Применение визуальной лазерной системы посадки для повышения категорийности аэропорта

Таблица 5 Величины коэффициентов поглощения и рассеяния

Оптические параметры атмосферы в большой степени зависят от наличия аэрозолей, к которым относится туман, дымки, облака, осадки, различные виды пыли и дымов. Рассеяние и поглощение лазерного излучения аэрозолями учитывается с помощью коэффициента аэрозольного рассеяния у_а и поглощения k_а. Аэрозольное поглощение связано с метеорологической дальностью видимости (МДВ) и эта зависимость выражается следующим эмпирическим соотношением:

(21)

гдеV - метеорологическая дальность видимости.

Величина коэффициентов аэрозольного ослабления атмосферы на уровне моря для различных значений МДВ для излучения с длиной волны л = 0,6 мкм приведены в таблице 6

Таблица 6

Аэрозольная составляющая коэффициентов затухания экспоненциально убывает с высотой, при этом:

(22)

гдеN_a(h) - концентрация аэрозолей на высоте h;

N_a(0) - концентрация аэрозолей на уровне моря.

Значение концентрации аэрозолей на уровне моря N_a(0) = 210 см, а на высоте 1 км N_a(1) = 87 см.

Лазерный луч распространяется по наклонной плоскости. При этом оптическая плотность атмосферы, определяющая затухание лазерного излучения на пути распространения L может быть представлена выражением:

(23)

гдеф(L) - оптическая плотность атмосферы на наклонной траектории L высоты h

?? - угол наклона траектории L

При работе лазера в условиях в условиях рассеивающей атмосферы имеет место специфическая помеха обратного рассеяния. Поток энергии обратного рассеяния, попадающего в приемную оптическую систему лазера, может быть определён выражением:

(24)

гдеP₀ - импульсная мощность лазерного источника излучения;

у(L) - коэффициент объемного рассеяния;

ц₁₈₀ - значение индикатрисы рассеяния при углах, близких к 180⁰

S_вх - площадь входного зрачка;

ф_и - длительность импульса излучения;

ф_L - оптическая плотность атмосферы.

4.3 Методика инженерного расчёта мощности лазерного излучателя и выбор типа оптического квантового генератора (ОКГ)

Рассчитываем мощность ОКГ для использования его в условиях второй категории посадочного метеоминимума (вертикальная видимость H = 30 м) при посадке по глиссаде 3⁰30'

При этом дальность действия лазерного маяка будет равна

L_макс = L_накл + ДL = 517 м

В этом случае на ВПП пилот видит изображение, создаваемое всеми лазерными маяками

Исходная формула для расчёта:

(25)

гдеL - дальность;

Е_пор - чувствительность глаза;

щ_изл - телесный угол излучения

з - КПД

Определяем оптическую плотность атмосферы ф_L. Для этого рассчитываем коэффициент ослабления г(f)

г = б_n + б_p (26)

гдеб_n - коэффициент поглощения, б_p - коэффициент рассеяния;

Для излучения с длиной волны л = 0,6943 мкм поглощение с водяными парами очень мало и составляет:

б_n = K(л) · V(л) = 0,8 дб/км

гдеK(л) - коэффициент определяемый л

V(л) - количество осаждённого водяного пара.

Коэффициент рассеяния б_p для МДВ по II категории

б_p = 8 дб/км

Коэффициент ослабления

г(f) = б_n + б_p = 0,8 + 8 = 8,8 дб/км

Оптическая плотность атмосферы

ф_L = e^8,8·0,517 = e^4,6 = 94,59

Исходные данные для расчета:

Освещённость ночью

Освещённость днём

щ_изл = 10^-4 стер.

L_макс = 517 м

з ? 1

(27)

Мощность излучения днём:

Мощность излучения ночью:

По результатам расчётов выбираем тип лазера ЛГ-209 с мощностью излучения P = 10 мВт, и длиной волны л = 0,63 мкм

Мощность лазера превосходит наибольшую расчётную мощность в 2,56 раза, что обеспечивает отношение сигнал/шум м = 15 днем. Ночью мощность выбранного лазера превосходит расчётную мощность в 2,56·10³, что обеспечивает м = 85 и вероятность правильного обнаружения D = 0,9.

Выводы и рекомендации

Повышение регулярности и безопасности полётов в аэропорту возможно только при применении в светосигнальном оборудовании или параллельно с ним новейших электронных приборов.

Проведенный в работе анализ электронных светоизлучающих приборов и ОКГ показал, что наиболее пригодным, и оптимальным в использовании в визуальной ОСП будет лазер с Ge-Ne накачкой.

Для системы рассмотренной в работе была выбрана длина волны излучения л = 0,63 мкм, и тип лазерного излучателя ЛГ-209 с мощностью излучения 10 мВт.

Как показывает практика, регулярность полётов повышается на 15-20%, а также надёжность посадки.

Список использованной литературы

1. А. с. 2093848 (РФ) Лазерная система телеориентации с увеличенным диапазоном рабочей дальности. Семенков В. П., Молчанов В. Я. и др., Опубл. 20. 10. 1997

2. А. с. 2047186 (РФ) Лазерная система контроля микроволновых систем посадки летательных аппаратов. Бойцов В. А., Крыжановский Г. А. Опубл. 27.10.1995

3. А. с. 2083444 (РФ) Оптическое навигационное устройство. Глотов А. В. И др. Опубл. 10.07. 1997

4. А. с. 2208556 (РФ) Оптическая система посадки. Власов И. А., Косовский Л. А. Опубл. 20.07.2003

5. А. с. 2234440 (РФ) Оптическая система посадки. ФГУП ЛИИ им. М.М. Громова. Опубл. 20.08.2004

6. Афанасьев В. Б., Гальчина Н. А., Коган Л. М., Рассохин И. Т. Светодиодные осветительные и светосигнальные приборы с увеличенным световым потоком. "Светотехника"., №6, 2004. 52 - 56 с.

7. Баранов А. М., Лещенко Г. П., Белоусова Л.Ю. Авиационная метеорология и метеорологическое обеспечение полётов. М., "Транспорт"

8. Басов Ю. Г. Светосигнальные устройства. М., "Транспорт". 1993, 309 с.

9. Бойцов В. А., Драчков В. Н. Электрооборудование воздушных судов и аэропортов, часть 2. Электросветотехническое оборудование аэропортов. С-Пб., "АГА". 1994, 78 с.

10. Зуев В. Е., Фадеев В. Я. Лазерные навигационные устройства. М., "Радио и связь". 1987, 160 с.

11. Коган Л. М. Полупроводниковые светоизлучающие диоды. М., "Энергоатомиздат". 1983, 208 с.

12. Шереметьев А. Г., Толперев Р. Г. Лазерная связь. М., "Связь". 1974, 384

Приложение 1

Приложение 2

Размещено на Allbest.ru