♍️ 👨🏻‍💻 🐸 "Save Concord" o un informe de las pruebas del sistema de radar ruso para buscar objetos extraños en la pista ♓️ 👨🏽‍⚕️ 🔽

Vista de la pista a / p "Orlovka" desde el radar SKVPP-76

Esta foto del modesto aeródromo de Orlovka (código OACI: UUTO) en la región de Tver es en realidad muy simbólica. Por primera vez en la historia, Rusia se une a un club de líderes tecnológicos capaces de diseñar y producir sistemas de radar para monitorear la pista en busca de objetos extraños.

No es fácil comprar un sistema de este tipo a un fabricante extranjero (estos son proyectos por piezas) y es costoso. Además del precio del equipo, el contrato requiere el pago por el diseño de un aeropuerto específico, los servicios de supervisión de la instalación y luego el pago por el servicio autorizado durante toda la vida útil del sistema.

El problema de la basura es invisible, pero muy relevante.

En la historia de la aviación, hay muchos casos en que los escombros que cayeron de la estructura de la aeronave o del equipo del aeródromo aparecieron en la pista y causaron daños a la aeronave durante el despegue o el aterrizaje. La catástrofe de Concorde que ocurrió en 2000 fue una tragedia que mostró la urgencia de este problema.

La Comisión Europea estima el daño anual a la aviación mundial por los escombros en las pistas en cantidades cercanas a $ 13 mil millones. Esto incluye demoras en los vuelos y daños a las cubiertas de los neumáticos de los aviones, cada uno de los cuales cuesta hasta $ 5,000 y debe reemplazarse por uno nuevo después del daño.

En Pobeda Airlines, el problema de la basura en las pistas rusas también se considera muy relevante.

El problema de los objetos extraños en la pista y las calles de rodaje es relevante en Rusia. Aunque, a diferencia de la UE, no otorgamos subvenciones para el desarrollo de sistemas, pero hay quejas de las aerolíneas. Por ejemplo, el director de la aerolínea Pobeda, en una entrevista con el periódico Kommersant, habla de al menos cien casos en 2019, cuando se dañó el tren de aterrizaje de esta compañía. Al mismo tiempo, el director de Pobeda dice que la verificación de las pistas es formal: "Los funcionarios simplemente conducen en automóvil e inspeccionan la superficie". El artículo señala que en Vnukovo, en verano, se realiza una inspección cada tres horas, y en invierno, al menos seis veces al día.

¿Qué tipo de basura pasa en la pista?

En la práctica internacional, los objetos extraños en la pista se denominan FOD, escombros de objetos extraños (escombros extraños). Entre estos elementos, pernos, tuercas, varillas de conexión, herramientas que han caído de los servicios de reparación de automóviles, trozos de neumáticos, mangueras, etc., están más a menudo encontrado.

El informe de la FAA (Agencia de Avaition Federal, el regulador de la aviación estadounidense) muestra que más del 60% de la basura se compone de metales artículos, y 18% - restos de goma. Al mismo tiempo, la proporción principal de objetos es bastante pequeña, aproximadamente 3x3 cm. Por lo tanto, la FAA creó una metodología para evaluar la capacidad del equipo del campo de aviación para encontrar objetos extraños en una pista utilizando un cilindro de metal estándar con un diámetro de 38 mm y una altura de 31 mm (sin pintar). Ahora este tipo de prueba se usa en todo el mundo.

Cilindro de referencia Ø38 mm y altura 31 mm

Cilindro de referencia Ø38 mm y altura 31 mm

Ø38 31 ( / )

Qué puedo decir: un círculo estrecho de estos fabricantes, cuyo número total en todo el mundo se puede contar literalmente con los dedos. Cuatro líderes incluyen Stratech Group, Reino Unido Qinetiq / USA Moog Inc., Xsight Systems Ltd. y Trex Aviation Systems Inc, que representan casi dos tercios de los ingresos del mercado (fuente: FactMr ). Esta es un área de alta tecnología donde las competencias en radiolocalización y optoelectrónica, matemáticas y procesamiento de datos de máquinas son requeridas por una empresa de fabricación.

Los sistemas modernos capaces de detectar objetos extraños en la pista y en las calles de rodaje utilizan dos principios físicos, incluso en forma de soluciones conjuntas:
• Radares de banda milimétrica;
• Cámaras de espectro visible e infrarrojo, incl. con sistema de reconocimiento de patrones;
• Sistemas de radar híbrido + cámara.

Tanto los radares como las cámaras tienen sus ventajas y desventajas, sin embargo, hay una propiedad común: estos sistemas son muy caros por sí mismos y por el costo de su implementación en la infraestructura de los aeropuertos.

Por ejemplo, el sistema Xsight FODetect (hecho en Israel, utilizado en el aeropuerto Ben Gurion), cuando se implementa, requiere el reemplazo completo de las luces de señalización en los bordes de la pista, como En su lugar, se instala un diseño integrado, que incluye una linterna, una cámara de video y un radar de corto alcance. El funcionamiento de dicho sistema requiere la instalación de servicios subterráneos a lo largo de la pista y en todo el territorio del aeropuerto, y este voluminoso trabajo se realiza mejor con una modernización o construcción completa de una nueva pista.

Ubicación de los radares Tarsier FOD en el aeropuerto de Heathrow. Fuente: Moog Inc

En general, se acepta que la solución óptima para pistas activas y muy cargadas es una solución en forma de radar autónomo con un gran radio de acción, con el que puede monitorear la presencia de objetos extraños en toda la franja. Aquellos. un radar para carriles cortos en aeropuertos regionales, o 2-3 radares por carril en aeropuertos internacionales. Así es como funciona el Sistema de Detección FOD Tarsier Runway (fabricado en EE. UU.) En el aeropuerto de Heathrow, utilizando solo 4 radares en todo el aeropuerto: 2 radares por franja con una longitud de 3,7 km.

Fabricantes extranjeros de sistemas FOD y especificaciones de equipos básicos

Fabricantes extranjeros de sistemas FOD y las principales características del equipo (compilado por el autor)

Pruebas del radar SKVPP-76 en la base experimental de vuelo de Orlovka

Ahora pasamos al experimento sobre la base del centro experimental de vuelo de la empresa MANS en el aeródromo de Orlovka en la región de Tver. En marzo de 2020, la compañía DOK, un fabricante de radares de onda milimétrica de San Petersburgo, en colaboración con la empresa MANS, realizó pruebas a gran escala del sistema de control de radar SKVPP-76 (radar FOD 76 GHz) en Orlovka .

El radar funciona a una frecuencia de 76 GHz (longitud de onda 3.9 mm) en el régimen de modulación de frecuencia lineal casi continua (FMCW). El principio de funcionamiento: el radar determina la distancia al objetivo (objeto FOD) por la diferencia de frecuencias entre las señales de radar emitidas y recibidas. La ventaja del radar FMCW DOC está en las pequeñas antenas de 60 cm con una alta ganancia (hasta 50 dB). El punto puntual en la tira permite un solo haz de pase para ver el área de hasta 2 km de largo.

Mapa de ubicación del radar SKVPP-76 en a / p Orlovka

Mapa de ubicación del radar SKVPP-76 en el aeropuerto de Orlovka

En la foto: radar SKVPP-76 en el aeropuerto de Orlovka

En la foto: el radar SKVPP-76 en el aeropuerto de Orlovka

Dado que el radar está diseñado para un alcance de hasta 1000 m de alcance (y este parámetro está diseñado como el mejor entre sistemas similares en el mercado mundial), y la pista de Orlovka (OACI: UUTO) tiene solo 800 m, se colocó el radar SKVPP-76 a una distancia de 40 m del borde de la pista (curso "06") sobre un soporte de metal de 3.5 m de altura, proporcionando una altura total del centro de las antenas de radar 4.7 m por encima de la pista. Al mismo tiempo, la distancia desde el punto de instalación del radar hasta el borde más alejado de la pista (curso "24") fue de 910 m. Esta disposición del equipo permitió probar la capacidad del SKVPP-76 para detectar objetos a distancias cercanas al máximo posible (1000 m según la especificación).

Para confirmar la capacidad del radar para detectar un objetivo de prueba calibrado, se colocó un cilindro de referencia en la superficie de la pista a una distancia de 650 m. ¿Por qué 650, no 910 m? Como resultó durante el experimento, en el otro extremo de la pista hay una pendiente descendente y surge una "zona ciega" para el radar.

El diseño del cilindro de prueba en la pista a / p Orlovka

El diseño del cilindro de prueba en la pista

Control de radar y lectura se llevó a cabo a través de la red de aeródromo local a una computadora con el software de prueba FieldScanner instalado. El software FieldScanner le permite determinar en la pantalla la presencia de marcas de varios objetos en la pista, incluido el cilindro de referencia, y así confirmar el hecho de la detección de objetos extraños.

Captura de pantalla del radar: izquierda - pista vacía, derecha - pista con cilindro de prueba

Todos los que vean esta captura de pantalla dirán: "¿Y qué pueden hacer aquí?" Por lo tanto, los ingenieros explicaron que el software de prueba está destinado solo a responder la pregunta "¿ve el radar el objetivo o no?" (Es decir, confirmar que la señal del objetivo de prueba es mayor que el nivel de ruido y los reflejos de la superficie de la pista). En el software de prueba, la imagen no se borra de objetivos falsos, como marcas del suelo circundante, parches, costuras y baches en el revestimiento de la tira, etc. Al mismo tiempo, para visualizar la detección del cilindro de prueba, dado su pequeño tamaño, la marca en el radar se incrementa al número de píxeles distinguibles en la pantalla del monitor.

El software de control de pista industrial debe ser entrenado en una pista específica en modo de inteligencia artificial.

El software de control de pista industrial para este radar se desarrolla sobre la base de la inteligencia artificial (Deep Learning), y después del despliegue del sistema en el aeropuerto, dicho software debe pasar por un modo de entrenamiento en una banda específica. Después del entrenamiento, el software puede identificar objetos potencialmente peligrosos y separarlos de objetivos falsos, como elementos de luz de fondo, golpes, costuras en el recubrimiento, etc. El comprador del radar también puede solicitar la revisión del software para algunas condiciones especiales.

No hay buen experimento sin problemas.

Un problema siempre está listo para intervenir en pruebas de campo de equipos complejos, y la mayoría de las veces uno. Así fue en Orlovka. Como ya se mencionó anteriormente, durante el experimento resultó que el perfil de la pista tiene una depresión en el extremo más alejado de la franja y, por lo tanto, se proporcionó visibilidad directa con el haz del radar hasta una longitud de aproximadamente 720 m, contando desde el borde de la pista como el curso "06". El resto de la longitud de la pista cayó en la "zona ciega" debido a la altura insuficiente del soporte del radar; no había visibilidad del fragmento cóncavo de esta pista.
La visibilidad de la superficie del extremo más alejado de la pista al nivel de ~ 720 m

La visibilidad de la superficie del extremo más alejado de la pista al nivel de ~ 720 m

La visibilidad directa de la superficie del extremo más alejado de la pista estaba limitada a ~ 720 m (foto a través de binoculares)

Fue un momento no contado, pero no comenzaron a rehacer el pedestal bajo el radar, porque poco antes de escanear la franja, se verificó el radar en una sección plana de un kilómetro de la carretera local y en este experimento se encontró con éxito el cilindro. Para esto, el radar se instaló en la parte trasera de un camión y se colocó un cilindro de referencia a 1 km de distancia sobre el asfalto. El radar detectó fácilmente este objetivo.

Prueba de radar en un tramo de carretera recta de 1 km

Prueba de radar en un tramo de carretera recta de 1 km

Prueba del radar en una sección de 1 km de una carretera recta y recta

A continuación, en la captura de pantalla del radar, se puede ver que queda un margen significativo en el rango de detección del objetivo, hasta aproximadamente 1,5 km. Sin embargo, más allá de 1 km, ya no se garantiza la detección de un objetivo de prueba con dimensiones lineales del orden de 3 cm.

i Señalización vial en un radar desde un cilindro

i Señalización vial en un radar desde un cilindro

Marque en el monitor de radar desde un cilindro ubicado en la carretera

Cómo encontrar un ingeniero en una franja de raciones secas

Objetos extraños no calibrados para la búsqueda de radar

No calibrado objetos extraños que ser buscadas por el radar

Además de la Ø38 mm cilindro de referencia y una altura de 31 mm, el experimento lleva a cabo una demostración de la detección de un conjunto de 10 diferentes objetos no calibradas dispuestas en una tira a distancias de 250 m a 650 m, a contar desde el borde como el “06” de golf. Los artículos incluían dos llaves, botellas de líquidos, latas, una bobina de alambre y un pato de goma.

La llave se detectó fácilmente en la pista.

La llave se detectó fácilmente en la pista.

radar también encontró una llave inglesa fácilmente en la pista. También encontró una

lata Para no aburrir a los lectores con imágenes de botellas y latas en la tira, podemos decir brevemente: el radar SKVPP-76 detectó los 10 objetos extraños no calibrados, lo que confirmó aún más las características técnicas del equipo y su aplicabilidad para esta clase. Tareas.

A la izquierda hay una imagen de radar de una pista vacía, a la derecha hay una pista con 10 objetos extraños.

Cómo fue y será - en video

El video muestra el proceso de escaneo de la pista de Orlovka con el radar SKVPP-76. Esto parece un poco aburrido, pero no para especialistas: el dispositivo de posicionamiento de radar escanea como una serie de pequeños movimientos en forma de L que consisten en la rotación en acimut (eje X) y el ajuste de la inclinación de la antena en elevación (eje Y).

Y en el video promocional inferior puedes ver cómo debe funcionar el radar en modo "combate", integrado en el sistema de seguridad de vuelo del aeropuerto.

El alto rango del SKVPP-76 (la capacidad de controlar 1 km a la izquierda y 1 km a la derecha = 2 km) es su ventaja importante en el mercado de este equipo, ya que permite prescindir de un solo radar con una sola conexión (incluida la inalámbrica) a través de la red local para el monitoreo Pistas de hasta 2 km de largo. En otras palabras, la implementación no requerirá movimientos de tierra significativos en la infraestructura. Se cree que una longitud de pista de al menos 1830 m es suficiente para aceptar aeronaves que pesen hasta 90 toneladas, como Airbus 319, Airbus 320 o Boeing 737-800.

Las ventajas importantes del radar ruso son antenas de alto rango, tamaño compacto y alta ganancia. La hoja de ruta del proyecto permite compartir el radar con una cámara de video de alta resolución, de acuerdo con la práctica mundial.

Ahora estamos esperando que este proyecto de ingenieros domésticos pase por la etapa de implementación, y los radares SKVPP-76 llegarán a los aeropuertos rusos, donde garantizarán la seguridad del vuelo.

Un agradecimiento especial a la preocupación de MANS por su ayuda en la organización de los experimentos.