ИННОВАЦИИ В ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЛАЗЕРОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ПОСАДКЕ В АВИАЦИИ

INNOVATIONS IN THE USE OF LASERS TO ENSURE SAFETY AND EFFICIENCY DURING LANDING IN AVIATION

Danil Razyapov

cadet, Branch of the military training and scientific center of the Air Force “Air Force Academy named after. Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin",

Russia, Chelyabinsk

Timofey Vaganov

cadet, Branch of the military training and scientific center of the Air Force “Air Force Academy named after. Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin",

Russia, Chelyabinsk

Yuri Averyanov

doctor of science, Branch of the military training and scientific center of the Air Force “Air Force Academy named after. Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin",

Russia, Chelyabinsk

АННОТАЦИЯ

Безопасность полетов и успешная посадка в различных климатических условиях - это ключевые аспекты современной авиации. В данной статье мы рассматриваем новейшие системы лазерной посадки и их значимость для обеспечения безопасности и эффективности полетов. Мы обсуждаем применение современных технологий, таких как полупроводниковые лазеры, автоматизированные системы управления и передовые методы связи, и как они могут улучшить навигацию и обеспечить безопасность в сложных условиях, включая ограниченную видимость и сложные погодные условия.

ABSTRACT

Aviation safety and reliability of aircraft landing at airfields in various climatic and technical conditions are one of the most important aspects of modern aviation. This article is an overview of innovative laser landing systems, discussing their role in ensuring flight safety and efficiency. Modern technologies, including semiconductor lasers, automated control systems, and advanced communication methods, are discussed in the context of their application to improve navigation and flight safety in various conditions, including limited visibility and difficult weather conditions.

Ключевые слова: инновационные технологии, безопасность полетов, передача данных, системы управления.

Keywords: innovative technologies, flight safety, data transmission, control systems.

В современной авиации, обеспечение безопасности полетов является приоритетной задачей, и вложения в усовершенствование средств и систем для повышения этой безопасности считаются обязательными. Этот процесс требует значительных ресурсов и усилий, при этом необходимо сохранять баланс между целями и затратами [1].

Одним из самых критических моментов в полете является посадка, особенно в случае использования слабооборудованных или даже неподготовленных взлетно-посадочных полос, а также при посадке на небольшие и труднодоступные площадки. Ситуации могут быть разнообразными: от посадки на ледяных поверхностях в Арктике до палуб морских судов или нефтедобывающих платформ, а также в городских условиях или в джунглях и тундре [2]. Погодные условия, такие как ветры и метеорологическая видимость, могут серьезно осложнить этот процесс. Плохая видимость может привести к нарушению ориентации пилота и стать причиной неудачных попыток посадки, что в лучшем случае приводит к отложению посадки, а в худшем - к аварийным ситуациям.

С целью помощи пилотам в таких сложных условиях были разработаны несколько прототипов лазерных систем, как в России, так и за рубежом (например, лазерная система "Глиссада-М", успешно протестированная в аэропорту Курумоч).

Система лазерной посадки состоит из не менее чем трех лазерных пушек, установленных у порога взлетно-посадочной полосы и выполняющих три основные функции. Первые две, называемые глиссадными пушками, размещены по краям полосы и создают лазерные лучи, определяющие вертикальную траекторию посадки. Третья, курсовая лазерная пушка, располагается продолжением осевой линии полосы и формирует лазерный луч, указывающий направление посадки [4]. Для создания этих лучей используются полупроводниковые лазерные источники.

Расстояние и угол, под которыми генерируются лазерные лучи, определяются с учетом нескольких факторов, включая желаемую вертикальную ошибку посадки на дальнем конце полосы, угол наклона траектории и угол прохождения лазерного луча над местностью. Эта система помогает пилотам точно следовать траектории для безопасной посадки.

Однако существует потенциальная проблема с ослеплением пилотов или повреждением оптического оборудования на борту воздушного судна. Для решения этой проблемы существуют три теоретически возможных подхода [3].

Для преодоления проблемы ослепления пилотов и повреждения оптической аппаратуры воздушного судна предлагаются два потенциальных технических решения.

Первый подход предполагает установку автоматической системы "сопровождения" воздушного судна [5]. Эта система синхронизирует наводку всех трех лазерных "пушек" и реагирует немедленно на изменения пространственного положения воздушного судна относительно лазерных лучей глиссады. В случае опасного сближения продольной оси воздушного судна с лазерным лучом, система может командовать коррекцию угла наводки, временно отклоняя одну из лазерных "пушек" и тем самым избегая засветки чувствительных частей воздушного судна. Также возможно переведение лазерного излучения в импульсный режим при возможном попадании луча в область кабины экипажа. Это позволяет временно отключить один из лучей, пока воздушное судно не пройдет опасную зону, снижая вероятность засветки до безопасных значений.

Второй метод предлагает использование частот, не входящих в видимый спектр, например, инфракрасных. Это излучение имеет другие характеристики рассеивания и менее вредно для человеческого зрения и оптических приборов. Однако требуются дополнительные исследования, чтобы определить, насколько хорошо лазеры другой частоты будут различимы. Также следует рассмотреть возможность использования ночных видеоустройств, поскольку не все воздушные суда оборудованы такими приборами, особенно в малой авиации.

Самая заметная часть этого метода - это управляемые лазерные лучи, которые помимо освещения глиссады могут использоваться для передачи различных условных обозначений пилоту. Путем определенных условных движений или цветов лазерных лучей можно предоставить пилоту информацию о положении воздушного судна и не только. Это также позволяет заменить или дополнить световые индикаторы, такие как PLASI, VASI и PAPI, и значительно повысить информативность этого метода передачи сообщений.

Кроме того, система лазерной "подсветки глиссады" имеет потенциал для использования как односторонний оптический канал для передачи данных с земли на борт воздушного судна, при условии наличия специального оптического приемника на борту. Передача данных может осуществляться с высокой директивностью, используя квантовую технологию приема оптической информации (QLOC). Эта технология заключается в передаче информации в виде световых импульсов с минимальной энергией и обработке квантовыми алгоритмами для передачи многокомпонентных медиапотоков и сенсорной информации.

Таким образом, лазерные технологии в авиации имеют широкий спектр применений, от улучшения посадки воздушного судна до обеспечения безопасности полетов и защиты от потенциальных угроз. С использованием современных материалов и передовых технологий создание компактных и маломощных комплексов, способных интегрировать собственные системы автоматизированного управления и вычислительные модули для слежения и сопровождения воздушных целей, становится реальной перспективой в обозримом будущем. Эти комплексы могут легко интегрироваться в существующую авиационную инфраструктуру, что делает их привлекательными для применения.

Энергопотребление полупроводниковых лазеров, систем управления и навигационных компонентов ожидается оставаться в пределах мощности современных мобильных дизель-генераторных установок. Это позволяет предположить, что развертывание и эксплуатация таких комплексов будет финансово и технически оправданным. С использованием современных технологий можно ожидать снижения габаритов и веса этих комплексов, что также положительно скажется на их применимости.

Однако для внедрения этих комплексов в практическую авиацию потребуется внесение изменений в законодательные акты, включая Воздушный кодекс, чтобы учесть их потенциальное использование. Обзор существующих систем лазерной посадки позволяет выделить как их сильные, так и слабые стороны. Путем интеграции некоторых из этих систем в единый комплекс можно расширить их возможности и устранить недостатки предыдущих проектов, делая их более эффективными в реализации задачи лазерной посадки.

Список литературы:

1. Криволапов А. В. "Лазерное обеспечение посадки в условиях ограниченной видимости."
2. Государственный воздушный реестр РФ. Нормы полетов БПЛА.
3. Гуренко В. А., Саврасов А. М. "Исследование систем лазерной посадки для обеспечения авиационной безопасности."
4. Горшков С. Г. "Инновационные технологии в авиационной безопасности."
5. Струков И. А. "Лазерная система наведения и посадки для авиационных систем управления."