Осень 13-весна 14 курс 1-2 ОрТОР (сейчас это называют ТОЛААД) / АМ / АVSE_LB-Raboty

61

телескоп с интерференционным узкополосным фильтром, имеющий полосу пропускания порядка 10-20 А.

Для уменьшения вредного влияния дневной освещенности в электрической части приемника перед ФЭУ устанавливается фильтр.

Отраженный сигнал снимается с нагрузочного сопротивления ФЭУ и усиливается предварительным усилителем.

Синхронизатор предназначен для создания опорного синхронизирующего сигнала в момент, когда запускается генератор. Данный импульсный сигнал образуется при отводе незначительной части излучения ОКГ. Обычно это достигается тем, что за коллимирующей оптической системой под некоторым углом к ее оси монтируется редкая сетка из тонкой проволоки. Излучение ОКГ, отразившись от этой сетки, фокусируется линзой на фотокатоде ФЭУ. После этого выходной сигнал ФЭУ усиливается и подается на индикатор для запуска развертки.

Индикатором в ЛИВО является осциллограф с большим послесвечением экрана. Расстояние до нижней границы облаков определяется по положению эхо-сигнала на развертке при известном ее масштабе. Точность измерения нижней границы не менее 15% от измеряемой величины.

Метеорологические радиолокаторы. Метеорологические радиолокаторы

(МРЛ-1, МPЛ-2, MPЛ-5) позволяют получать вертикальный пространственный разрез облаков при работе в режиме сканирования по углу места от 0 до 100° в направлении выбранного азимута. Облака, нижняя граница которых ниже 500 м, дают на вертикальном разрезе засветку, сливающуюся с местниками. Кроме того, осадки вообще исключают возможность измерения нижней границы облаков. Нижняя граница облаков среднего и верхнего ярусов определяется с инструментальной погрешностью от 20 до 50% от измеряемой величины. Принцип действия МРЛ такой же, как любого радиолокатора. Также как и радиолокаторы, они состоят из передатчика, генерирующего электромагнитную энергию, антенны, излучающей эту энергии и принимающей эхо-сигналы, а также приемника, который усиливает и преобразует эхо-сигналы в видеоимпульсы, индикаторов, обеспечивающих визуальное наблюдение эхо-сигналов и их регистрацию.

Потолочный прожектор ПИ-45. В некоторых аэропортах наряду с основными комплексами, такими как ИВ0-1М, используются устаревшие потолочные прожекторы, которые позволяют только в ночное время измерить высоту облаков. Установка (рис.36) состоит из направленного вертикально вверх прожектора 1, оптического визира 2 и кабеля для подключения прожектора к электрической сети. Для определения нижней границы облаков включается (дистанционно) источник света, находящийся в фокусе параболического зеркала прожектора. Луч света, сформированный прожектором, достигает облака и оставляет на его нижней границе световое пятно. С помощью визира, расположенного на удалении от 100 до 500 м от прожектора, наблюдатель определяет угол, под которым видно световое пятно. Зная длину базы от наблюдателя до прожектора и вертикальный угол, вычисляется высота нижней границы облаков как длина катета прямоугольного треугольника АВС по формуле:

где: H – высота облаков; – длина базы; - вертикальный угол.

Как и прожектор, визир устанавливается на бетонном основании, при этом плоскость вращения зрительной трубы визира должна проходить через вертикаль фокуса зеркала прожектора. Погрешность определения высоты нижней границы облаков с помощью установки ПИ-45 не превышает 0,1Н, однако измерения ограничиваются темным временем суток и не могут быть автоматизированы.

62

Рис.36. Схема определения высоты облаков с помощью потолочного прожектора.

Определение высоты облаков с помощью шаров-пилотов

Метод определения высоты нижней границы облаков применяется при облачности более 5 баллов. Измерение заключается в определении времени между выпуском шара-пилота и моментом, когда шар-пилот начинает "туманиться" при входе в облачность. Зная вертикальную скорость подъема шара-пилота по формуле

,

где H – высота нижней границы облаков; w – вертикальная скорость шара; t - время от выпуска до входа в облако, рассчитывает высоту облаков.

Для упрощения и убыстрения вычисления вертикальной скорости шара-пилота, наполненного водородом, рассчитываются таблицы, которые наблюдатель использует при измерениях. При наблюдениях в темное время суток к шару-пилоту подвешивается специальный фонарик. В зависимости от высоты облаков применяются шары-пилоты различных размеров. Чем выше облака и сильнее ветер, тем больший размер должен иметь шар-пилот.

Метод применяется при отказе прибора, измерения высоты облаков, поскольку он имеет много недостатков. В частности, наблюдатель не может точно определить место, над которым измерена высота облаков, из-за сноса ветром шара-пилота. Восходящие и нисходящие потоки в подоблачном слое могут существенно изменять вертикальную скорость шара. Кроме того, каждый наблюдатель имеет присущую только ему остроту зрения и определяет момент входа шара-пилота в облако, опираясь на собственные ощущения. Все эти недостатки определяют величину ошибки измерения облаков, которые до высоты 500 м составляют 0.2Н, от 600 до

1000м 0,13Н, от 1000 до 2000 м 0,1Н.

Определение высоты пилотом с воздушного судна

Определение высоты пилотом осуществляется по высотомеру, который установлен на давление аэродрома в момент потери пилотом горизонтальной видимости. Эти данные уточняют инструментальные измерения, а иногда, например, при интенсивных осадках, являются наиболее надёжным способом измерения нижней границы облаков.

Точность измерения высоты по самолету не превышает ( 0,15Н).

Расчетные и визуальные способы определения высоты облаков.

При расчете высоты нижней границы облаков используются данные наблюдений с помощью радиозондов и эмпирические формулы. При подъеме радиозонда его датчик влажности фиксирует и передает на землю относительную влажность. До

63

высоты 3 км нижняя граница облаков фиксируется при влажностях, близких к 100% (дефицит точки росы менее 2°). Эмпирические формулы основываются на корреляционной связи высоты низких облаков со значениями температуры и влажности у земли.

Визуальный метод определения высоты облаков

При наличии относительно высоких ориентиров (трубы, мачты) высота которых известна, наблюдатель может определить высоту облаков по степени закрытия этих ориентиров облаками. Кроме того, опытный наблюдатель корректирует свои выводы о высоте знаниями климатических характеристик нижней границы облаков в различные сезоны года, значением средней высоты облаков различных форм, а также скоростью перемещения облаков.

Литература: /5 , с.41-57; 3, с.905-3217]

Контрольные вопросы:

1.Какие методы и приборы используются в аэропортах для определения высоты облаков?

2.В чем заключается принцип действия приборов и установок, предназначенных для измерения высоты облаков?

3.Как производится измерение высоты облаков с помощью ИВ0-1М?

4.Какова точность измерения высоты различными методами?

5.Для чего предназначена приставка ДВ-1М?

6.Какое расстояние между передатчиком и приемником в установках ИВ0-1М,

РВО-2, М-105?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ И ВИДИМОСТИ ОВИ НА

АЭРОДРОМАХ. (Время: 2 часа)

Цель работы: ознакомиться с методами определения дальности видимости на аэродромах, принципом работы регистратора дальности видимости (РДВ-2, ФИ-1), определением видимости ОВИ для дневных и ночных условий.

Порядок выполнения:

1.Изучить основные технические характеристики РДВ-2 и ФИ-1, принципы их работы и юстировки, простейшую оптическую блок-схему.

2.Ознакомиться с правилами измерения видимости с помощью РДВ-2, подготовить прибор к работе.

3. Произвести замеры видимости, используя имитаторы прозрачности атмосферы.

4.Перевести полученные наблюдения в видимость ОВИ различных ступеней яркости отдельно для ночных и дневных условий, используя данные табл.1.2

5.По измеренным данным определить видимость светового ориентира (60 ватт) для ночных условий, используя (см табл.1.2)

6.Рассчитать наклонную дальность видимости, если нижняя граница облаков равна соответственно 100, 140 и 190 м, используя данные табл.1.4.

Оборудование: установка РДВ-2, имитаторы прозрачности атмосферы. Содержание отчета: краткое описание принципа работы РДВ-2, рисунок

оптической схемы прибора, результаты измерений видимости по РДВ-2 с помощью имитаторов прозрачности, расчет видимости ОВИ, расчет наклонной дальности видимости, расчет погрешностей наблюдения.

64

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для обеспечения безопасности и регулярности полетов на аэродромах устанавливается минимум погоды для взлета и посадки самолетов. В метеоминимум входит и характеристика видимости атмосферы.

Дальность видимости очень непостоянная величина, меняющаяся во времени и в пространстве. Она имеет годовой и суточный ход, определяется содержанием в воздухе продуктов конденсации водяного пара, аэрозолей. Ухудшается видимость при дымке, тумане, мгле, пыльной буре, метели, снегопаде, мороси, а также при лесных пожарах и промышленных дымках.

Видимость представляет сложное психофизиологическое явление, тесно связанное со зрением человека.

Выделяют следующие факторы, влияющие на визуальную оценку дальности видимости объектов наблюдателем:

фотометрические и пространственные характеристики объекта (яркость объекта, его угловые размеры) ;

характеристика зрительного восприятия (порог световой чувствительности и порог контрастной чувствительности глаза);

оптическое состояние атмосфера между объектом и наблюдателем.

В метеообеспечении полетов используются две характеристики видимости: метеорологическая дальность видимости и видимость на ВПП (видимость ОВИ).

Метеорологическая дальность видимости (МДВ) - предельное расстояние, на котором становится невидимым в светлое время суток абсолютно черный объект угловых размеров более 20 , проектирующийся на фоне неба у горизонта.

Вычисляется МВД для дневных условий по формуле:

(1)

где – порог контрастной чувствительности глаза; – коофициент прозрачности атмосферы.

Определение МДВ в ночное время возможно на основании наблюдений за точечными огнями определенной силы света. Для этого используется следующая зависимость:

(2)

где Е – освещенность, создаваемая источником огня; – сила света огня; – расстояние между наблюдателем и огнем.

Работа РДВ основана на использовании формулы (1) при условии, что порог контрастной чувствительности равен 0,05. Дальность видимости на ВПП определяется как максимальное расстояние по направлению взлета и посадки, в пределах которого пилот, находящийся в кабине самолета на осевой линии ВПП, может видеть маркировку ее покрытия или огня, ограничивающего ВПП, или обозначающего ее осевую линию. Считается, что высота среднего уровня глаза пилота, находящегося в самолете, равна 5 м.

Контуры ВПП обозначены посадочными огнями (рис.37), которые установлены вдоль нее на расстоянии 1-3 м от ее боковой границы. Продольное расстояние между огнями равно 60 м. Если эти огни рассматривают с точки зрения расположения по отношению к ВПП, их называют боковыми. Посадочные огни (боковые) имеют небольшой поворот в сторону продольной оси ВПП (около 3°), а также угол возвышения в вертикальной плоскости (около 7°). Осевые огни – это углубленные в бетон ВПП огни, установленные через 15-30 м вдоль всей продольной оси ВПП.

65

Рис.37. Принципиальная схема расположения огней светотехнической системы и места расположения РДВ: 1 - огонь приближения; 2 - огонь светового горизонта; 3 - входные огни; 4 - посадочные (боковые) огни; 5 - осевой огонь.

Практикой полетов установлено, что при низкой прозрачности атмосферы использование боковых огней для выдерживания направления движения воздушного судна затруднительно и нецелесообразно по двум причинам:

значительное уменьшение силы света боковых огней в направлении глаз пилота при больших отклонениях, угла визирования от направления оптической оси огня (рис.38);

зрение человека не приспособлено к полному восприятию объекта, имеющего большие угловые размеры (в данном случае к одновременному восприятию огней с двух сторон ВПП).

В связи с этим принято отождествлять дальность видимости огней ВПП до 350 м с дальностью видимости осевых огней, а для значений более 600 м – с дальностью видимости посадочных (боковых) огней. В диапазоне видимости ОВИ от 350 до 600 и предполагается линейное изменение значений видимости от осевых огней к боковым.

Рис.38. Кривые светораспределения посадочного огня ВПП: 1 - горизонтальная плоскость; 2 - вертикальная плоскость.

66

Согласно рекомендациям в руководстве по практике наблюдений за дальностью видимости на ВПП (4) расчеты дальности видимости нужно производить следующим образом:

для дальности видимости до 350 м – с учетом силы света осевых огней;

для значений более 600 м – с учетом силы света боковых огней;

в диапазоне видимости от 350 до 600 м применять линейный переход между значениями, полученными по данным о силе света осевых и боковых огней.

Влияние пороговой освещенности на дальность видимости огней значительно. Уменьшение пороговой освещенности на один порядок (например, от дня к сумеркам) равнозначно увеличению силы света также на один порядок (табл.1.1).

Из табл.1.1 видно, что расчет видимости ОВИ является более сложным, чем определение метеорологической дальности видимости. Дальность видимости ОВИ применяется при сложных метеорологических условиях (видимость менее 2000 м). В системе ОВИ выделяют различные ступени яркости (см. табл.1.2).

Таблица 1.2. Таблица перевода значений дальности видимости, измеренных по РДВ-2 или

световым ориентирам в видимость огней высокой интенсивности (видимость на ВПП), ОВИ типа "Свеча-2".

Ночные условия.

67

Таблица перевода значений дальности видимости, измеренных по РДВ-2 или световым ориентирам в видимость огней высокой интенсивности

(видимость на ВПП), ОВИ типа "Свеча-2". Дневные условия.

На АМСГ установлен следующий порядок определения видимости ОВИ. При наличии двух инструментальных наблюдений (у стартов обоих курсов) для информации используется меньшее из показаний этих приборов. При наличии трех приборов берется меньшее из показаний. Считается, что информация по прибору, показывающая меньшее значение метеорологической дальности видимости, более надежно обеспечивает безопасность взлета и посадки воздушного судна. Определение видимости ОВИ производится также по минимальному значению МДВ. Пример отбора величины МДВ для определения видимости ОВИ при инструментальных наблюдениях на БПРМ рабочего курса, СДП рабочего курса и середине ВПП приведен в табл.1.3.

68

При расчетах дальности видимости ОВИ и наклонной метеорологической дальности видимости, взятыми из табл.1.3 и 1.4, используйте формулы линейной интерполяции.

Визуальные наблюдения:

1. Дневные наблюдения Для наблюдений МДВ днем выбирают девять темных объектов, удаленных на

расстоянии 50, 200, 500 м и 1, 2, 4, 10, 20 и 50 км от пункта наблюдения свободно различаемых глазом при соответствующей прозрачности атмосферы.

Объекты для наблюдения должны отвечать следующим требованиям:

быть возможно более темными

проектироваться на фоне неба (если объекты проектируются на другом фоне, то они должны иметь четкие контуры, а фон должен быть вдвое дальше от места наблюдения, чем объект)

быть видимыми с места наблюдения под углом не более 5-6° к плоскости горизонта.

При выборе объектов должно быть измерено расстояние до объектов, оценены угловые размеры, и составлено их описание и план расположения. В качестве объектов могут использоваться: лес, отдельные плотные группы деревьев, темные крыши, скалы и темные склоны холмов и гор, темные стены зданий (телеграфные столбы, опоры высоковольтных передач, телевизионные мачты и т.п. в качестве объектов выбирать нельзя).

Если естественных объектов, необходимых для определения видимости, на местности нет, то устанавливаются искусственные, например, щиты, которые следует располагать в том же направлении от пункта наблюдения, что и естественные объекты, желательно на возвышенных участках. Их устанавливают по высоте так, чтобы верхняя кромка проектировалась на фоне неба;

Щит укрепляется на стойках. Сторона, обращенная к наблюдателю, наклонена вниз под углом 45°, окрашена в черный цвет и не имеет сквозных щелей. Укосины, поддерживающие щит, и верхушки стоек не должны выступать над верхней кромкой,

2. Ночные наблюдения Визуальные наблюдения в темное время суток необходимо производить по

одиночным источникам света определенной силы, расположенным на различных расстояниях.

Для определения метеорологической дальности видимости по одиночным огням необходимо иметь 9 заранее выбранных источников света (например, ламп), пронумерованных в порядке возрастания определяемой по ним видимости.

Видимость каждого огня зависит от силы света, расстояния до него и прозрачности воздуха, зная силу света и расстояние, можно определить метеорологическую видимость. Для этого пригодны только одиночные источники света, установленные открыто: уличные фонари, осветительные лампы на улицах и во дворах зданий, сигнальные огни (кроме красных) и т.д.

Наблюдения заключаются в определении видимого огня, расположенного дальше других и имеющего наивысший номер. К числу видимых огней относятся те, которые видны как светящиеся точки, а не расплывчатые пятна.

При отсутствии на станции прибора для инструментальных определений

69

видимости приближенная оценка метеорологической дальности видимости в темное время суток для целей оперативного обслуживания может производиться визуально. В этом случае за 1-2 часа до захода солнца определяют видимость по дневным ориентирам.

Если ночью ухудшающих видимость явлений не наблюдается, то всю ночь ориентиры сохраняют дневное значение.

Если же ночью изменилась интенсивность какого-либо атмосферного явления, видимость может быть дана по таблице приблизительной дальности видимости в зависимости от интенсивности явлений (табл.1.5).

Результаты визуальных определений видимости зависят от субъективных особенностей наблюдателя, кроме того, большую роль играют выбранные для наблюдения объекты.

Инструментальные измерения:

Регистратор дальности видимости РДВ-2. Назначение и точность измерения. РДВ-2 предназначен для дискретных, а также непрерывных наблюдений,

дистанционных измерений прозрачности атмосферы (МДВ) в любых метеорологических условиях как днем, так и ночью. Диапазон измерения 250-6000 м соответствует прозрачности атмосферы от 6 до 90%.

Погрешность единичного измерения (%) МДВ различна и зависит от диапазона измерений (табл.1.6):

Таблица 1.6

Вышеперечисленные погрешности действительны для длины луча в атмосфере равного 200 м 1 м. Модификация РДВ-2 с базой 50 м позволяет расширить диапазон измерений до 100 м, этот прибор устанавливается на аэродромах категории II,

70

На аэродромах, работающих по минимуму II категории, параллельно с РДB с базой 100 м устанавливается модифицированный РДВ-2 с базой 50 м. Прибор РДВ-2 устанавливается и в автоматических метеорологических станциях КРАМС и КРАМС- М.

Прибор РДB-2 состоит из фотометрического блока, призменного отражателя, стабилизатора напряжения, блоков питания и управления измерительного пульта. Общая блок-схема представлена на рис.38.

Рис.38. Блок-схема РДВ-2