Информация о ходе выполнения проекта №14.604.21.0042

Исследование потенциала высокоточной лазерной и светодиодной системы посадки скоростных летательных аппаратов в условиях ограниченной видимости

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 19 июня 2014 г. № 14.604.21.0042 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 3 в период с 01.07.2015 г. по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы:

1. Проведены теоретические исследования по оценке необходимой минимальной мощности лазерных излучателей, достаточной для надежного обнаружения посадочных огней при нахождении самолета на курсе и глиссаде, при отклонениях от курса и глиссады и при пробеге по взлетно-посадочной полосе (ВПП).
   Показано, что для ночных условий лучи индикации курса и глиссады лазерной СП для заданной выходной мощности лазеров видны с расстояний, равных 1,6 км и более при МДВ, равной 0,8 км и более при нахождении самолета на глиссаде. В сумеречных условиях зеленые и красные лучи видны с расстояний, равных 1-1,2 км при МДВ, равной 0,8 км. В дневных условиях рассеянное излучение от зеленых и красных лучей не видно из-за высоких значений светового фона. Лазерные лучи обозначения боковых границ и оси ВПП в ночных условиях видны с удаления 1 км и более от порога ВПП при МДВ, равной 2 км и более.
2. Проведены теоретические исследования изменения дальности видимости светодиодных огней и по оценке необходимой осевой силы света светодиодной СП в зависимости от цвета огня, выходной мощности, метеорологической дальности видимости и времени суток (день, ночь, сумерки).
   Показано, что сила света входных (зеленых) светодиодный огней (СДО), равная 10000 кд, является достаточной для заданных расстояний от порога ВПП во всех условиях наблюдения, кроме дневных при МДВ, равной 0,8 км, и расстояния до порога ВПП, равного 1,6 км. Сила света для посадочных СДО является достаточной во всех условиях наблюдения, включая дневные условия. 
   Полученные значения свидетельствуют о близости выбранного значения силы света к оптимальной для дневных условий. Для ночных и сумеречных условий наблюдения заданная сила света является избыточной. Сила света посадочных СДО последних 600 м ВПП является достаточной для заданных расстояний за порогом ВПП во всех условиях наблюдения, включая дневные условий при МДВ, равной 0,8 км, и начальных точек ориентации за порогом ВПП, равных 300 и 600 м. При этом, для ночных и сумеречных условий наблюдения заданная сила света является избыточной.
   Показана необходимость в регулировке яркости светодиодных посадочных огней ночью и в сумерках при изменении МДВ. Сила света ограничительных СДО является достаточной для ночных и сумеречных условий наблюдения на указанных расстояниях за порогом ВПП. В дневных условиях для ограничительных СДО сила света при 0,8 км ≤ МДВ ≤ 2,5 км является не достаточной при ориентации от зоны приземления. При МДВ >2,5 км днем ограничительные СДО будут видны с расстояний 300 м и 600 м после пересечения самолетом порога ВПП.
3. Разработана программа и методика экспериментальных исследований характеристик лазерного излучения с использованием макета излучателя лазерной СП.
4. Изготовлен макет излучателя лазерной СП позволяющий изменять пространственно-угловые характеристики лазерного пучка.
5. Получены экспериментальные результаты величин яркостного контраста излучения макета излучателя в ночных и сумеречных условиях для различных метеоусловий при изменении параметров лазерного пучка и расстояний до источника.
   Результаты подтверждают данные теоретических расчетов, а именно: при МДВ, равной 800 м, излучение лазерной СП будет надежно обнаруживаться ночью и в сумерках с расстояний, равных (1,2 - 1,6) км.
   Экспериментально установлено, что угловое распределение яркости лазерных пучков при распространении в плотных атмосферных дымках и туманах с приемлемой для практики точностью можно оценить фотографическим методом с использованием высококачественных зеркально-цифровых фотоаппаратов с последующим анализом изображения с помощью специальной компьютерной программы.
6. Разработана программа и методика экспериментальных исследований в модельной рассеивающей среде характеристик лазерного излучения с использованием экспериментальных стендов.
7. Изготовлены экспериментальные стенды для измерения величины яркостного контраста лазерных пучков и для измерения метеорологической дальности видимости в модельной рассеивающей среде.
8. Проведены экспериментальные исследования величины яркостного контраста лазерных пучков и величины метеорологической дальности видимости в модельной рассеивающей среде с использованием экспериментальных стендов ИОА СО РАН.
   Полученные экспериментальные результаты подтверждают, что контраст лазерного пучка при распаде искусственного тумана сохраняется до 21-26 оптических толщин, что соответствует МДВ, равной 800 м, или I категории ИКАО.
   Полученные экспериментальные результаты показывают, что величина предельной оптической толщи при обнаружении контраста яркости лазерных пучков в 2 и более раза превышает соответствующую величину для световых пучков тепловых источников света.
   Данные экспериментальных исследований проводились в УНУ-БАК и в ЦКП "Атмосфера» - МАК ИОА СО РАН.
9. Разработаны   рекомендации по:
   • повышению эффективности лазерных СП и светодиодных СП в части выбора необходимой осевой силы света;
   • оценке санитарной безопасности лазерных СП.
10. Выполнена ТЭО результатов ПНИ.
11. Разработаны   рекомендации и предложения по использованию полученных результатов в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
12. Разработан проект ТЗ на проведение ОКР.

Теоретические и экспериментальные результаты, полученные на 3 этапе выполнения ПНИ, являются новыми. Это подтверждено публикациями в отечественных журналах "Оптика атмосферы и океана", "Светотехника" и в высокорейтинговых зарубежных журналах "Optics Express" и "Sensors".

Установлено, что имеется реальная возможность создания зрительной СП на современной элементной базе для обеспечения надежной посадки в условиях метеоминимума по I категории ИКАО.

Все работы, предусмотренные Соглашением о предоставлении субсидии, выполнены в полном объёме, удовлетворяют Техническому заданию и Плану-графику исполнения обязательств, нормативной документации, являются новыми и не имеют отечественных аналогов.