💬 ⬛️ 🧔🏻 «Save Concord» ou un rapport des tests du système radar russe pour rechercher des objets étrangers sur la piste 🚶🏼 ☁️ 🌉

Vue de la piste a / p "Orlovka" depuis le radar SKVPP-76

Cette photo du modeste aérodrome d'Orlovka (code OACI: UUTO) dans la région de Tver est en fait très symbolique. Pour la première fois dans l'histoire, la Russie rejoint un club de leaders technologiques capables de concevoir et de produire des systèmes radar pour surveiller la piste pour la présence d'objets étrangers.

Il n'est pas facile d'acheter un tel système auprès d'un fabricant étranger (ce sont des projets à la pièce) et coûteux. En plus du prix de l'équipement, le contrat exige le paiement de la conception d'un aéroport spécifique, des services de supervision de l'installation, puis le paiement du service autorisé pour toute la durée de vie du système.

Le problème des ordures est invisible, mais très pertinent

Dans l'histoire de l'aviation, il y a de nombreux cas où des débris qui sont tombés de la structure des aéronefs ou des équipements d'aérodrome sont apparus sur la piste et ont causé des dommages aux aéronefs lors du décollage ou de l'atterrissage. La catastrophe de la Concorde survenue en 2000 a été une tragédie qui a montré l'urgence de ce problème.

La Commission européenne estime les dommages annuels causés à l' aviation mondiale par les débris sur les pistes à près de 13 milliards de dollars. Cela comprend les retards de vol et les dommages aux housses de pneus d'avion, dont chacun coûte jusqu'à 5 000 $ et doit être remplacé par un nouveau après avoir été endommagé.

Chez Pobeda Airlines, le problème des déchets sur les pistes russes est également qualifié de très pertinent.

Le problème des objets étrangers sur la piste et les voies de circulation est pertinent en Russie. Bien que, contrairement à l'UE, nous n'accordons pas de subventions pour le développement de systèmes, mais il y a des plaintes de compagnies aériennes. Par exemple, le directeur de la compagnie aérienne Pobeda, dans une interview au journal Kommersant, parle d'au moins une centaine de cas en 2019, lorsque le train d'atterrissage de cette compagnie a été endommagé. Dans le même temps, le directeur de la Victoire qualifie le contrôle des pistes de formelle: «Les officiels conduisent simplement en voiture et inspectent la surface.» L'article note qu'à Vnoukovo en été, une inspection est effectuée toutes les trois heures et en hiver - au moins six fois par jour.

Quel genre de déchets se produit sur la piste

Dans la pratique internationale, les objets étrangers sur la piste sont appelés FOD, Foreign Object Debris (débris étrangers). Parmi ces articles, on trouve le plus souvent des boulons, des écrous, des tirants, des outils tombés des services de réparation automobile, des bouts de pneus, des tuyaux, etc.

Le rapport de la FAA (Federal Avaition Agency, le régulateur américain de l'aviation) montre que plus de 60% des déchets sont constitués de métal articles, et 18% - des morceaux de caoutchouc. Dans le même temps, la part principale des objets est assez petite, environ 3x3 cm. La FAA a donc créé une méthodologie pour évaluer la capacité des équipements d'aérodrome à trouver des objets étrangers sur une piste à l'aide d'un cylindre métallique standard d'un diamètre de 38 mm et d'une hauteur de 31 mm (non peint). Maintenant, ce type de test est utilisé partout dans le monde.

Cylindre de référence Ø38 mm et hauteur 31 mm

Cylindre de référence Ø38 mm et hauteur 31 mm

Ø38 31 ( / )

Que puis-je dire - un cercle étroit de ces fabricants, dont le nombre total dans le monde peut être compté littéralement sur les doigts. Quatre leaders sont Stratech Group, UK Qinetiq / USA Moog Inc., Xsight Systems Ltd. et Trex Aviation Systems Inc, qui représentent près des deux tiers des revenus du marché (source: FactMr ). Il s'agit d'un domaine de haute technologie où les compétences en radiolocalisation et en optoélectronique, en mathématiques et en traitement de données machine sont requises d'une entreprise de fabrication.

Les systèmes modernes capables de détecter des objets étrangers sur la piste et les voies de circulation utilisent deux principes physiques, y compris sous la forme de solutions communes:
• Radars à bande millimétrique;
• Caméras à spectre visible et infrarouge, incl. avec système de reconnaissance de formes;
• Systèmes hybrides radar + caméra.

Les radars et les caméras ont leurs avantages et leurs inconvénients, cependant, il y a une propriété commune - de tels systèmes sont très chers à la fois par eux-mêmes et par le coût de leur mise en œuvre dans l'infrastructure des aéroports.

Par exemple, le système Xsight FODetect (fabriqué en Israël, utilisé à l'aéroport Ben Gourion), une fois mis en œuvre, nécessite le remplacement complet des feux de signalisation sur les bords de la piste, comme À leur place, une conception intégrée est installée, comprenant une lampe de poche, une caméra vidéo et un radar à courte portée. Le fonctionnement d'un tel système nécessite la pose de services publics souterrains le long de la piste et sur tout le territoire de l'aéroport, et ce travail volumineux est mieux réalisé avec une modernisation complète ou la construction d'une nouvelle piste.

Radars FOD Tarsier à l'aéroport d'Heathrow

Radars FOD Tarsier à l'aéroport d'Heathrow

Emplacement des radars Tarsier FOD à l'aéroport d'Heathrow. Source: Moog Inc

Il est généralement admis que la solution optimale pour les pistes actives et fortement chargées est une solution sous la forme d'un radar autonome avec un grand rayon d'action, avec lequel vous pouvez surveiller la présence d'objets étrangers dans toute la bande. Ceux. un radar pour les voies courtes dans les aéroports régionaux, ou 2-3 radars par voie dans les aéroports internationaux. C'est ainsi que le système de détection FOD Tarsier Runway (fabriqué aux États-Unis) fonctionne à l'aéroport d'Heathrow, en utilisant seulement 4 radars pour l'ensemble de l'aéroport - 2 radars par bande d'une longueur de 3,7 km.

Fabricants étrangers de systèmes FOD et spécifications d'équipement de base

Fabricants étrangers de systèmes FOD et principales caractéristiques de l'équipement (compilé par l'auteur)

Essais du radar SKVPP-76 à la base expérimentale de vol d'Orlovka

Nous procédons maintenant à l'expérimentation sur la base du centre d'expérimentation en vol du MANS à l'aérodrome d'Orlovka dans la région de Tver. En mars 2020, la société DOK, un fabricant de radars à ondes millimétriques de Saint-Pétersbourg, en collaboration avec la société MANS, a effectué des tests à grande échelle du système de contrôle radar SKVPP-76 (radar FOD 76 GHz) à Orlovka .

Le radar fonctionne à une fréquence de 76 GHz (longueur d'onde 3,9 mm) en régime de modulation de fréquence linéaire quasi continue (FMCW). Le principe de fonctionnement - le radar détermine la distance à la cible (objet FOD) par la différence de fréquences entre les signaux radar émis et reçus. L'avantage du radar FMCW DOC réside dans les petites antennes de 60 cm à gain élevé (jusqu'à 50 dB). Le spot sur la bande permet à un faisceau unique de visualiser la zone jusqu'à 2 km de long.

Carte de localisation du radar SKVPP-76 dans a / p Orlovka

Carte de localisation du radar SKVPP-76 à l'aéroport d'Orlovka

Sur la photo: radar SKVPP-76 à l'aéroport d'Orlovka

Sur la photo: le radar SKVPP-76 à l'aéroport d'Orlovka

Étant donné que le radar est conçu pour une portée allant jusqu'à 1000 m de portée (et ce paramètre est conçu comme le meilleur parmi les systèmes similaires sur le marché mondial), et que la piste d'Orlovka (OACI: UUTO) n'est que de 800 m, le radar SKVPP-76 a été placé à une distance de 40 m du bord de la piste (cap "06") sur un support métallique de 3,5 m de haut, fournissant une hauteur totale du centre des antennes radar à 4,7 m au dessus de la piste. Dans le même temps, la distance entre le point d'installation radar et le bord le plus éloigné de la piste (cap "24") était de 910 m. Cette disposition des équipements a permis de tester la capacité du SKVPP-76 à détecter des objets à des distances proches du maximum possible (1000 m selon les spécifications).

Pour confirmer la capacité du radar à détecter une cible d'essai calibrée, un cylindre de référence a été placé à la surface de la piste à une distance de 650 m. Pourquoi 650, pas 910 m? Comme il s'est avéré au cours de l'expérience, à l'extrémité de la piste, il y a une pente descendante et une «zone aveugle» apparaît pour le radar.

La disposition du cylindre d'essai sur la piste a / p Orlovka

La disposition du cylindre d'essai sur la piste

Contrôle radar et la lecture ont été effectuées via le réseau d'aérodrome local vers un ordinateur avec le logiciel de test FieldScanner installé. Le logiciel FieldScanner vous permet de déterminer à l'écran la présence de marques de divers objets sur la piste, dont le cylindre de référence, et ainsi de confirmer le fait de la détection de corps étrangers.

Capture d'écran du radar: gauche - piste vide, droite - piste avec cylindre d'essai

Tous ceux qui regardent cette capture d'écran diront: "Et que pouvez-vous faire ici?" Par conséquent, les ingénieurs ont expliqué que le logiciel de test est uniquement destiné à répondre à la question «le radar voit-il la cible ou non» (c'est-à-dire, confirme que le signal de la cible de test est supérieur au niveau de bruit et de réflexion de la surface de la piste). Dans le logiciel de test, l'image n'est pas débarrassée des fausses cibles, telles que les marques du sol environnant, les taches, les coutures et les nids de poule sur le revêtement de la bande, etc. Dans le même temps, pour visualiser la détection du cylindre d'essai, compte tenu de sa petite taille, la marque sur le radar est augmentée jusqu'au nombre de pixels reconnaissables sur l'écran du moniteur.

Le logiciel de contrôle des pistes industrielles doit être formé sur une piste spécifique en mode intelligence artificielle.

Le logiciel de contrôle des pistes industrielles pour ce radar est développé sur la base de l'intelligence artificielle (Deep Learning), et après le déploiement du système à l'aéroport, ce logiciel devrait passer par un mode d'entraînement sur une bande spécifique. Après la formation, le logiciel devient capable d'identifier les objets potentiellement dangereux et de les séparer des fausses cibles, telles que les éléments de rétroéclairage, les bosses, les coutures sur le revêtement, etc. L'acheteur du radar peut également demander la révision du logiciel pour certaines conditions particulières.

Il n'y a pas de bonne expérience sans problèmes

Un problème est toujours prêt à intervenir dans les essais sur le terrain d'équipements complexes, et le plus souvent. C'était donc à Orlovka. Comme déjà mentionné ci-dessus, au cours de l'expérience, il s'est avéré que le profil de piste présente une dépression à l'extrémité de la bande, et donc une visibilité directe avec le faisceau radar a été fournie jusqu'à une longueur d'environ 720 m, en comptant depuis le bord de la piste comme le parcours «06». Le reste de la longueur de piste est tombé dans la «zone aveugle» en raison de la hauteur insuffisante du support radar - il n'y avait pas de visibilité du fragment concave de cette piste.
La visibilité de la surface de l'extrémité de la piste au niveau de ~ 720 m

La visibilité de la surface de l'extrémité de la piste au niveau de ~ 720 m

La visibilité directe de la surface de l'extrémité de la piste était limitée à ~ 720 m (photo à l'aide de jumelles)

Ce fut un moment inconnu, mais ils n'ont pas commencé à refaire le piédestal sous le radar, car peu de temps avant de balayer la bande, le radar a été vérifié sur une section plate d'un kilomètre de la route locale et dans cette expérience, le cylindre a été trouvé avec succès. Pour cela, le radar a été installé à l'arrière d'un camion et un cylindre de référence a été placé à 1 km de celui-ci sur l'asphalte. Le radar a facilement détecté cette cible.

Essai radar sur une section de route droite de 1 km

Essai radar sur une section de route droite de 1 km

Test du radar sur une section de 1 km d'une route droite et droite

Ci-dessous, dans la capture d'écran du radar, on peut voir qu'une marge importante reste dans la plage de détection cible - jusqu'à environ 1,5 km. Cependant, au-delà de 1 km, la détection d'une cible de test de dimensions linéaires de l'ordre de 3 cm n'est plus garantie.

Marquage routier sur un radar à partir d'un cylindre

Marquage routier sur un radar à partir d'un cylindre

Marque sur le moniteur radar à partir d'un cylindre situé sur l'autoroute

Comment trouver un ingénieur sur une bande de rations sèches

Objets étrangers non étalonnés pour la recherche radar

Des objets étrangers non calibrés à rechercher par le radar

En plus du cylindre de référence Ø38 mm et d'une hauteur de 31 mm, l'expérience a réalisé une démonstration de la détection d'un ensemble de 10 objets non calibrés différents disposés sur une bande à des distances de 250 m à 650 m, en comptant depuis le bord comme le parcours «06». Les articles comprenaient deux clés, des bouteilles de liquide, des boîtes de conserve, une bobine de fil et un canard en caoutchouc.

La clé a été facilement détectée sur la piste.

La clé a été facilement détectée sur la piste.

radar a également trouvé une clé facilement sur la piste. Le radar a également trouvé une

canette Afin de ne pas ennuyer les lecteurs avec des photos de bouteilles et de canettes sur la bande, nous pouvons dire brièvement - le radar SKVPP-76 a détecté les 10 objets étrangers non calibrés, ce qui a confirmé les caractéristiques techniques de l'équipement et son applicabilité pour cette classe. Tâches.

A gauche, une image radar d'une piste vide, à droite une piste avec 10 objets étrangers

Comment c'était et ce sera - en vidéo

La vidéo montre le processus de balayage de la piste Orlovka avec le radar SKVPP-76. Cela semble un peu ennuyeux, mais pas pour les spécialistes: l'appareil de positionnement radar scanne comme une série de petits mouvements en forme de L consistant en une rotation en azimut (axe X) et en ajustant l'inclinaison de l'antenne en élévation (axe Y).

Et dans la vidéo promotionnelle en bas, vous pouvez voir comment le radar devrait fonctionner en mode "combat", intégré au système de sécurité des vols de l'aéroport.

La portée élevée du SKVPP-76 (la possibilité de contrôler 1 km à gauche et 1 km à droite = 2 km) est son avantage important sur le marché de cet équipement, permettant de se passer d'un seul radar avec une seule connexion (y compris sans fil) sur le réseau local pour la surveillance Pistes jusqu'à 2 km de long. En d'autres termes, la mise en œuvre ne nécessitera pas de terrassements importants sur l'infrastructure. On pense qu'une longueur de piste d'au moins 1830 m est suffisante pour accepter des avions pesant jusqu'à 90 tonnes, tels que des Airbus 319, Airbus 320 ou Boeing 737-800.

Les avantages importants du radar russe sont des antennes à portée élevée, de taille compacte et à gain élevé. La feuille de route du projet prévoit le partage du radar avec une caméra vidéo haute résolution - selon la pratique mondiale.

Nous attendons maintenant que ce projet d'ingénieurs nationaux passe par la phase de mise en œuvre et les radars SKVPP-76 arriveront dans les aéroports russes, où ils assureront la sécurité des vols.

Remerciements particuliers à la préoccupation du MANS pour son aide dans l'organisation des expériences.