2017 - 2019 гг.

Создание базы данных самолетных измерений, полученные с помощью современных приборных комплексов самолета лаборатории Як-42 «Росгидромет».

В ходе выполнения темы 1.6.7.1 были получены следующие результаты:

• По направлению создания базы данных самолетных измерений была спроектирована локально-вычислительная сеть в лаборатории обработки данных ЛНИЦ, которая обеспечила возможность: локального и удаленного доступа пользователя, безопасного хранения данных, обмена данными через внешний ftp-сервер, масштабирования.
• Для решения задач фильтрации, поиска данных по ключевым параметрам и характеристикам полетов была разработана оптимальная модель данных, которая использовалась для создания архива валидированных данных и при наполнении БД в файл-серверной СУБД Microsoft Access.
• Разработана программа для обработки данных микрофизического комплекса АПК-5 самолета Як-42Д «Росгидромет», программа для интерполяции данных в единый масштаб времени и ПО для работы с базами данных самолетных измерений.
• При создании базы данных получены следующие РИДы:
1. Свидетельство Роспатента № 2019615568 от 29.04.2019 на объект «Программный модуль предварительной обработки данных микрофизического комплекса АПК-5-Як-42Д «Росгидромет».
2. Свидетельство Роспатента № 2019663886 от 17 октября 2019 на объект «Программа для интерполяции данных в единый масштаб времени»
3. Свидетельство Роспатента № 2019621474 от 19.08.2019 на объект «База данных результатов зондирования атмосферы с самолета-лаборатории ЯК-42Д Росгидромет (2014-2016)».
4. Свидетельство Роспатента № 2019619460 от 17.07.2019 на объект «Программа для работы с базами данных самолетных измерений лаборатории ЯК-42Д Росгидромет».

Разработка методов определения вертикальных и горизонтальных сдвигов ветра и интенсивности турбулентности в атмосфере с помощью самолета-лаборатории Як-42Д «Росгидромет» при выполнении работ по активным воздействиям на облака и для валидации наземных систем предупреждения об опасных явлениях погоды.

В ходе выполнения темы 1.6.7.1 были получены следующие результаты:

• Разработан метод определения и введения аэродинамических поправок в показания датчиков давления, температуры и числа Маха, основанный на данных, полученных в летных экспериментах на самолете-лаборатории Як-42Д «Росгидромет» и компьютерном моделировании обтекания подкрыльевой штанги самолета-лаборатории. Получены поправочные коэффициенты в показания самолетных датчиков.
• Определение аэродинамических поправок с помощью расчетов по программе FlowVision.


1 – невозмущенный поток, 2 – приемник статического давления, 3 – датчик температуры ВДТ, 4 – датчик температуры Rosemount


Определение аэродинамических поправок экспериментальным методом – сравнением показаний датчиков на штанге и борту самолета-лаборатории


• Влияние глубоких маневров самолета-лаборатории по крену и курсу на измерения скорости и направления ветра.
а) – изменения скорости и угла ветра во время маневров самолета; б) – изменение угла курса самолета; в) – траектория полета самолета на режиме, стрелками указано направление движения.


• Разработан метод расчёта интенсивности турбулентности в атмосфере по данным самолёта-лаборатории Як-42Д «Росгидромет».
• Разработан методы расчёта вертикальных и горизонтальных сдвигов ветра на высотах в атмосфере по данным самолёта-лаборатории Як-42Д «Росгидромет».
• Разработан метод определения и введения аэродинамических поправок в показания датчиков давления, температуры и числа Маха, основанный на данных, полученных в летных экспериментах на самолете-лаборатории Як-42Д «Росгидромет».

2014 - 2016 гг.

Исследования взаимосвязи турбулентной структуры и водности конвективных облаков по результатам самолетных и лабораторных экспериментов для проведения работ по активным воздействиям.

Использованы данные российско-кубинского самолетного эксперимента по исследованию конвективных облаков тропической зоны над полигоном о. Куба, 17 августа - 4 октября 2007 г.

В ходе выполнения темы 1.6.6.5:

-Разработан и провалидирован самолетный метод измерения температуры воздуха в облаках с жидко-капельной фракцией.

-Выполнен анализ данных с применением метода введения поправки на водность облака в температуру и вейвлет-преобразования, позволивший выявить ряд особенностей спектральной структуры турбулентности и турбулентных потоков тепла и импульса в конвективных облаках тропической зоны.

-Исследована взаимосвязь динамических характеристик и водности конвективных облаков.

В результате анализа данных о турбулентности в конвективных облаках, полученных с помощью самолета-лаборатории:

-Показано, что для различных фаз развития конвективных облаков:
--стадии роста
--стадии стабилизации (зрелого облака)
--стадии диссипации
нормированные спектры пульсаций компонент скорости ветра и температуры

Φ_w(k)   Φ_u(k)   Φ_T(k)

и нормированные коспектры для потоков тепла

Φ_wT(η)

имеют существенно различную форму.
-Предложена эмпирическая модель турбулентности в конвективных облаках в зависимости от стадии их развития.

-Критериями определения стадии развития облаков может служить величина перегрева облачного воздуха относительной окружающей среды:
--стадия роста

перегрев от 0,25 до 0,90 ^оС
--стадия стабилизации –

перегрев +/- 0,1 ^оС
--стадия диссипации –

перегрев от -0,20 до -0,60 ^оС

В результате анализа взаимосвязи между характеристиками турбулентности и интегральными характеристиками водности конвективных облаков:

-Сформулированы рекомендации по применению сведений о спектральной структуре воздушных движений в конвективных облаках в целях активных воздействий на них и оценки результатов воздействий.

-В качестве основного критерия определения стадии роста облака и его пригодности для воздействий предложена величина перегрева облачного воздуха относительно окружающей среды.

-Предложен простой метод определения стадии развития облака в полете по данным бортового ИК-радиометра и датчика температуры.

-Полученные данные могут служить важным дополнением к РД 52.11.637-2002 «Методические указания. Проведение работ по искусственному увеличению атмосферных осадков самолетными методами».

Стадия развития облака	Перегрев оC	Сред. пульсации мс-1	Коэфф. турб. м2с-1	Полная водн. гм-3
Стадия роста	0,53	2,0	196	1,30
Стадия стабилизации	0,03	1,4	63	1,04

2011 – 2013 гг.

Основные достижения по исследованиям термодинамического состояния атмосферы.

• Создана технология получения данных о термодинамическом состоянии атмосферы, турбулентных движениях и турбулентных потоках по результатам самолетных наблюдений, включая основы метрологического обеспечения измерений термодинамических параметров с борта самолета-лаборатории.
• Создана эмпирическая модель турбулентности в облачной атмосфере, основанная на данных, полученных в 1978 – 1984 гг. в результате самолетных наблюдений в умеренных широтах. Турбулентность в облачной атмосфере по схеме случайного локально-нормального процесса рассматривается как совокупность зон, в каждой из которых изменение пульсаций скорости ветра и температуры является стационарным процессом с дисперсией, изменяющейся от зоны к зоне. Рассчитаны повторяемости (эмпирические распределения) протяженностей турбулентных и спокойных зон, среднеквадратических значений пульсаций компонент скорости ветра и температуры, скорости диссипации турбулентной энергии, коэффициента турбулентности и показателя анизотропии пульсаций компонент скорости ветра для различных групп классификации (Ns, As, Ci и Cs, Sc и Ac, Cu emb, внеоблачного пространства, надоблачного и подоблачного пространства) и получены графики, таблицы, сглаживающие функции для этих распределений. Определены формы модельных спектров, средние значения параметров модели турбулентности для всех групп классификации.
• Разработан метод восстановления истинной температуры воздуха и ее пульсаций по показаниям самолетного датчика температуры в облаке с жидко-капельной фракцией. Метод введения поправки на водность облака в температуру и ее пульсации позволяет определять истинную температуру воздуха в облаке и корректно рассчитывать турбулентные потоки тепла в кучевых облаках.