Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака

 

Использование: для управления активными воздействиями на различные облака с целью предотвращения градобитий и вызывания осадков. Сущность: авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака содержит размещенные на борту самолета средства активных воздействий и аппаратуру для измерения параметров атмосферной среды, а также сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему регистрации и обработки результатов измерений. На борту также размещены система приема и телепередачи данных, содержащая радиостанцию и радиомодем, блок управления бортовыми средствами активных воздействий на облака. Блок управления содержит процессор с цветным видеотерминалом и пультом управления. Авиационный метеорологический комплекс содержит также наземную станцию управления полетом и активными воздействиями, включающую метеорадиолокатор и связанный с ним функционально вычислитель, к выходу которого подключена система приема и телепередачи данных. Технический результат: расширение сферы применения и повышения эффективности активных воздействий на облака. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области технических средств, используемых для активных воздействий на облака, и облачные системы с целью искусственного увеличения осадков и предотвращения градобитии.

Известны различные технические средства для активных воздействий на облака и облачные системы, представляющие в основном размещенные на пунктах воздействия стационарные противоградовые ракетные комплексы, управление которыми осуществляется с командного пункта по радиоканалу как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме (Бибилашвили Н.Ш., Бурцев И.И., Серегин Ю.А. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, с.37-48.; патент Российской федерации 2083999, 1997 г.).

Данные системы широко применяется как у нас в стране, так и за рубежом для управления активными воздействиями на градовые облака с применением ракетной техники. Вместе с тем функциональные возможности таких систем ограничены. Так, например, при существующем составе и программном обеспечении они могут быть использованы только для управления активными воздействиями на облака с использованием стационарных ракетных пунктов воздействия.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является авиационный метеорологический комплекс Ил-18Д "Циклон", созданный на базе серийного самолета Ил-18Д, содержащий размещенные на борту средства активных воздействий и метеорологическое оборудование для измерения параметров атмосферной среды, а также бортовая автоматизированная система для регистрации и обработки измерений на борту (Многоцелевой самолет-метеолаборатория Ил-18Д "Циклон": Проспект ВДНХ. - г. Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД. - 7 с. Прототип).

Известный авиационный метеорологический комплекс предназначен для проведения научных исследований атмосферных процессов и отработки методики по искусственному вызыванию осадков в интересах народного хозяйства. В состав научно-исследовательской аппаратуры входит большой комплекс измерительной аппаратуры. В салонах самолета размещены 19 стендов с 34 рабочими местами для членов научного экипажа. В качестве средств активных воздействий на облака используются системы автоматического отстрела пиропатронов АСО-2И и КДС-155, а также системы дозированного выброса в атмосферу реагента, например гранул твердой углекислоты.

Наряду с преимуществами данный комплекс имеет ряд существенных недостатков, которые заключаются в том, что комплекс предназначен в основном для проведения исследовательских работ. Он не обеспечивает автоматическое управление средствам активных воздействий, поскольку предназначен для регистрации и автоматизированной обработки измерений параметров атмосферы бортовыми приборами. По этой причине технически невозможно воздействовать на градовые облака из-за отсутствия радиолокационных данных по площадкам засева, которые могут быть получены только с наземных радиолокационных станций. В этой связи активные воздействия осуществляются только на дождевые облака с целью увеличения осадков. При этом отстрел пироэлементов осуществляется в вершину облака при движении самолета над верхней ее кромкой, а определение зоны внесения реагента и оценка результатов воздействия осуществляется визуально.

Указанные недостатки ограничивают сферу применения комплекса и снижают эффективность его применения для активных воздействий на облака и облачные системы различных типов.

Техническим результатом от использования заявленного технического решения является расширение сферы применения и повышение эффективности активных воздействий на облака и облачные системы различных типов с применением авиации.

Технический результат достигается тем, что в известном авиационном метеорологическом комплексе, содержащем размещенные на борту самолета средства активных воздействий, аппаратуру для измерения параметров атмосферной среды и сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему регистрации и обработки результатов измерений, в нем на борту самолета дополнительно размещены система приема и телепередачи данных, содержащая радиостанцию и радиомодем, блок управления, сопряженный с бортовыми средствами активных воздействий на облака, при этом блок управления содержит процессор с цветным видеотерминалом и пультом управления, причем к первому и второму входу процессора подключены соответственно радиомодем системы приема и телепередачи данных и спутниковый определитель координат, а к третьему входу процессора подключен выход бортовой автоматизированной системы регистрации и обработки результатов измерений, при этом каждый управляющий выход процессора подключен к соответствующему каналу управления, содержащему размещенные последовательно цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, при этом выход усилителя мощности каждого канала управления подключен к входу исполнительного механизма соответствующего средства активного воздействия.

Технический результат достигается также и тем, что авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака содержит наземную станцию управления полетом и активными воздействиями, включающую метеорадиолокатор, к выходу которого подключены последовательно вычислитель и устройство приема и телепередачи данных, включающее радиостанцию, и связанный с ним радиомодем.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема авиационного метеорологического комплекса для активных воздействий на облака.

Авиационный метеорологический комплекс содержит размещенные на борту самолета 1 аппаратуру для измерения параметров атмосферной среды 2 и сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему для регистрации и обработки результатов измерений 3.

На борту самолета размещены также последовательно система приема и телепередачи данных 4, содержащая радиостанцию 5 и подключенный к нему радиомодем 6, бортовой блок управления активными воздействиями 7 и бортовые средства активных воздействий на облака 8, 9 и 10. Количество и состав средств воздействия могут быть различными в зависимости от применяемой технологии. В данном случае на борту самолета размещены бортовая ракетная пусковая установка 8, система автоматического отстрела пиропатронов 9 и устройство для внесения гранул твердой углекислоты в облачную среду 10.

Блок управления средствами активных воздействий содержит процессор 11 с цветным видеотерминалом (на рисунке не показан) и пультом управления 12. К первому управляющему выходу процессора 11 подключены последовательно цифроаналоговый преобразователь 13 и усилитель мощности 14, связанный с исполнительным механизмом управления 15 ракетной пусковой установкой 8. Ко второму управляющему выходу процессора 11 подключены аналогично второй цифроаналоговый преобразователь 16 и второй усилитель мощности 17, подключенный своим выходом к входу исполнительного механизма 18 системы автоматического отстрела пиропатронов 9. И наконец, к третьему управляющему выходу процессора 11 подключены последовательно третий цифроаналоговый преобразователь 19 и третий усилитель мощности 20, подключенный в свою очередь к исполнительному механизму 21 устройства для внесения гранул твердой углекислоты в облачную среду 10. При этом к первому входу процессора 11 подключен радиомодем 6 системы приема и телепередачи данных 4, а ко второму его входу подключен спутниковый определитель координат 22. При этом к третьему входу процессора 11 подключена бортовая автоматизированная система регистрации и обработки результатов измерений 3.

Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака содержит также наземную станцию управления полетом и активными воздействиями 23. Наземная станция управления полетом и активными воздействиями 23 обеспечивает выработку команд на воздействие, определение безопасных маршрутов полета и наведение самолетов на цель, а также обеспечивает контроль результатов воздействия и определяет программу полета после засева.

Наземная станция управления полетом и активными воздействиями 23 включает метеорадиолокатор 24, к выходу которого подключены последовательно вычислитель 25 и устройство приема и телепередачи данных 26, включающее радиостанцию 27 и связанный с ним радиомодем 28. Размещенный на борту самолета 1 блок управления средствами активных воздействий 7 связан по каналам радиосвязи с наземной станцией управления полетом и активными воздействиями 23.

Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака работает следующим образом.

Метеорадиолокатор 24 осуществляет обзор трехмерного пространства с заданной периодичностью, аналогово-цифровое преобразование, осреднение и ввод сигналов в вычислитель 25 с подавлением местных предметов. В вычислителе 25 осуществляется расчет радиолокационной отражаемости и характеристик облаков, а также осуществляется формирование карты облачности и площадок засева. Одновременно с борта самолета от процессора 11, через систему приема и телепередачи данных 4, в вычислитель 25 наземной станции управления полетом и активными воздействиями 23 через систему приема и телепередачи данных 26 поступает необходимая информация, характеризующая текущие координаты самолета 1 и другие необходимые метеорологические данные, которые поступают на вход процессора 11 от сопряженной с ней бортовой автоматизированной системы для регистрации и обработки результатов измерений 3. С учетом данной информации в вычислителе 25 наземной станции управления полетом и активными воздействиями 23 формируется карта облачности с площадками засева и на фоне данной карты облачности с площадками засева отображается положение самолета 1 (карта облачности и площадки засева на рисунке не показаны). Вся данная информация по каналам радиосвязи через системы приема и телепередачи данных 26 и 4 передается на борт самолета 1 с заданной частотой обновления. На борту самолета 1 информация поступает в процессор 11, где обрабатывается соответствующим образом и отображается в цвете на цветном видеотерминале в виде динамической картинки, позволяющей оператору наблюдать визуально маршрут полета самолета 1 на фоне облачной среды и площадок засева, а также осуществлять воздействие на облака как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме.

При автоматическом режиме воздействия в вычислителе 25 наземной станции управления полетом и активными воздействиями 23, в зависимости от типа облачности, формируется соответствующая команда на воздействие. При этом учитываются взаимное расположение площадки засева и самолета 1, а также скорости их перемещения в пространстве. Подлет самолета 1 к площадке засева осуществляется строго по заданному оптимальному маршруту на фоне карты облачности. В зависимости от типа облаков и технологии воздействия приводится в действие соответствующее техническое средство воздействия. Например, при воздействии на градовое облако самолет 1, двигаясь по заданному маршруту, приближается к площадке засева. При достижении самолета 1 заданной точки сигнал от процессора 11 поступает последовательно на цифроаналоговый преобразователь 13, усилитель мощности 14 и соответствующий исполнительный механизм 15, который приводит в действие бортовую ракетную установку 8. Если же воздействие на облака осуществляется с целью искусственного вызывания осадков, то используются другие технические средства, например система автоматического отстрела пиропатронов 9 либо устройство для внесения гранул твердой углекислоты в облачную среду 10.

В особых ситуациях, когда воздействие осуществляется на фидерные облака, не фиксирующие метеорадиолокатором 24, включение средств воздействий в режим работы осуществляется в полуавтоматическом режиме с пульта управления 12. При этом оператор, наблюдая за обстановкой визуально, оценивает ситуацию и с помощью пульта управления 12 вводит в вычислитель 11 соответствующие команды на включение тех или иных средств воздействия.

Предложенный авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака отличается от известных повышенными функциональными возможностями и высокой эффективностью, что достигается за счет полной автоматизации всех процессов, связанных с контролем метеообстановки и активными воздействиями.

Формула изобретения

1. Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака, содержащий размещенные на борту самолета средства активных воздействий и аппаратуру для измерения параметров атмосферной среды, а также сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему регистрации и обработки результатов измерений, отличающийся тем, что в нем на борту самолета дополнительно размещены система приема и телепередачи данных, содержащая радиостанцию и радиомодем, блок управления, сопряженный с бортовыми средствами активных воздействий на облака, при этом блок управления содержит процессор с цветным видеотерминалом и пультом управления, причем к первому и второму входу процессора подключены соответственно радиомодем системы приема и телепередачи данных, и спутниковый определитель координат, а к третьему его входу подключен выход бортовой автоматизированной системы регистрации и обработки результатов измерений, при этом каждый управляющий выход процессора подключен к соответствующему каналу управления, содержащему размещенные последовательно цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, при этом выход усилителя мощности каждого канала управления подключен к входу исполнительного механизма соответствующего средства активного воздействия.

2. Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака по п.1, отличающийся тем, что он содержит наземную станцию управления полетом и активными воздействиями, включающую метеорадиолокатор, к выходу которого подключены последовательно вычислитель и устройство приема и телепередачи данных, включающее радиостанцию, и связанный с ним радиомодем.

РИСУНКИ

Рисунок 1