudiug.htm.

Nikitin D.A. (2006) Kurso-glissadnye sistemy posadki v grazhdanskoi aviatsii SSSR (70-80es gg. 20th v.) [Instrument landing system in Civil Aviation of USSR (70-80s of twentieth century)]. Мoscow, Nauchnyi vestnik MGTU GA Publ., pp. 35-38.

Yakushenkov Yu. G. (1999) Teoriya i raschet optiko-elektronnykh priborov [Theory and calculation of optoelectronic devices]. Мoscow, Logos, 480 p. (In Russian)

Klymenchenko V.Y., Kamalynov H.H., Misailov V.L., Svystunov D.Yu. (2011) Obhruntuvannia vymoh do OEP vizualnoho vyiavlennia suprovodzhennia povitrianykh tsilei i interesakh radiotekhnichnykh viisk PS zbroinykh syl Ukrainy [Substantiation of requirements for the electrooptical devices for the visual identification of following of air targets and the interests of radio-technical troops of the Air Forces of the Armed Forces of Ukraine]. Collection of scientific works of the Kharkiv University of Air Forces Publ., Issue 1 (127), pp. 80-85. (In Ukrainian)

Geikhman I.L., Volkov V.G. (1999) Osnovy uluchsheniya vidimosti v slozhnykh usloviyakh [Basics of improving visibility in difficult conditions]. Moscow, Nedra-biznestsentr LTD Publ., 286 p. (In Russian)

Stavrov A.A., Pozdnyakov M.G. (2003) Impul'snye lazernye dal'nomery dlya optiko-lokatsionnykh sistem [Pulsed laser rangefinders for optical locating systems]. Reports of The Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, Volume 1, no 1. (In Russian)

Volkov V.G. (2006) Aviatsionnye PNV [Aviation night vision devices] Special equipment, vol.3 no.3, pp. 2-20, no. 4, pp 41-47. (In Russian)

Nikiforov M.M., Pampukha I.V., Zhyrov H.B. (2017) Obgruntuvannia typu ta vymoh do optyko-elektronnykh system v interesakh vykonannia zavdan rozvidky ta okhorony obiektiv [Substantiation of the type and requirements for optoelectronic systems in the interests of performing the tasks of reconnaissance and protection of facilities]. Collection of scientific works of the Military Institute of the Kyiv Taras Shevchenko National University Publ, issue 55, pp. 71-81. (In Ukrainian)

Lloyd, J.M. (1975) Thermal Imaging Systems (Optical Physics and Engineering). ISBN 10: 0306308487, ISBN 13: 9780306308482, Publisher: Springer, (Russ. ed: per. s angl. pod red. A. I. Goryacheva N. V. Vasil'chenko. s predisloviem L .N. Kurbatova, (1978) Sistemy teplovideniya. Moscow, Mir Pub.l, 416 p.

[

G. Mie. (1908). Annalen der Physik, Vierte Folge. Band 25, no. 3, pp. 377-445.

McCartney E. (1979) Optics of the atmosphere. Series Pure & Applied Optics, 1976, 426 p. Publisher John Wiley & Sons Inc (Russ.: per. s angl. pod red. K. S. Shifrina Optika atmosfery. Moscow, Mir Publ., 421 p.)

Baranochnikov M.L. (1985) Priemniki infrakrasnogo izlucheniya. Analiticheskii obzor [Receivers of infrared radiation. Analytical review]. Moscow Publ., 94 p. (In Russian)

Frid Yu.V., Velichko Yu. K. i dr. (1988) Elektrosvetosignal'noe oborudovanie aerodromov [Electrical Lighting Equipment of Aerodromes] Moscow, Transport Publ., 318 p. (In Russian)

Mironov A.V. (2008) Osnovy astrofotometrii. Prakticheskie osnovy fotometrii i spektrometrii zvezd [Fundamentals of astrophotometry. Practical fundamentals of photometry and spectrometry of stars]. Moscow, Fizmatlit Publ., 260 p. (In Russian)

Matveev L.T. (1984) Kurs obshchei meteorologii. Fizika atmosfery [Course of general meteorology. Physics of the atmosphere]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 751 p. (In Russian)

Deirmendzhan D. (1986) Scattering of electromagnetic radiation by spherical polydisperse particles. The RAND Corporanion, Santa Monica, California, American Elsevier Publishing Company, INC. New York, 1969, 303 p. (Russ. ed: perevod s angl. O. I. Smoktich, pod red. K. Ya. Kondrat'eva Rasseyanie elektromagnitnogo izlucheniya sfericheskimi polidispersnymi chastitsami. Moscow, Mir Pub.l, 664 p.

Zuev V.E., Krekov G.V. (1986) Opticheskie modeli atmosfery [Optical atmospheric models]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 256 p. (In Russian)