探析低空飛行安全氣象保障技術(shù)

朱崔瑩

摘要：低空飛行在民間有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)階段我國(guó)低空域范圍正在不斷的開(kāi)放，對(duì)于低空飛行安全，越來(lái)越多的企業(yè)和個(gè)人都會(huì)涉及其中，所以這些年關(guān)于低空飛行安全氣象保障的重要程度已經(jīng)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略層面，如何能夠進(jìn)行有效的低空安全保障體系搭建成為了當(dāng)前相關(guān)部門(mén)和企業(yè)研究的一個(gè)重要課題。我國(guó)低空環(huán)境情況較為復(fù)雜，在目前的技術(shù)形成條件來(lái)看，低空飛行安全保障技術(shù)還尚不成熟，需要建立一套以地面氣象探索為基礎(chǔ)搭配低空雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，動(dòng)用被動(dòng)衛(wèi)星進(jìn)行輔助，形成海陸空全方位的氣象保障體系，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)低空區(qū)域的風(fēng)速風(fēng)向微低空飛行管制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳遞和應(yīng)用，解決我國(guó)低空飛行器的空中預(yù)警空中救援所需的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：低空飛行;安全研究;氣象監(jiān)測(cè);技術(shù)分析

引言

低空飛行的空域一般是指在1公里范圍以?xún)?nèi)的高度，各類(lèi)通用飛行器都需要在此空域進(jìn)行分析與常規(guī)空域比較低空空域，存在的飛行器數(shù)量更多，且航線復(fù)雜缺乏規(guī)律，飛行器在飛行過(guò)程中受到地形環(huán)境的影響程度更加劇烈，所以不同地區(qū)受特殊地形影響，其飛行軌跡可能會(huì)出現(xiàn)很大的區(qū)別，我國(guó)低空飛行安全保障技術(shù)從總體發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，與國(guó)際先進(jìn)水平存在一定的差距，飛行器在進(jìn)行低空飛行時(shí)，其輔助信息收集和供應(yīng)能力較差，無(wú)法對(duì)其提供完善全面的安全數(shù)據(jù)信息支持，導(dǎo)致飛行事故出現(xiàn)幾率較高。對(duì)低空飛行安全氣象保障技術(shù)進(jìn)行完善和健全，對(duì)于未來(lái)我國(guó)的低空飛行領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)的發(fā)展會(huì)有積極的推動(dòng)作用。

1低空飛行安全氣象保障系統(tǒng)

在進(jìn)行低空飛行時(shí)，安全氣象保障系統(tǒng)，能夠?qū)w行路徑的風(fēng)速，溫濕度，氣壓等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給飛行器，幫助其正確判斷飛行路徑和飛行環(huán)境。同時(shí)飛行器也能夠?qū)⒃O(shè)備自身收集到的數(shù)據(jù)信息傳送給低空管制中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，和比對(duì)移動(dòng)式氣象監(jiān)測(cè)平臺(tái)，需要跟蹤低空飛行器的實(shí)際飛行軌跡，并對(duì)該區(qū)域的氣象狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后將收集整理的數(shù)據(jù)傳輸給低空管制中心，對(duì)于低空飛行監(jiān)控雷達(dá)而言，其具有穩(wěn)定的性能，在使用過(guò)程中也能夠盡可能避免周?chē)h(huán)境對(duì)其探測(cè)結(jié)果的影響，并能夠根據(jù)探測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施更新數(shù)據(jù)情況，監(jiān)視低空空域飛行器在飛行過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)異常飛行姿態(tài)，判斷飛行器是否正常運(yùn)行。在雷達(dá)部署的過(guò)程中，需要使用張角進(jìn)行控制和部署，讓雷達(dá)能夠監(jiān)視的范圍達(dá)到最大值，并根據(jù)實(shí)際的地形情況不斷進(jìn)行信息交互和比對(duì)，確認(rèn)路線風(fēng)云系統(tǒng)氣象衛(wèi)星在實(shí)際應(yīng)用中可以提供自然天氣變化預(yù)測(cè)和相關(guān)自然災(zāi)害發(fā)生檢測(cè)，通過(guò)與地面氣象數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互和協(xié)作，能夠在數(shù)據(jù)上互相補(bǔ)充。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)能夠?yàn)轱w行器提供準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的位置信息與地面管控中心進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，并且也能夠提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸功能。

2氣象要素監(jiān)測(cè)

2.1風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法

階段隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展和超聲波技術(shù)的不斷完善，風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量有了新的方式，在實(shí)際操作中超聲波技術(shù)，對(duì)風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量主要是依靠以下幾種方式，首先是多普勒測(cè)量法，其次還有渦街測(cè)量法和時(shí)差測(cè)量法。多普勒測(cè)量法利用了多普勒原理，對(duì)空氣中的懸浮離子的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，但是在測(cè)量的過(guò)程中受到溫度變化的影響程度較重，所以還要進(jìn)行溫度補(bǔ)償來(lái)提高檢測(cè)結(jié)果的精度，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中存在一定的局限性。但由于其基本原理簡(jiǎn)單，適配設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模較大，因此在很多地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)都有類(lèi)似的設(shè)備用于進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集。超聲波渦街流量計(jì)算方式使用測(cè)量管道氣體的流動(dòng)速度來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，但無(wú)法在開(kāi)放環(huán)境內(nèi)使用。時(shí)差測(cè)量法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中使用超聲波在空氣中傳播速度的差異原理，對(duì)風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量和判斷。

2.2溫度測(cè)量方法

現(xiàn)階段使用聲學(xué)原理制作的溫度測(cè)量器精度較高，而且對(duì)于環(huán)境適應(yīng)性較好，近幾年投入使用的溫度測(cè)量計(jì)，也在不斷加入新的技術(shù)和材料，能夠?qū)μ厥猸h(huán)境下的溫度進(jìn)行精確檢測(cè)，幫助飛行器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，目前使用最為廣泛的是紅外測(cè)技術(shù)所制成的溫度計(jì)測(cè)器。它能夠通過(guò)物體本身輻射的紅外線中提取電信號(hào)，再通過(guò)紅外能量大小對(duì)物體的現(xiàn)有溫度進(jìn)行計(jì)算。

2.3濕度測(cè)量方法

濕度測(cè)量一般有兩種方法，一種是高分子類(lèi)的測(cè)量?jī)x器，另一種是氧化鋁濕敏電容。前者會(huì)選擇薄膜電容式濕度檢測(cè)器來(lái)對(duì)濕度進(jìn)行檢測(cè)，而且我國(guó)科學(xué)院也研制出了結(jié)露傳感器，可以作為薄膜電容傳感器的一種補(bǔ)充。氧化鋁濕敏電容但實(shí)際使用時(shí)要與空氣進(jìn)行直接接觸，由于空氣中具有水蒸氣，而檢測(cè)設(shè)備中的精密電子部件又不能完全被封閉使用，這就造成了濕度傳感器，使用一段時(shí)間之后就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)老化情況，嚴(yán)重影響檢測(cè)精度的情況，所以此類(lèi)濕度傳感器的使用壽命較短。

2.4氣壓測(cè)量方法

氣壓測(cè)量方法使用廣泛的是氣壓表通過(guò)使用轉(zhuǎn)換器將電子元件的響應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，現(xiàn)如今氣壓表已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化改造，通過(guò)多層冗雜技術(shù)的應(yīng)用來(lái)提升氣壓表最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和抗干擾能力。消除了傳統(tǒng)氣壓表功能簡(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)景單一的缺點(diǎn)。在中央控制器的統(tǒng)一控制指揮下，有三個(gè)完全獨(dú)立的工作感應(yīng)器，每一個(gè)感應(yīng)器的內(nèi)容中都包含溫度感應(yīng)系統(tǒng)，能夠適時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，多層冗雜技術(shù)的應(yīng)用能夠讓多個(gè)電子元件的工作狀態(tài)得到實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。在一部分地區(qū)還會(huì)使用到沸點(diǎn)氣壓表，通過(guò)液體沸點(diǎn)的變化對(duì)氣壓進(jìn)行判斷測(cè)量。

3結(jié)束語(yǔ)

過(guò)去我國(guó)社會(huì)也有意要發(fā)展低空飛行安全氣象保障系統(tǒng)，但是過(guò)去受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和技術(shù)積累水平的限制，在很多關(guān)鍵領(lǐng)域都缺乏技術(shù)支持現(xiàn)階段隨著我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域都邁入了高速發(fā)展的狀態(tài)，越來(lái)越多的關(guān)鍵技術(shù)正被我們快速掌握，在這樣的條件下，結(jié)合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，低空飛行，安全氣象保障系統(tǒng)得以搭建完成，并已經(jīng)開(kāi)始投入實(shí)際使用。