Работы ПАО «НПО «Алмаз» в области обеспечения метеорологической безопасности транспортной отрасли РФ: состояние и перспективы

Научно-техническая и производственная база предприятия — это синтез последних достижений науки и техники, что позволяет обеспечивать высокую надежность выпускаемой продукции, минимизировать затраты при ее производстве и эксплуатации с высоким уровнем качества всей номенклатуры изделий, в соответствии с российскими и международными стандартами.

В числе основных видов продукции ПАО «НПО «Алмаз» — радиолокационные комплексы и системы, оборудование для систем управления различного назначения, трассовые и аэродромные радиолокационные комплексы для управления воздушным движением, системы сбора и обработки информации о воздушной обстановке, оборудование для командных пунктов и автоматизированных систем управления воздушным движением, доплеровские метеорологические радиолокаторы различного диапазона.

Радиолокационные станции производства ПАО «НПО «Алмаз» широко известны и используются в гражданских целях не только в России и странах СНГ. Более двух тысяч радиолокационных станций (РЛС) эксплуатируется в пятидесяти странах Европы, Азии, Африки и Латинской Америки. Вся продукция предприятия сертифицирована на соответствие международным стандартам ISO9001-2011.

Экономика страны, особенно в регионах Сибири, Дальнего Востока и Арктики, активно развивает промышленное производство и ресурсодобычу. Восточная Сибирь и Дальний Восток составляют порядка 60% территории Российской Федерации. Только мегапроект «Сила Сибири» призван оживить огромную территорию между Западной Сибирью и Дальним Востоком, что должно добавить промышленным предприятиям Сибири, и не только им, оборотов как минимум на 700 миллиардов рублей. Российские компании осваивают прибрежные и шельфовые месторождения Арктического региона. Освоение арктического шельфа станет для России своего рода технологическим вызовом XXI века — потребуются новые технологии, морские добывающие комплексы, береговая инфраструктура, система транспортирования сырья и готовой продукции, а также квалифицированные кадры. В этих условиях опережающими темпами должна развиваться транспортная инфраструктура регионов, маршруты с использованием Северного морского пути.

Поэтому в ближайшей и среднесрочной перспективе до 2030 года прогнозируется возрастание спроса на метеоинформацию, так как очевидно, что требуется надежное метеорологическое обеспечение таких масштабных проектов, реализуемых в сложных климатических условиях.

Одной из составляющих информационного обеспечения, дающего более полное представление о метеорологических явлениях, является получение метеорологической информации от специализированных РЛС нового поколения.

Отечественный и мировой опыт показывает, что высокая эффективность применения радиолокационных наблюдений достигается при комплексном использовании радиолокационной информации, позволяющем наряду с получением карт облачности и связанных с нею опасных явлений погоды осуществлять оперативные измерения интенсивности и количества осадков, измерения скоростей перемещения облачных систем, турбулентностей и сдвигов ветра.

Такой подход позволяет получать информацию о динамическом состоянии атмосферы, обнаруживать быстроразвивающиеся опасные явления (смерчи, шквалистые усиления ветра), оценивать форму и фазовое состояние гидрометеоров в зоне обзора радиолокатора. 

Ценность радиолокационной информации многократно повышается при расширении зоны радиолокационных наблюдений путем организации современной радиолокационной сети, в которой в реальном времени осуществляется обмен и агрегация информации отдельных радиолокаторов в общую карту явлений погоды на значительной территории. При этом необходимым условием является синхронное функционирование всех метеолокаторов по единому алгоритму.

В связи с этим на радиолокаторах применена общая система обработки данных, на выходе которой создаются стандартизованные продукты, включаемые в обмен по ведомственным сетям Росгидромета для всех заинтересованных потребителей.

Наряду с традиционными потребителями радиолокационной информации о погодных явлениях — Росавиацией, Гидрометцентром, МЧС — несомненный интерес такая информация представляет и для систем наземного, водного и трубопроводного транспорта. Прогноз распространения и распределения осадков всех видов (жидких и твердых) вдоль трасс транспортных коммуникаций позволяет оперативно принимать решения о их расчистке прогнозировании и ликвидации подтоплений.

Прогноз развития опасных явлений вдоль трасс позволяет оперативно изменять интенсивность движения транспортных средств.

Прогноз дальности видимости в осадках по радиолокационным данным позволяет повысить безопасность движения за счет оперативного оповещения пользователей. Особую значимость имеют данные о распределении осадков для прогнозирования стока рек в целях определения опасности наводнений и формирования предупреждений об оползневой и селевой опасности в транспортных коридорах.

Радиолокатор ДМРЛ-С

Основой наблюдательной радиолокационной сети в настоящее время является отечественный доплеровский метеорологический радиолокатор нового поколения диапазона 5,3 сантиметра (ДМРЛ-С) разработки ПАО «НПО «Алмаз». Радиолокатор создан на базе новейших технологий и не имеет мировых аналогов в своем классе.

ДМРЛ-С можно разделить на две основные функциональные части:

• радиолокатор, состоящий из антенны, устройств управления вращением, приемо-передатчика и системы первичной цифровой обработки информации, преобразующей отраженный радиолокационный сигнал в цифровую форму. Все аппаратные составляющие радиолокатора, за исключением антенной системы, размещены в специальном контейнере, имеющем автономную систему обеспечения тепловых режимов во всем диапазоне климатических условий Российской Федерации.

В качестве основного варианта размещения аппаратного контейнера и антенной системы ДМРЛ-С используется металлическая башня высотой до 30 метров. Это тем не менее не исключает возможности устанавливать ДМРЛ-С на высотных зданиях или иных сооружениях, если такое решение окажется предпочтительнее;

• вторая функциональная составляющая ДМРЛ-С представляет управляющий вычислительный комплекс, который может быть установлен в специальном контейнере у основания башни радиолокатора или вынесен в помещение ближайшего подразделения Росгидромета в зависимости от конкретной конфигурации позиции. Техническим заданием предусмотрена возможность установки управляющего комплекса на расстоянии до 20 километров от аппаратной части ДМРЛ-С.

С помощью управляющего комплекса осуществляется задание режимов работы радиолокатора, выбор режимов обзора пространства и контроль технического состояния аппаратных средств радиолокатора, прием первичной информации от радиолокатора и ее прикладная обработка с целью получения выходной информации в форматах, которые могут быть легко использованы в оперативной работе метеорологов и других пользователей в погодозависимых сферах деятельности. Управляющий вычислительный комплекс должен также осуществлять подготовку в согласованных форматах выходной информации и управление телекоммуникационной частью ДМРЛ-С, обеспечивающей передачу этой информации трем основным группам пользователей:

• первичной информации в территориальные центры сбора информации;

• вторичной информации с пространственным разрешением 2 х 2 километра на абонентские пункты радиолокатора;

• вторичной информации с пространственным разрешением 4 х 4 километра всем пользователям ведомственных гидрометеорологических сетей.

В результате каждые 10 минут на каждом ДМРЛ-С формируются необходимые исходные данные для получения информации о распределении радиолокационной отражаемости по зоне обзора с эффективным радиусом обзора до 250 километров, обеспечивающие идентификацию явлений, связанных с облачностью и осадками, включая опасные (сильный ливень, грозовые облака с молниевыми разрядами, с градом и шквалистыми усилениями ветра). Рассчитывается средняя скорость переноса и формируются карты интенсивности и накопленного количества осадков за различные интервалы времени.На рисунке 2 приведен пример карты явлений погоды, являющейся основным продуктом ДМРЛ.

Радиолокатор ДМРЛ-3

Для обеспечения локальных потребителей метеоинформации, которым требуется оперативная метеоинформация над территорией подведомственного объекта (аэродрома, порта, трассы и так далее), в ПАО «НПО «Алмаз» разработан малогабаритный радиолокатор ДМРЛ-3 диапазона 3,2 сантиметра.

Радиолокатор ДМРЛ-3 имеет близкие к ДМРЛ-С возможности в части обнаружения и измерения погодных явлений в ближней (до 150 километров) зоне при существенно меньших габаритах и энергопотреблении, что обеспечивает мобильность использования ДМРЛ-3. Радиолокатор выполнен как моноблочная конструкция и не требует проведения сложных строительно-монтажных работ при его установке. Радиолокатор может быть смонтирован как в стационарном исполнении, так и на подвижной платформе совместно с системой автономного питания (рисунки 3, 4).

На основе ДМРЛ-3 создан мобильный метеорологический комплекс (КММ-1), включающий в себя станцию аэрологического зондирования. Эффективно использование комплексов КММ-1 при ликвидации природных стихийных бедствий, связанных с выпадением интенсивных осадков и шквалистыми усилениями ветра. Несколько КММ-1 поставлено в одну из стран Юго-Восточной Азии.

В 2019 году на основе ДМРЛ-3 выполнен комплекс работ по модернизации системы обеспечения метеорологической безопасности космодрома Байконур. ПАО «НПО «Алмаз» проведены работы по развертыванию современной информационной системы, обеспечивающей получение и передачу данных о состоянии атмосферы и опасных погодных явлениях службам метеообеспечения космодрома.

Комплекс РЛК-МЦ

Одной из актуальных задач при обеспечении безопасности различных объектов является обнаружение и противодействие несанкционированным полетам беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В первую очередь это относится к противодействию БПЛА в районе аэродромов, а также и других крупных объектов транспортной инфраструктуры, требующих соблюдения (обеспечения) режимных и охранных мероприятий. В ПАО «НПО «Алмаз» в инициативном порядке был разработан комплекс РЛК-МЦ (гражданский вариант ROSC-1).

РЛК-МЦ предназначен для наблюдения за воздушной обстановкой в заданном районе (на дальности до 20 километров), обнаружения, распознавания и противодействия малоразмерным малоскоростным БПЛА с использованием средств радиоэлектронного подавления.

Как показали результаты испытаний, комплекс РЛК-МЦ также позволяет обнаруживать присутствие птиц в заданном районе, определять траектории их движения, оценивать плотность стай, а также обнаруживать места их концентрации в радиусе до 7–8 километров.

Наличие такого комплекса в аэропортах также позволит снизить вероятность столкновения самолетов с птицами, как это произошло 16 августа 2019 года в аэропорту Жуковский, 30 августа 2019 года в аэропорту Кольцово, а также 1 ноября 2019-го в аэропорту Рощино. Разработанный комплекс способен выдавать сигналы руководителю полетов о наличии птиц в районе взлета и посадки летательных аппаратов, а также предоставлять статистическую орнитологическую информацию.

Принципы построения, системно-технические и аппаратные решения обуславливают возможность развития комплекса в направлениях использования сложных зондирующих сигналов, оптимизации обзора пространства и обработки информации с использованием искусственного интеллекта, что обеспечивает возможность расширения области его применения и адаптации его функциональных возможностей в интересах различных потребителей.

РЛК-МЦ построен по модульному принципу, что позволяет гибко конфигурировать его состав в зависимости от задач (от ведения разведки до противодействия БПЛА). Данный принцип на программном уровне за счет применения унифицированного протокола взаимодействия позволяет объединять до 10 однотипных модулей управления БПЛА различных производителей в единую систему, а также масштабировать систему по мере необходимости, включая в нее как средства противодействия БПЛА, так и устройства для обнаружения и отпугивания птиц.

РЛК-МЦ целесообразно устанавливать в районах аэродромов с целью исключения столкновения птиц с самолетами, что обеспечивает безопасность полетов, а также в районах крупных транспортных и стратеги-ческих объектов с целью предотвращения возможных диверсий, планируемых с помощью БПЛА.

Таким образом, широкое применение комплексов подобного типа может существенно повысить эффективность транспортных потоков и предупредить возможные материальные и временные потери, а также обеспечить безопасность дорогостоящих ключевых объектов инфраструктуры транспортных сетей.

ПАО «НПО «Алмаз» обладает необходимым научно-технологическим заделом и производственно-технологической базой для серийного выпуска средств метео- и радиолокационного наблюдения, а также противодействия БПЛА в интересах транспортной отрасли, обеспечивая их развитие и интеграцию в инфраструктуру объектов Минтранса.