Molas 3D 도플러 스캐닝 풍력 LiDAR, 민간 항공 안전 및 효율성 향상

윈드 시어 및 민간 항공 안전

윈드 시어는 수평 및 수직 방향으로 풍속이 갑자기 변하는 대기 현상입니다. 윈드 시어, 특히 저고도 윈드 시어는 많은 항공 사고, 특히 항공기와 관련된 사고의 주요 요인입니다. 최근 수십 년 전까지는 항공 안전에 미치는 영향에 대해 알려진 바가 거의 없었지만 최근 LiDAR 기술의 발전은 윈드 시어의 영향에 대한 이해를 높이는 데 도움이 되었습니다. 오늘날 온보드 LiDAR는 비행 중 바람을 모니터링하는 데 자주 사용되는 반면 지상 기반 도플러 3D 스캐닝 바람 LiDAR는 공항 근처의 풍속 변화를 감지할 수 있습니다. 

윈드 시어는 비행 속도가 낮기 때문에 특히 이륙 및 착륙 중에 항공 비행에 매우 해롭습니다. 윈드 시어는 항공기의 속도에 큰 영향을 미쳐 항공기의 자세와 고도에 급격한 변화를 가져오며 때로는 재앙을 초래할 수 있습니다. 낮은 고도에서 결과. 1985년 미국 댈러스 폭스 공항에서 비행기가 추락해 137명이 사망했다. 이후 윈드시어는 국제적인 화두로 떠올랐다. 볼더의 국립 대기 연구 센터 소장인 Coleman에 따르면 1985년 이후로 미국의 모든 항공기에는 윈드 시어 감지기가 장착되었고 캐나다에서는 1990년대에 들어왔습니다.

3D 도퍼 스캐닝 윈드 라이더는 어떻게 윈드 시어를 감지합니까?

3차원 바람 라이더 이미지는 바람장의 3차원 표현입니다. 이미지는 일반적으로 위에서 가져옵니다. 풍속은 m/s로 측정됩니다. 예를 들어 활주로 위를 비행하는 비행기는 14m/s의 풍속을 경험할 수 있습니다. 지표풍은 이 높이에서 가볍고 대기의 상층부와 반대입니다.

이러한 유형의 윈드 라이더 스캔은 고정된 앙각에 고정된 광학 헤드를 사용합니다. 방위각은 차례로 0도에서 360도까지 지속적으로 반복됩니다. 이렇게 하면 2D 원근감에서 원으로 표시되는 원뿔 표면이 생성됩니다.

3차원 바람 라이더 이미지는 여러 이미지를 합성한 것입니다. 데이터는 공항의 상태에 대한 정확한 예측을 생성하기 위해 전문가에 의해 해석됩니다. 바람과 관련된 조건을 식별하는 데에도 사용할 수 있습니다. 윈드 시어를 감지하는 것 외에도 마이크로 버스트를 식별하는 데 사용할 수도 있습니다. 특정 기상 이벤트에 강풍이 동반되면 경보가 생성됩니다.

이 기술을 사용하여 라이더는 항공에 영향을 줄 수 있는 심각한 기상 현상을 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 낮은 수준의 윈드 시어는 종종 다운버스트를 동반합니다. 윈드 시어를 감지하기 위해 라이다 데이터를 컴퓨터 알고리즘으로 처리하고 분석할 수 있습니다. 또한, 라이더 데이터는 에어로졸 함량에 대해 평가됩니다.

도플러 3D 스캐닝 윈드 LiDAR 활공 경로 스캐닝 원리

도플러 3D 스캐닝 윈드 라이다 글라이드 경로 스캐닝 2
도플러 3D 스캐닝 윈드 라이다 글라이드 경로 스캐닝

활공 경로 스캐닝은 항공기의 이착륙 지역의 풍장을 관찰하는 데 중점을 두며 스캐닝 과정에서 방위각과 피치 각도가 동시에 변경됩니다.

3D 스캐닝 Wind LiDAR의 PPI 모드를 사용하여 Wind Shear 감지

PPI 스캐닝 원리: 일정한 LiDAR 피치 각도 조건에서 방위각 스윙 스캐닝.

그런 다음 합성된 C 계수를 사용하여 윈드 시어를 판단합니다.

  • C 계수가 0.068-0.138 사이이면 적당한 윈드 시어가 고려됩니다.
  • C 계수가 0.139-0.206 사이일 때 강한 윈드 시어가 고려됩니다.
  • C 계수가 0.207보다 크면 심한 윈드 시어가 고려됩니다.

항공기 웨이크 와류 감지

비행 중인 항공기의 날개는 대기를 교란하여 날개 주위에서 반대 방향으로 회전하는 닫힌 와류를 형성하는데, 이것이 항공기 꼬리 와류입니다. 소용돌이가 강하고 오랫동안 존재하므로 다음 항공기의 비행이 안전합니다. 이는 공항에서 항공기의 이착륙 시 추종거리가 제한되어 공항 수용능력을 감소시키는 심각한 위협이 된다.

       이 문제는 국내외 항공기 비행안전 및 공항항공관제 분야에서 핵심적인 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 후류 와류 특성과 그 검출 기술에 대한 연구가 매우 의의가 있다. 첫째, 고급 후류 소용돌이 감지 기술을 사용하여 항공기 회피를 달성할 수 있습니다. 후류 소용돌이는 비행 안전을 보장하는 목적을 달성할 수 있습니다. 또한 기존의 안전한 비행 간격 표준의 한계를 극복하고 공항 운송 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다.

3D 스캐닝 Wind LiDAR의 PPI 모드를 사용하여 항공기 웨이크 와류 감지

윈드 시어의 RHI 감지 원리: 레이더의 방위각이 변경되지 않은 상태로 유지될 때 피치 각도 스윙 스캐닝.

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