автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Разработка методов и средств повышения безопасности и эффективности использования воздушных судов при обеспечении полетов в районе аэродрома

РГБ ОД

- 5 ИЮН 2303

Федеральная служба воздушного транспорта

Российской Федерации АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Э кз.№_

На правах рукописи

УДК 656.7.084.12 ЯРОШЕВИЧ ЛЕОНИД ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ПОЛЕТОВ В РАЙОНЕ АЭРОДРОМА

Специальность 05.22.14 - Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2000 г.

Работа выполнена в Академии гражданской авиации к ОАО «Международный аэропорт Шереметьево»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

профессор, доктор технических наук Русол В.А.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

профессор, доктор технических наук Бойцов В.А.

начальник ГП УТЦ г. С-Петербург, заслуженный работник транспорта, кандидат технических наук Кузнецов И.Б.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Главный авиационный метеорологический центр (ГАМЦ) филиал «Шереметьево»

Зашита диссертации состоится «7 6 » ИН?НЯ 2000 г. В 10 часов на заседании Специализированного совета Д Ордена Леиииа Академии

гражданской авиации по адресу: 196210, Санкт-Петербург, Авиагородок, ул. Пилотов, 38, ОЛАГА.

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 196210 г. Санкт-Петербург, 38, Авнагородок, ул.' Пилотов, 38, Академия ГА. Диссертационный Совет.

Автореферат разослан «¡¿» уУ{<&-£! 2000 г.

Ученый секретарь Диссертациоиного совета ^ л

профессор ¿у^/ О.И.МИХАИЛОВ

О 5^4,0

1. Общая характеристика работы.

1.1 Актуальность работы. Роль воздушного транспорта в системе мирового хозяйства в настоящее время непрерывно возрастает. Несмотря на значительный рост воздушных перевозок, который, по данным ИКАО, за последнее десятилетие ежегодно составлял 5,8 %, безопасность полетов за последние годы осталась на прежнем уровне. Одна из основных проблем в отрасли гражданской авиации (ГА) заключается в быстром увеличении объема воздушных перевозок, и, как следствие, перегруженности аэродромов, особенно международных, и обеспечении безопасности полетов воздушных судов (ВС), особенно на этапе взлет-посадка. Не вызывает сомнения тот факт, что неблагоприятные погодные условия усугубляют проблему

перегруженности . аэропортов , нарушая и без того плотный поток воздушных судов через перегруженные аэродромы.

. Так , по данным ИКАО , среди причин по которым происходят задержки воздушных судов в аэропортах 70 % составляют погодные условия , 12 % -закрытие воздушной зоны , 9 % - пропускная готовность аэропорта . 5 % -неготовность ВПП , 3 % - отказы оборудования и 1 % - другие причины.

Существенное значение здесь имеет обеспечение полетов в сложных метеорологических условиях.

Несмотря на большие достижения в создании навигационных систем для обеспечения посадки самолетов по приборам, туманы все еще значительно влияют на режим полетов ВС. В связи с этим, по данным ИКАО, задача искусственного рассеяния туманов будет оставаться актуальной еще длительное время. По опенкам Межгосударственного авиационного комитета (МАК) и Федеральной службы Воздушного транспорта (ФС ВТ РФ) в России и странах СНГ свыше 50-ти аэропортов в той или иной степени страдают от туманов.

Наземный метод искусственного рассеяния переохлажденных туманов разрабатывается более 30-ти лет и находит все более широкое применение для раскрытия аэродромов, открытых угольных разработок, горных трасс, дорог и др. Основные достижения в области искусственного рассеяния переохлажденных туманов до недавнего времени были связаны с. исследованиями и разработками с использованием в качестве хладореагента пропана. В самое последнее время в Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета разработаны теоретические основы методики воздействия на переохлажденные туманы на основе применения в качестве хладореагента жидкого азота . Преимуществом жидкого азота является

его экологическая чистота, инертность, относительная несложность его получения из атмосферного воздуха и недефицитность.

Рассеяние переохлажденных туманов путем диспергирования жидкого азота сегодня апробирована и прошла проверку на нескольких полигонах и аэропортах. В аэропорту Шереметьево производственно-экспериментальные работы по , рассеянию туманов проводилась в течение 4-х лет. При незначительных затратах на содержание этой системы достигнут достаточно высокий экономический эффект, повышена безопасность полетов ВС.

Теоретические аспекты проблемы рассеяния переохлажденных туманов уже рассматривались в публикациях ряда авторов и к настоящему времени изучены достаточно глубоко. Численная модель рассеяния переохлажденного тумана путем диспергирования жидкого азота от точечного источника разработана Хворостьяновым В.И. (ЦАО), Вместе с тем основное внимание в этих работах уделялось процессам кристаллизации водяного пара на зародышах ледяных кристаллов и другим сопутствующим этому микрофизическим процессам. Меньше внимания уделялось особенностям конкретных хладо реагентов и. в частности, жидкому азоту, и почти совсем не рассматривалась проблема практической реализации методов рассеяния переохлажденных туманов в условиях реально функционирующего аэродрома. Между тем эта проблема достаточно сложна. Она включает в себя целый комплекс не только физических, но и инженерно-технических и даже экономических задач, поскольку в условиях повседневной практики на первый план выдвигаются такие параметры, как надежность получения желаемого эффекта и экономическая целесообразность внедрения системы в практическую работу аэродрома.

Именно этими особенностями задач сбусловлен выбор направления исследования данной работы.

1.2. Цель исследования.

Цель исследования состоит в разработке п реализации средств и методов повышения безопасности и эффективности использования воздушных судов при обеспечении полетов в районе аэродрома.

1.3. Методы исследования.

В работе использованы аналитический и экспериментальный методы исследования.

При оценке модели воздействия, разработке методики и схемы, воздействий и обеспечении их эффективности были использованы методы' математической статистики, имитационного и численного моделирования на ЭВМ, байесовского статистического оценивания.

Сущность экспериментальных исследований состояла в разработке практической схемы воздействий на переохлажденные туманы в аэропорту Шереметьево, Методики проведения работ по воздействиям и проведении в • течении 3-х сезонов воздействий, а также оценке эффективности работ на основе обработки полученного статистического материала в результате воздействий.

г

1.4. Научная ценность и новнзца.

В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие задачи: '■»

1. Рассмотрена и дана оценка численной модели рассеяния туманов с точки зрения практического применения в аэропортах ГА. ...

2. Разработана методология рассеяния переохлажденных туманов в аэропорту Шереметьево с применением жидкого азота.

3. Разработана статистическая модель размещения установок с целью оптимального варианта проведения воздействий на туман.

4. Разработаны принципы организации и технического обеспечения работ по рассеянию тумана в аэропорту.

5. Разработана Инструкция по проведению воздействий на переохлажденные туманы в аэропорту Шереметьево.

6. Разработана методология диагностики состояния тумана и контроля эффекта его искусственного рассеяния.

7. Разработана методика расчета экономической эффективности работ по воздействию на туман в аэропорту.

8. Разработаны принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку ВС с учетом метеорологических условий.

9. Разработана методология оценки состояния ВПП и контроля занятости ВПП при очистке ВПП от слоя осадков.

1.5. Практическая ценность диссертации.

Разработанные на основе проведенных исследований методики и средства воздействия • на переохлажденные туманы в аэропорту, методики и приборы контроля состояния и занятости ВПП при очистке от слоя осадков и принципы автоматизации принятия решения на посадку ВС по критериям метеоусловий позволяют значительно повысить безопасность и эффективность использования воздушных судов гражданской авиации.

1.6. Реализация результатов работы.

Разработанные методики, средства и приборы внедрены в международном аэропорту Шереметьево , АО" «Аэрофлот» и филиале Главного авиаметцентра «Шереметьево».

1.7. Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на .Всесоюзной научно-технической конференции «Методология создания и опыт эксплуатации АСУ в Гражданской авиации» (Рига, 1988г.), 5-ой Всесоюзной научно-практической конференции по безопасности полетов «Безопасность полетов и профилактика авиационных происшествий» (Ленинград, 1988г), Всесоюзной научно-технической конференции (Москва, 1988г.), 6-ой Всесоюзной научно-практической конференции «Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации» (Ленинград, 1991г.), 6-ой Научной конференции Всемирной метеорологической организации по воздействиям на погоду (Сиенна. Италия, 1994г.), 7-ой Международной школе по лидарным/световым экспериментам с многократным рассеянием. (MUSCLE-7) (Япония, 1994г.), 1-ой Международной конференции по туманам и его модификациям (ВМО, Ванкувер, Канада, июль 1998г.), 7-ая научная конференция ВМО по воздействиям на погоду (Чанг-Май, Таиланд, февраль 1999г.)

1.8. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 32 печатные работы, в том числе монография «Практическое применение современной метеорологической информации на международных воздушных линиях» (М.: Изд-во АО «ЭКОС» 1999г. 176с.)

1.9. Основные положения, выносимые на защиту.

Основными положениями , выносимыми на защиту, являются:

1. Методология рассеяния переохлажденных туманов в аэропортах гражданской авиации с применением жидкого азота.

2. Статистическая модель размещения противотуманных установок с целью оптимального варианта проведения воздействия на туман.

3. Принципы организации и технического обеспечения работ по рассеянию тумана в аэропорту.

4. Инструкция по проведению воздействий на переохлажденные туманы в аэропорту.

5. Методика расчета экономической эффективности работ по воздействию на туман в аэропорту.

6. Принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку/взлет ВС по критериям метеорологических условий аэропорта.

7. Методология оценки состояния В1111 и контроля занятости ВПП при очистке ее от слоя осадков.

1.1. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка

литературы и приложений. Работа содержит ... страниц текста, ......

иллюстраций, ..... таблиц и списка литературы.

2. Содержание работы.

Во введении показана актуальность решаемых проблем, сформулированы цель и задачи исследования, результаты которых выносятся на защиту.

В первой главе рассматривается общая характеристика влияния метеоусловий на эффективность использования ВС, анализ воздействий на погоду с целью обеспечить безопасность и регулярность полетов, проведена классификация способов воздействий на - туманы в аэропортах. Анализ методик, средств и реагентов воздействий на туманы позволил сделать вывод, что в настоящее время разработаны методики и средства воздействия только на переохлажденные туманы. Из всех способов и реагентов наиболее перспективным является метод воздействия на туманы при помощи жидкого азота , теоретические

б

основы которого разработаны в Центральной Аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета.

Рассматривается трехмерная нестационарная микрофизическая численная модель рассеяния переохлажденных туманов, разработанная Хворость яновым В.И. . рассматриваются примеры ее применения, приводятся результаты лабораторных экспериментов по определению выхода ядер кристаллизации. Весь этот комплекс задач решается с целью оптимизации методики воздействий на переохлажденные туманы, выбора схемы размещения средств воздействия и прогноза размеров зоны просвета при различных метеорологических условиях.

Представлена статистическая модель размещения установок для рассеяния переохлажденных туманов, в которой предикторами служат климатические характеристики аэропортов за определенный период наблюдений. Приводятся примеры ее применения на аэродроме, в результате чего представлена схема размещения установок для аэродрома Шереметьево, рассчитанная на ЭВМ.

Совместное испытание статистической и численной моделей дозволяет сделать выбор оптимального подхода к решению задач создания системы рассеяния переохлажденных туманов. Численная модель позволяет детально изучить микрофизические процессы рассеяния тумана, но она не в 'состоянии из-за огромных задач машинного времени проанализировать все случаи с туманом, необходимые для создания статистически обеспеченной выборки. С другой стороны, статистическая модель позволяет анализировать большой объем информации, но для нее необходимо достаточно большое количество параметризационных зависимостей процесса рассеяния туманов от микрофизических параметров.

Во второй главе излагаются принципы организациии и технического обеспечения экпериментально-производственных работ по воздействию на переохлажденные туманы, рассматриваются вопросы особенностей искусственного рассеяния туманов в аэропорту «Шереметьево», приводится и анализируется «Методика приведения искусственных воздействий на переохлажденные туманы в аэропортах Гражданской авиации». Разработан алгоритм проведения воздействий на туман В аэропорту (рис.1).

Рис.1. Алгоритм проведения воздействия на туман.

Разработана «Инструкция по рассеянию туманов в аэропорту

Шереметьево», дается анализ результатов проводимых работ и расчет

экономической эффективности. В реальных условиях аэропорта

физические и экономические эффекты воздействия существенным

образом зависят не только от расчетных характеристик, но и от целого

I

£ i)

ч

î;

Рис 2

ряда сопутствующих факторов как естественного, так и антропогенного происхождения: географических, климатических, метеорологических, топографических, от конфигурации зданий и сооружений в аэропорту, сети дорог, загруженности аэропорта, категории аэропорта по метеоминимуму и его класса, частоты полетов и т.д. Все это должно учитываться в технологии воздействия на переохлажденный туман. С учетом указанных факторов для каждого конкретного аэропорта разрабатывается схема размещения средств воздействия и алгоритм воздействия. Пример разработки схемы воздействия для аэропорта Шереметьево представлен на рис. ( 2 ). Для уточнения распространения зоны улучшенной видимости (ЗУВ) и корректировки схемы размещения средств воздействия рассчитаны линии тока на высоте 20 метров над орографическими неоднородностями района аэродрома Шереметьево. На примере (рис.3 ) приведены линии тока при юго-западном приземном ветре.

Метод воздействия на переохлажденный туман предусматривает расстановку . Противотуманных устройств (до 30 шт.) по схеме в заранее рассчитанных точках с наветренной от аэродрома стороны на удалении от ВПП в зависимости от скорости ветра и температуры воздуха. Конкретные точки расстановки определяются на местности, исходя из рассчитанной численным методом зоны распространения ЗУВ по палеткам (рис. 4 ) и с учетом линий тока и дорог.

Рис. 4. Расчетная модель ЗУВ для скорости ветра 1.2 м/с и температуры - 4,4 С.

Основными операциями технологического цикла воздействий

являются:

■ прогноз и определение основных характеристик переохлажденного тумана, подлежащего воздействию;

■ принятие решения на, воздействие, включая выбор схемы расстановки противотуманных устройств в • районе аэродрома на период воздействия и алгоритма воздействия на туман;

■ подготовка и размещение противотуманных устройств на местности и перевод их в рабочее состояние;

■ проведение контроля за распространением ЗУВ и искусственной кристаллизации, а • также корректировки в случае необходимости, расстановки средств воздействий;

■ принятие решения о прекращении воздействия и перевод технических средств в нерабочее состояние.

Составными частями азотной технологии являются также обеспечение заправки генераторов азотом, расчет произведенных затрат и экономического эффекта от искусственного рассеяния переохлажденных туманов в аэропорту.

С 1989 года метод воздействия на переохлажденные туманы с целью его рассеяния по азотной технологии в течение 4-х лет проходил апробацию в международном аэропорту Шереметьево. Экономический эффект от искусственного рассеяния тумана в аэропорту был получен от 485000 рублей за сезон 1989-1990 г.г. до 1 миллиона долларов США за сезон 1992-1993 г.г. При этом собственные расходы подразделения по обеспечению воздействий на туман составили от 150000 до 400000 рублей. Предотвращенные задержки и возвраты ВС при вылетах и прилетах вследствие применения в аэропоргу Шереметьево азотной технологии воздействия на туманы за зимние сезоны 1989-1993 годы составили:

сезон количество воздушных судов стоимость предотвращённых задержек (тыс. руб.)

прилёт вылет всего

1989-90 47 70 • 117 484,8

1990-91 45 62 107 1558,1

1991-92 80 148 228 1750,0

1992-93 29 35 64 1007.3 тыс. долл.

Рис.5. Таблица результатов воздействий в а/п Шереметьево.

Экономический эффект применения разработанных методик складывается, из снижения расхода топлива за счёт устранения непроизводительных полётов на запасные аэродромы и устранения простоев самолётов при задержках и отменах рейсов. В результате внедрения технологии изменяются следующие эксплуатационные и экономические характеристики ВС:

• снижаются потери времени по метеоусловиям взлёта/посадки Д благодаря обеспечения более высокой категории метеоминимума;

• увеличивается средний коэффициент коммерческой загрузки Дуй снижается себестоимость лётного .часа ЛС.хч. вследствие снижения непроизводительных потерь времени;

• повышается годовая производительность самолета ДВ вследствие роста его коммерческой загрузки;

• увеличивается годовой объем авиаперевозок Д Рэ.г. в результате повышения производительности самолета:

• снижаются годовые текущие затраты общества Д и благодаря снижению себестоимости авиаперевозок.

Таким образом прослеживается следующие цепочки:

•Д и Лук ДВ Д Рэ.г.

Д и -г» Д Сл.ч.

На основании этих связей устанавливаются функциональные зависимости с применением специальных методов.

Полный анализ экономических последствий от погодных явлений лежит за пределами данного исследования. Для каждого аэропорта такой анализ должен рассматриваться не только как прямое влияние погодных условий на индивидуальный полет, который задержался, переносился или аннулировался, и как следствие - непроизводительные расходы, но и косвенные факторы, влияющие на другие полеты и на всю аэронавигационную систему, включающую проблемы открытия воздушного пространства, задержки последующих рейсов, пропускную способность обслуживания самолетов, имеющее отношение к авиационной безопасности, внесение корректив в расписание как внутри страны, так и за ее пределами. Анализ потерь от погодных условий позволяет показать перспективность разработанной и опробованной в аэропорту Шереметьево методики и сделать предложение о целесообразности применения данной методики в других аэропортах.

Представленные предварительные методические рекомендации

по применению аэродромной системы рассеяния переохлажденных туманов могут послужить основой для создания методических рекомендаций по применению данной системы для любого конкретного аэропорта.

Рассеяние переохлажденных туманов проводится с целью создания на аэродроме посадки метеоусловий, соответствующих минимуму погоды, который состоит из двух компонентов: метеорологической дальности видимости у земли и высоты нижней границы облаков, или вертикальной видимости. Эти параметры- можно достаточно точно измерить аэродромными штатными средствами.

Для диагностики состояния тумана применительно к его модификации для успешного рассеяния в аэропортах целесообразно -применение средств, не входящих в состав штатной метеоаппаратуры... аэропорта и обеспечивающих контроль специфических параметров ' тумана как объекта активного воздействия.

Из физических моделей следует, что эффект искусственного рассеяния зависит от состояния тумана, характеризуемого такими параметрами, как водность, мощность слоя и распределение температуры в слое тумана, интенсивность переноса реагента и льдообразующих кристаллов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, тенденция в развитии инверсионных структур в пограничном слое атмосферы. При численном моделировании искусственного рассеяния специфика туманоопасной ситуации описывается посредством параметризации гидродинамических уровней с учетом определяющих факторов.

Из соображений оперативности и обеспечения пространственного обзора предпочтение отдано дистанционным (косвенным) методам измерения, основанным на рассеянии (или собственном излучении) электромагнитных и звуковых колебаний при распространении в тумане, когда собственно датчиком тумана является неоднородности объема тумана. Средства косвенных измерений в принципе позволяют определить ряд характеристик тумана , которые контактными средствами не измеряются, или измеряются недостаточно качественно. К таковым относятся, например, интегральная водность и температура тумана (спектрорадиометр); оптическая дальность . видимости вдоль глиссады или произвольных трасс и индикация зон интенсивного фазового перехода (лидар); границы устойчивых термических инверсий, неоднородных слоев и зон конвективного обмена (содар).

В таблице 1 приведен разработанный и предложенный совместно с учеными ЦАО состав специального комплекса из арсенала технических

средств, доступных для использования в процессе управления рассеянием тумана.

Состав специального комплекса аппаратуры, обеспечивающего контроль туманоопасных ситуаций в аэропорту в процессе искусственного рассеяния

Наименование средства измерения Назначение средства

1. Спектрообразуюший измеритель водности и температуры тумана Определение водозапаса и профиля температуры в слое

2. Лидарный измеритель дальности видимости и оптической плотности в тумане Определение метеорологической дальности видимости и регистрация профиля оптической плотности в тумане

3. Акустический индикатор туманоопасных ситуаций Изображение температурных инверсий и развития конвекции в пограничном слое

4. Нефелометр ИК-диапазона Индикация метеорологической оптической дальности видимости при рассеянии тумана

5. Лидарный индикатор кристаллизации тумана Локация зоны роста кристаллов при искусственном рассеянии туманов

Предлагается аппаратура представления данных, включающая в себя Томограф эволюции тумана, дающий графическое представление (карта) о фактическом поле видимости в зоне ВПП и Плоттер прогностических карт модификации тумана при искусственном

рассеянии, позволяющий моделировать и получать изображение последствий искусственного воздействия в зависимости от состояния тумана и размещения средств воздействий.

Различные средства комплекса были исследованы в аэропорту Шереметьево в натурных условиях в ситуациях с туманами для совершенствования технологии получения требуемой информации. Этот процесс непрерывен. Соответствующие результаты были изложены в ряде научных статей.

До последнего времени все эксперименты по воздействию были эффективны лишь на переохлажденные туманы. Для постоянного обеспечения эффективности работы аэропорта не меньшее значение имеют туманы, образующиеся при положительных температурах. Авторам с соавторами разработаны и испытываются технология и оборудование воздействия на теплые туманы. Технология построена также на азотном способе, но сам физический процесс воздействия хладореагента на туман здесь принципиально иной и значительно сложнее. Поэтому на основе теоретических исследований было разработано новое оборудование. Первые эксперименты позволяют говорить о перспективности разработок. Новая технология и оборудование дают положительные результаты при воздействии' на туманы от -20 С до +10 С.

В третьей главе выполнена разработка и исследование методов и приборов, повышающих безопасность использования ВС на аэродроме при неблагоприятных метеоусловиях.

В первой части данной главы разработана технология точной оценки состояния ВПП 'аэродромов и контроля занятости ВПП техникой при очистке- от осадков. Технология предназначена для определения рельефа ВПП и определения слоя осадков на ВПП, и контроля занятости ВПП аэродромной техникой при очистке ее от слоя осадков. В основе технологии разработаны и используются два прибора. Прибор измерения .толщины слоя осадков на ВПП может быть выполнен как с автономным питанием, так и с питанием от сети автомобиля и позволяет измерять толщину слоя осадков с градацией 1 миллиметр. Принцип действия датчика электроконтактнын. Прибор контроля занятости ВПП позволяет отображать количество работающей техники на ВПП и абсолютное время занятия ВПП техникой. При длительном занятии ВПП техникой включается система предупреждения

предупреждения срабатывает каждые 15 минут. Функционально прибор состоит из нескольких блоков (рис. 6 ).

Рис. 6. Функциональная схема «Прибора контроля занятости ВПП»

БП - блок питания;

ТУ - таймерное устройство, используется для контроля времени и отсчета 15 мин. промежутка времени;

БОС - блок отображения времени и сигнализации, включает в себя индикаторное табло времени и сигнальный светодиод «Диспетчер, установи связь с техникой на ВПП;

БИК - блок индикации и контроля, состоит из логической электронной схемы, кнопок и светодиодов контроля занятости ВПП;

БИТ - блок индикации техники, служит для визуального отображения количества техники на ВПП.

Прибор выполнен с учетом эргономики. Дымчатые стекла табло снижают зрительное утомление диспетчера. Прибор принят в эксплуатацию в аэропорту Шереметьево. Разработана и утверждена технология работы диспетчера при контроле занятости ВПП аэродромной техникой.

Внедрение технологии и приборов позволило при толщине слоя осадков на ВПП близкой к предельному значению, более точно определять время закрытия аэропорта и очистки ВПП, повысить безопасность движения самолетов при взлете и посадке, при работе на ВПП аэродромной техники, уменьшить количество отправляемых воздушных судов на запасные аэродромы.

При рассмотрении во второй части главы «Принципов построения алгоритмов принятия решения на посадку в Автоматизированных системах управления воздушным движение по критериям метеорологической обстановки аэродрома» автор исходил из целесообразности принимаемых решений и оптимального объема вычислений при выдаче каждого конкретного решения. Это достигается при применении иерархического подхода к рассмотрению критериев условий посадки с различными уровнями функционирования.

В общем случае вопрос принятия решения на посадку (взлет) самолета класса О сводится к определению опасных^ явлений и минимума погоды в районе подхода и на аэродроме. Если наличие опасных явлений или метеопараметров ниже метеоминимума обозначить через «О», а отсутствие - через «1», то алгоритм последовательной проверки возможности посадки (взлета) самолета класса С] можно представить в виде (Рис.7 ).

Рис.7. Алгоритм последовательной проверки возможности посадки самолета по критериям метеоусловий аэропорта

Иерархия уровней принятия решения производится путем последовательной проверки. Рассмотрим алгоритм принятия решения на посадку. Первый иерархический уровень ( I ) обеспечивает проверку логического выражения Р(ВПП1). Если Р(ВПП1 ) = О, т.е. взлетно-посадочная полоса занята, то целесообразно проверить выражение Р(ВПТЪ) и при равенстве его нулю посадка запрещается. В случае

Р(ВШЪ) и Р(ВПП з) = 1 тогда осуществляется переход к новому иерархическому уровню (2), проверке логического выражения К(Ап С;). Если оно равно нулю, т.е. в районе аэродрома наблюдается хоть одно из опасных метеоявлений, то посадка запрещается. При отсутствии опасных метеоявлений в районе аэродрома К(Ав СО = 1 осуществляется переход к уровню (3), проверке логического выражения ЦАп СО о наличии опасных явлений на ВПП. При ЦАп О ) = 1 по левой ветви древа "алгоритма переходим к следующему иерархическому уровню (4),

проверяется логическое выражение М(С1(Р, I, 1, V, .....)). Если

метеорологическая обстановка хотя бы по одному параметру ниже метеоминимума самолета (экипажа), тогда М(С0 = 0 и посадка запрещается. В противном случае М(&) = 1 и посадка разрешена. Таким образом при последовательной проверке логических выражений на всех иерархических уровнях и при

Р (ВПП) и К (А», С.) и Ь (Ап, С]) и М (СО = 1 выдается разрешение на посадку.

Описанный алгоритм принятия решения на посадку основывается на определении опасных для авиации метеорологических явлений и измерении метеорологических явлений на аэродроме посадки.

Для решения алгоритма определения опасных явлений и анализа метеоинформации о метеоэлементах рекомендуем комплекс определяемых метеорологических параметров обозначить через X (С[), которые можно представить в виде

Х(С>)=Хв(С0иХп(О)и£*(С0 ,

где Хв (С ), Хо (О ), Хы (О ) - совокупности метеорологических параметров, по которым выносится решение на посадку (взлет), т.е. возможность возникновения опасных явлений и наличия (отсутствия) минимума погоды для самолета класса (СО как в районе аэродрома, так и на ВПП. Поэтому первой подзадачей решения алгоритма принятия решения о наличии опасных явлений является выбор подмножества информативных метеорологических параметров^ Хо (О ) = Хв (С.) Хш (С, ) в множестве всех определяемых параметров X (С|). Вторая подзадача -разработка оптимальной процедуры определения возникновения опасных явлений на основе выбранных информативных параметров. Третьей подзадачей является определение тех метеорологических параметров, которые ниже минимума погоды для данного типа самолета класса (СО.

Так, например, для разработки алгоритма определения сдвига ветра при предварительном отборе выделяются скорость и направление ветра

в слое и направление посадки (взлета) самолета. Анализ метеорологической обстановки включает идентификацию не одного, а нескольких опасных метеорологических явлений. В связи с этим в совокупность метеорологических параметров (Хо) надо включать весь комплекс метеорологических элементов атмосферы. Подобным образом следует поступать и при синтезе алгоритма минимума погоды для самолета.

Заключение.

Основными результатами, полученными в диссертационной работе.

являются:

1. Впервые на основе оценки численной модели рассеяния туманов разработана статистическая модель размещения установок по ' рассеянию туманов с целью оптимального варианта проведения воздействий.

2. Разработан алгоритм и принципы организации и технического обеспечения работ по рассеянию туманов на аэродромах.

3. Разработана методология и Инструкция по проведению воздействий на переохлажденные туманы в аэропортах Гражданской ! авиации. |

4. Предложена методика расчета экономической эффективности воздействий на погоду в аэропорту. ' - ; ]

5. Для обеспечения безопасности полетов разработана методология и приборы оценки состояния ВПП и контроля занятости ВГТП при неблагоприятных метеоусловиях.

6. Разработаны принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку (взлет) по критериям метеорологической обстановки аэродрома в автоматизированных системах управления воздушным движением.

Публикации исследований.

Книги, монографии:

I. Верещагин А.Я.. Русол В.А.. Федотаин В.А., Ярошевич Л.В. Метеорологическая информация и безопасность на транспорте, - М.: Изд-во Транспорт. 1991. - 64с, 3.5 печ.л.

2. Воронина Л.И. , Ярошевич Л.В. Практическое применение современной ' метеорологической информации на международных воздушных линиях, - М.: Изд-во Зенит, 1994. - 170 с, 9.5 печ.л.

3. Воронина Л.И., Ярошевич Л.В. Практическое применение

современной метеорологической информации на международных воздушных линиях. ( Издание 2-е исправленное и переработанное ), - М.: Изд-во Экое, 1999.-176 с.

Изобретение:

4. Русол В.А., Селиванов Н.П., Ярошевич Л:В. Способ осуществления полетов в районе аэродрома.-М.: НИИГПЭ, 31.01.94, № РФ 2038990.

Статьи, доклады:

5. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Учет влияния метеорологических условий и принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку/взлет самолета в автоматизированных системах управления воздушным движением.- В кн. Методология создания и опыт эксплуатациг АСУ в гражданской авиации . ( тезисы докладов Всесоюзной научно технической конференции ). Рига: 1987, с. 102, 0,1 печ.л.

6. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Прибор контроля занятости ВПП.- I кн. Безопасность полетов и профилактика авиационных происшествий тезисы докладов 5 Всесоюзной научно-практической конференции п< безопасности полетов. Секция 3). Ленинград: 1988, с. 30, 0,1 печ.л.

7. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Принципы построения алгоритмо принятия решения на посадку самолетов по критериям метеорологическо обстановки аэродрома,- Сборник трудов ОЛАГА. № 1990, с. , 0.3 печ.л.

8. Варенова Е.М., Русол В.А. Ярошевич Л.В. Улучшен*' эффективности использования воздушных судов гражданской авиации аэропорту Шереметьево методом искусственного рассеян! переохлажденных туманов. В кн. Безопасность полетов н человеческ! фактор в авиации ( тезисы докладов 6 всесоюзной научно-практическс конференции . Секция 9 ). Ленинград: 1991, с. 79, 0.2 печ.л.

9. Варенова Е.М., Тарасов Ю.В., Ярошевич Л.В. Анал использования активных воздействий и экономической эффективное деятельности по программе рассеяния туманов в аэропорту Шереметьево, научная конференция ВМО по воздействиям на погоду ( стендов!

■доклад ) Сиена, Италия: 1994, 0.2 печ.л.

10. Русол В.А. , Ярошевич JI.B. Некоторые методики и средства повышения эффективности использования воздушных судов в сложных метеоусловиях.- В кн. Транспорт, наука, техника, управление. Сборник обзорной информации № 7.УДК 388.9:551.506. М.: ВИНИТИ, 1994 , с. 1825.

11. Власюк М.П., Черников A.A., Серегин Ю.А., Ярошевич Л.В. и др. Основные результаты по созданию и применению азотной технологии искусственного рассеяния переохлажденных туманов в аэропортах.- 6 научная конференция ВМО по воздействиям, на погоду . Тезисы докладов. Сиена, Италия: 1994, 6с.

12. Серегин Ю.А., Серогодский Д.В., Ярошевич Л.В. и др. Разработка методики и проведение экспериментально-производственных работ по искусственному рассеянию туманов в а/п Шереметьево в 1990-1993 г.г.-Итоговый отчет по НИР. Москва, ЦУ МВС, 1993,- 113 с.

13. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Некоторые вопросы обеспечения безопасности и экономичности полетов воздушных судов в сложных метеоусловиях в р-не аэродрома.- Тезисы докладов. 3-я международная Научно-техническая конференция «Авионика-95». Транспортная академия Украины.- Киев, 1995, 0.1 печ.л., с.94.

14. Бирюков В.Я., Русол В.А.. Русол В.В., Ярошевич Л.В. Прибор световой и звуковой сигнализации занятости ВПП,- ВДНХ, УДК 625.717.004.5: 1988. (Бронзовая медаль).

15. Вязнов А.Э., Русол В.В.,- Ярошевич Л.В. Прибор контроля занятости ВПП,- ВВЦ, НТТМ-88 , УДК 04.143: 1989. ( Серебряная медаль).

Н

Оглавление

Список основных сокращений Введение

Глава 1. 1.1. 1.1.1.

1.1.2.

1.1.3.

1.1.4.

1.1.5.

1.1.6.

1.2.1. 1.2.2.

1.2.3.

1.2.4. 1.3.

Разработка численных и экспериментальных основ рассеяния тумана и статистической модели размещения наземных ^ ^ установок в районе аэродрома

Численные и лабораторные эксперименты по оценке расхода жидкого азота, необходимого для рассеяния переохлажденного тумана

Численная модель рассеяния; переохлажденного тумана путем диспергирования жидкого азота от точечного источника

Алгоритм решения, начальные и граничные условия

Результаты численного моделирования

Результаты лабораторных экспериментов по определению выхода ядер кристаллизации

Оценка расхода жидкого азота

Влияние метеорологических условий на расход реагента и устойчивость ЗУВ

Разработка статистической модели размещения наземных установок (НУ) в районе аэродрома с учетом метеорологических характеристик туманов и условий местности

Общая постановка задачи

Статистическая модель размещения НУ в районе аэродрома

Результаты испытаний статистической модели

Рекомендации по использованию разработанной модели

Разработка и усовершенствование наземного противотуманного устройства

1.4. Выводы по главе

Глава 2. Научно-методическое и техническое обеспечение и организация работ по воздействию на туман в аэропорту «Шереметьево»

2.1. Научно-методическое обеспечение работ

2.1.1. Краткая физико-географическая и климатическая 56 характеристика

2.1.2. Математическое моделирование мезоциркуляции в районе а/п «Шереметьево» с применением трехмерной мезомасштабной численности модели облаков и туманов

Юго-западное направление приземного ветра Юго-восточное направление приземного ветра

2.1.3. Учет влияния на рассеяние туманов орографии местности и мезоциркуляционных особенностей района аэропорта. Схема размещения средств воздействий

2.1.4. Критерии принятия решения о воздействии на туман с целью его рассеяния

2.1.5. Разработка методических указаний и алгоритма работ по воздействию на туман

2.2. Организация и техническое обеспечение экспериментально-производственных работ в аэропорту «Шереметьево»

2.3. Проведение экспериментально-производственных работ по рассеянию туманов в аэропорту «Шереметьево»

2.3.1. Результаты экспериментально-производственных работ в а/п «Шереметьево»

2.3.2. Анализ результатов воздействия на туман

2.4. Методология оценки эффективности программы рассеяния туманов

2.5. Методы диагностики состояния тумана и контроля эффекта его искусственного рассеяния

2.6. Выводы по главе

Глава 3. Разработка и исследование методов и приборов, повышающих безопасность использования ВС на аэродроме при неблагоприятных метеоусловиях

3.1. Технология точной оценки ВПП и контроля занятости ВПП техникой

3.1.1. Технология точной оценки состояния ВПП

3.1.2. Прибор для измерения толщины слоя осадков на искусственном покрытии аэродрома

3.1.3. Расчет годового экономического эффекта

3.2. Технология контроля занятости ВПП при неблагоприятных метеоусловиях

3.2.1. Прибор контроля занятости ВПП

3.3. Принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку в автоматизированных системах управления воздушным движением по критериям метеорологической обстановки аэродрома

3.4. Выводы по главе 3 134 Заключение 136 Список литературы

Аномальные изменения погоды или колебания климата отражаются на экономике любой страны. Если говорить об устойчивой экономике с этой точки зрения, то надо искать уменьшение неблагоприятных воздействий погоды и климата, т.е. применение искусственных воздействий на погоду. На современном этапе метеорологическое оборудование чрезвычайно дорогостоящее и не может быть поддержано каждым пользователем с точки зрения эксплуатации. А использование климатологической информации и прогнозов с проведением активных воздействий и применением других средств и методов уменьшающих воздействие погодных факторов на хозяйственную деятельность является высшей категорией метеорологического обслуживания.

Роль воздушного транспорта в системе мирового хозяйства в настоящее время непрерывно возрастает. Несмотря на значительный рост воздушных перевозок, который, по данным ИКАО, за последнее десятилетие ежегодно составлял 5,8 % , безопасность полетов за последние годы осталась на прежнем уровне.

Современный аэропорт - это сложное многозвенное хозяйство, где нарушение работы одного звена сказывается на работе других звеньев и даже на работе всего аэропорта. Зависимость функционирования и развития крупных технических комплексов от природных факторов быстро растет и становится объектом экономики.

Одна из основных проблем в отрасли гражданской авиации (ГА) заключается в быстром увеличении объема воздушных перевозок и, как следствие, перегруженности аэродромов, особенно международных. Не вызывает сомнения тот факт, что неблагоприятные погодные условия усугубляют проблему перегруженности аэропортов (Рис.1), нарушая и без того плотный поток воздушных судов (ВС) через загруженные аэродромы.

Сектор 1 В Сектор 2

Сектор 3

Сектор 4 ■ Сектор 5

Сектор 6

Сектор 1 - отказы оборудования (3%)

Сектор 2 - неготовность ВПП (5%)

Сектор 3 - пропускная готовность аэропорта (9%)

Сектор 4 - закрытие воздушной зоны (12%)

Сектор 5 - погодные (70%)

Сектор 6 - другие (1%)

Рис. 1. Основные задержки аэропорта.

Повышение результативности ГА требует тщательного учета метеорологических факторов на 3-х основных уровнях принятия хозяйственных решений.

1. При организации рейса и реализации метеорологических программ.

2. При планировании полетов.

3. При оперативном управлении технологическими процессами по

Существенное значение здесь имеет обеспечение полетов в сложных метеорологических условиях. производству полетов.

Одним из аспектов повышения эффективности деятельности ГА проблема сочетания хозяйственных решений с особенностями климата и меняющимися в пространстве и времени погодными условиями. Обеспечение безопасного, регулярного и эффективного обслуживания воздушного движения (ОВД) является основной задачей авиационного сообщества. Поэтому необходимо всячески поддерживать использование новых или существующих технических средств, которые содействуют достижению этой цели.

Для обеспечения безопасности полетов ВС вопросы взлета и посадки -основные. Несмотря на большие достижения в создании навигационных систем для обеспечения «слепой» посадки самолетов, неблагоприятные метеорологические условия и в особенности туманы все еще значительно влияют на режим полетов воздушных судов. В связи с этим, задача обеспечения полетов ВС в сложных метеоусловиях и искусственного рассеяния туманов будет оставаться еще длительное время. Рассеивание переохлажденных туманов успешно применялось на аэродромах России, иностранных аэропортов и на автодорогах в отдельных странах. В результате Взлетно-посадочные полосы (ВПП) и автодороги освобождаются от тумана. Экономическая оценка результатов программы рассеивания туманов показывает, что эти услуги приносят существенную пользу аэропорту, даже если ему приходится оплачивать это обслуживание.

Наземный метод искусственного рассеивания туманов разрабатывается более 30 лет и находит все более широкое применение для раскрытия аэродромов, открытых угольных разработок, горных трасс ,дорог и др. Основные достижения в области искусственного рассеяния переохлажденных туманов до недавнего времени были связаны с исследованием и разработками с использованием в качестве хладореагента пропана. В последнее время были разработаны (в ЦАО) теоретические основы методики воздействия на переохлажденные туманы на основе применения в качестве хладореагента жидкого азота /30, 31, 56, 57/. Преимуществом жидкого азота является его экологическая чистота, инертность, относительная несложность получения его из атмосферного воздуха и недефицитность.

Рассеяние переохлажденных туманов путем диспергированного жидкого азота сегодня апробирована и прошла проверку на нескольких полигонах и в аэропортах. В аэропорту Шереметьево производственно-экспериментальные работы по рассеянию переохлажденных туманов проводились в течение 4-х лет. При незначительных затратах на содержание этой системы достигнут достаточно высокий экономический эффект, повышена безопасность полетов ВС.

Теоретические аспекты проблемы рассеяния переохлажденных туманов уже рассматривались в публикациях ряда авторов и к настоящему времени изучены достаточно глубоко /12, 15, 17, 61, 62/. Численная модель рассеяния переохлажденного тумана путем диспергирования жидкого азота от точечного источника разработана Хзоростьяновым В.И. (ЦАО) / 34, 56/. Вместе с тем основное внимание в этих работах уделялось процессам кристаллизации водяного пара на зародышах ледяных кристаллов и другим сопутствующим этому микрофизическим процессам. Меньше внимания уделялось особенностям конкретных хладореагентов и. з частности, жидкому азоту, и почти совсем не рассматривалась проблема практической реализации методов рассеяния переохлажденных туманов в условиях реально функционирующего аэродрома. Между тем эта проблема достаточно сложна. Она включает в себя целый комплекс не только физических, но и инженерно-технических и даже экономических задач, поскольку з условиях повседневной практики на первый план выдвигаются такие параметры, как надежность получения ожидаемого эффекта и экономическая целесообразность внедрения системы в практическую работу аэродрома.

Именно этими особенностями задач обусловлен выбор направления исследования данной работы.

В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Рассмотрена и дана оценка численной модели рассеяния туманов с точки зрения практического применения в аэропортах ГА.

2. Разработана методология рассеяния переохлажденных туманов в аэропорту Шереметьево с применением жидкого азота.

3. Разработана статистическая модель размещения установок с целью оптимального варианта проведения воздействий на туман.

4. Разработаны принципы организации и технического обеспечения работ по рассеянию тумана в аэропорту.

5. Рассматриваются вопросы особенностей искусственного рассеяния переохлажденных туманов в аэропортах ГА (на примере а/п Шереметьево).

6. Разработана Инструкция по проведению воздействий на переохлажденные туманы в аэропорту Шереметьево.

7. Разработана методология диагностики состояния тумана и контроля эффекта его искусственного рассеяния.

8. Разработана методика расчета экономической эффективности работ по воздействию на туман в аэропорту.

9. Разработаны принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку КС с учетом метеорологических условий.

10. Разработана методология оценки состояния ВПП и контроля занятости ВПП при очистке ВПП от слоя осадков.

Методы исследования. При оценке модели воздействия, разработке методики и схемы воздействий и обеспечения их эффективности были использованы методы математической статистики, иммитационного и численного моделирования на ЭВМ, байесовского статистического оценивания.

Практическая ценность работы. Разработанные на основе проведенных исследований методики и средства воздействия на переохлажденные туманы в аэропорту, методики и приборы контроля состояния и занятости ВГТП при очистке от слоя осадков и принципы автоматизации принятия решения на посадку ВС по критериям метеоусловий позволяют значительно повысить безопасность и эффективность использования воздушных судов гражданской авиации.

Реализация результатов работы. Разработанные методики, средства и приборы внедрены в международном аэропорту Шереметьево, АО «Аэрофлот» и филиале Главного авиаметцентра «Шереметьево».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции «Методология создания и опыт эксплуатации АСУ в гражданской авиации» (Рига 1988г.), Пятой Всесоюзной научно-проактической конференции по безопасности полетов «Безопасность полетов и профилактика авиационных происшествий» (Ленинград 1988г.), Шестой научно-практической конференции «Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации» (Ленинград 1991г.), Шестой научной конференции ВМО по воздействиям на погоду (Сиенна, Италия 1994г.), Пятой международной (ВМО) конференции по туманам и модификациям тумана.(Ванкувер, Канада 1998г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работы. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит страниц

3.4. ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ

1. Представленные в третей главе практические разработки методов и приборов, повышающих безопасность использования ВС на аэродроме, а также их эксплуатация в международном аэропорту Шереметьево позволяет значительно повысить безопасность и экономичность полета на этапе взлет/посадка в неблагоприятных метеоусловиях.

2. Разработана технология и прибор измерения толщины жидких осадков на ИВПП, позволяющая более точно и объективно измерять уровень осадков на ИВПП, что повышает безопасность взлета/посадки ВС и уменьшает вероятность необоснованного закрытия ВПП.

3. Разработаны технология и прибор контроля занятости ВПП освобождающие диспетчера службы управления воздушным движением от дополнительной нагрузки, по контролю за техникой на ВПП при очистке ее от осадков , не связанной непосредственно с УВД.

4. Разработаны принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку/взлет ВС по критериям метеорологической обстановки аэродрома в АС УВД.

5. Предложена примерная автоматизированная система из технических средств сбора, обработки и отображения метеоинформации, позволяющей в комплексе с АС УВД в режиме реального времени принимать решение на взлет/посадку ВС по критериям метеорологической обстановки аэродрома.

135

6. Разработанные автором и внедренные в международном аэропорту Шереметьево технологии и приборы представляется целесообразным рекомендовать для внедрения в других аэропортах России и СНГ, что позволит при толщине слоя осадков близкой к предельному значению, более точно определять время закрытия аэропорта и очистки ВПП, повысить безопасность движения ВС при взлете/посадке, при работе на ВПП аэродромной техники, уменьшить количество ВС отправляемых на запасные аэродромы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате исследований, проведенных в рамках диссертационной работы, получены результаты, являющиеся важным этапом на пути создания аэродромной системы объединяющей средства и методы повышения эффективности функционирования аэропортового комплекса и использования воздушных судов в сложных метеоусловиях.

1. Представлены результаты численного моделирования Зоны улучшенной видимости, получаемой от одной наземной установки. С использованием трехмерной нестационарной микрофизической численной модели искусственной кристаллизации и рассеяния переохлажденных туманов показано, что ширина ЗУВ от одной установки составляет в среднем 1-1,5 км. и зависит от ряда термодинамических и других характеристик атмосферы. Определяющее влияние на параметры ЗУВ оказывают скорость ветра, водность тумана, температура воздуха и концентрация кристаллов у источника.

2. В результате лабораторных исследований определено, что расход азота, составляет от 0,01 г/м до 0,05 г/м. Однако, в натурных условиях в силу влияния неблагоприятных факторов окружающей среды эффективность диспергируемого азота может уменьшиться в несколько раз, поэтому в качестве оптимального определен расход реагента от 1 кг/час до 4,5 кг/час в расчете на один генератор. Определено, что максимальный расход применяется при температуре от 0 С до -2 С и при наиболее высоких скоростях ветра.

3. Доработана и усовершенствована наземная установка для рассеяния переохлажденных туманов (ГМЧЛ-Н-40) с целью получения оптимальных микрочастиц воды и льда, которые образуются при распылении жидкого азота в тумане и воздействуя с атмосферной влагой выпадают в виде осадков. Разработана и представлена конструкция узла для диспергирования азота. В ходе проведенных натурных испытаний была опробована и доведена до нормального режима работа установки для рассеяния туманов. В зависимости от микрофизических характеристик тумана и метеоусловий можно регулировать расход азота, а в совокупности с рассчитанной схемой их расстановки можно добиться устойчивой ЗУВ с заданными значениями метеоминимумов погоды. Тем самым можно не только проводить диагностику метеоусловий в период воздействий, но и прогнозировать их.

4. Разработана и представлена статистическая модель оптимального размещения на местности заданного числа стационарных установок. Модель учитывает в параметризованном виде зависимость размеров, конфигурации и времени образования ЗУВ от температуры и скорости ветра, а также возможность размещения установок на том или ином участке местности и взаимное размещение установок. При фактической выборке (не менее 1 года) ежечасных данных о температуре, направлении и скорости ветра при тумане на конкретном аэродроме модель позволяет определить такое размещение заданного числа стационарных установок вокруг ВПП, при котором эффект от их применения является максимальным.

5. Численным моделированием мезоциркуляции воздушных потоков с учетом орографии аэропорта Шереметьево выявлены особенности, которые могут изменять ожидаемый на ВПП выход зоны УВ. Поэтому при принятии решения на искусственное рассеяние туманов следует проводить анализ на возможность выхода зоны УВ на ВПП. Для оперативного обеспечения работы по воздействиям на туманы выполнен комплекс расчетов при юго-западном и юго-восточном направлениях ветров, имеющих наибольшую повторяемость в переохлажденных туманах в аэропорту Шереметьево. Результаты моделирования оформлены в виде схем расчетных моделей ЗУВ для равнинной местности и линий тока на высоте 20 метров с учетом орографии аэропорта.

6. Представлено обоснование выбора для проведения натурных экспериментов и испытаний полигона аэродрома Шереметьево. Даны предложения по необходимому дооборудованию полигона дополнительными средствами контроля за параметрами ЗУ В.

7. Разработан алгоритм и принципы организации и технического обеспечения работ по рассеянию переохлажденных туманов на аэродроме. Методика оперативных воздействий на туман состоит в том, чтобы предупредить появление на ВПП переохлажденных туманов, с характеристиками, влияющими на режим полетов ВС; т.е. воздействие на туман должно начинаться с заблаговременностью, которая позволит предупредить ухудшение МДВ на ВПП до значений, влияющих на режим работы аэропорта.

8. Разработана методология и Инструкция по проведению воздействий на переохлажденные туманы в аэропортах Гражданской авиации. Инструкция составлена на основе накопленного опыта проведения экспериментальных работ в аэропорту Шереметьево и определяет порядок организации и проведения работ в любом аэропорту. Расстановка средств воздействия в районе аэродрома определяется, исходя из условия, чтобы при любой синоптической ситуации зона просветления, полученная в результате воздействия на туман, выводилась бы на ВПП. Приведена расчетная схема расстановки наземных установок в районе аэродрома с использованием результатов численного моделирования на ЭВМ процесса воздействия на туман при различных метеорологических условиях.

9. Предложен комплекс технических средств диагностики и контроля воздействий на переохлажденные туманы в аэропорту. Различные средства комплекса были исследованы в натурных условиях в ситуациях с туманами на предмет совершенствования в плане получения требуемой информации. Из соображения оперативности и обеспечения пространственного обзора предпочтение отдано дистанционным (косвенным) методам измерения. Средства косвенных измерений позволяют определить ряд характеристик тумана, которые контактными методами не измеряются или измеряются недостаточно качественно.

10. Предлагается методика расчета экономической эффективности воздействия на погоду и обеспечения безопасности и эффективности использования ВС в аэропорту в результате проведения HTM. Для каждого ВС такой анализ будет рассматривать не только как прямое влияние опасного явления на индивидуальный полет, который задержался, аннулировался или переносился, и как следствие заработная плата экипажа, эксплуатационные затраты, действующие страховые полисы, но будут рассматриваться и косвенные результаты, влияющие на другие полеты и на всю аэронавигационную систему, включающую проблемы открытия воздушного пространства, задержка последующих рейсов, пропускную способность обслуживания самолетов, внесение коррективов в расписание как внутри страны, так и за ее пределами. Таким образом, грамотное использование информации о влиянии погодных и климатических факторов наряду с активными воздействиями включают компоненты глобальной политики безопасности полетов с целью достижения эффективности.

11. Разработана технология и прибор измерения толщины жидких осадков на ИВПП, позволяющие более точно и объективно измерять уровень жидких осадков и технология и прибор контроля занятости ВПП освобождающие диспетчера УВД от дополнительной нагрузки по контролю за техникой на ВПП при очистке ее от осадков. Внедрение технологии и приборов позволяет при толщине слоя осадков на ВПП, близкой к предельному значению, более точно определять время закрытия аэропорта и

140 очистки ВПП, повысить безопасность движения самолетов при взлете и посадке, при работе на ВПП аэродромной техники, уменьшить количество ВС отправляемых на запасные аэродромы.

12. Разработаны принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку/взлет ВС по критериям метеорологической обстановки аэродрома в АС УВД. При построении алгоритмов принятия решения автоматизированных систем управления воздушным движением необходимо исходить из целесообразности принимаемого решения и оптимального объема вычислений при выдаче каждого конкретного решения. Этого можно достичь если применить иерархический подход к рассмотрению критериев навигационной обстановки и метеорологических условий аэропорта.

Разработанные автором и внедренные в международном аэропорту Шереметьево и ОАО «Аэрофлот» технологии и приборы представляется целесообразным рекомендовать для внедрения в других аэропортах России и СНГ, что позволит значительно повысить безопасность полетов ВС на этапе взлет/посадка, улучшить эффективность использования ВС и аэропортового комплекса в сложных метеоусловиях.

1. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана. М.: Химия, 1966. 170с.

2. Айзерман М.А., Браверман Э.М., Розоноэр Л. И. Метод потенциальных функций в теории обучения машин. М.:1. Наука, 1970. 384с.

3. Анодина Т.Г. УВД: проблемы и решения. Гражданская авиация, № 4, 1982. 14-15с.

4. Анодина Т.Г., Мокшанов В., Назимов О. Система «Спектр» Гражданская авиация, JV» 1, 1988.

5. Барабанов А.Е., Солонин A.C. Решение одной задачи управления воздушным движением с применением машинно-ориентированной логики основанной на принципе резолюции. «Межвузовский сборник», 1976, вып. 61, с. 51-58 ( ЛГМИ ).

6. Баранов A.M., Солонин C.B. Авиационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 384с.

7. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975.

8. Бекряев В.И. Практикум по курсу «Физические основы воздействия на атмосферные процессы». Л.: Издательство ЛПИ-ЛГМИ, 1977. 102с.

9. Белоусов С.П., Гандин Л.С., Машкович С.А. Обработка оперативной метеоинформации с помощью ЭВМ. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 280с.

10. Бирюков В.Я., Русол В.А., Русол В.В., Ярошевич Л.В. Прибор световой и звуковой сигнализации занятости ВПП. Пристендовая листовка. УДК 625.717.004.5, 1988. 1с.

11. А.АБондаренко В.Г., Хворостьянов В.И. Трехмерная численная модель облаков и туманов в пограничном слое атмосферы с учетом орографии и параметризации микрофизических процессов. Труды ЦАО, 1988. Вып. 172.

12. Варенова Е.М., Тарасов Ю.В., Ярошевич Л.В. Анализ использования активных воздействий и экономической эффективности деятельности по программе рассеяния туманов в аэропорту Шереметьево, Россия. Журнал «Прикладная метеорология», США, 1994, август. 12с.

13. Верещагин А.Я., Русол В.А., Федоткин A.B., Ярошевич Л.В. Метеорологическая информация и безопасность на транспорте. М.: Транспорт, 1991. 64с.

14. Власюк М.П., Серегин Ю.А., Серогородский A.B., Черников A.A. Применение жидкого азота для создания перспективных средств воздействия. Тезисы докладов Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Киев, 1987. с.23.

15. Воронина Л.И., Ярошевич Л.В. Практическое применение современной метеорологической информации на международных воздушных линиях. М.: Зенит, 1994. 170с.

16. Гайворонский И.И. и др. Некоторые вопросы воздействия на переохлажденные туманы с земли. В ст.: Исследования по физике облаков и AB на погоду. М.: Гидрометиздат, 1967.

17. Гутер P.C., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. 432с.

18. Данилин А.И. Туманы в Москве в зависимости от синоптического положения и состояния метеорологических элементов. Метеорология и гидрология, № 1, 1936.

19. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир, 1980. 610с.

20. Доклад 8-ой аэронавигационной конференции. Дос. 9101, AN CONF/8. - Монреаль, 1974. ИКАО.

21. Евдокимов А.Г. Минимизация функций и ее приложение к задачам автоматизированного управления инженерными сетями. Харьков: В ИЩА ШКОЛА, 1986.

22. Заде А. Теория размытых множеств. М.: Знание, 1974.

23. Зубков Б.В., Минаев Е.Р. Основы безопасности полетов. М.: Транспорт, 1987. 144с.

24. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

25. Качурин Л.Г. Электрические измерения аэрофизических величин. Л.: Издательство Ленинградского Госуниверситета, 1962. 45с.

26. Качурин Л.Г., Морачевский В.Г. Кинетика фазовых переходов воды в атмосфере. Л.: Издательство Лгу, 1965. 144с.

27. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Госиздат иностранной литературы, 1948. 631с.

28. Крыжановекий Г.А., Солодухин В.А. Методы оптимизации управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1978. 150с.

29. Левин В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: издательство АН СССР, 1952. 539с.

30. Методические рекомендации по совершенствованию организации работы по экономии авиатоплива в предприятиях гражданской авиации/ Н.В. Романов, В.А. Русол, К.П. Иванов и др. М.: Воздушный транспорт, 1983. 136с.

31. Методические указания «Рассеяние переохлажденных туманов в аэропортах с применением азотных генераторов мелкодисперсных частиц льда». Рекомендации ЦАО, 1989.

32. Наставления по производству полетов в гражданской авиации СССР (НПП ГА-85). М.: Воздушный транспорт, 1985. 287с.

33. Наставления по метеорологическому обеспечению гражданской авиации СССР (НМОГА-95). Л.: Гидрометеоиздат, 1995. 170с.

34. Отчет о патентных исследованиях по теме «Исследовать возможность использования жидкого азота для целей искусственного рассеяния переохлажденных туманов» ЦАО, Гр. 01. 86. 0067793, 198, 55с.

35. Паллю де Ла Барьер Р. Курс теории автоматизированного управления.- М.: Машиностроение, 1973. 397с.

36. Пальков А.П. Климатическая характеристика аэропорта Шереметьево.- М.: НИИАК, 1967.

37. Принципы построения автоматизированных систем метеорологического обеспечения авиации. Под редакцией Щукина Г.Г. Л.: Гидрометиздат, 1991. 172 с.

38. Приборы и установки для метеорологических измерений на аэродромах, под редакцией Афиногенова Л.П., Романова Е.В. Гидрометиздат, 1981. 295с.

39. Руководство по аэропортовым службам. Рассеяние тумана. Международная организация гражданской авиации, ДОК Э037-А/898. Часть 4, 1977. 47с.

40. Русол В. А. Оптимизация -маневрирования воздушных судов М * Транспорт, 1986. 207с.

41. Русол В.А., Брусиловский В.Е., Иванов К.П., Лихачев Б.А. Экономия ресурсов в гражданской авиации. М.: Транспорт, 1991. - 262 с.

42. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Некоторые методики и средства повышения эффективности использования воздушных судов в сложных метеоусловиях. ВИНИТИ, Транспорт, наука, техника, управление. Сборник обзорной информации № 7, М., 1994. 19с.

43. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Основные методы повышения эффективности использования воздушных судов. ВНТК, Москва, 1988. МИИГА Доклад (тезисы докладов). 5с.

44. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Прибор контроля занятости ВПП. 5-ВНТК по безопасности полетов, Ленинград, ОЛАГА, 1988. 5с.

45. Русол В.А., Ярошевич Л.В. Принципы построения алгоритмов принятия решения на посадку самолетов по критериям метеорологической обстановки аэродрома. Сб. трудов ОЛАГА, 1990. 8с.

46. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения матехматической физики. -М.: Наука, 1972. 735с.

47. Трапезников В.А. Управление и научно-технический прогресс. М.: Наука, 1983. 224 с.

48. Труды ЦАО «Физика облаков и активных воздействий». М.: Гидрометиздат, вып. 171, 1988, с. 50-62.

49. Хворостьянов В.И., Котова О.П. Численные эксперименты с трехмерной моделью искусственной кристаллизации тумана и рекомендации по воздействию. Метеорология и гидрология, 1988, №12.

50. Хворостьянов В.И. Трехмерная нестационарная микрофизическая численная модель искусственной кристаллизации и рассеяния туманов и низких облаков. Труды ДАО, 1988, вып. 171.

51. Хирс Д., Паунд Г. Испарение и конденсация. М.: Металлургия, 1966. 195с.

52. Busen J. Computational algorithms for Closed Queueing networks with Exponential Servers. Communications of ACM, 1973, V. 16,9, p. 527-531.

53. Guide for airport services . Fog dispersal., 1997. International Organization of civil aviation, DOC 3037-A/898, Part 4, 47 p.

54. Travin, U, 1985: Fog dispersal at airfields. A Foreign Military Review. N 10. p 50-55.

55. Keshava Murty R.N. On the maintenance of the mean zonal motion in the indian summer monsoon. Monthly Weather Rev., 1968, v. 96, N 1.но33363*1028-. 2622201816/412/061. V