利用机载系统技术减少风切变危害

摘要

本文根据风切变对民用飞机飞行安全的威胁,讨论了对机载风切变探测和警报系统的功能要求,并根据到目前为止的研究工作,规定了前视式风切变探测和警报系统的一组初步的性能指标。针对整个系统要求,讨论了基于多卜勒微波雷达,多卜勒激光雷达和红外辐射计等可选机载遥感低空风切变技术,而且针对典型的微下冲气流环境和地面杂波,评价了每种传感器的性能。最初的模拟结果证明,所有这三种传感器均显示出探测风切变的潜力,并能提供足够的预警时间,使飞行员回避危险区域,或避免遭遇。雷达模拟和分析表明,采用bin to bin自动增益控制,地杂波滤波器,有限探测距离和合理的天线倾角探测,可以精确探测“湿”微下冲气流引起的风切变。尽管采用较高频率可以改善雷达探测性能,但对“干”微下冲气流来说,一般的X波段系统已能预警风切变的危险。本文还介绍了与微波雷达并存的激光雷达系统的逐步模拟结果。分析表明,波长在2.1微米的HO:YAG激光雷达和波长在10.6微米的CO2激光雷达即使在中雨条件下也能为驾驶员提供从载机到机前2—4公里范围内风切变的危险信息,虽然HO:YAG激光雷达的潜在性能优于CO2激光雷达,但目前还无法应用它。被动式前视红外技术用以探测低空风切变的有效性是不容置疑的,但仍需要通过大量研究工作来确立