Проектирование и модернизация электросветотехнического оборудования аэродрома

Милашкина Ольга Владимировна; Цветков Максим

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

УДК 627.7.06

О. В. МИЛАШКИНА, М. ЦВЕТКОВ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕРНИЗАЦИЯ

ЭЛЕКТРОСВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭРОДРОМА

Электросветотехнические (ЭСТ) системы современного аэродрома предназначены для обеспечения экипажу летательного аппарата (ЛА) безопасной посадки в аэропорту назначения при высоте ниже 50 метров, маневрирования по взлётно-посадочной полосе (ВПП). ЭСТ-системы делятся на светосигнальное оборудование (ССО), располагаемое на ВПП, и электротехническое оборудование, обеспечивающее питание ССО. ССО должно обеспечивать: световое обозначение взлётно-посадочной полосы, её участков и подходов; обозначение рулёжных дорожек (РД) и их расположение; управление движением по аэродрому.

Ключевые слова: огни высокой интенсивности (ОВИ), летательный аппарат (ЛА), взлётно-посадочная полоса (ВПП), светосигнальное оборудование (ССО), светодиодные LED Lights лампы.

Электротехническое оборудование ЭСТ-системы выполняет следующие функции [1]:

• электропитание подсистем ОМИ и ОВИ не менее чем по двум кабельным линиям, не менее чем от двух внешних независимых источников энергии, а при отсутствии - от электростанции аэропорта;

• обеспечение непрерывной работы ССО с допустимым временем перерыва в электропитании в пределах (1-60) секунд в зависимости от категории, а по некоторым потребителям -безотказно, автоматическое включение резервного питания, организация токовой защиты;

• дистанционное регулирование яркостью огней от двух регуляторов яркости с диспетчерских пунктов управления воздушным движением;

• автоматический контроль и индикация состояния ССО;

• обеспечение надёжности путём профилактических осмотров; процедур восстановления; контроль режимов; испытания и регулировки; текущие работы [3].

Основные устройства электротехнического оборудования ЭСТ-систем:

• тиристорный регулятор яркости (мощность 5-25 кВ^А - поддерживает неизменный ток в кабельном кольце;

• изолирующие трансформаторы при питании огней по последовательной схеме от общего

кабельного кольца (светотехническая система посадки М-2);

• компьютеризованный комплекс дистанционного управления — многопроводное устройство телеуправления - телесигнализации [2], контроль состояния и места повреждения;

• АПВ - автомат повторного включения (при замыкании проводов ЛЭП);

• распределительные щиты бесперебойного питания (переключение на резервный источник, индикация, автоматическое возвращение);

• кабельное хозяйство.

На зарубежных аэродромах, на основании норм International Civil Aviation Organization (ICAO) и Federal Aviation Administration, приняты три степени интенсивности ССО - RL, MIRL, HIRL (Low, Middle, High).

При этом разделяют [5]: REIL - ограничительные огни - в секторе 15 градусов; RAIL -огни входа в створ ВПП (бегущие); RAI - указатель створа ВПП; RCLM - центр ВПП; RLLS — подход к ВПП; GL - осевая ВПП; ALSF - огни подхода (проблесковые); CALLVERT - ОВИ.

Уникальной особенностью управления воздушным движением в зарубежных аэропортах является возможность пилота оперативно управлять интенсивностью свечения огней на поле аэродрома по радиоканалу с борта ЛА.

Ведущие мировые производители ССО предлагают широкий спектр аэродромных огней, как Approach Lights (приближения), Runway Lights (ВПП), Taxiway Lights (рулёжные

огни), Obstruction Lights (огни препятствий), глиссадные огни (PAPI - Precision Approach Path Indicators).

Аэродромные огни питаются переменным током постоянной амплитуды от тиристорного регулятора «Constant Current Regulator» мощностью 4-30 кВт, содержащего элементы защиты. Широко применяются светодиодные LED Lights белого, зелёного, красного цветов с током питания до 6.6 А, ресурсом до 50 000 часов и яркостью до 20 000 кд.

Также применяются плазменные лампы Plasma flat lamp (PFL) с ресурсом до 70 000 часов, до 24 дюймов по диагонали и яркостью до 15 000 кд/м2 [13]. Светодиодные огни с солнечной подзарядкой «Solar LED» широко применяются на ВВП и РД [4].

Функция управления огнями с борта ЛА реализуется с помощью наземного приёмника - декодера L-854FM , принимающего сигнал от самолёта в диапазоне 118-136 МГц.

Электропитания аэродромных огней в зарубежной практике осуществляется по известной схеме последовательного включения через изолирующие трансформаторы, показанные на рисунке 1.

Сравнение ЭСТ-систем российского и зарубежного аэродромов

На базе сделанного обзора можно видеть, что принципы построения ЭСТ-систем в обоих случаях во многом совпадают - типы огней аналогичны, схемы их питания похожи, оборудование подобно.

ВПП и РД в обоих случаях идентичны. Основная схема электропитания аэродромных огней с помощью общего регулятора тока, токового контура и индивидуальных изолирующих трансформаторов, показанная на рисунке 1 для аэропорта Сингапура, аналогична применяемой в отечественных аэропортах [1], и в частности в Пулково.

Исходя из анализа рассмотренной литературы, перечисленной ниже, не найдены упоминания о применении в отечественной практике ЬББ-ламп и системы дистанционного управления аэродромными огнями с борта самолёта.

Поэтому из наиболее ярких отличий организации ЭСТ-систем в рассмотренных аэропортах выделим следующее:

1. Весьма полезна возможность регулировать яркость наземных огней по радиоканалу пилотом из приземляющегося самолёта - как мера повышения безопасности полётов за счёт повышения наблюдаемости наземных целей;

2. Питание наземных огней стабилизированным током (переменным, но со стабильной амплитудой) существенно улучшает ситуацию с электромагнитной совместимостью различных радиотехнических систем на аэродроме, так как изменение амплитуды переменного тока питания огней ведёт к появлению и перераспределению интенсивных электромагнитных помех на поле аэродрома.

3. Применение светодиодных ламп в аэродромных огнях ведёт к существенному снижению энергопотребления.

Airfield lights

Рис. 1. Схема - диаграмма последовательного электропитания огней ВПП

4. Применение светодиодных светильников, заряжаемых от солнца, ещё больше снижает энергопотребление системой ЭСТ.

Проект элементов ЭСТ-оборудования с условием модернизации на примере зарубежного аэродрома

С учётом выявленных отличий спроектируем для российского аэродрома (например Пулково) новую электросветотехническую систему питания огней «светового горизонта», располагаемого в начале ВПП. Структура новой системы приведена на рисунке 2.

На рис. 2 показаны контроллер постоянной амплитуды тока, использующий ферромагнитную схему стабилизации, радиочастотный приёмник сигнала управления «Receiver - Decoder», который поступает по эфиру от самолёта, совершающего посадку, светодиодные светильники Л1 - Лп на основе LED-технологии, устанавливаемые на поле аэродрома,

Кабельный канал, обеспечивающий последовательное включение огней, и изолирующие трансформаторы ИТ оставляем старыми, из действующей ныне системы электропитания.

Бортовая часть аппаратуры управления яркостью аэродромных огней пилотом с борта ЛА является принадлежностью самолёта, поставляется владельцами летательных аппаратов, к аэродромному оборудованию не относится и здесь поэтому не рассматривается.

Применение: Approach Light (приближение), Runway Threshold Light (граница ВПП), Runway

End Light (конец ВПП), Runway Wing Bar Light (границы размаха крыльев). Input power: 2.8~ 6.6 A (ток питания), Life time of Light: 50,000 hrs (ресурс), Minimum Average Intensity: 20,000 cd, (яркость) Chromaticity : White, Green, Red (цвет).

Расчёт стоимости модернизации (переоборудования ЭСТ-оборудования) отечественного аэродрома

Перечень работ, необходимых для создания новой системы, с указанием их трудоёмкости и стоимости, приведён в таблице 1.

Принимая официальное значение средней зарплаты по региону Санкт-Петербурга на уровне 51 тыс. рублей, берём стоимость одного человеко-месяца со стороны налоговых органов - 200 тысяч рублей.

В связи с тем, что цены на сертифицированное под нормы ИКАО авиационное оборудование являются предметом переговоров производителя с лицензированным заказчиком, которые недоступны на этапе обучения специалистов, в данном случае применён метод экспертных оценок стоимости оборудования, основанный на анализе доступной информации:

• контроллер постоянной амплитуды тока - 1000 тысяч рублей;

• ресивер - декодер управления яркостью с борта ЛА - 800 тысяч рублей;

• лампы LED (за 12 штук) - 600 тысяч рублей.

От ЛА

Receiver - Controller

decoder

Рис. 2. Схема питания огней «светового горизонта», построенного на новых элементах

Таблица 1

Перечень работ по созданию новой системы «светового горизонта»

Наименование работы Оценка трудоёмкости работ [человек/месяц] Оценка стоимости [тыс. руб.]

1. Разработка проектной документации 10 2000

2. Закупка оборудования — 2400

3. Ревизия силового кабеля, изолирующих трансформаторов, шкафа гарантированного питания 5 1000

4. Монтаж нового оборудования в помещении 10 2000

5. Монтаж нового оборудования на поле аэродрома 10 2000

6. Настройка новой системы 5 1000

7. Испытания на соответствие нормам (собственные работы) 5 1000

8. Услуги сторонних организаций по сертификации 10 2000

Оценки показали следующие необходимые затраты с учётом данных, приведённых выше в таблице 1:

1. Проектные работы - 1 млн рублей;

2. Стоимость оборудования - 2,4 млн рублей;

3. Монтажные работы - 5 млн рублей;

4. Настройка, испытания - 2 млн рублей;

5. Сторонние организации (сертифицирующий центр) - 2 млн рублей;

ИТОГО: 12,4 млн рублей

Оценки ожидаемого экономического эффекта (выгоды) от модернизации

ЭСТ-оборудования российского аэродрома по примеру зарубежного

Экономический эффект от проведённой модернизации следует ожидать, прежде всего, от сокращения платы за электроэнергию - в среднем втрое по сравнению с традиционными лампами накаливания.

Кроме того, в связи с применением новой техники зарубежного изготовления вырастет ресурс безотказной работы созданной системы, что снизит эксплуатационные расходы.

Время окупаемости новой системы при существующих ценах на электроэнергию не превысит одного года.

Выводы

Предложенная модернизация светотехнического оборудования отечественного аэродрома по опыту зарубежного аналога служит положительной перспективой увеличения ресурса безотказной работы отечественных средств управления воздушным движением. Именно такой метод применяется повсеместно в отечественной промышленности, лишённой, на настоящем этапе, возможности собственного развития по многим причинам как исторического характера, так и субъективно-мотивировочного.

На базе выполненной работы при уточнении критериев модернизации может быть выполнен анализ любого отечественного аэродрома в сравнении с зарубежными аналогами для повышения общетехнического и организационного уровней эксплуатации.

Сравнение оборудования отечественного и зарубежного аэропортов показало высокий уровень совпадения применяемых технических решений.

Безусловное повышение безопасности полётов, достигаемое в данном случае за счёт увеличения надёжности оперативных решений, принимаемых экипажем самолета в напряжённой психо-эмоциональной обстановке режима посадки, повышает привлекательность подобных модернизаций и открывает дорогу для их широкого применения в отечественной практике.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Минтранс РФ. Департамент воздушного транспорта. №ДВ-156/н от 29.11.93 О совершенствовании требований к лётным полосам гражданских аэродромов.

2. Аронов О. Н. Светотехническое оборудование аэродромов: методические указания. -Ульяновск : УВАУ ГА, 2009.

3. Пособие по проектированию объектов светосигнального и электрического оборудования систем посадки воздушных судов в аэропортах/ МГА ВСН8-86.

4. Информация о светосигнальном оборудовании [Электронный ресурс]: URL: https:// studopedia.ru/9_140415_glava--svetotehnicheskoe-oborudovanie-aerodromov.html (дата обращения: 14.02.2018).

5. Информация о светосигнальном оборудовании [Электронный ресурс]: URL: http:// poznayka.org/s26457t1.html (дата обращения: 14.02.2018).

REFERENCES

1. Mintrans RF. Departament vozdushnogo transporta. №DV-156/n ot 29.11.93 O sovershenst-vovanii trebovanij k lyotnym polosam grazhdanskih aerodromov [The Ministry of transport of the Russian Federation. Department of air transport. №DV-156/n from 29.11.93 On improving the requirements for the flight strips of civil airfields].

2. Aronov O. N. Svetotekhnicheskoe oborudo-vanie aerodromov: metodicheskie ukazaniya [Lighting equipment of airfields: guidelines]. -Ul'yanovsk : UVAU GA, 2009.

3. Posobie po proektirovaniyu ob"ektov svetosignal'nogo i elektricheskogo oborudo-vaniya sistem posadki vozdushnyh sudov v aeroportah [Manual for the design of objects of light signal and electrical equipment of aircraft landing systems at airports] / MGA VSN8-86.

4. Informaciya o svetosignal'nom oborudovanii [Information on lighting equipment] [Elektronnyj resurs]: URL: https:// studopedia.ru/

9_140415_glava--svetotehnicheskoe-oborudovanie-aerodromov.html (accessed: 14.02.2018).

5. Informaciya o svetosignal'nom oborudovanii [Information about lighting equipment] [Elektronnyj resurs]: URL: http:// poznayka.org/ s26457t1.html (accessed: 14.02.2018).

Милашкина Ольга Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Общепрофессиональные дисциплины» Ульяновского института гражданской авиации им. Главного маршала авиации Б. П. Бугаева. Цветков Максим, курсант Ульяновского института гражданской авиации им. Главного маршала авиации Б. П. Бугаева.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Поступила 07.02.2019 г.

УДК 531.787

В. Н. ШИВРИНСКИЙ

СИГНАЛИЗАТОР ЧИСЛА М

Рассматривается сигнализатор с проточным приёмником статического давления, параметры которого выбираются из условия достижения скорости звука в узком сечении.

Ключевые слова: воздушный поток, проточный приёмник, сигнализатор, скорость звука, число М, узкое сечение

При больших скоростях аэродинамические характеристики самолёта начинают зависеть от числа М (М = У/а, где V - истинная воздушная скорость на данной высоте полёта, а - скорость звука). Начиная с числа М = 0,7...0,8, на крыле самолёта появляются так называемые местные скачки уплотнения, в результате устойчивость и управляемость претерпевают резкие изменения. Сигнализатор числа М предупреждает экипаж о приближении такого режима полёта самолёта.

Известны сигнализаторы числа М, содержащие приёмники полного и статического давления, соединительные трубопроводы и мембранно-решающее контактное устройство [1, с. 9-12, фиг. 2, 3, 4]. Для таких сигнализаторов характерна низкая перегрузочная способность из-за превышения числа М полёта величины, соответствующей точке срабатывания, при этом происходит раздутие мембранных чувствительных элементов, нежелательная деформация противодействующих пружин и увеличение давления на электроконтактную группу. В результате возникающее упругое последействие снижает точность сигнализатора, уменьшает количество рабочих циклов и надёжность устройства.

Автором предложена схема сигнализатора числа М [2], свободная от указанных недостатков. Разработанный сигнализатор числа М содержит приёмник давления полного аэродинамического торможения, проточный приёмник статического давления, соединительные трубопроводы, мембранно-решающее контактное устройство, при этом отношение площадей узкого и входного сечений проточного приёмника статического давления выбрано из условия достижения скорости звука в узком сечении, соответствующего точке срабатывания сигнализатора числа М.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Милашкина Ольга Владимировна, Цветков Максим

Design and modernization of aerodrome electrical lighting equipment

Текст научной работы на тему «Проектирование и модернизация электросветотехнического оборудования аэродрома»