Способ формирования модели прогноза образования конденсационных следов (кс) самолетов гражданской авиации (га) с конкретным типом газотурбинного двигателя и конденсационных перистых облаков (кпо) с использованием количественных показателей образования кс и кпо для экологической оптимизации полетов самолетов га на конкретных трассах в различных регионах земли и возможности снижения влияния эмиссии двигателей на парниковый эффект

Изобретение относится к области авиационной экологии и может быть использовано для выявления влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата. Сущность: измеряют в крейсерском полете самолета с конкретным типом газотурбинного двигателя следующие параметры: высоту, давление, температуру наружного воздуха, относительную влажность атмосферного воздуха, скорость полета, полную температуру газов за турбиной низкого давления, частоту вращения одного из роторов двигателя, расход топлива. Фиксируют наличие или отсутствие КС. Вычисляют для каждой заданной высоты суммарный количественный показатель пересыщения пара при относительной влажности атмосферного воздуха 60% и равенстве температуры наружного воздуха и стандартной температуры. Вычисляют значения граничной высоты образования КС за самолетом конкретного типа при различных отклонениях температуры наружного воздуха от стандартной и различных значениях относительной влажности атмосферного воздуха. Формируют модель прогноза образования и существования КС и КПО, образующихся при наличии КС, за самолетом конкретного типа в заданных участках трасс полета. Определяют показатели изменения теплового эффекта от наличия КПО в заданном участке трассы полета самолета конкретного типа на определенной высоте с учетом плотности воздушного движения. Технический результат: повышение точности оценки экологической оптимизации ежедневных полетов и особенностей атмосферных условий на высотах крейсерских полетов самолетов ГА. 11 ил.

 

Изобретение относится к области авиации и экологии и может быть использовано для выявления условий неблагоприятного влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата и разработки способов уменьшения этого влияния.

Современные оценки антропогенных воздействий на окружающую среду показывают, что существенный вклад в загрязнение атмосферы привносит авиация. Продукты сгорания, выделяемые авиационными двигателями, повышают концентрацию углекислого газа, водяного пара, метана, окислов азота и др. и содержат аэрозоли и частицы. В результате все эти факторы повышают «тепличный» эффект атмосферы. В этом контексте ожидаемое увеличение объема авиационных перевозок может оказать существенное влияние на развитие, протяженность и частоту образования перистой облачности, влияющей на теплообмен с Землей.

Одним из наиболее существенных факторов влияния авиации на образование и развитие перистых облаков являются конденсационные следы (КС) самолетов, которые образуются в результате конденсации и замерзания водяного пара, содержащегося в выхлопной струе авиадвигателей. КС образуются и существуют на тех же высотах, что и перистые облака, по структуре они близки к ним и их называют конденсационными перистыми облаками КПО (Cirrus tractus). При этом КПО существуют в атмосфере при относительной влажности атмосферы φнв>100% по льду, а КС исчезают в течение нескольких минут после их образования при φнв<100% по льду. Влияние КС (площади их покрытия) на теплообмен с Землей в 10…15 раз меньше, чем от КПО. По оценке начала 1990-х годов площадь, покрываемая КС и КПО, может быть в среднем порядка 0,1% земной поверхности, но сильно различается по регионам, а к 2050 г. можно ожидать увеличение ее до 0,5%. Ожидаемое увеличение может происходить вследствие как увеличения объема авиаперевозок, так и повышения КПД авиадвигателей и может быть уменьшено путем экологической оптимизации полетов самолетов с учетом особенностей характеристик конкретных двигателей, особенностей атмосферных условий в различных регионах в различное время года и суток, а также с учетом уменьшения подогрева поверхности Земли от наличия КС и КПО в дневное время суток и снижения парникового эффекта путем уменьшения КС и КПО в ночное время суток. В статье «Potential to reduce the climate impact of aviation by flight level changes» авторов Schumann U., Graf K., Mannstein H., 3rd AIAA Atmospheric Space Environments Conference 27-30 June 2011, Honolulu, Hawaii обоснована новая концепция уменьшения парникового эффекта от эмиссии двигателя, приводящей к образованию КС и КПО, за счет различного влияния существующих КПО на теплообмен с Землей в дневное и ночное время. В работе не рассматриваются количественные показатели образования и существования КС и КПО, с помощью которых возможен расчет парникового эффекта в течение суток.

С целью снижения уровня загрязнений, создаваемых авиацией (шум, эмиссия газообразных веществ и аэрозолей) ИКАО рекомендует содействовать внедрению помимо технических также и дополнительных средств и методов (правил, ограничений), способствующих уменьшению вредного воздействия на окружающую среду.

Для достижения этих целей требуется количественная модель образования и существования КС и КПО, обеспечивающая оценку, прогноз и реализацию имеющихся возможностей снижения такого вредного влияния.

В статье «A contrail cirrus prediction tool» авторов Schumann U., Graf K., Mayer В. и др., ТАС-2: June 2010 представлена разработанная модель прогноза образования КПО при наличии КС за двигателем. Методика включает расчет количественных показателей КС по «тепловым» характеристикам двигателя, которые задаются приближенно, без учета эксперимента. Расчет образования КС проводился без учета ежедневных и осредненных изменений атмосферных условий конкретного полета, что не позволяет ее использовать для проведения экологической оптимизации полетов самолетов ГА на конкретных трассах в различных регионах Земли.

Количественная методика образования и существования КПО и КС также представлена в статье «Aviation induced diurnal North Atlantic cirrus cover cycle» авторов Graf K., Schumann U., Mannstein H., Mayer В., Geophysical Research Letters, vol. 39, li6804, dot: 10.1029/2012GL052590, 2012. Статья посвящена проведению исследований образования КПО при полетах самолетов в Северной Атлантике с использованием наблюдений со спутников. С помощью математической модели произведен расчет среднегодовых площадей покрытия конденсационными перистыми облаками определенного участка Северной Атлантики при существующей плотности воздушного движения косвенным методом, т.е. среднегодовая площадь покрытия КПО вычисляется как разность суммарной среднегодовой площади покрытия перистыми облаками (ПО), включая КПО и естественные ПО, и среднегодовой площади покрытия естественными ПО в аналогичном участке Южного полушария (предполагается, что там не летают самолеты, а следовательно, нет КС). Однако предложенная модель определения количественных показателей образования и существования КПО не позволяет проводить количественную оценку образования КС для конкретного самолета, т.к. не учитывает границ образования КС конкретного двигателя. Методика не учитывает ежедневные и осредненные изменения атмосферных условий конкретной трассы полета на конкретной высоте и, следовательно, не может быть распространена на различные регионы Земли.

Предлагаемый способ формирования количественной модели оценки, прогноза и путей экологической оптимизации полетов основывается на результатах исследований, проводимых в ЛИИ, а также на опубликованных результатах исследований, обобщений и рекомендаций, посвященных образованию и существованию КС и КПО, выполненных авторами.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, содержащийся в патенте №2467360 от 20 ноября 2012 г. «Способ формирования модели прогноза образования конденсационных следов самолетов с конкретным типом газотурбинного двигателя с использованием количественных показателей для образования конденсационных следов и возможности снижения влияния эмиссии двигателей на парниковый эффект», в котором в крейсерском полете самолета с конкретным типом ГТД измеряют высоту Н, давление р, температуру tнвнв), относительную влажность φнв атмосферного воздуха, скорость (числа М) полета, полную температуру газов за турбиной низкого давления t Т Н Д * ( Т Т Н Д * ) частоту вращения n одного из роторов двигателя (режим работы двигателя), расход топлива GT, фиксируют наличие или отсутствие КС, вычисляют среднюю температуру смешанной струи газа конкретного двигателя и атмосферы, температурный градиент влажности в смешанной струе на заданных высотах, вычисляют для каждой заданной высоты суммарный количественный показатель пересыщения пара hΣ при температуре наружного воздуха, равной стандартной температуре ТнвнвМСА, и относительной влажности φнв атмосферного воздуха, равной 60% (~100% по льду), строят графическую зависимость hΣ=f(H), затем определяют граничную высоту образования КС Нгр.МСА из условия hΣ=0.

Недостаток способа заключается в том, что при определении граничной высоты образования КС за самолетом с конкретным типом двигателя не учитывается влияние отклонений температуры наружного воздуха от стандартной (МСА), а также изменений относительной влажности атмосферного воздуха, что не позволяет проводить экологическую оптимизацию полетов самолетов ГА на конкретных трассах в различных регионах Земли с учетом изменения атмосферных условий.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении достоверности и более точной оценке экологической оптимизации ежедневных полетов с учетом минимизации парникового эффекта в различное время года и суток, особенностей атмосферных условий на высотах крейсерских полетов самолетов ГА с учетом плотности воздушного движения и затем проведении интегрального ежемесячного и ежегодного планирования полетов.

Для достижения ожидаемого технического результата в способе формирования модели прогноза образования конденсационных следов (КС) самолетов с конкретным типом газотурбинного двигателя и конденсационных перистых облаков (КПО) с использованием количественных показателей образования КС и КПО для экологической оптимизации полетов самолетов ГА на конкретных трассах в различных регионах Земли и возможности снижения влияния эмиссии двигателей на парниковый эффект, включающем измерение в крейсерском полете самолета с конкретным типом газотурбинного двигателя (ГТД) параметров: высоты Н, давления, температуры наружного воздуха tнв °С (Тнв К), относительной влажности φнв, %, атмосферного воздуха, скорости (числа М) полета, полной температуры газов за турбиной низкого давления, частоты вращения одного из роторов двигателя (режим работы двигателя), расхода топлива, фиксации наличия или отсутствия конденсационных следов (КС), вычисление для каждой заданной высоты суммарного количественного показателя пересыщения пара hΣ, Па, при температуре наружного воздуха, равной стандартной температуре на каждой заданной высоте ТнвнвМСА, и относительной влажности φнв атмосферного воздуха, равной 60% (~100% по льду), построение графической зависимости hΣ=f(H) и определение граничной высоты образования КС из условия hΣ=0, дополнительно вычисляют значения граничной высоты образования КС за самолетом конкретного типа Нгр. при различных отклонениях температуры наружного воздуха от стандартной ΔТнв гр.нвнвМСА и значениях относительной влажности атмосферного воздуха φнв=0…100%. Получают графическую зависимость Нгр.=f(ΔТнв гр., φнв) для самолета конкретного типа, которую используют для формирования модели прогноза образования и существования КС и конденсационных перистых облаков (КПО) за самолетом конкретного типа в заданных участках трасс полета. Для этого на участках выбранных трасс измеряют с помощью радиозондов, запускаемых несколько раз за сутки, на различных высотах температуру tнв ежедн. °С (Тнв ежедн. К) и относительную влажность φнв ежедн., % наружного воздуха в течение длительного времени (года, нескольких лет).

Вычисляют среднемесячные и среднегодовые значения температуры Т н в с р . м е с . , Т н в с р . г о д . и относительной влажности ϕ н в с р . м е с . , ϕ н в с р . г о д . атмосферного воздуха, а также их среднеквадратичные отклонения σТ, σφ по формулам:

Т н в с р . м е с . = i = 1 n Т н в е ж е д н . i n , ( 1 )

Т н в с р . г о д . = i = 1 к Т н в е ж е д н . i к , ( 2 )

ϕ н в с р . м е с . = i = 1 n ϕ н в е ж е д н . i n , ( 3 )

ϕ н в с р . г о д . = i = 1 к ϕ н в е ж е д н . i к , ( 4 )

σ Т = i = 1 n ( Т н в е ж е д н . i Т н в с р . м е с . ) 2 n , ( 5 )

σ ϕ = i = 1 n ( ϕ н в е ж е д н . i ϕ н в с р . м е с . ) 2 n , ( 6 )

где n - число дней в месяце, к - число дней в году.

Вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество дней Dφ(τ), % дней, с относительной влажностью φнв≥100% по льду на различных высотах в течение суток (что позволяет прогнозировать образование КПО), отклонения ежедневных, среднемесячных и среднегодовых значений температуры ΔТнв ежедн., ΔТнв мес., ΔТнв год. от стандартных значений температуры ТнвМСА на этих высотах в течение суток по формулам:

Δ Т н в е ж е д н . = Т н в е ж е д н . Т н в М С А , ( 7 )

Δ Т н в м е с . = Т н в с р . м е с . Т н в М С А , ( 8 )

Δ Т н в г о д . = Т н в с р . г о д . Т н в М С А . ( 9 )

Определяют возможность образования КС за самолетом конкретного типа на заданной высоте Нзад. в заданном участке трассы полета в определенное время суток по формуле:

Δ Т = Т н в Т н в г р . , ( 10 )

где ΔТнв=ΔТнв ежедн., ΔТнв мес., ΔТнв год. на Нзад.,

ΔТнв гр. определяют по графической зависимости Нгр.=f(ΔТнв гр., φнв) для самолета конкретного типа при Нгр.зад. с учетом величины относительной влажности атмосферного воздуха ( ϕ н в е ж е д н . , ϕ н в с р . м е с . , ϕ н в с р . г о д . ),

если ΔТ>0, то КС образовываться не будут,

если ΔТ<0, то за самолетом конкретного типа будут образовываться КС.

Определяют условия образования КПО за самолетом конкретного типа на заданной высоте Нзад. в заданном участке трассы полета в определенное время суток: КПО образуются при наличии КС за самолетом, при этом величина относительной влажности атмосферного воздуха (ежедневной, среднемесячной, среднегодовой) должна составлять не менее 100% по льду (~60% по воде).

Далее вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество дней с образовавшимися КС (что позволяет прогнозировать образование КПО) за самолетом конкретного типа на конкретной высоте полета в заданном участке трассы полета в различное время суток DКС(τ), % дней, и дней с образовавшимися КПО DКПО(τ), % дней.

Вычисляют возможную продолжительность существования КПО τсущ.КПО, час, как время, в течение которого относительная влажность наружного воздуха сохраняется ≥100% по льду (60% по воде) на конкретных высоте и участке трассы полета (при наличии КС за конкретным самолетом).

Формируют количественные показатели образования и существования КПО, для этого на конкретной высоте для конкретного времени суток вычисляют: среднегодовое (среднемесячное) количество дней, когда образуются КПО на заданном участке трассы полета самолетов конкретного типа с учетом плотности воздушного движения на этом участке по формуле:

A ( τ ) = D К П О ( τ ) N ( τ ) , ( 11 )

где τ - время суток, час,

N(τ) - плотность воздушного движения по времени суток в заданном участке трассы полета, количество полетов/км·час,

- среднегодовое (среднемесячное) количество образовавшихся КПО по времени суток при условии, что КПО не исчезают в течение времени (τ1 … τш) на заданной высоте по формуле:

S о б р . К П О ( τ ) = τ 1 τ i A ( τ ) d τ , % д н е й к о л в о п о л е т о в / к м , ( 12 )

- среднегодовое (среднемесячное) количество исчезающих КПО по времени суток на заданной высоте, т.е. КПО образовались и исчезли через определенное время τсущ.КПО по формуле:

S и с ч е з . К П О ( τ ) = τ 1 τ i A ( τ τ с у щ . К П О ) d τ , ( 13 )

- среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО по времени суток на заданной высоте при условии, что КПО образовались и существуют определенное время τсущ.КПО по формуле:

S с у щ . К П О ( τ ) = S о б р . К П О ( τ ) S и с ч е з . К П О ( τ ) . ( 14 )

Определяют показатели изменения теплового эффекта от наличия КПО в заданном участке трассы полета самолета конкретного типа на определенной высоте с учетом плотности воздушного движения, для этого вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО в дневное время суток - количественный показатель охлаждения Земли П с у щ . К П О д е н ь от наличия КПО и среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО в ночное время суток - количественный показатель подогрева Земли П с у щ . К П О н о ч ь от наличия КПО при условии, что КПО образовались и существовали определенное время τсущ.КПО по формулам:

П с у щ . К П О д е н ь = τ 1 τ 2 S с у щ . К П О ( τ ) d τ , % д н е й к о л в о п о л е т о в ч а с . / к м , ( 15 )

где τ1 и τ2 - начало и конец дневного времени суток;

П с у щ . К П О н о ч ь = τ 3 τ 4 S с у щ . К П О ( τ ) d τ , ( 16 )

где τ3 и τ4 - начало и конец ночного времени суток.

Таким образом, с помощью полученных количественных показателей изменения теплового эффекта от наличия КПО достигают возможности проведения экологической оптимизации ежегодного (ежемесячного) планирования полетов с учетом минимизации парникового эффекта от образования и существования КС и КПО за самолетами с конкретным типом газотурбинного двигателя на высотах крейсерских полетов самолетов ГА на конкретных участках трасс полетов.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, представленными на фигурах 1…11.

На фиг.1 показано изменение границ образования КС Нгр., км, за заданным самолетом при отклонении температуры наружного воздуха от стандартной от 0 до +7° и изменении относительной влажности φнв=20…100%.

На фиг.2 показано изменение среднегодового количества дней с относительной влажностью больше 60% Dφ(τ), % дней, в течение суток на высоте Н=11 км в выбранном участке трассы полета (кривая 3).

На фиг.3 показано изменение среднегодового количества дней с КС за самолетом DKC(τ), % дней, в течение суток на высоте Н=11 км в выбранном участке трассы полета (кривая 4).

На фиг.4 показано изменение среднегодового количества дней с КПО за самолетом DКПО(τ), % дней, в течение суток на высоте Н=11 км в выбранном участке трассы полета (кривая 5).

На фиг.5 показано изменение исходной плотности воздушного движения N(τ), количество полетов/км·час, по времени суток (кривая 6);

на фиг.6 показано изменение среднегодового количества дней с КПО за самолетом на заданном участке трассы полета А(τ), % дней · количество полетов 1 км · час, с учетом исходной плотности воздушного движения на этом участке в течение суток на высоте Н=11 км (кривая 7).

На фиг.7 показано изменение среднегодового количества образовавшихся КПО за самолетом на заданном участке трассы полета Sобр.КПО(τ), % дней · количество полетов/км, в течение суток на высоте Н=11 км с исходной N(τ) (кривая 8) и изменение среднегодового количества исчезающих КПО Sисч.КПО(τ), % дней · количество полетов 1 км, за тем же самолетом через 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 час (кривые 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 соответственно) на высоте Н=11 км по времени суток.

На фиг.8 показано изменение среднегодового количества существующих КПО за самолетом на заданном участке трассы полета Sсущ.КПО(τ), % дней · количество полетов 1 км, по времени суток на высоте Н=11 км с исходной N(τ) при условии, что КПО образовались и существовали 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 час (кривые 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22).

На фиг.9 показано изменение исходной плотности воздушного движения (кривая 6); N(τ), смещенной на 3 часа (кривая 23); N(τ), смещенной на 6 часов (кривая 24) по времени суток.

На фиг.10 показано изменение среднегодового количества дней с КПО за самолетом на заданном участке трассы полета А(τ), % дней · количество полетов 1 км · час, с учетом исходной плотности воздушного движения на этом участке по времени суток на высоте H=11 км (кривая 7), с N(τ), смещенной на 3 часа (кривая 25), и с N(τ), смещенной на 6 час (кривая 26).

На фиг.11 показано изменение среднегодового количества существующих КПО Sсущ.КПО(τ), % дней · количество полетов/км, за самолетом на заданном участке трассы полета по времени суток на высоте Н=11 км с исходной N(τ) (кривая 18), с N(τ), смещенной на 3 часа (кривая 27), и с N(τ), смещенной на 6 часов (кривая 28), при условии, что КПО образовались и существовали 4 часа.

Способ осуществляется следующим образом.

В крейсерских полетах самолета с конкретным типом газотурбинного двигателя (ГТД) на различных высотах измеряют: давление, температуру наружного воздуха tнв °C (Тнв К), относительную влажность φнв, % атмосферного воздуха, скорость полета, полную температуру газов за турбиной низкого давления, частоту вращения одного из роторов двигателя (режим работы двигателя), расход топлива. С использованием этих данных по расчетным характеристикам конкретного двигателя вычисляют значения граничной высоты образования КС за самолетом конкретного типа Нгр. при температуре наружного воздуха, равной стандартной температуре на каждой заданной высоте ТнвнвМСА, и относительной влажности φнв атмосферного воздуха, равной 60% (~100% по льду), вычисляют значения граничной высоты образования КС за самолетом конкретного типа Нгр. при различных отклонениях температуры наружного воздуха от стандартной ΔТнв гр.нвнвМСА и значениях относительной влажности атмосферного воздуха φнв=0…100% и получают графическую зависимость Нгр.=f(ΔТнв гр., φнв) (см фиг.1, кривые φнв=20…100%), которую используют для формирования модели прогноза образования и существования КС и конденсационных перистых облаков (КПО) за самолетом конкретного типа в заданных участках трасс полета, для этого на участках выбранных трасс измеряют с помощью радиозондов, запускаемых несколько раз за сутки, на различных высотах температуру tнв ежедн. °С (Тнв ежедн. К) и относительную влажность φнв ежедн., % наружного воздуха в течение длительного времени (года, нескольких лет), вычисляют среднемесячные и среднегодовые значения температуры Т н в с р . м е с . , Т н в с р . г о д . и относительной влажности ϕ н в с р . м е с . , ϕ н в с р . г о д . атмосферного воздуха, а также их среднеквадратичные отклонения σТ, σφ, по формулам:

Т н в с р . м е с . = i = 1 n Т н в е ж е д н . i n , ( 1 )

Т н в с р . г о д . = i = 1 к Т н в е ж е д н . i к , ( 2 )

ϕ н в с р . м е с . = i = 1 n ϕ н в е ж е д н . i n , ( 3 )

ϕ н в с р . г о д . = i = 1 к ϕ н в е ж е д н . i к , ( 4 )

σ Т = i = 1 n ( Т н в е ж е д н . i Т н в с р . м е с . ) 2 n , ( 5 )

σ ϕ = i = 1 n ( ϕ н в е ж е д н . i ϕ н в с р . м е с . ) 2 n , ( 6 )

где n - число дней в месяце, к - число дней в году,

вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество дней Dφ(τ), % дней, с относительной влажностью φнв≥100% по льду на различных высотах в течение суток (что позволяет прогнозировать образование КПО) (см. фиг.2), отклонения ежедневных, среднемесячных и среднегодовых значений температуры ΔТнв ежедн., ΔТнв мес., ΔТнв год. от стандартных значений температуры ТнвМСА на этих высотах в течение суток по формулам:

Δ Т н в е ж е д н . = Т н в е ж е д н . Т н в М С А , ( 7 )

Δ Т н в м е с . = Т н в с р . м е с . Т н в М С А , ( 8 )

Δ Т н в г о д . = Т н в с р . г о д . Т н в М С А ( 9 ) ;

определяют возможность образования КС за самолетом конкретного типа на заданной высоте Нзад. в заданном участке трассы полета в определенное время суток по формуле:

Δ Т = Т н в Т н в г р . , ( 10 )

где ΔТнв=ΔТнв ежедн., ΔТнв мес., ΔТнв год. на Нзад.,

ΔТнв гр. определяют по графической зависимости Нгр.=f(ΔТнв гр., φнв) для самолета конкретного типа при Нгр.зад. с учетом величины относительной влажности атмосферного воздуха ( ϕ н в е ж е д н . , ϕ н в с р . м е с . , ϕ н в с р . г о д . ),

если ΔТ>0, то КС образовываться не будут,

если ΔТ<0, то за самолетом конкретного типа будут образовываться КС,

определяют условия образования КПО за самолетом конкретного типа на заданной высоте Нзад. в заданном участке трассы полета в определенное время суток: КПО образуются при наличии КС за самолетом, при этом величина относительной влажности атмосферного воздуха (ежедневной, среднемесячной, среднегодовой) должна составлять не менее 100% по льду (~60% по воде),

далее вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество дней с образовавшимися КС, что позволяет прогнозировать образование КПО у за самолетом конкретного типа на конкретной высоте полета в заданном участке трассы полета в различное время суток DКС(τ), % дней (см. фиг.3), и дней с образовавшимися КПО DКПО(τ), % дней, (см. фиг.4), вычисляют возможную продолжительность существования КПО τсущ.КПО, час, время, в течение которого относительная влажность наружного воздуха сохраняется ±100% по льду (60% по воде) на конкретных высоте и участке трассы полета (при наличии КС за конкретным самолетом),

формируют количественные показатели образования и существования КПО, для этого на конкретной высоте для конкретного времени суток вычисляют: среднегодовое (среднемесячное) количество дней, когда образуются КПО на заданном участке трассы полета самолетов конкретного типа с учетом плотности воздушного движения на этом участке по формуле:

A ( τ ) = D К П О ( τ ) N ( τ ) , ( 11 )

где τ - время суток, час,

N(τ) - плотность воздушного движения по времени суток в заданном участке трассы полета, количество полетов/км·час (см. фиг.5 и 6),

- среднегодовое (среднемесячное) количество образовавшихся КПО по времени суток при условии, что КПО не исчезают в течение времени (τ1 … τi) на заданной высоте (см. фиг.7, кривая 8) по формуле:

S о б р . К П О ( τ ) = τ 1 τ i A ( τ ) d τ , % д н е й к о л в о п о л е т о в / к м , ( 12 )

- среднегодовое (среднемесячное) количество исчезающих КПО по времени суток на заданной высоте, т.е. КПО образовались и исчезли через определенное время τсущ.КПО (см. фиг.7, кривые 9-15) по формуле:

S и с ч е з . К П О ( τ ) = τ 1 τ i A ( τ τ с у щ . К П О ) d τ , ( 13 )

- среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО по времени суток на заданной высоте при условии, что КПО образовались и существуют определенное время τсущ.КПО (см. фиг.8, кривые 16-22) по формуле:

S с у щ . К П О ( τ ) = S о б р . К П О ( τ ) S и с ч е з . К П О ( τ ) . ( 14 )

определяют показатели изменения теплового эффекта от наличия КПО в заданном участке трассы полета самолета конкретного типа на определенной высоте с учетом плотности воздушного движения, для этого вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО в дневное время суток -количественный показатель охлаждения Земли П с у щ . К П О д е н ь от наличия КПО и среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО в ночное время суток - количественный показатель подогрева Земли П с у щ . К П О н о ч ь от наличия КПО при условии, что КПО образовались и существовали определенное время τсущ.КПО по формулам:

П с у щ . К П О д е н ь = τ 1 τ 2 S с у щ . К П О ( τ ) d τ , % д н е й к о л в о п о л е т о в ч а с . / к м , ( 15 )

где τ1 и τ2 - начало и конец дневного времени суток;

П с у щ . К П О н о ч ь = τ 3 τ 4 S с у щ . К П О ( τ ) d τ , ( 16 )

где τ3 и τ4 - начало и конец ночного времени суток.

Пример

Прогнозируются количественные показатели образования и существования КС и КПО, характеризующие их воздействие на подогрев (охлаждение) Земли, при полетах конкретного самолета ГА на высоте Нзад.=11 км на заданном участке трассы полета с учетом плотности воздушного движения для оценки влияния эмиссии паров воды на теплообмен с Землей.

Необходимым условием получения количественных показателей является определение граничной высоты Нгр. образования КС за исследуемым самолетом при различных отклонениях температуры наружного воздуха от стандартной ΔТнв гр.нвнвМСА и значениях относительной влажности атмосферного воздуха φнв=0…100%.

Для этого по характеристикам двигателя выполнен расчет показателей суммарного пересыщения пара на высотах 8, 9, 10, 11, 12 км при отклонениях температуры наружного воздуха tнв от стандартной tнвМСА от 0° до +7° и относительной влажности атмосферного воздуха φнв=0…100%.

Вычислены величины граничных высот образования КС Нгр. при изменении температуры наружного воздуха tнв=tнвМСА+Δtнв гр. (где Δtнв гp.=0°…7°) и φнв=0…100%, которые определяются из условия равенства нулю рассчитанных показателей суммарного пересыщения пара для каждого значения tнв и φнв для высот 8…12 км, что соответствует границе образования устойчивых КС. Получена графическая зависимость Нгр.=f(Δtнв гр., φнв), представленная на фигуре 1 (кривые φнв=20…100%).

На высоте Нзад.=11 км с помощью запускаемых радиозондов выполнены ежедневные (4 раза в сутки: 0, 6, 12, 18 ч. по Гринвичу) измерения температуры ( t н в е ж е д н . ) и относительной влажности наружного воздуха ϕ н в е ж е д н . в течение года. На основании этих данных определены отклонения Δ t н в е ж е д н . ежедневных значений температуры t н в е ж е д н . от стандартных значений температуры tнвМСА на Н=11 км (tнвМСА=-56,5°С) в 0, 6, 12, 18 часов каждого дня запуска радиозондов по формуле:

Δ t н в е ж е д н . = t н в е ж е д н . t н в М С А . ( 1 )

Полученные данные (пример по четырем дням) приведены в таблице 1.

Для определения ежедневного (0, 6, 12, 18 час ) наличия КС за самолетом вычисляем разность температур по формуле:

Δ t = Δ t н в е ж е д н . Δ t н в г р . , ( 2 )

Δtнв гр. определяем по графической зависимости Нгр.=f(Δtнв гр.) при Нгр.зад.=11 км с учетом замеренной относительной влажности ϕ н в е ж е д н . . На основании проведенных расчетов определяем ежедневное (4 раза в сутки) наличие КС:

если разность температур >0, КС образовываться не будут,

если разность температур ( Δ t н в е ж е д н . = Δ t н в г р . ) < 0 , то за данным самолетом будут образовываться КС.

Для дней с образовавшимися КС определяем наличие КПО по величине ежедневной относительной влажности атмосферного воздуха: если φнв ежедн.≥60%, то КПО будут образовываться.

Данные по образованию КС и КПО в 0, 6, 12, 18 ч. по Гринвичу для некоторых дней года приведены в таблице 1.

Таблица 1
Дни Время суток, час tнв ежедн., °C φнв ежедн., % Δtнв гр., °С Δtнв ежедн., °С Наличие КС Наличие КПО
1 0 -63,2 62,1 5,75 -6,7 + +
6 -62,4 62,2 5,75 -5,9 + +
12 -61,8 47,5 5,25 -5,3 + -
18 -61,9 59,0 5,7 -5,4 + -
2 0 -62,4 62,7 5,82 -5,9 + +
6 -52 52,5 5,45 4,5 + -
12 -51 57,2 5,62 5,5 + -
18 -60 63,9 5,85 -3,5 + +
3 0 -45,6 22,1 4,2 10,9 - -
6 -49,9 73,5 6,25 6,6 - -
12 -60,5 48,4 5,3 -4 + -
18 -59,1 39,4 4,92 -2,6 + -
4 0 -44,3 66,4 5,9 12,2 - -
6 -44,5 26,9 4,43 12 - -
12 -42,9 31 4,55 13,6 - -
18 -51 55,7 5,57 5,5 + -

Определяем наличие КС и КПО в течение всего года.

На основании полученных данных вычисляем среднегодовое количество дней (в % к общему количеству дней года, в которые производились замеры), когда φнв ежедн.≥60% (Dφ), когда образуются КС (DКС) и КПО (DКПО) за одним самолетом на высоте полета Н=11 км в различное время суток (0, 6, 12, 18, 24 час по Гринвичу) и возможную продолжительность существования КПО в различное время суток (τсущ.КПО).

Полученные данные приведены в таблице 2 и на фиг.2, 3 и 4.

Таблица 2
Время суток, час Кол-во дней в году Кол-во дней в году с φнв>60% Dφ, дней Кол-во дней в году с КС Кол-во дней в году с КС, DКС, % дней Кол-во дней в году с КПО Кол-во дней в году с КПО, DКПО, % дней N(τ)-1, кол-во пол./км·ч τсущ.КПО, час
0 365 7,7 264 72,3 25 6,8 0,01 <6
6 358 6,5 268 75 21 6 0,034 <6
12 362 0,85 266 73,5 2 0,6 0,03
18 348 5,5 254 73 16 4,6 0,013 <6
24 365 7,7 264 72,3 25 6,8 0,003

Далее вычисляем среднегодовое количество дней с КПО по времени суток на высоте Н=11 км с учетом исходной плотности воздушного движения на этом участке (фиг.6) по формуле:

A ( τ ) = D К П О ( τ ) N и с х . ( τ ) , ( 3 )

где τ - время суток (0, 6, 12, 18, 24 час),

Nисх.(τ) - исходной плотности воздушного движения,

количество полетов/км·час,

- среднегодовое количество образовавшихся КПО по времени суток (фиг.7, кривая 8) при условии, что КПО не исчезают в течение времени (τ1 …τi) на заданной высоте по формуле:

S о б р . К П О ( τ i ) = τ 1 τ i A ( τ ) d τ ( 4 )

где τ1=0 час, τi=0... 24 час

- среднегодовое количество исчезающих КПО по времени суток, т.е. КПО образовались и исчезли через время τсущ.КПО=1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 час (фиг.7, кривые 9…15) по формуле:

S и с ч е з . К П О ( τ i ) = τ 1 τ i A ( τ τ с у щ . К П О ) d τ , ( 5 )

- среднегодовое количество существующих КПО по времени суток при условии, что КПО образовались и существуют τсущ.КПО=1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 час (фиг.8, кривые 16…22) по формуле:

S с у щ . К П О ( τ i ) = S о б р . К П О ( τ i ) S и с ч е з . К П О ( τ i ) . ( 6 )

Полученные данные приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3
Время суток, час А(τ), % дней·кол-во пол./км·ч Sобр.КПО (24), % дней·кол-во пол./км Sисчез.КПО (1), % дней·кол-во пол./км Sисчез.КПО (2), % дней·кол-во пол./км Sисчез.КПО (4), % дней·кол-во пол./км. Sисчез.КПО (6), % дней·кол-во пол./км Sисчез.КПО (8), % дней·кол-во пол./км Sисчез.КПО (10), % дней·кол-во пол./км Sисчез.КПО (12),% дней·кол-во пол./км
0 0,048 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0,203 1,37 1,14 0,855 0,265 0 0 0 0
12 0,017 1,775 1,755 1,735 1,655 1,37 0,855 0,265 0
18 0,06 2,045 1,985 1,925 1,825 1,775 1,735 1,655 1,37
24 0,02 2,22 2,2 2,185 2,145 2,045 1,925 1,825 1,775
Таблица 4
Время суток, час Sсущ.КПО (1), % дней·кол-во пол./км Sсущ.КПО (2), % дней·кол-во пол./км Sсущ.КПО (4), % дней·кол-во пол./км Sсущ.КПО (6), % дней·кол-во пол./км Sсущ.КПО (8), % дней·кол-во пол./км Sсущ.КПО (10), % дней·кол-во пол./км Sсущ.КПО (12), % дней·кол-во пол./км
0 0 0 0 0 0 0 0
6 0,23 0,515 1,105 1,37 1,37 1,37 1,37
12 0,02 0,04 0,12 0,407 0,92 1,57 1,775
18 0,06 0,12 0,22 0,27 0,31 0,39 0,675
24 0,02 0,036 0,075 0,175 0,295 0,395 0,445

Определяют показатели изменения теплового эффекта от наличия КПО за самолетом над заданным участком трассы на высоте Н=11 км с учетом исходной плотности воздушного движения. Принимают, что КПО существовали 4 часа, а затем исчезали (τсущ.КПО=4 час). Это соответствует расчетам существования КПО за год на этом участке полета (τсущ.КПО<6 часов, см. таблицу 2).

Вычисляют среднегодовое количество существующих КПО в дневное время суток - количественный показатель охлаждения Земли П с у щ . К П О д е н ь от наличия КПО и среднегодовое количество существующих КПО в ночное время суток количественный показатель подогрева Земли П с у щ . К П О н о ч ь от наличия КПО при условии, что КПО существовали 4 часа и далее исчезали с учетом исходной ПВД по формулам:

П с у щ . К П О д е н ь = τ 1 τ 2 S с у щ . К П О ( τ ) d τ , ( 7 )

где τ1=6 час и τ2=18 час - начало и конец дневного времени суток;

П с у щ . К П О н о ч ь = τ 3 τ 4 S с у щ . К П О ( τ ) d τ + τ 5 τ 6 S с у щ . К П О ( τ ) d τ , ( 8 )

где τ3=0 час , τ5=18 час - начало и τ4=6 час, τ6=24 часа - конец ночного времени суток,

вычисляют среднегодовое количество существующих КПО в течение суток по формуле:

П с у щ . К П О с у т к и = П с у щ . К П О с д е н ь + П с у щ . К П О н о ч ь , ( 9 )

где Sсущ.КПО(τ) вычисляют по формулам 3…6.

Результаты расчетов представлены в таблице 5 (вариант с Nисх.(τ)).

Для осуществления минимизации парникового эффекта от образования и существования КС и КПО за счет планирования полетов выполнен расчет величин среднегодового количества существующих КПО в дневное время суток и ночное время суток с измененным профилем плотности воздушного движения относительно исходного Nисх.(τ):N1(τ) - исходный профиль плотности воздушного движения смещен по времени на 3 часа с сохранением суточного количества полетов; N2(τ) - исходный профиль плотности воздушного движения смещен по времени на 6 часов с сохранением суточного количества полетов. Выбранные варианты изменения плотности воздушного движения представлены в таблице 4 и на фиг.9 (кривые 23, 24).

Вычисляем среднегодовое количество существующих КПО в течение дневного П с у щ . К П О д е н ь и ночного П с у щ . К П О н о ч ь времени суток, а также в течение суток П с у щ . К П О с у т к и на высоте 11 км с учетом двух вариантов N1(τ) и N2(τ) по формулам 3…9. Расчет проводился при тех же значениях среднегодового количества дней с КПО и времени существования КПО (4 часа), что и с исходной плотностью воздушного движения.

Результаты расчетов сведены в таблицы 5, 6 и представлены на фиг.10 (кривые 25, 26), 11 (кривые 27, 28).

Таблица 5
Время суток, час Nисх.(τ) кол-во пол./км·ч A(τ), % дней·кол-во пол./км·ч Sсущ.КПО (4), % дней·кол-во пол./км N, (τ), кол-во пол./км·ч A(τ), % дней·кол-во пол./км·ч Sсущ.КПО (4), % дней·кол-во пол./км N, (τ), кол-во пол./км·ч А(τ), % дней·кол-во пол./км·ч Sсущ. КПО (4), % дней·кол-во пол./км
0 0,01 0,048 0 0,0045 0,0308 0 0,0105 0,0718 0
6 0,034 0,203 1,105 0,0466 0,2782 0,554 0,01 0,0597 0,119
12 0,03 0,017 0,12 0,0125 0,0072 0,241 0,0325 0,0187 0,355
18 0,013 0,06 0,22 0,026 0,1209 0,358 0,03 0,1395 0,237
24 0,003 0,02 0,075 0,006 0,035 0,266 0,014 0,0818 0,526
Таблица 6
Вариант N(τ) П с у щ . К П О д е н ь , % дней·кол-во полет.·час/ км П с у щ . К П О н о ч ь , % дней·кол-во полет.·час/ км П с у щ . К П О с у т к и % дней·кол-во полет.·час/км
N(τ) 4,089 4,632 8,721
N1(τ) 5,034 3,242 8,276
N2(τ) 2,857 3,749 6,606

Вычисляем отношения:

П с у щ . К П О с у т к и ( N 1 ( τ ) ) / П с у щ . К П О с у т к и ( N и с х . ( τ ) ) , ( 10 )

П с у щ . К П О с у т к и ( N 2 ( τ ) ) / П с у щ . К П О с у т к и ( N и с х . ( τ ) ) , ( 11 )

П с у щ . К П О с у т к и ( N и с х . ( τ ) ) / П с у щ . К П О н о ч ь ( N и с х . ( τ ) ) , ( 12 )

П с у щ . К П О д е н ь ( N 1 ( τ ) ) / П с у щ . К П О н о ч ь ( N 1 ( τ ) ) , ( 13 )

П с у щ . К П О д е н ь ( N 2 ( τ ) ) / П с у щ . К П О н о ч ь ( N 2 ( τ ) ) , ( 14 )

Результаты расчетов представлены в таблице 7.

Таблица 7
Отношение формула (10) Отношение формула (11) Отношение формула (12) Отношение формула (13) Отношение формула (14)
0,95 0,76 0,88 1,55 0,76

Как следует из таблицы 6, изменение плотности воздушного движения при сохранении суточного количества полетов может приводить к изменению суточного П с у щ . К П О с у т к и , дневного П с у щ . К П О д е н ь и ночного П с у щ . К П О н о ч ь среднегодового количества существующих КПО:

- для вариантов с исходной N(τ) и N(γ), смещенной на 3 часа, величины П с у щ . К П О с у т к и практически одинаковы, смещение N(τ) на 6 часов приводит к уменьшению П с у щ . К П О с у т к и на 24%;

- П с у щ . К П О д е н ь , определяющее снижение подогрева Земли, с исходной N(τ) и при N(τ), смещенной на 6 часов, меньше величин П с у щ . К П О н о ч ь , снижающих охлаждение Земли. Величины их отношений составляют 0,88 и 0,76 соответственно (т.е. <1). При N(τ), смещенной относительно исходной на 3 часа, П с у щ . К П О д е н ь превышает П с у щ . К П О н о ч ь на 55%.

Эти данные показывают возможности снижения «парникового эффекта» вплоть (в том числе) до создания эффекта охлаждения Земли от образования КПО за счет их влияния на охлаждение Земли в дневное время (при N(τ), смещенной на 3 ч).

Способ формирования модели прогноза образования конденсационных следов (КС) самолетов с конкретным типом газотурбинного двигателя и конденсационных перистых облаков (КПО) с использованием количественных показателей образования КС и КПО для экологической оптимизации полетов самолетов ГА на конкретных трассах в различных регионах Земли и возможности снижения влияния эмиссии двигателей на парниковый эффект, включающий измерение в крейсерском полете самолета с конкретным типом газотурбинного двигателя (ГТД) параметров: высоты Н, давления, температуры наружного воздуха tнв°C (ТнвК), относительной влажности φнв, % атмосферного воздуха, скорости (числа М) полета, полной температуры газов за турбиной низкого давления, частоты вращения одного из роторов двигателя (режим работы двигателя), расхода топлива, фиксации наличия или отсутствия конденсационных следов (КС), вычисление для каждой заданной высоты суммарного количественного показателя пересыщения пара hΣ, Па при температуре наружного воздуха, равной стандартной температуре на каждой заданной высоте ТнвнвМСА, и относительной влажности φнв атмосферного воздуха, равной 60% (~100% по льду), построение графической зависимости hΣ=f(H) и определение граничной высоты образования КС из условия hΣ=0, отличающийся тем, что вычисляют значения граничной высоты образования КС за самолетом конкретного типа Нгр. при различных отклонениях температуры наружного воздуха от стандартной ΔТнв гр.нвнвМСА и значениях относительной влажности атмосферного воздуха φнв=0…100%, получают графическую зависимость Нгр.=f(ΔТнв гр., φнв) для самолета конкретного типа, которую используют для формирования модели прогноза образования и существования КС и КПО за самолетом конкретного типа в заданных участках трасс полета, для этого на участках выбранных трасс измеряют с помощью радиозондов, запускаемых несколько раз за сутки, на различных высотах температуру tнв ежедн.°С (Тнв ежедн.К) и относительную влажность φнв ежедн., % наружного воздуха в течение длительного времени (года, нескольких лет), вычисляют среднемесячные и среднегодовые значения температуры , и относительной влажности , атмосферного воздуха, а также их среднеквадратичные отклонения σТ, σφ по формулам:






где n - число дней в месяце, к - число дней в году,
вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество дней Dφ(τ), % дней с относительной влажностью φнв≥100% по льду на различных высотах в течение суток, что позволяет прогнозировать образование КПО, отклонения ежедневных, среднемесячных и среднегодовых значений температуры ΔТнв ежедн., ΔТнв мес., ΔТнв год. от стандартных значений температуры ТнвМСА на этих высотах в течение суток по формулам:


,
определяют возможность образования КС за самолетом конкретного типа на заданной высоте Нзад. в заданном участке трассы полета в определенное время суток по формуле:
,
где ΔТнв=ΔТнв ежедн., ΔТнв мес., ΔТнв год. на Нзад.,
ΔТнв гр. определяют по графической зависимости Нгр.=f(ΔТнв гр., φнв) для самолета конкретного типа при Нгр.зад. с учетом величины относительной влажности атмосферного воздуха (, , ),
если ΔТ>0, то КС образовываться не будут,
если ΔТ<0, то за самолетом конкретного типа будут образовываться КС,
определяют условия образования КПО за самолетом конкретного типа на заданной высоте Нзад. в заданном участке трассы полета в определенное время суток: КПО образуются при наличии КС за самолетом, при этом величина относительной влажности атмосферного воздуха (ежедневной, среднемесячной, среднегодовой) должна составлять не менее 100% по льду (~60% по воде), далее вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество дней с образовавшимися КС, что позволяет прогнозировать образование КПО за самолетом конкретного типа на конкретной высоте полета в заданном участке трассы полета в различное время суток DКС(τ), % дней и дней с образовавшимися КПО DКПО(τ), % дней, вычисляют возможную продолжительность существования КПО τсущ.КПО, час, как время, в течение которого относительная влажность наружного воздуха сохраняется ≥100% по льду (60% по воде) на конкретных высоте и участке трассы полета (при наличии КС за конкретным самолетом), формируют количественные показатели образования и существования КПО, для этого на конкретной высоте для конкретного времени суток вычисляют:
- среднегодовое (среднемесячное) количество дней, когда образуются КПО на заданном участке трассы полета самолетов конкретного типа, с учетом плотности воздушного движения на этом участке по формуле:

где τ - время суток, час,
N(τ) - плотность воздушного движения по времени суток в заданном участке трассы полета, количество полетов/км·час,
- среднегодовое (среднемесячное) количество образовавшихся КПО по времени суток при условии, что КПО не исчезают в течение времени (τ1…τi) на заданной высоте, по формуле:

- среднегодовое (среднемесячное) количество исчезающих КПО по времени суток на заданной высоте, т.е. КПО образовались и исчезли через определенное время τсущ.КПО, по формуле:

- среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО по времени суток на заданной высоте при условии, что КПО образовались и существуют определенное время τсущ.КПО по формуле:
,
определяют показатели изменения теплового эффекта от наличия КПО в заданном участке трассы полета самолета конкретного типа на определенной высоте с учетом плотности воздушного движения, для этого вычисляют среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО в дневное время суток - количественный показатель охлаждения Земли от наличия КПО и среднегодовое (среднемесячное) количество существующих КПО в ночное время суток - количественный показатель подогрева Земли от наличия КПО при условии, что КПО образовались и существовали определенное время τсущ.КПО по формулам:

где τ1 и τ2 - начало и конец дневного времени суток;

где τ3 и τ4 - начало и конец ночного времени суток.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. Способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата заключается в том, что сначала осуществляют замер температуры воздуха по психрометру.
Изобретение относится к комплексам для измерения параметров среды и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении, температуре и влажности атмосферы (воздуха).
Изобретение относится к комплексам для измерения параметров среды и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах для определения зоны воздушной турбулентности. .

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для диагностики конвективных опасных метеорологических явлений (гроза, град, шквал, ливень).

Изобретение относится к области авиации и экологии и может быть использовано для выявления условий неблагоприятного влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата и разработки способов уменьшения этого влияния.

Изобретение относится к области исследования гидрологических параметров морской воды, в частности к устройствам, запускаемым с плавсредства, и может быть использовано при исследованиях на больших глубинах.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения состояния погоды. .

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано при мониторинге загрязнения атмосферы. .

Изобретение относится к устройствам для измерения метеорологических параметров в системах контроля температуры нагреваемого оборудования. Сущность: устройство содержит шарообразный датчик (1), внутри которого расположены датчик (2) температуры и нагревательный элемент (3) с постоянной мощностью нагрева. Кроме того, устройство содержит блок (4) определения коэффициента теплоотдачи, датчик (5) температуры окружающей среды, датчик (6) мощности солнечного излучения, блок (7) вычисления мощности теплового излучения шарообразного датчика (1), блок (8) связи. Датчик (2) температуры, нагревательный элемент (3), датчик (5) температуры окружающей среды, датчик (6) мощности солнечного излучения, блок (7) вычисления мощности теплового излучения и блок (8) связи соединены с блоком (4) определения коэффициента теплоотдачи. Технический результат: повышение точности определения температуры. 1 ил.

Изобретение относится к мобильным техническим средствам отбора и количественного химического анализа проб атмосферного воздуха и промышленных выбросов и может быть использовано в системе экологического мониторинга для оперативного и достоверного определения источников сверхнормативного загрязнения объектов окружающей природной среды на локальных городских территориях. Передвижная лаборатория оперативного контроля атмосферных загрязнений урбанизированных территорий состоит из автомобиля-носителя (с высокой пластикой крышей и колесной формулой 4×4) и прицепа. Причем прицеп оборудован контрольно-измерительной и вспомогательной аппаратурой, энергоузлами и средствами жизнеобеспечения, позволяющими проводить одновременный отбор, идентификацию и количественное химическое определение (в т.ч. и использованием различных газоанализаторов) вредных веществ в пробах атмосферного воздуха и промышленных выбросов. Техническим результатом является повышение эффективности системы городского экологического мониторинга за счет надежного и оперативного определения источников сверхнормативного загрязнения объектов окружающей природной среды путем непрерывного сопоставления и моделирования с помощью ПК процессов рассеивания вредных веществ по результатам прямых замеров атмосферного воздуха (воды и почвы) и промышленных выбросов с учетом реальных метеопараметров. 1 ил.

Изобретение предназначено для использования при непрерывном экологическом контроле окружающей среды. Передвижная лаборатория мониторинга окружающей среды содержит автомобиль-носитель, навигационную систему на базе GPS и электронный компас, контрольно-измерительную аппаратуру, лабораторию, автоматизированное рабочее место и технологическое оборудование. Контрольно-измерительная аппаратура содержит оборудование для непрерывного дозиметрического измерения гамма-излучения, газоаналитическое и хроматографическое оборудование, оборудование для эпизодического измерения гамма-излучения и газоанализаторы. Газоаналитическое оборудование для непрерывного измерения содержит снабженное системой виброгасителей газовый хроматограф, хемилюминесцентный газоанализатор и ИК-Фурье спектрометр. Лаборатория содержит программно-аппаратный комплекс и снабжена оборудованием для защиты персонала лаборатории. Автоматизированное рабочее место содержит стол инженера-химика, стол инженера радиолога, стойку со шкафами для размещения газоаналитического оборудования и поворотные кресла. Технологическое оборудование содержит радиоустройства, сигнальную установку и пульт управления, световой модуль, аварийную осветительную установку. Достигается обеспечение непрерывного автоматизированного мониторинга органических и неорганических загрязнений атмосферного воздуха. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в авиационной метеорологии при измерении параметров динамики атмосферы в приземном слое для оценки условий взлета и посадки летательных аппаратов, при прогнозировании экологической обстановки в зонах техногенных катастроф, а также на воздушных и морских судах при измерении параметров вектора скорости ветра. Сущность: система содержит ветроприемное устройство (1), проточные датчики (2) перепада давления, электроизмерительные схемы (3) формирования первичных информативных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (4), устройство (5) обработки информации, средство (6) отображения информации. При этом датчики (2) перепада давления со своими электроизмерительными схемами (3) образуют блок (7) формирования первичных информативных сигналов по сигналам перепада давления. Кроме того, система содержит блок (8) формирования первичных сигналов по климатическим параметрам атмосферы, состоящий из осредняющей полости (12) формирования сигнала по атмосферному давлению, сообщенной с датчиком (13) атмосферного давления, осредняющей полости (14) восприятия температуры, сообщенной с датчиком (15) температуры атмосферы, и компенсационного датчика (16) температуры, соединенного со своей электроизмерительной схемой (17) формирования сигнала по температурной компенсации. Кроме того, в систему введен блок (9) предварительной обработки сигналов, состоящий из последовательно соединенных схем (18) температурной коррекции и фильтров (19) нижних частот. Входы блока (9) предварительной обработки сигналов подсоединены к электрическим выходам блока (7) формирования первичных сигналов по перепаду давлений и к выходу блока (8) формирования первичных сигналов по сигналу температурной компенсации. Выходы блока (9) предварительной обработки сигналов по сигналам скорости подсоединены к входам аналого-цифрового преобразователя (4). Цифровой выход аналого-цифрового преобразователя (4) подсоединен к блоку (5) функциональной обработки. Выходы блока (5) функциональной обработки являются выходами системы измерения параметров динамики атмосферы в приземном слое по сигналам скорости и направления ветра, атмосферного давления, скорости его изменения, температуры атмосферного воздуха и скорости ее изменения. Технический результат: повышение эффективности системы за счет расширения функциональных возможностей, повышение помехоустойчивости функционирования системы к возмущениям приземного слоя атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля параметров окружающей среды преимущественно в производственных помещениях. Сущность: устройство содержит Х метеорологических датчиков (1), Y датчиков (2) экологического мониторинга, Z датчиков (3) измерения показателей производственной среды, интеграторы (4) показаний датчиков (1-3), преобразователи (5) сигнала на каждый интегратор (4), блок (6) измерения, задатчики (7) предельно допустимых показателей на каждый датчик (1-3), блоки (8) сравнения на каждый датчик (1-3) и задатчик (7), блок (9) сопряжения, блок (10) питания, блок (11) управления режимами, блок (12) управления и связи, монитор (13) питания, дополнительный источник (14) питания, буфер (15) питания, блок (16) энергонезависимой памяти, блок (17) ввода-вывода, газоразрядники (18), супрессоры (19), дополнительные газоразрядники (20) и дополнительные супрессоры (21). Технический результат: повышение надежности работы устройства за счет уменьшения влияния электромагнитных помех. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при мониторинге атмосферного давления в метеорологии, климатологии и экологии. Способ измерения атмосферного давления заключается в измерении изменения электросопротивления деформируемой части анероидной коробки, которая выполнена из сплава с эффектом памяти формы со сверхупругими свойствами. Определив временную зависимость электросопротивления деформируемой части с помощью измерителя сопротивления и ЭВМ, отвечающей за прием, обработку и вывод результатов измерения, получают график зависимости атмосферного давления от времени. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов прибора и повышение чувствительности измерений. 1 ил.
Наверх