Метеорологическое обеспечение интегрированной системы вихревой

Метеорологическое обеспечение интегрированной системы вихревой
безопасности полетов в районе аэродрома и его ближней зоны
Перед
снижением
с
эшелона
опытный
командир
экипажа
прогнозирует, как будет вести себя воздушное судно на глиссаде с учетом
метеорологических условий. На этапе взлет-посадка ВС может встретиться с
большим комплексом опасных явлений. К ним относятся:
– конвективные явления в т.ч. грозы, град;
– ограниченная видимость, вызванная такими явлениями как туманы,
метели, ливневые осадки;
– низкая облачность;
– сильные ветры, особенно бокового направления по отношению к
ориентации взлетно-посадочной полосы (ВПП);
– обледенение, турбулентность;
– сдвиги ветра.
Понятие сдвига ветра определяется изменением скорости и/или
направления ветра в пространстве и присутствует в атмосфере на всех
высотах. Особенно важно для авиации определение сдвига ветра на самом
низком уровне (до 500м) в районе аэродрома, на этапах начального набора
высоты и захода на посадку, когда наличие сдвига ветра может иметь
тяжелые последствия и оказывать неблагоприятное влияние на безопасность
полетов.
Сдвиг ветра в нижних слоях атмосферы является одним из основных
параметров вихревой безопасности на этапе снижения и посадки воздушного
судна. Командир воздушного судна при учете параметров вихревой
безопасности должен четко себе представлять какой ветер наблюдается на
кругу полета, на высоте круга и у земли, плавно ли он меняется или со
сдвигом, где этот сдвиг следует ожидать – по направлению или по скорости,
как будет меняться снос по мере приближения к земле, как будет меняться
путевая скорость и, соответственно, вертикальная, будет ли в приземном слое
болтанка из-за завихрений воздуха, вызванных обтеканием рельефа или
спутным следом заходящего на посадку воздушного судна.
Диапазон явлений, вызывающий сдвиг ветра, достаточно широк и
включает грозы, струйные течения на малых высотах, фронтальные системы,
а также горные волны, береговые и морские бризы.
Кроме того, сдвиг ветра образуется позади каждого летящего
воздушного судна в виде концевых вихрей крыла, которые имеют форму
двух вращающихся в противоположных направлениях вихревых «труб»,
называемых «спутными вихрями» (Видео 1 – самолет). Они могут быть
достаточно сильными особенно при эксплуатации широкофюзеляжных
реактивных самолетов и могут представлять значительную опасность в виде
повышенной турбулентности для воздушных судов, следующих достаточно
близко сзади. При наличии соответствующей информации неблагоприятное
воздействие спутного вихря может быть предотвращено органами ОВД
путем увеличения временного интервала перед пролетом следующего
самолета (особенно легкого). Инструктивный материал для органов ОВД по
данному вопросу с целью снижения потенциальной опасности попадании в
вихревой след содержатся в Правилах аэронавигационного обслуживания.
ИКАО «Организация воздушного движения» (Дос.4444 АТМ / 50).
Вихревое движение воздушных масс является слабо изученным
процессом в атмосферных науках. Основные трудности при изучении этого
процесса возникают при моделировании структуры образования самих
вихрей и их поведении. При моделировании процессов образования вихрей
необходимо учитывать погодные условия, особенности рельефа местности в
каждом конкретном аэропорту, а также тип самолета. Т.е. для каждого
конкретного аэропорта необходимо будет создать свою собственную модель
поведения
вихря
и
соответственно
перемещения
спутного
следа.
Евроконтролем такие исследования уже начаты.
Сегодня для исследований атмосферы Земли применяются все новые и
новые технологии. Наиболее динамично развивающиеся из них это - лидары
наземного, воздушного и космического базирования. Мы остановимся на
лидарах наземного базирования, предназначенных для решения задач
обнаружения опасных для авиации турбулентных зон в районе аэродрома.
За
последние
20
авиаметеорологического
лет
обеспечения
в
международной
авиации
были
практике
достигнуты
значительные успехи в разработке, как наземного, так и бортового
оборудования,
предназначенного
для
обнаружения
сдвига
ветра
и
предупреждения о нем. В частности, большой прогресс в разработке
наземных доплеровских РЛС и доплеровской технологии обработки сигналов
способствовал
появлению
высокоэффективных
наземных
систем
обнаружения и предупреждения о сдвиге ветра.
Опыт западных стран свидетельствует об успешном использовании
этой не так давно сугубо военной технологии в задачах метеорологического
мониторинга и управления воздушным движением. Установленные в районах
аэропортов,
лидары
измеряют
ветровые
сдвиги
на
летном
поле,
завихренность следа самолета и другие атмосферные параметры, знать
которые необходимо для обеспечения безопасности в метеорологическом
отношении взлета и посадки воздушных судов. В мировой практике
авиаметеорологического обеспечения использование лидаров в этих целях
осуществляется с 90-х годов. Это оборудование установлено в крупных
авиапортах Англии, Германии, Франции и Гонконга.
Приблизительный эффект от использования лидара уже просчитан и
для аэропорта Хитроу он составляет увеличение пропускной способности
около 26000 рейсов в год, а для аэропорта Франкфурт-на-Майне около 11500
рейсов соответственно.
В Российской Федерации в настоящее время отрабатывается процедура
внедрения интегрированной системы вихревой безопасности полетов в
оперативную практику наблюдений за турбулентностью. Эта система
включает в себя «Подсистему метеорологического обеспечения» состоящую
из наземного модуля, основой которого является лидарный комплекс для
метеорологического обеспечения полетов авиации и мониторинга вихревой
обстановки (разработка НПО «Лазерные системы» и ЗАО «Спецтехника»), а
также разрабатываемый ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей» доплеровский
метеорологический радиолокатор.
Лидарный комплекс состоит из сканирующего доплеровского лидара,
лазерного профайлер-измерителя вертикального профиля скорости ветра и
сканера вихревых следов.
Информация
с
лидарного
автоматизированную
комплекса
информационную
будет
систему
поступать
в
непосредственного
определения метеопараметров и далее будет автоматически передаваться по
каналам вещания АТИС.
Разрабатываемая система, в целях определения и прогнозирования
турбулентности, должна быть интегрирована в уже используемые системы
сенсорных
датчиков
радиолокатора.
измерения
параметров
Высокоскоростная
ветра
и
доплеровского
автоматизированная
обработка
алгоритмов и анализа данных должна осуществляться в реальном масштабе
времени.
Внедрение указанной системы позволит осуществить комплексное
решение проблемы производства наблюдений, обеспечения информацией
органов ОрВД и воздушных судов о параметрах ветра в районе аэродрома и
его ближней зоне, а также существенно повысить качество прогноза сдвига
ветра и особенно зон турбулентности ясного неба.
Мы надеемся, что представленный нами совместный с НПО «Лазерные
системы» и ЗАО «Спецтехника» проект найдет свое применение в
проводимой Минтрансом России реконструкции аэропорта Сочи.