Le LiDAR éolien à balayage Doppler 3D Molas améliore la sécurité et l'efficacité de l'aviation civile

Cisaillement du vent et sécurité de l'aviation civile

Le cisaillement du vent est un phénomène atmosphérique qui est un changement soudain de la vitesse du vent dans les directions horizontale et verticale. Le cisaillement du vent, en particulier le cisaillement du vent à basse altitude, est un facteur majeur dans de nombreux accidents d'aviation, en particulier ceux impliquant des aéronefs. Jusqu'à ces dernières décennies, on en savait peu sur ses effets sur la sécurité aérienne, mais les progrès récents de la technologie LiDAR ont contribué à améliorer notre compréhension des effets du cisaillement du vent. Aujourd'hui, le LiDAR embarqué est souvent utilisé pour surveiller le vent en vol, tandis que le LiDAR de vent à balayage 3D Doppler au sol peut détecter les changements de vitesse du vent à proximité de l'aéroport. 

Le cisaillement du vent est extrêmement nocif pour le vol d'aviation, en particulier pendant le décollage et l'atterrissage, en raison de la faible vitesse de vol, le cisaillement du vent peut avoir un effet important sur la vitesse anémométrique de l'avion, entraînant des changements soudains dans l'attitude et l'altitude de l'avion, parfois avec désastreux résultats à basse altitude. En 1985, un avion s'est écrasé à l'aéroport de Dallas-Fox aux États-Unis, tuant 137 personnes. Depuis lors, le cisaillement du vent a été étudié comme un sujet international. Selon Coleman, directeur du National Center for Atmospheric Research à Boulder, après 1985, tous les avions aux États-Unis ont été équipés de détecteurs de cisaillement du vent, et au Canada dans les années 1990.

Comment le lidar de vent à balayage Dopper 3D détecte-t-il le cisaillement du vent ?

Une image lidar de vent 3D est une représentation 3D du champ de vent. Les images sont généralement prises d'en haut. Les vitesses du vent sont mesurées en m/s. Par exemple, un avion volant au-dessus d'une piste peut subir une vitesse de vent de 14 m/s. Le vent de surface est léger à cette hauteur et est opposé aux niveaux supérieurs de l'atmosphère.

Ce type de balayage lidar du vent utilise une tête optique fixée à un angle d'élévation fixe. L'azimut, à son tour, est constamment itéré de 0 à 360 degrés. Cela crée une surface conique qui s'affiche en perspective 2D sous la forme d'un cercle.

Une image lidar tridimensionnelle du vent est un composite de plusieurs images. Les données sont interprétées par un expert pour produire une prédiction précise de l'état d'un aéroport. Il peut également être utilisé pour identifier les conditions liées au vent. En plus de détecter le cisaillement du vent, il peut également être utilisé pour identifier les microrafales. Si un événement météorologique particulier est accompagné de vent fort, une alerte est générée.

Grâce à cette technologie, le lidar peut détecter les phénomènes météorologiques violents qui peuvent affecter l'aviation. Par exemple, le cisaillement du vent à basse altitude s'accompagne souvent de rafales descendantes. Afin de détecter le cisaillement du vent, les données lidar peuvent être traitées et analysées par un algorithme informatique. De plus, les données lidar sont évaluées pour la teneur en aérosols.

Balayage Doppler 3D Wind LiDAR Glide Path Scanning Principe

DOPPLER 3D SCANNING VENT LIDAR GLIDE PATH SCANNING 2
DOPPLER 3D SCANNING VENT LIDAR GLIDE PATH SCANNING

Le balayage de trajectoire de descente se concentre sur l'observation du champ de vent dans la zone de décollage et d'atterrissage de l'avion, et les angles d'azimut et de tangage changent simultanément pendant le processus de balayage.

Utilisez le mode PPI du LiDAR du vent à balayage 3D pour détecter le cisaillement du vent

DOPPLER 3D SCANNING VENT LIDAR MODE PPI DÉTECTE LE CISAILLEMENT DU VENT

Principe de balayage PPI : dans des conditions d'angle de tangage LiDAR constant, balayage d'oscillation d'angle d'azimut.

Utilisez ensuite le facteur C synthétisé pour juger du cisaillement du vent :

  • Lorsque le facteur C est compris entre 0,068 et 0,138, un cisaillement de vent modéré est considéré ;
  • lorsque le facteur C est compris entre 0,139 et 0,206, un fort cisaillement du vent est considéré
  • lorsque le facteur C est supérieur à 0,207, un cisaillement de vent sévère est considéré.

Détection de vortex de sillage d'avion

L'aile d'un avion en vol va perturber l'atmosphère en formant un vortex fermé qui tourne en sens inverse autour de l'aile, qui est le vortex de queue de l'avion. Le vortex est fort et existe depuis longtemps, ce qui sécurisera le vol de l'avion suivant. Il représente une menace sérieuse, de sorte que la distance de suivi des avions à l'aéroport lors du décollage ou de l'atterrissage est limitée, et la capacité de l'aéroport est réduite en conséquence.

       Ce problème est devenu un problème clé dans le domaine de la sécurité des vols d'aéronefs et du contrôle de l'aviation aéroportuaire au pays et à l'étranger. L'étude des caractéristiques du tourbillon de sillage et de sa technologie de détection est d'une grande importance pour résoudre ce problème. Premièrement, la technologie avancée de détection des tourbillons de sillage peut être utilisée pour éviter les aéronefs. Le vortex de sillage peut atteindre l'objectif d'assurer la sécurité du vol ; en outre, il peut briser les limites des normes traditionnelles d'espacement des vols sûrs et améliorer considérablement la capacité de transport de l'aéroport.

vortex de sillage des avions
vortex de sillage d'avion 2

Utilisez le mode PPI de 3D Scanning Wind LiDAR pour détecter le tourbillon de sillage de l'avion

DÉTECTION DE VORTEX PAR LIDAR DE VENT PAR BALAYAGE 3D

Le principe de détection RHI du cisaillement du vent : lorsque l'angle d'azimut du radar reste inchangé, l'angle de tangage balaye le balayage.

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