cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2020-23-1-28-40caht-1633Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTАнализ результатов испытаний и сертификации метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоныResults analysis of the tests and certification of near-airfield meteorological radar complexГалаеваК. И.GalaevaK. I.

Галаева Ксения Игоревна, аспирантка кафедры технической эксплуатации радиоэлектронного оборудования воздушного транспорта МГТУ ГА

г. Москва

Ksenia I. Galaeva, Postgraduate Student of Technical Maintenance of Aircraft Radio-electronic Equipment Chair

Moscow 

ks.galaeva@mail.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2020260220202312840Copyright © Галаева К.И., 20202020Галаева К.И.Galaeva K.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1633

В статье представлены решаемые задачи, характерные особенности, тактико-технические характеристики, возможное размещение и область применения метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны. Произведен анализ результатов сравнения метеорологических радиолокационных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с достоверными источниками метеорологической информации, полученных в ходе предварительных, приёмочных, сертификационных испытаний. Описаны особенности проведения в ходе испытаний валидации метеорологических радиолокационных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны, а именно: опасных метеорологических явлений (ливни разной интенсивности, грозы вероятности 30–70 %, 71–90 %, > 90 %, град разной степени интенсивности, шквал различной интенсивности), скорости и направления перемещения облачных образований, векторного поля скорости. Показаны примеры сопоставления данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с данными из априорно достоверных источников информации в виде карт, графиков и таблиц. Показано, что результаты данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны получены в ходе испытаний и сертификации с охватом тёплого и холодного периодов года, объём выборки является статистически значимым (кроме выборки для оценки качества построения векторного поля скорости по самолётным и радиолокационным данным ввиду особенности пространственно-временнóго сопоставления данных двух указанных источников). Установлено, что метеорологический радиолокационный комплекс ближней аэродромной зоны обеспечивает приемлемое в соответствии с требованиями качество построения карт метеорологических явлений, векторного поля скорости и оценку вектора перемещения облачных образований. В статье проиллюстрированы результаты статистического анализа данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны, полученные автором статьи лично. Анализ метеорологических данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны осуществлён в целях дальнейшей эксплуатации метеорологического радиолокационного комплекса ближней зоны аэродрома.

The article presents the tasks, characteristic features, tactical and technical characteristics, the possible location and scope of the near-airfield meteorological radar complex. The analysis is made of the comparison of meteorological radar data from the near-airfield meteorological radar complex with reliable sources of meteorological information obtained during preliminary, acceptance, certification tests. The features of carrying out during the validation tests of meteorological radar data of the near-airfield meteorological radar complex are described, namely: dangerous meteorological phenomena (showers of different intensities, thunderstorms with a probability of 30-70%, 71-90%, > 90%, hail of varying degrees of intensity, squall of different intensities), velocity and direction of movement of cloud formations, vector velocity field. Examples of comparing the data of the near-airfield meteorological radar complex with data from a priori reliable sources of information are shown in the form of maps, graphs and tables. It is shown that the data of the near-airfield meteorological radar complex were obtained during testing and certification covering the warm and cold periods of the year, the sample size is statistically significant (except for the sample to assess the vector velocity field from data of aircraft and radar due to the spatial-temporal features comparing data from the two indicated information sources). It was established that the near-airfield meteorological radar complex provides acceptable in accordance with the requirements the construction quality of meteorological phenomena maps, the vector velocity field and the estimation of the cloud formations movement vector. The article illustrates the results of the statistical analysis of the data of the near-airfield meteorological radar complex, obtained personally by the author of the article. Analysis of meteorological data of the near-airfield meteorological radar complex was carried out with the aim of further exploitation of the near-airfield meteorological radar complex.

метеорологический радиолокаторближняя зона аэродромаопасные явления погодывекторное поле скоростивектор смещения облачных образованийиспытания и сертификациявалидация метеорологических данныхweather radarnear-airfielddangerous weather phenomenavelocity vector fieldcloud formations movement vectortests and certificationmeteorological data validationReferencesВельтищев Н.Ф., Степаненко В.М. Мезометеорологические процессы: учеб. пособие. М.: Географический факультет МГУ, 2007. 127 с.Veltishchev, N.F. and Stepanenko, V.M. (2007). Mezometeorologicheskiye protsessy: uchebnoye posobie. [Mesometeorological processes: Training manual]. Moscow: Geographical faculty of MSU Publ., 127 p. (in Russian)Гущина Д.Ю. Синоптическая метеорология. Атмосферные фронты: учеб. пособие. М.: МГУ, 2013. 103 с.Gushchina, D.Yu. (2013). Sinopticheskaya meteorologiya. Atmosfernyye fronty: uchebnoye posobie. [Synoptic meteorology. Atmospheric fronts: Training manual]. Moscow: Geographical faculty of MSU Publ., 103 p. (in Russian)Богаткин О.Г. Основы авиационной метеорологии: учебник. СПб.: РГГМУ, 2009. 339 c.Bogatkin, O.G. (2009). Osnovy aviatsionnoy meteorologii: uchebnik. [Fundamentals of Aeronautical Meteorology: Textbook]. St.Petersburg: RGGMU, 339 p. (in Russian)Иванова А.Р. Опыт верификации численных прогнозов влажности и оценка их пригодности для прогноза зон обледенения воздушных судов // Метеорология и гидрология. 2009. № 6. С. 33–46.Ivanova, A.R. (2009). An experience of the humidity forecasts verification and assessment of their applicability in forecasting of the aircraft icing zones. Meteorology and hydrology, vol. 34, no. 6, pp. 354–363. DOI: 10.3103/S106837390906003XFabry F. Radar meteorology: principles and practice. Cambridge University Press, 2015. 256 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781107707405Fabry, F. (2015). Radar meteorology: principles and practice. Cambridge University Press, 253 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781107707405Kumjian R.M. Weather Radars // Remote Sensing of Clouds and Precipitation. Springer International Publishing. February 2018. Pp. 15–63. DOI: 10.1007/978-3-319-72583-3_2Kumjian, R.M. (2018). Weather Radars. Remote Sensing of Clouds and Precipitation. Springer International Publishing, pp. 15-63. DOI: 10.1007/978-3-319-72583-3_2Bruning E.C. Formation of charge structures in a supercell / E.C. Bruning, W.D. Rust, D.R. MacGorman, M.I. Biggerstaff, T.J. Schuur // Monthly Weather Review. 2010. Vol. 138, iss. 10. Pp. 3740–3761. DOI: 10.1175/2010MWR3160.1Bruning, E.C., Rust, W.D., MacGorman, D.R., Biggerstaff, M.I. and Schuur, T.J. (2010). Formation of charge structures in a supercell. Monthly Weather Review, vol. 138, issue 10, pp. 3740–3761. DOI: 10.1175/2010MWR3160.1Emersic C., Saunders C.P.R. Further laboratory investigations into the relative diffusional growth rate theory of thunderstorm electrification // Atmospheric Research. 2010. Vol. 98, iss. 2–4. Pp. 327–340. DOI:10.1016/j.atmosres.2010.07.011Emersic, C. and Saunders, C.P.R. (2010). Further laboratory investigations into the relative diffusional growth rate theory of thunderstorm electrification. Atmospheric Research, vol. 98, issues 2-4, pp. 327–340. DOI:10.1016/j.atmosres.2010.07.011Albrecht B., Fang M., Ghate V. Exploring stratocumulus cloud-top entrainment processes and parameterizations by using doppler cloud radar observations // Journal of the Atmospheric Sciences. 2016. Vol. 73, iss. 2. Pp. 729–742. https://doi.org/10.1175/JAS-D-15-0147.1Albrecht, B., Fang, M. and Ghate, V. (2016). Exploring stratocumulus cloud-top entrainment processes and parameterizations by using doppler cloud radar observations. Journal of the Atmospheric Sciences, vol. 73, issue 2, pp. 729–742. http://doi.org/10.1175/JAS-D-15-0147.1Koistinen J., Hohti H., Pohjola H. Diagnosis of precipitation detection range. AMS, 2005. 3 p. (Prepr. / 32nd International Conference on Radar Meteorology).Koistinen, J., Hohti, H. and Pohjola, H. (2005). Diagnosis of precipitation detection range. Preprints, 32nd International Conference on Radar Meteorology. AMS, 3 pp.Nanding N., Rico-Ramirez M.A. Precipitation Measurement with Weather Radars. The Handbook of Environmental Chemistry. Springer, Berlin, Heidelberg, November 2019. Pp. 1–24. DOI: 10.1007/698_2019_404Nanding, N. and Rico-Ramirez, M.A. (2019). Precipitation Measurement with Weather Radars. The Handbook of Environmental Chemistry. Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 1–24. DOI: 10.1007/698_2019_404Boodoo S. Quantitative precipitation estimation from a C-band dual-polarized radar for the 8 July 2013 flood in Toronto / S. Boodoo, D. Hudak, A. Ryzhkov, P. Zhang, N. Donaldson, D. Sills, J. Reid // Journal of Hydrometeorology. 2015. Vol. 16. Pp. 2027–2044.Boodoo, S., Hudak, D., Ryzhkov, A., Zhang, P., Donaldson, N., Sills, D. and Reid, J. (2015). Quantitative precipitation estimation from a C-band dual-polarized radar for the 8 July 2013 flood in Toronto. Journal of Hydrometeorology, no. 16, pp. 2027–2044.Ефремов В.С. Поляризационный доплеровский метеорологический радиолокатор С-диапазона со сжатием импульсов [Электронный ресурс] / В.С. Ефремов, Б.М. Вовшин, И.С. Вылегжанин, В.В. Лаврукевич, Р.М. Седлецкий // Журнал радиоэлектроники. 2009. № 10. URL: http://jre.cplire.ru/iso/oct09/6/text.html#1 (дата обращения: 29.10.2019).Efremov, V.S. Vovshin, B.M., Vylegzhanin, I.S., Lavrukevich, V.V. and Sedletskiy, R.M. (2009). C-band polarized Doppler meteorological radar with pulse compression, Journal of Radio Electronics no. 10. Available at: http://jre.cplire.ru/iso/oct09/6/text.html#1 (accessed 29.10.2019). (in Russian)Battaglia A. G band atmospheric radars: a new frontier in cloud physics / A. Battaglia, C.D. Westbrook, S. Kneifel, P. Kollias, N. Humpage, U. Löhnert, J. Tyynelä, G.W. Petty // Atmospheric Measurement Techniques. 2014. Vol. 7, iss. 6. Pp. 1527–1546. https://doi.org/10.5194/amt-7-1527-2014Battaglia, A., Westbrook, C.D., Kneifel, S., Kollias, P., Humpage, N., Löhnert, U., Tyynelä, J. and Petty, G.W. (2014). G band atmospheric radars: a new frontier in cloud physics. Atmospheric Measurement Techniques, vol. 7, issue 6, pp. 1527–1546. https://doi.org/10.5194/amt-7-1527-2014Bechini R., Baldini L., Chandrasekar V. Polarimetric radar observations of the ice region of precipitation clouds at C-band and X-band radar frequencies // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2013. Vol. 52. Pp. 1147–1169. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-12-055.1Bechini, R., Baldini, L. and Chandrasekar, V. (2013). Polarimetric radar observations of the ice region of precipitation clouds at C-band and X-band radar frequencies. Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol. 52, pp. 1147–1169. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-12-055.1Жуков В.Ю, Щукин Г.Г. Состояние и перспективы сети метеорологических радиолокаторов [Электронный ресурс] // Дистанционное зондирование атмосферы и земных покровов, радиометеорология. РРВ-24. 2014. T. 3. C. 133–136. URL: http://rrv.iszf.irk.ru/sites/default/files/conf2014/articles/tom3/133-136.pdf (Дата обращения 01.11.2019).Zhukov, V.Yu. and Shchukin, G.G. (2014). Status and prospects of weather radar network. Remote sensing of atmosphere and Earth surface, radio meteorology, vol. 3, pp. 133–136. Available at: http://rrv.iszf.irk.ru/sites/default/files/conf2014/articles/tom3/133-136.pdf (accessed 01.11.2019). (in Russian)Немудрый К.В. Аэродромы и аэропорты как один из элементов системы региональной авиации России [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2008. Вып. 75. URL: https://mai.ru/upload/iblock/3d8/3d861abaea6eacea2d677527b4fe34ca.pdf (Дата обращения: 01.11.2019).Nemudryy, K.V. (2008). Aerodromy i aeroporty kak odin iz elementov sistemy regionalnoy aviatsii Rossii [Airfields and airports as one of the elements of the regional aviation system of the Russian Federation]. Trudy MAI [Proceedings of MAI], issue 75. Available at: https://mai.ru/upload/iblock/3d8/3d861abaea6eacea2d677527b4fe34ca.pdf (accessed 01.11.2019). (in Russian)Istok M., Crum T. WSR-88D and TDWR-SPG data status and plans [Электронный ресурс] // National Weather Service. Family Of Services. Partners Meeting. Phoenix, AZ. 15 January 2009. URL: https://www.roc.noaa.gov/WSR88D/PublicDocs/Level_II/FOS_011509.pdf (дата обращения: 16.11.2018).Istok, M. and Crum, T. (2009). WSR-88D and TDWR-SPG data status and plan. National Weather Service. Family of Services. Partners Meeting. Phoenix, AZ. Available at: https://www.roc.noaa.gov/WSR88D/PublicDocs/Level_II/FOS_011509.pdf (accessed 16.11.2018).Germann U. Triggering Innovation: The latest MeteoSwiss Alpine weather Radar Network, Rad4Alp / U. Germann, J. Figueras, M. Gabella, A. Hering, I. Sideris and B. Calpini // Meteorological technology international. April 2016. Pp. 62–65.Germann, U., Figueras, J., Gabella, M., Hering, A., Sideris, I. and Calpini, B. (2016). Triggering Innovation: The latest MeteoSwiss Alpine weather Radar Network, Rad4Alp. Meteorological technology international, pp. 62–65.Галаева К.И. Обоснование требований к современным метеорологическим локаторам ближней зоны аэродрома // Перспективные бортовые радиоэлектронные комплексы и системы: сборник трудов XIV Всероссийской научно-технической конференции «Научные чтения по авиации, посвящённые памяти Н.Е. Жуковского». Москва, 13–14 апреля 2017. ОАО «Бортовые аэронавигационные системы». Москва, 2017. С. 45–48.Galayeva, K.I. (2017) Obosnovanie trebovanij k sovremennym meteorologicheskim lokatoram blizhnej zony aerodrome [Justification of requirements for modern weather radar of the near-airfield] Perspektivnye bortovye radioelektronnye kompleksy i sistemy: sbornik trudov XIV Vserossijskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii «Nauchnye chteniya po aviacii, posvyashchyonnye pamyati N.E. Zhukovskogo». [Promising on-board radio electronic complexes and systems: Proceedings of the XIV all-Russian scientific and technical conference “Scientific readings on aviation in memory of N.E. Zhukovsky”], pp. 45–48. (in Russian)Галаева К.И. Обоснование задач, решаемых метеорологическим радиолокационным комплексом ближней аэродромной зоны / К.И. Галаева, Э.А. Болелов, И.Б. Губерман, А.А. Ещенко, С.В. Далецкий // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2018. № 20 (331). С. 74–81.Galayeva, K.I., Bolelov, E.A., Guberman, I.B., Eshchenko, A.A. and Daletskiy, S.V. (2018). Justification of tasks, solved by near-airfield meteorological radar complex. Scientific bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation (GosNII GA), no. 20 (331), pp. 74–81.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.