Самолетное зондирование
Средства измерений и наблюдений самолетов – летающих лаборато-
жүктеу/скачать 41.81 Kb.
|
| Средства измерений и наблюдений самолетов – летающих лаборато- рий. Самолеты-метеолаборатории (СМЛ) по функциональному назна- чению подразделяются на универсальные, специализированные, само- леты – разведчики погоды и узкоспециализированные СМЛ.
Универсальные СМЛ предназначены для проведения комплексных исследований атмосферных процессов в тропосфере. Они оснащены ком- плектами научной аппаратуры, которые позволяют в ходе летного экспе- римента получать данные о метеорологических величинах (температура, давление, влажность), потоках длинноволновой и коротковолновой ра- диации, характеристиках турбулентности, микрофизических свойствах облаков, а также выполнять радиозондирование с помощью сбрасывае- мых радиозондов. Специализированные СМЛ оснащаются меньшим, чем универсаль- ные, набором измерительной аппаратуры. Они, например, используют- ся для проведения активных воздействий на облака и осадки. Самолеты – разведчики погоды предназначены для обеспечения ме- теоданными рейсовых и специализированных полетов самолетов при сложных погодных условиях. Самолеты – разведчики погоды в настоя- щее время применяются в оперативной работе в районах с редкой сетью пунктов радиозондирования (пустыни, океаны), а также для зондирова- ния тропических циклонов (США). Одним из важных преимуществ современного самолетного зондиро- вания по сравнению с другими подъемными платформами является воз- можность подъема на борту большого числа сложных приборов, незави- симо от их габаритов и массы. Это обстоятельство обеспечивает широкую комплексность самолетных наблюдений. На самолете практически отсут- ствует влияние радиации на результаты измерений используемых датчиков благодаря хорошей вентиляции набегающим воздушным потоком. Одна- ко вследствие очень больших скоростей кинетическая энергия воздушно- го потока вызывает перегрев чувствительных элементов, что и учитывает- ся при размещении датчиков и в дальнейшем при обработке результатов измерений. Для уменьшения влияния больших скоростей датчики иногда помещают внутрь специальной защиты с очень малым входным отверсти- ем, благодаря которому частично гасится динамический напор набегающе- го потока. Кроме этого, при производстве на борту СМЛ некоторых видов измерений (например, радиационных, оптических и др.) следует учиты- вать необходимость стабилизации датчиков в пространстве, поэтому такие датчики устанавливаются в специальных стабилизирующих устройствах. Большим преимуществом самолетного зондирования является воз- можность нахождения на борту СМЛ опытных бортаэрологов и операто- ров, в функции которых входит обеспечение работоспособности аппара- туры, непосредственное участие в процессе измерений и проведение визу- альных наблюдений за явлениями, которые нельзя измерить. Бортаэролог фиксирует границы облачных слоев, тип и другие особенности облачно- сти, оптические явления и т. д. На современных СМЛ установлены метеорологические радиолока- торы, лазеры, телевизионные установки и многие другие сложнейшие приборы. Активное развитие мини-ЭВМ очень помогает в организации оперативной обработки самолетных наблюдений. Укажем, без детально- го описания, самолетные приборы и основные параметры, которые ими измеряются на СМЛ.
приборной и истинной воздушной (относительно воздуха), путевой (от- носительно земли) скоростях полета, углах курса, сноса, крена, тангажа и атаки, характеризующих наклон осей самолета относительно земли и набегающего потока и др. Современные навигационные системы обору- дованы ЭВМ, которая непрерывно выдает текущие координаты самоле- та. На каждом самолете имеется также система единого времени, к кото- рой подключаются все измерительные приборы. Данные о координатах, высоте и скорости полета используются для пространственной привязки результатов измерений и наблюдений, а так- же для определения характеристик набегающего потока воздуха, нужных для обработки и коррекции результатов измерений некоторых величин. Метеорологический комплекс служит для измерения статического дав- ления, температуры и влажности воздуха, скорости и направления ветра. Измерение полного и статического давления, как правило, осущест- вляется трубками Пито, реже – мембранными манометрами. Обычно уста- навливается несколько датчиков и в полете определяется среднее значение давления на каждом уровне. Геометрическая высота измеряется с помо- щью радиовысотомеров. Основным датчиком температуры является тер- мометр сопротивления, чаще проволочный с той или иной защитой (экра- ном), реже – терморезистор. Определение скорости и направления ветра производится комплексом приборов, так как для этого нужны данные о путевой скорости и угле сноса (навигационная система), информация о курсе (курсовая система), о воздушной скорости (трубки Пито либо спе- циальные датчики воздушной скорости). В настоящее время вычисления скорости и направления ветра выполняет ЭВМ. Для измерения влажно- сти чаще всего используются термогигрометры точки росы (инея), воз- можно также использование метода спектрального поглощения. Аппаратура для исследования турбулентности измеряет турбулент- ные пульсации горизонтального и вертикального компонентов пульса- ций скорости ветра, пульсации температуры и влажности, а также вер- тикальные и горизонтальные турбулентные потоки тепла, водяного пара и количества движения. Для этого используются измерители мгновен- ных значений углов атаки и скольжения набегающего потока (затормо- женные или свободные флюгарки), ускорений, пульсаций полного и ста- тического давлений, температуры, коэффициента преломления воздуха. Датчики на специальных штангах выносятся в невозмущенный поток пе- ред фюзеляжем или сбоку от него. Специализированные бортовые мете- орологические радиолокаторы предназначены для измерения радиоло- кационной отражаемости облаков и осадков. По распределению радио- локационной отражаемости могут быть определены горизонтальные раз- меры и вертикальная протяженность облаков, зафиксированы осадки и их интенсивность, оценен фазовый состав облаков, из которых выпада- ют осадки, а также измерены горизонтальные сдвиги ветра в зоне осад- ков. На борту СМЛ устанавливаются также доплеровские локаторы вер- тикального зондирования, с помощью которых измеряются вертикаль- ные движения частиц облаков и осадков. Радиационно-оптические измерения проводятся как с помощью инте- гральных приборов – пиранометров, пиргеометров и радиометров, спе- циально сконструированных для самолета, так и с помощью разнообраз- ных спектральных приборов. Радиационные термометры исполняют- ся для измерения температур подстилающей поверхности или верхней кромки облаков, СВЧ-радиометры – для измерения влагозапаса обла- ков. Радиационно-оптические приборы требуют для установки на бор- ту специальных стабилизирующих устройств в виде гиростабилизиро- ванных платформ или (при их отсутствии) карданного подвеса, или бо- лее сложных устройств для обеспечения горизонтальности приемных по- верхностей приборов. Аппаратура для исследования облаков и атмосферного аэрозоля. Иссле- дования облаков относятся к важнейшим задачам самолетного зондиро- вания. В полете определяется фазовый состав облаков (их капельная и кристаллическая фракции), измеряются прозрачность облаков, концен- трация и размер облачных капель и кристаллов, водность и ледность об- лаков. Для этого используются фотоэлектрические методы, фотометры, импакторы (ловушки), фильтровые заборники и др. Аналогичная аппа- ратура применяется для изучения аэрозольных частиц. Самолетные системы обработки, регистрации и представления данных. Все современные СМЛ оборудованы бортовыми ЭВМ и сопряженными с ними дополнительными устройствами для регистрации и обработки информации oт разнообразных датчиков. Регистрационно-вычислительные комплексы обеспечивают ввод ис- ходной информации в бортовые ЭВМ, вычисление различных характери- стик атмосферы и представление результатов обработки в форме графи- ков и таблиц, показываемых на экране дисплеев. Одновременно с этим физические значения измеряемых величин и характеристик облаков ре- гистрируются на магнитной или бумажной ленте ЭВМ. Информация, записанная на магнитных носителях, на бумажной пер- фоленте или перфокартах, в последующем обрабатывается по заданной исследователем программе на наземных ЭВМ. Система дисплеев позволяет получать эти сведения непосредственно в полете. Данные самолетных наблюдений имеют большую ценность, и сейчас создаются специальные информационные Банки данных (БД) самолетного зондирования. Приборные комплексы СМЛ дополняют средства кино- и фотореги- страции, работающие в автоматическом или ручном режимах. Они пред- назначены для фиксации внешнего вида облачности в видимом и инфра- красном свете, а также различных оптических явлений в облаках (вен- цы, глории, гало). Перспективным средством, находящим все большее применение на борту СМЛ, является аппаратура для сброса с самолета аэрологических и гидрологических зондов. По принятым на борту СМЛ сигналам датчиков сбрасываемых аэрологических зондов в последующем рассчитываются профили температуры, давления и влажности воздуха, скорости и на- правления ветра. Гидрологические (сбрасываемые в воду) зонды передают информацию о температуре, давлении, солености и направлении течений в зондируемом слое воды.
жүктеу/скачать 41.81 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|