автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Модель наклонной дальности видимости и визуального обнаружения взлетно-посадочной полосы в задымленном пограничном слое атмосферы

рго од

На рукописи

"Я

Олег Викторович

Мод я ль наклонной дальности видимости и визуального обнаружения пзл8ТЕ5о-йосздочиой попоен в задашюино« пограничном слоо' атмосферы-

05.13.16 - Применение вычислительное техники, ютематического моделирования и математичемшх методов э научных исследованиях (в отрасли технических > !,/к.)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических неук

Воронеж 1998

Работа выполнена в Воронежском высшем военном авиационном инжене; ном училище.

'Научные руководители: кандидат технических наук, доцент

Н.И. Борисов (ВВВАИУ),

кандидат физико-математических наук, доцент

М.Г. Завгородний (ВВШ МВД РФ)

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Г.И. Горчаков (ИФА РАН),

кандидат технических наук, доцент В. И. Ряжских (ВГТА).

Ведущая организация: Главный гидрометеорологический центр МО РФ.

Защита состоится 2 июля 1998 г. в 14.30 часов на заседании диссе тационного Совета Д 063.90.02 Воронежской государственной технологиче кой академии по адресу: 394017 г.Воронеж, пр.Революции, 19, ВГТА.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) на равлять по адресу: 394000, г.Воронеж, пр.Революции 19. ВГТА, диссертаи онный.Совет Д 063.90.02. ,

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Воронежской государ твенной технологической академии.

Автореферат разослан 2.06.'1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук, доцент В. М. Самойлов

Общая характеристика работы

Актуальность темы

В связи с переходом авиацией вооруженных сил на категорпрованные ишимумы погоды (согласно минимумов погоды категорий ШЛО» ставятся зашла повышения безопасности взлета и-посадки летательных аппаратов (ЛА) ! замутненной атмосфере, например, при закрытии аэродрома тумаками, гус-«п! дымками и промышленным! дымами. В этой связи возникает проблема оп-»еделения и прогноза наклсчнон дальности видимости (ВДВ) при заходе ЛА [а посадку в разнообразных аэродисперсних фазах, в том числе и промкш-геиных дымах.

Существующие исследования позволяют определить наклонную дальность ищшости в условиях облачности, наличии тумана, дождя и снега. В продленных дымах моделирование визуального обнаружения и определения ВДВ стационарных плоскостных объектов до недавнего времени ае резсматрива-юсь. Кроме того, до сих пор не построено единой математической' (опти-со-метеорологической) модели для определения НДВ в условиях реальной за-«утнепной атмосферы. Для тумана, дождя и снега проводились исследования статистическими методами моделирования. При этом реальное состояние зачтенной атмосферы не учитывалось, так как оптическое состояния атмосферы для перечисленных атмосферных явлений в. различных районах примерно вдентично. Иная картина наблюдается для промышленны. дымов, оптические шрактеристнш реальной задымленной атмосферы в этом случае изменяются существенно. Это вызвано распределением промышленных дымов по высоте, !зменчивостью их химического состава и массовой концентрации.

. На территории Российской Федерации существует ряд высокоразвитых в' 1ромышленном отношении регионов с существенны!! задымлением нижних слоев атмосферы при соответствующих синоптических ситуациях (Кузбасс.• Урал и фугие). Наличие промышленных дымов в районе аэродрома существенно влияет ' на ' взлет и посадку ЛА, а иногда полностью их исключает из-за значительного ухудшения видимости.

Поэтому задача создания математической модели обнаружения и опреде-пения. НДВ визируемых в задымленных средах объектов носит актуальный ха-эактер. В этой связи диссертационная работа является продолжением поиска 5олее совершенных.и строгих путей решения проблемы оценки (прогнозирования) видимости стационарных плоскостных объектов (на примере взлетно-по-задочной полосы (ВПП)) по наклонным трассам в условиях реальной задымленной атмосферы.

Диссертационная работа выполнена в .соответствии с планом адьюнк-

тской подготовки Воронежского ВВАИУ, программой полготовки научно-иссле довательских работ НИР № 49201, 49205, выполненных по заказу Главног гидрометеорологического центра МО РФ.

Цель и задачи работы. Целью работы является создание математическо модели НДВ и визуального обнаружения летчиком взлетно-посадочной полос, в реальной задымленной атмосфере. ...

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующи задачи:

1) создание .математической модели описания вертикальных профиле массовой концентрации промышленных дымов в горизонтально-неоднородно пограничном слое атмосферы (ПСА) на различных удалениях от стационарног точечного или линейного истрчника загрязнения на основе реальной метео рологической информации;

2) создание математических моделей визуального обнаружения и опре деления наклонной дальности видимости ВПП в задымленном горизонталь но-неоднородном ПСА в условиях безоблачной атмосферы и при наличи сплошной облачности (летательный аппарат находится под облаками);

. 3) разработка алгоритма расчета оптических параметров задымленно атмосферы в направлении наклонных трасс, учитывающего вид входной реаль ной (прогностической) метеорологической информации и оптические констан ты аэрозоля индустриального происхождения;

4) разработка программного комплекса идентификации параметров за дымленной атмосферы в направлении наклонных трасс при визуальном обнару жении летчиком ВПП и включении его в состав автоматизированного рабочег места инженера синоптика.

Научная новизна диссертационной работы:

создана математическая модель описания вертикальных профилей массо вой концентрации промышленных дымов в горизонтально-неоднородном ПСА н различных удалениях от стационарного точечного (линейного.) источник непрерывного действия на основе реальной метеорологической информации;

разработана математическая модель визуального обнаружения и опреде ления НДВ наземного стационарного плоскостного объекта при закрытии ег промышленными дымами от источника загрязнения; . .

расчет высотного распределения оптических характеристик задымленно атмосферы (коэффициенты рассеяния, ослабления, вероятность выживани кванта, и соответственно, яркость воздушной дымки, оптические толщины на основе модельных профилей массовой концентрации промышленных дымов н .различных удалениях от Источника задымления, полученных с учетом исполь зования в качестве входных параметров модели данных реальной метеороло

ической информации;

определены характеристики рассеяния системы полидисперсных сфери-еских частиц индустриальных дымов (фактор эффективности рассеяния и ос-абления света сферической частицей, индикатриса рассеяния) с испсльзо-анием теории Ми-Дебая; .

спрогнозированы оптические характеристики, параметры обнаружения и ДВ визируемого объекта в задымленном пограничном слое атмосфере на ос-ове использования прогностической метеорологической информации;

разработан алгоритм расчета оптических параметров задымленной ат-осферы в направлении наклонных трасс, учитывающий реальную или прогнос-ическую метеорологическую информацию и оптические константы аэрозоля ндустриального происхождения.

Достоверность результатов

Достоверность результатов обусловлена применением фундаментальных аконов явлений переноса при синтезе математических моделей, использова-ием математических методов теории массообмена, распространения элект-юмагнитного излучения, линейных систем и, главное, удовлетворительным югласованием полученных в диссертации результатов прогнозирования с ре-¡ультатами летного эксперимента в условиях задымления аэродрома дымами ¡ндустриального происхождения. .

Практическая значимость:

- повышена безопасность полетов на основе, использования предлоз&н-юй модели путем уточнения входной метеоинформации и оценки летно-метео-юлогических условий взлета и посадки ЛА в задымленной.атмосфере;

- предложенная математическая модель позволяет оценивать эффектов-юсть применения оптико-электронных средств (ОЭС) воздушной разведки J3P) в мирное время на основе данных реальной метеорологической информа-цш и с использованием обрезанных карт погоды в военное время, эффектив-юсть ведения ВР методом бокового обзора, пространственную концентрацию [ ослабление излучения. видимого диапазона специализированными аэрозолями 1ри постановке маскирующих завесп при различных метеорологических услови-IX с целью аэрозольного противодействия ОЭС разведки противника, npQBo-ить количественную оценку пространственного распределения загрязняющих ¡еществ в ПСА от стационарных точечных.и линейных источников непрерывно-'0 действия, что очень важно для осуществления мониторинга окружающей :реды в районе базирования аэродрома. ' J

Результаты диссертационной работы, реализованы в учебном процессе Зоронежского ЕВАИУ при изучении дисциплин "Физика атмосферы и космичес-. coro пространства", и "Авиационная экология" и в виде пакета , прикладных

( компьютерных программ в составе автоматизированного рабочего места .инже-нера-синсптика метеорологического подразделения, специалистов диспетчерской службы и группы руководства полетами международных аэропортоЕ "Курумоч" (г. Самара) и "Воронеж", а также Балашовского. Качинского, Сызранского БВАУЛ, .Челябинского ВВАУШ, военного ас-родрома "Кряж" (г.Самара) с целью повышения безопасности плановых и учебно-тренировочных полетов.

Основные, положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель описания вертикальных профилей массово! концентрации промышленных дымов в горизонтально-неоднородном погранично! слое атмосферы на основе реальной или прогностической метеорологическо! информации.

?. Математическая модель обнаружения н определения наклонной дальности '^идгмости ВПП в задымленном горизонтально-неоднородном ПСА.

,3. Алгоритм расчета оптических параметров задымленной атмосферы I направлении наклонных трасс, учитывающий вид входной реальной или прог ностической метеорологической информации и оптические константы аэрозол. индустриального происхождения. .

4. Результаты численных экспериментов по расчету:

. - вертикальных профилей концентрации промышленных дымов на различ ных расстояниях от точечного стационарного источника непрерывного дейс твия;

- оптических характеристик (коэффициент рассеяния, коэффициент ос лабления, индикатриса рассеяния, оптические толщины) задымленной безоб лачной атмосферы;

- оптических характеристик задымленной атмосферы при наличии сплош ной облачности (яркость воздушной дымки, яркостаый контраст объект-фон)

- функциональных зависимостей параметра визуального обнаружения ВП в отношении сигнал/шум, а.также вероятности обнаружения, среднего време ли обнаружения, НДВ визируемого плоскостного объекта от значений метео рологнческой дальности видимости (ВДВ) у земли, оптических'толщин.задым ленной атмосферы (при различных концентрациях промышленных дымов), нали чия (или полного отсутствия) сплошной облачности, поглощения промышлен ными дымами излучения видимого диапазона; линейных размеров объекта на£ людения, зеннтного расстояния и азимутального положения Солнца, алйбех фона.' ' .

Апробация работы .

Основные результаты диссертационной работы докладывались на межв;> зовсккх республиканских конференциях в г.Воронеже: " Информационные те>

ологии и системы" в октябре 1993г.; " Современные проблемы механик1! и ^тематической физики " в январе 1994 г; " Молодежь и проблемы информа-цонного и экологического мониторинга " в марте 1996 г. и на семинарах афедры " Физика атмосферы и моделирования метеорологических процессов" юронежского ВВАИУ, Института физики атмосферы РАН. кафедры №34 ВВИА им. [.Е.Жуковского и кафедры математического моделирования технологических роцессов Воронежской государственной технологической академии.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ и выполнены 3 на-'чно-исследовательских работы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, биб-иографии и приложения, изложена на 220 страницах машинописного текста, ¡одержит 92 рисунка и 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе проанализирован химический состав атмосферного юздуха над промышле^но развитыми районами, микрофизические и микроопти-юские характеристики аэрозоля индустриального происхождения, а также ;го влияние на видимость.

Во втором разделе синтезирована модель ПСА в усювиях горизонталь-юй неоднородности и методика восстановления вертикальных профилей мете-)рологических величин и характеристик турбулентности по реальной метео-юлогической информации.' Приведены особенности задания граничных усло-эий и решение системы уравнений модели ПСА.

Вертикальные профили концентрации промышленных дымов с'(х, г) определяй из численного решения полуэмпирического уравнения турбулентной диффузии:

зс' ас' а , ас

Зх дг Ьг д'г

"де и, Щ - горизонтальная и вертикальная составляющие скорости ветра, л/с; \ЧВ - скорость гравитационного осаждения аэрозоля, м/с; с' - массовая концентрация частиц от линейного источника непрерывного действия, иУм2; к г - коэффициент.' турбулентности, мг/с.

Уравнение (1) решается методом прогонки с традиционным заданием ичальных и граничных условий.

Пространственная концентрация промышленных дымов С(х, у, г) от непре-

использованием дис концентрации промыш

рывйо действующего точечного источника рассчитана с Персии бу8 и среднего квадратического отклонения бу ленных аэрозоля в поперечном ветру направлении.

Для определения неизвестных компонент скорости ветра 11(2). N(2) коэффициента турбулентности К2(г), входящих в 5 равнение турбулентно диффузии. (1), использована модель ПСА в условиях горизонтальной неодно родности. в которой замыкание систем уравнений осуществлено с помощь баланса кинетической энергии турбулентных вихрей и соотношений Колмогс рова:.

и-;

Эи

дх

4- Щ-

,эи

аи

Зх

ь

92 ЗУ

Зг Й2

э „зу

+ п

Ъг

аи

Зг

ах д<

Ъг

- О

- Г(и-0

и

и-

дх дч

Эв Эх

+ и

дв

дГ" Щ'дг 1 в

Зх

аи

№

м.

Ъг

ЗД_

дг

г

-

' Ъг

Л_ Ъг

к11

(8

(4

«

- Щит) гзгг %г ~

Е +

св"

X с

дг

в/к

(в/к)

Система уравнений является замкнутой и может быть разрешена отж сительно неизвестных и. V, V/, ч,- в* к, 1-.

Конечно-разностная аппроксимация и численный метод решения систа уравнений (2)-(8) при соответствуй^ входных и граничных условиях ос; шествлена с использованием метода Б. Г. Вагера - Е. Н. Надежной; Но в отл! чие от этого метода, исходные вертикальные профили искомых мете овелич! при х-О заданы не аналитически, а определены, .(по данным фактически распределения температуры, геопотенциала и скорости ветра, снятых с из( 'барических, поверхностей 1000, 850, 700 гПа) в соответствии с метод! расчета параметров.пограничного слоя, основанном на использовании теор] подобия в приземном подслое и. замкнутой системы уравнений для описан: ПСА, л

Восстановление вертикальных . профилей метеорологических величин

за.

и

ЮА осуществлялось по методике В. А. Шнайдмана,' апрооированной в Роскон-пидромете РФ.

В третьем разделе описаны математические модели НДВ при безоблачной имосфере и наличии сплошной облачности на основе теории Минина И. Н.-Иифрина К.С. с учетом, предложенного нами, расчета оптических характеристик, промышленных дымов на основе теории.Ми-Дебая.

Дальность видимости при безоблачной атмосфере однородного объекта 1а подстилающем фоне характеризуется значением его видимого контраста К.

При этом условие видимости объекта (ВПП):

К > £. (9)

"■де е=0,05 - пороговое значение чувствительности человеческого глаза при движении (например, если наблюдатель находится в летательном аппарате).

При модификации модели негоризонтальной видимости К. С. Шифрина -

1 Н.Минина, рассматривается плоско-параллельная модель атмосферы (рис.1).

Е = 10 соз1 -;-- - ВГА т=0

Ос-

Рис.1. Параметры, определяющие положение летательного . . аппарата и направление распространения излучения .в плоско - параллельной атмосфере Верхняя граница освещена параллельным потоком солнечных лучей, вещенность на верхней границе атмосферы определена как

Е = I0'Cos 1 - (10)

где i - зенитное расстояние солнца; 10 - спектральная солнечная постоянная. о

Направление распространения излучения. . отраженного от визируемого збъекта (ВПП), по отношению к оси от охарактеризовано углом 8 (или ц = cos 8) и азимутом ip.

Полный коэффициент . ослабления для задымленной атмосферы 6е представлен суперпозицией релеевского ар и аэрозольного pt коэффициентов.

Вертикальный профиль коэффициента аэрозольного ослабления.Pt(2) определен в соответствии с высотным распределением пространственной ксн; центрации промышленных дымов C(x,y,z). Уравнение связи между спектральным коэффициентом аэрозольного ослабления света pt(X.) и весовой концентрацией дымов имеет следующий вид: '

Гг

| Гг Kt(p.m) f (г) clr

3 r

Pt(X.z) = C(x, у,z) ---1--—- . (11!

4 Гг

pa | Г3 f(r) dr

r't

где r - радиус частиц, мкм; Kt(p,m) - фактор эффективности ослабленш излучения одной частицей; р - -параметрами, р = глгЛ : X - длина волш излучения, мкм; m=n-lee - комплексный показатель преломления частиц промышленного дыма; • f(r) - функция распределения частиц промышленного дьш по размерам; ра - массовая плотность частиц промышленного дыма, г/см3.

Фактор эффективности ослабления излучения Kt(p,m) одной частице! определен на.основе теории.Ми.

Оптические толщины tt (в слое от высоты полета ЛА до верхней границы атмосферы) и хг (в слое от поверхности земли до бысоты полета ЛА), i также полная оптическая толщина т0 найдены из соотношений:

ZB 2ла _ ZB

т4 = | бе (Z) dZ , TZ = | бе (z) dz , x0 = J 6e(z) dz . (12 zAA о 0

Применительно к безоблачной плоско-параллельной атмосфере та поглощения, уравнение переноса излучения имеет вид: ' J(T,Ji,<?)

д-- —,J(T.M.ч>) .+ В(т.д,ф) .

т

Величина B(x,ji,<p) в уравнении (13) - так называемая функция источ ника. позволяющая определить интенсивность рассеянного излучения на про извольной оптической глубине т, рассчитана по методу В.В.Соболева.

Для представления модели НДВ в условиях сплошной облачности расс матривается аналогичная плоско-параллельная модель атмосферы. При . это параметры,. определяющие положение летательного аппарата и направлени распространение излучения, остаются неизменны!«!. Необходимо отметить что в данном случае подоблачный.слой атмосферы освещается не параллель ным пучком лучей, а источником является диффузионно-светящееся небесно . полупространство.

. Видимый яркостный контраст объекта (ВПП) с фоном при наличии сплош ной облачности определен с учетом диффузионной освещенности земной по

, без уче (13

зрхности и яркости воздушной дымки.

Также в работе наряду с рассеянием учтено поглощение промышленными даами электромагнитного излучения видимого спектра (при вероятности вн-лвания кванта Л0=0,6-0,7) путем видоизменения • функции источника (г.д.ф) в уравнении (13). ' .

Оценка возможности визуального обнаружения летчиком ВПП произведена а основе параметра обнаружения 5 (в смысле отношение сигнал/шум), учи-ывающего величину видимого яркостного контраста, угловые размеры объек-а визирования и физиологические особенности человека.

С целью получения явной зависимости видимого яркостного контраста К т предельно допустимой наклонной дальности видимости L или угла визиро-анйя объекта (ВПП) в (при заданном значении высоты полета ЛА гЛА), оп-ическая толщина т2 по. линии визирования летчиком ВПП (по наклонной рассе) представлена в виде:

Та = бв(о.гяа)-ZflA-seo 8 = бе(0.гла)-Ь . (14)

Де бе<о.z«a> - среднее значение коэффициента ослабления в слое [0,2Лд) адымленной атмосферы, рассчитываемое с применением теории Ми-Дебая.

Для оценки предельно допустимой наклонной дальности видимости L витального (телевизионного)- обнаружения объекта (в данном случае участок ¡ПП) с помощью модифицированного метода Regula falsi определено значение [ействительного корня трансцендентного уравнения вида:

2-109 К{L)2 Т„ q,06(L) тгл-1 = в/ = 25 . fl5)

Величина 5П=5 представляет собой пороговое значение параметра обнажения 5 в отношении сигнал/шум для зрительного аппарата человека и те-ювизионной трубки. При этом яркостный'контраст K(L) и угловой размер (бъекта qo6(L) являются функциями от L.

Критерием оптимального поиска наблюдателем объекта служит среднее ¡ремя поиска tcp. Кроме того, в работе определена вероятность обнаруже-шя летчиком ВПП за время t. °

Алгоритм описания математической модели сводится к следующему. Вна-иле из системы уравнений пограничного слоя атмосферы восстанавливаются фофили компонент скорости ветра, температуры, кинетической энергии |ур-Зулентности и другие параметры ПСА.. Они являются входными данными для системы уравнений (2)-(8), описывающих ПСА в условиях горизонтальней неоднородности. Из совместного численного решения этой системы уравнений (2)-(8) и полуэмпирического уравнения турбулентной диффузии (1) с учетом среднего квадратического отклонения примеси в поперечном ветру направлении на каждом шаге по х определяются вертикальные профили С'(х,у, z) массовой концентрации промышленных дымов от точечного стационарного источ-

ника непрерывного действия. Затем по высотному распределению концентрации дымов с использованием дифракционной теории Ми и при учете релеевс-кого молекулярного рассеяния рассчитываются вертикальные профили коэффициента ослабления бе(г\ коэффициента рассеяния ба(^), вероятность выживания кванта Л0, оптические толщины т0. хг и лндикатриса рассеянш хС¥). Далее путем решения уравнения переноса электромагнитной радиации е задымленной атмосфере определяются значение яркости дымки 1Р, видимогс

яркостного контраста ВПП - фок К. На заключительном этапе вычисляют« параметр обнаружения в отношении сигнал/шум 5. предельная наклонная дальность I визуального (телевизионного) обнаружения ВПП, среднее'вреш обнаружения 1ср и вероятность обнаружения Р летчиком визируемого плоскостного объекта (ВПП).

В четзертом разделе проводится анализ результатов моделирования го обнаружению ВПП и определению НДВ. Описана исходная метеорологическая 1 оптическая информация, вычислительный алгоритм, программная реализацш математической модели. Рассматривается влияние наличия (или отсутствия; сплошной облачности, явления■поглощения (Л»<1), изменения угловых размеров объекта визирования, зенитного расстояния и азимутального положенш Солнца, альбедо фона подстилающей поверхности на конечный результат моделирования. Дается анализ достоверности модели путем сравнения получен ных в диссертации результатов с данными известных теоретических и экспериментальных работ.

В результате численного моделирования показано, что поле концентрации дымов тесно связано с физическим состоянием, атмосферы и синоптичес кой обстановкой в.целом.

Исследования показали также, что вертикальные профили рассматривав мых оптических характеристик (коэффициент ослабления бе, яркость дымк;

3р, оптическая толщина хг задымленной атмосферы в слое земля-ЛА, яркост

ный контраст К, параметр обнаружения б) находятся в зависимости от вы сотного распределения концентрации промышленных дымов и существенно не линейны с высотой. .

Неучет в модели поглощения промышленными дымами электромагнитног излучения видимого спектра (ш=1,95-1-0,66; Ло=0,6-0,7) может привести ошибке в определении яркости воздушной дымки более чем на порядок.

Использование.в качестве основного критерия обнаружения плоскостНы объектов (типа ВПП) на поверхности земли параметра, б, имеющего смысл от ношение.сигнал/шум, по сравнению с видимым яркостным контрастом К приво

дат к уточнению (повышению) высоты обнаружения ВПП на 20-25% (рис.2).

¿400

.300

0 200

с 190

^ 100

1 о

м

ч* \

а)

0.5 Яркостиый

1.0 контраст

0 25 50 75 100

Параметр об"аруження в отношении сигнал/шум

Рис.2. Вертикальные профили для значения МДВ 3?10"Ю км в приземном слое (то=1.30. Ь30°, ф=45°. 8----870, Х=0,55 мкм, Аф=0,031, роб-0.36, аов=50м, вов=20 м, 33): а) параметра обнаружения 5; б) яркостного контраста К

Зависимость наклонной дальности видимости Ь от высоты визуального обнаружения летчиком ВПП 2ла как для случая отсутствия (1), так и при наличии сплошной облачности (2) (рис.3) представляет собой нелинейную функцию, зависящую от неоднородности распределения концентрации промышленных дымов по высоте, особенно в тех слоях пограничного слоя атмосферы, где наблюдаются большие градиенты концентрации дымов. Эта тенденция характерна и для малых значений видимости у земли (5„<2-4 км).

10 20 30

Наклонная дальность видимости, км

Рис.3. Вертикальны^ профили НДВ для значения МДВ 5„о=20 км в приземном слое (1=30°, ф=45°, 9=87°, \=0,55 мкм, Аф-0. 081. аоВ=50 м, вой=20 м. т=1.-95-1 • 0.66): ■

1 - безоблачная атмосфера, <р=45°;

2 - сплошная облачность (ННГо=1000 м. то'=20)

Высотные зависимости вероятности обнаружения Р летчиком ВПП при различных значениях НДВ у земли и текущем времени визирования I имеют нелинейный характер.. Необходимо отметить, что, величина Р существенно зависит от размеров зоны поиска Мп и линейных размеров обтекта визирования.

В заключении сформулированы следующие выводы, сделанные в результа те проведенных исследований по моделированию НДВ взлетно-посадочной ПО' лоси в промышленных дымах.

1. Разработана математическая модель описания вертикальных профиле] массовой концентрации промышленных дымов в горизонтально-неоднородно; ПСА на различных удалениях от стационарного точечного источника загряз нения по данным реальной (прогностической) метеорологической информации

2. Разработана математическая модель наклонной видимости при визу альном (телевизионном) обнаружении летчиком ВПП в случае закрытия аэрод рома промышленными дымами как при безоблачной атмосфере, так и при нали чин сплошной облачности (при полете ЛА под облаками). При «этом учитыва ется поглощение излучения" видимого спектра полидисперсными частицам сферической формы задымленной среды. _

3. На основе разработанной модели предложен - алгоритм расчета опта ческих параметров задымленной атмосферы в направлении, наклонных трасс учитывающий вид входной реальной (прогностической) метеорологической ин формации и оптические константы аэрозоля индустриального происхождения,

4. Разработан программный комплекс определения реальных и прогнос тических параметров задымленной атмосферы в направлении наклонных трас при визуальном обнаружении летчиком ВПП.

5. в результате проведенных нами исследований выявлено влияние вер тикалыюй неоднородности концентрации промышленных дымов на оптически характеристики задымленной атмосферы приводящее к существенной нелиней ности в распределения параметра визуального обнаружения б (отношени сигнал/шум) летчиком ВПП и НДВ в зависимости от высоты полета ЛА.

6. Наличие сплошной облачности (при полете ЛА под облаками в задам ленной атмосфере при данной гЛА) приводит к значительному увеличению па раметра визуального обнаружения б летчиком-наблюдателем ВПП по сравнени с безоблачной атмосферой. При этом вероятность обнаружения существенн возрастает для малых значений МДВ в промышленных дымах у. земл (Бмо <2 км), а среднее время обнаружения летчиком ВПП уменьшается на 1-порядка. Такая тенденция сохраняется до значений метеорологической даль ности видимости 10 км и более.

7. Учет наличия поглощения промышленными дымами излучения видимог диапазона приводит к значительному ухудшению МДВ у земли, к уменьшен« параметра визуального -обнаружения 5 летчиком ВПП (примерно в 2 раза) высоты обнаружения (примерно в 2 раза) и наклонной дальности видимост (в среднем на 15-20 55).

8. Анализ представленных результатов исследования оптических характеристик промышленных дымов, параметров визуального обнаружения, высоты обнаружения и НДВ при различных значениях МДВ у земли и оптических тол щин задымленной атмосферы показал, что разработанная математическая модель НДВ и визуального обнаружения летчиком ВПП может быть применена, при решении задач повышения безопасности полетов путем оценки летно-метеоро-логических условий взлета и посадки ЛА в задымленной атмосфере, оценки эффективности использования (применения) ОЗС ВР частей ВВС, проведения ВР малоразмерных стационарных наземных целей методом бокового обзора, мониторинга.окружающей среды, авиационной метеорологии.

Основные материалы, отражающие результаты диссертационной работы, изложены в следующих публикациях:

1. Борисов Н.И.. Воронов 0.В., Мокшин Г.Н. К вопросу численного моделирования видимости в полидисперсных системах аэрозолей на основе теории Ми- Информационные технологии И системы: Тез. докл. конференции 26-29 октября 1993г. - Воронеж, 1993. С.20. .

2. Борисов Н.И., Воронов О.В. Моделирование видимости в промышленных дымах на основе теории Ми. Современные проблемы механики и математической физики: Тез. докл. конференции 21-28 января 1994г. - Воронеж, 1994. С. 18.

3. Борисов Н.И., Воронов'0.В. Моделирование распространения загрязняющих примесей в пограничном слое атмосферы от стационарных источников // Адукацыя 1 нацыянальна-културнае адраджэннэ: Мат1р1ал1 навуковых дак-ладау на М1жнароднай канферэнцы! (25-26 кастрычн1ка 1994г.г.Минск) У 2-х частках. Ч. 2-ая. /МШстэрства адукацы! 1 навук! Рэспубл1к1 Беларусь. Нацыянальны 1нстытут адукаиьи РэспублШ Беларусь. Иацыянальнн 1нстытут гуман1тарнах навук Рэспубл1к1 Беларусь. - Минск. '13Q4. С.231-233.

4. Борисов Н.И., Воронов О.В., Жучков И.А. К вопросу точности расчетов некоторых несобственных интегралов при определении видимости в промышленных дымах на основе теории Ми-Дебая // Воронеж, ВВАИУ. сборник научных статей, 1994, вып. 16. С. 41-45.

5. Борисов H.H., Воронов О.В..Жучков H.A. К вопросу точности расчетов при определении видимости в промышленных дымах на основе теории :/.л // Современные методы теории функции и смежные проблемы прикладной математики и механики: ■ - Воронеж, 1995. С. 25-27.

6. Борисов Н.И., Воронов O.B. К вопросу определения наклонной даль-нос ги вшашосш в задымленной безоблачной атмосфере. Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга: Материалы Российского мо-лояеяшого научного симпозиума. 25-2.8 карта 1996 г. - Воронеж. 1996. км.?. С. 193-201.

7. Борисов Н.И., Еурдей И.Ф., Воронов 0.В. Моделирование наклонной дальности видимости в задымленном пограничном слое атмосферы. Современные методы подготовки специалистов и совершенствование систем и средств наземного обеспечения авиации: Тез. докл. конференции 26-29 мая 1997 г. - Воронен. 1997. С.156-157. •

8. Борисов Н.И..' Воронов 0.В. Моделирование оптических характеристик задымленного пограничного слоя атмосферы. Современные методы подготовки специалистов и совершенствование систем и средств наземного обеспечения авиации: Тез. докл. конференции 26-29 мая 1997 г. - Воронеж. 1997. С.158-159.

9. Борисов Н.И.. Воронов О.В. Определение дальности визуального обнаружения ВПП в задымленном пограничном слое атмосферы. Современные методы подготовки специалистов и совершенствование систем и средств наземного обеспечения авиации: Тез. докл. конференции 26-29 мая 1997 г. - Воронеж. 1997. С.161-162.

10. Борисов Н.И., Воронов О.В., Мокшин Г.Н. Моделирование видимости в дисперсных средах. Отчет по НИР М9303. Воронежское ВВАЙУ, 1994 г. 149 с.

11. Борисов Н.И., ВороновО. В., Мокшин Г.Н. Исследование оптических свойств аэродисперсных сред. Отчет по НИР № 49201. Воронежское ВВАИУ, 1994 г. 21 с.

12. Борисов Н.И., Воронов 0. В. Организация мониторинга окружающей среды в районе аэродрома. Отчет по НИР h 49205. Воронежское'ВВАИУ, 1995 г. 74 с.

Подписано в печать 2.06.98 г. Бумага для множительных аппаратов Печать офсетная. Усл. п. л. 1.0 Тираж 100 Заказ № 203 Воронежская государственная технологическая академия 394017, Воронен, пр. Революции, 19 Участок оперативной полиграфии ВГТА

0.Воронов