АВИАЦИЯ

Бортовые радары: роль эффекта Доплера в авиации

В вышках управления воздушным движением радары отображают текущее положение самолетов на своих экранах. Кроме того, эффект Доплера позволяет отображать скорость, что позволяет отфильтровывать неподвижные объекты, такие как здания или холмы, и не показывать их на экранах (Фиксированное подавление цели).

В случае обзорных радаров волны с длиной в сантиметровом диапазоне передаются по микросекунде каждая, тысячу раз в секунду. Как далеко распространяются радиоволны за тысячную долю секунды? 300 000 км за одну секунду, а значит, 300 км за тысячную долю секунды.

Если используется эхо-сигнал с частотой 1000 импульсов в секунду, обнаруженные объекты должны находиться на расстоянии менее 150 км: радиоволны должны совершить обратный путь, и есть время, чтобы сделать это за тысячную долю секунды.

Принцип доплеровского VOR

Допплеровский VOR – это очень точный поворотный радиомаяк для воздушного движения. Его можно сравнить с маяком для кораблей.

Маяк излучает луч, который вращается с определенной скоростью (частотой), и излучает дополнительную вспышку, когда луч направлен на север. Маяк можно определить по его частоте. Измеряя время между сигналом на север и моментом, когда луч маяка направлен на корабль, это судно может определить пеленг маяка по отношению к кораблю. Расстояние до маяка можно оценить по яркости его луча, и, используя это вместе с информацией о направлении, в котором движется корабль, можно определить курс корабля.

Доплеровский VOR генерирует вращающийся радиолуч в диапазоне частот выше 100 МГц и всенаправленный сигнал при прохождении через северное направление. Это даст вам точное направление на станцию ​​VOR.

Самолет также отправляет сигнал, который принимается наземной станцией и отвечает на нее. Время, необходимое для получения эхо-сигнала, позволяет определить расстояние до наземной станции, а смещение частоты позволяет оценить скорость (так называемая процедура DME – Distance Measuring Equipment). Таким образом, система предоставляет все важные данные, необходимые для навигации самолета.

Сверхзвуковая скорость: экстремальный эффект Доплера

Ученик Доплера Эрнст Мах сосредоточился на полете на сверхзвуковой скорости (340 м / с = 1 Мах, около 1200 км / ч):

CC: Tanja Kühnel / aus dem Buch „Christian Doppler – Der für die Menschheit bedeutendste Salzburger“ von Clemens M. Hutter

Когда самолет ускоряется, он сжимает излучаемые им звуковые волны в направлении своего движения. Когда он достигает сверхзвуковой скорости, он преодолевает звуковой барьер и создает «ковер звукового удара», названный в честь Эрнста Маха – волна Маха.

Звуковые волны, излучаемые самолетом, в сумме образуют звуковой барьер – сильную волну давления. На скорости 1 Мах самолет «преодолевает звуковой барьер», и на километры вокруг слышен громкий гул.

Если самолет движется со скоростью выше 1 Маха, то есть со сверхзвуковой скоростью, его можно услышать только тогда, когда он уже пролетел мимо. Пуля также летит быстрее звука (500-800 м / с).

Коммерческие самолеты летают со скоростью около 0,8 Маха, тогда как военные самолеты летают со скоростью 2 или 3 Маха.