Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследования электрически активных облаков радиотехническими средствами

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследования электрически активных облаков радиотехническими средствами"



министерстпо науки, 4 высшей школы и технической политики рф

российский государственный

гидрометеорологический институт

ял ПРАВАХ РУКОПИСИ

дивинский

Леонид Исасвнч

УДК 65!.508 + 621.30«.1)Ш)

"СЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ОБЛАКОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ

11.00.09—МЕТЕОРОЛОГИЯ, КЛИМАТОЛОГИЯ, АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЛ СТЕПЕНИ ДОКТОРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

санкт-петербург 1992

Работа выполнена'В Российском государственном гидрометеорологическом институте.

Официальные оппоненты:

доктор (Тдазико-математпческюс наук, М.Т.Абшаев;

доктор физико-математических наук, А.Г.Горелик;

доктор технических наук, , В.Д.Степоненко.

Ведущая'организация - Центральная аэрологическая обсерватория (г.Долгопрудный Московской области).

Защита диссертапии состоится " А "(рв&ййЛЗ 19эЗ г. в часов ¿й. минут на заседании специализированного Совета Д.063.19.02 Российского государственного гидрометеорологическое инотитута.

I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического института по адресу: г.Санкт-Петербург, МалоохтинскиП проспект, д.98.

Автореферат разослан

1992 г.

Учены!} секретарь спепиализированного • Совета Д.063Д2.С2

доктор физ.-матом. наук А.С.Гаврилов

ОНПАЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди разнообразных опасных природных влениГ: можно выделить связаште с электрически активными облзка-и, к которым отнесены облака, икеппие области разделенных элект-ических зарядов и, следовательно, электростатических полей. ¡3 астности к.электрически активным относятся грозовые облака.

Распознавание электрически активных облаков, определение ме-п интенсивности электрических процессов в них, особенно в тех ■ ¿лаках, в которых не наблюдаются молниевые разряды, представля-тся актуальной задачей. Зто объясняется значительны.! числом лет-их происшествий, связанных с поражением .'.этательпнх аппаратов юлниевнми разрядами. Как показывает анализ летных происшествий по даннкм, приведенным сотрудникам Главной геофизической обсер-атории (1Т0) им.А.И.ВоеПкова Г.Б.Брылевил, С.Б.ГешпноВ, Е.Ф.Ев-■еевым к К.И.КамадциноЯ) в странах бывшего СССР ежегодно происходи; (60+80) случаев поражения самолотов молниевыми разрядами, "рлчем лишь (12+18) процентов случаев можно объяснить ошибочными даПствиями экипажа или наземных слуяб. Остальные случаи связаны с сражением самолета молитевым разрядом при подлете к облакам, ко-■орне ни по каким признакам не классифицируются, как молниеопас-:ые для летательных аппаратов.

Применяемые сейчас методы локализации электрически опасных юн основаны на выявлении опасных облачных систем по характерис-•икам радиолокационной отражаемости и на обнаружении грозовых гчагов путем определения координат молниевых разрядов с помощью :вленгаторов-дальномеров. Однако исследования, заполненные в Ш) м.А.И.Воейкова и в ГосНЖ гражданской авиации (ГссШ1 ГА) (по ;аиным, приведенным И.М.Кмянитовым, Б.у.Евтеекк д И.И.Какалди-гой) показывают, что "... в 46 % случаев пораяшгая самолетов мол-гаями на экране самолетного радиолокатора засветок вообще не наблюдалось, в 13 % случаев наблюдались засветки негрозозого харак-•ера, в 37 55 - засветки в стороне от трассы более чем в 10 км и только в 4 % случаев самолет 'был поражен в зоне засветки,". Отметаются многочисленные случаи поражения самолетов молниями в осен-ге-зимний период года, когда грозовые явления практически не наб-пвдаются.

Опасно не только прямое поражение летательного аппарата мол— гаевым разрядом. Даяе близкий молниевый разряд, являпцийся источником мощного широкополосного электромагнитного излучения и быст-

ро моняэдихся электрического и магнитного поле]", »го-кет, воздейст пул на электроннно пепи летатольнощ аппарата, индуштовать в ни напряжения и токи, сопоставш.ше по уропшо с полезными сигналами. Результата таких воздействии непредсказуема, и их последствия мо гут бить катастрофическими.

Развитие авиационной техники характеризуется общей тендпнпи ей увеличения rf.rtoi.nTon самолетов к скоростей их полета. Б то по племя устяноплеио (Г.МЛ'мшитов, Г.Ф.Евтеев, К.И.Кямадана), что с ростов скорости полота и габаритов самолета возрастает понятность поражения самолета молниевым разрядом, в частности, самоло КЛ-Г2 поражается в среднего в 9,9 раз чале, чем ЯК-40. Причина по ратония летательного аппарата 111)11 его подлете к облаку видится зз электрической активности облака и его взаимодействии с самолетом

Представляется логично]'! предпосылка', что проиесс разделения зарядов и облаке не во всех случаях завершается его пепеходом к грозовому состоянию. Возмо>::нн такие схем» развития проттессов в облаках, при которых в облако пояалягтся области разделенных эле ктркчоскух зарядов и интенслшисс электростатических полой, но ме ра разделонности зарядов, объемы области, в котороП они разделены, напряженность электростатического поля в облаке недостаточны для поддеряэтния протеса Формирования молний. По-видимому по такой схеме достаточно часто происходит развитие в осенне-зимний перуод года, в условиях недостаточной копвпкпии.

В процессе разделения зарядов мочет быть достигнуто такоо состояние, при котором облако оказывается на грани парохода к гр зоьот-у, но не порехогтнт тот рубе;;; развития, за которым начинает возникать молниевые разряди. Появление самолета в районе такого облика может привести к инициированию г.:олнпевого разряда. Действительно, часто в процессе полета самолет сильно электризуется. Собственное электрическое полз самолета, взаимодействуй с электрическим полем облака, мо*ет привести к усилению сумма!ного поля которое до подлета самолета не достигало критического, пробойно! значения. Если суммарное поле превисит критический урохень, то обл?ко, подготовленное к электрическому разряду, может поразить самолет молнией. Самолет, подлетая к подготовленному ос лаку, как бн провогирует разряд, который может быть и не произошел, если 6 самолет не подлетел к облаку.

Обнаружение по крайней мере какой-то части нех'розевых, злев трически активных облаков, наиболее близко подошедших 1 порогу,

за которым начинается грозовой пропэсс, а, следовательно, г. наиболее опасных для подлетеастх к ним летательных аппаратов, представляется возможным. Такие облака, находящиеся в сворк тозпитг"; в предельной близости к грозозш, является источниками радиоизлучения, но связанного с молниевыми разрядами к получившего название "немолниевого".

Все эти обстоятельства объясняют актуальность работ, направленных на развитие методов и средств обнаружения подобных колнко-опасных для летательных аппаратов, негрозовнх, электрически активных облаков.

Исследования электрически активных облаков начались з РГП.Я с конго 1966 г. по инициативе про^.Л.ГЛачурпна. С 1271 г. экспериментальные работе проводились на учебно-каучном полигоне РГТТ.1И, развернутом в поселке Руиспирк, Телавского района Грузии, в котором находилась Военизированная служба борьбы с градом. Это один их самих грозоактивных регионов в стране. Научнтге исследования проводились в содружестве с сектором Физики облаков к активных . воздействий Института Геофизики АН Грузик (ИГАН), возглавляема! А.И.Карпивадпе. Ответственным исполнителем работ являлся Л.И.Ди-винский. 3 работах участвовали сотрудники РГИ/И Н.Х.^катерииичо-ва, Е.Д.Иванов, В.Д.Мазу? (до 1976 г.), Г.Г.Осипов, Е.З.Осокина, З.С.Соболев и другие, сотрудники ИГАН В.Г.Еухаявили, Р.К.Дореу-ли, Т.Г.Салуквадзе л другие, а такче студенты РГИИ.

Аппаратура, применявшаяся при исследованиях, методики проведения экспериментов и полученные результат:! этого направления научите исследований будут подробно описаны пияе, при изложении основного содержания работы.

Цель работу.

1. Попек и исследование явлений, происходящих в облаках и способных служить предикторам! при' обнаружении электрически активных облаков, определении их координат и тенденпий развития.

2. Исследование особенностей радиолокационных методов конт-ролч грозовых пропессов в электрически активных облаках.

3. Исследование немолниевого радиоизлучения электрически ек-тияннх облаков на разных стадиях юс развития и механизмов генерации сигналов немолниевого радиоизлучения.

4. Исследование принципов построения наземной и бортовой аппаратуры, обеспечивающей выявление электрически активных, молнке-опаенчх областей пространства.

Научная новизна.

1. Рассмотрел процесс формирования радиолокационного отрале нил от канала атмосферного электрического разряда на основе аналитически строгого решения задачи о рассеянии радиоволн цилиндр» ческим телом с известными электродинамическими характеристиками среди отражателя. Для определения электродинамических характерис тик шкизированясЯ среди остывающего канала атмосферного электр* чсского разряда учитывалась: грзопк"; состав атмосферы на разных высотах; потенциалы гонизацпи (вплоть до четырехкратной) основш газовых компонент воздуха; частотн столкновения свободных злект-{юнов с атомами и ионами газа. Установлена зависимость диэлектр! ческой пронкиоемости ионксшрованноЯ среды канала разряда и её волнового сопротивления от температуры газа о канале, высоты ра: ряда и частотн зондирующего импульса.

2. Определены стохастические характеристики эффективной отрастающей поверхности канапа молнии. При этом учитывалось, что К( нал молния имеет большое число ответвлений, непостоянный вдоль длины канала диаметр, произвольную ориентацию в пространстве эл< ментов канала и его ответвление.

3. Ксследовагы сигналы немолниевого радиоизлучения и проаш лкяированг; внутренняя структура пакетов импульсов немолниевого радиоизлучения. 'Установлены условия, необходимые и достаточные для формирования сигналов немолниевого радиоизлучения. Установлена неоднородность структуры пакетов к пульсов немолниевого радиоизлучения. Рассмотрены теоретические моделп, объясняйте мех; низми генерации сигналов немолниевого радиоизлучегащ разных типом. Определены статистические характеристики сигналов немолниевого радиоизлучения и особенности трансформации характеристик в процессе эволюции электрически активного облака.

4. Исследованы особенности обработки сигналов немолнпевого радиоизлучения в наземной и бортовой аппаратуре, предназначенно: для определения местоположения электрически активных облаков и опенки меры интенсивности электрических процессов в них.

Обоснованность и достоверность результатов.

ДостоворносгЬ-реззгльтатов теоретических исследований особе: ностей формирования радиолокационных сигналов, отраженных от каналов молниевнх разрядов подтверздается близостью колкчострен>л>: оценок основных паралетров радиолокационного сигнала к экспериментально наблюдаемым значениям. Такими параметрами являются эф

фектишая отражающая поверхность канала молниевого разряда и длительность существования сигнала, отрагаиного от каната молнии. Наблюдается количественное и качественное согласование динамики параметров физической модели процесса формирования радиолокационного отражения от канала молнии с результатами экспериментальных наблюдений, проведенных как автором, так и другими исследователями, в том числе зарубежными.

Достоверность результатов теоретических исследований процессов генерации сигналов немолкиевого радиоизлучения электрически активным» облаками подтверждается соответствием основннх параметров импульсов при теоретическом анализе физических поделен процессов излучения импульсов, не связанных с колниегнми разрядам, результатам выполненных под руководством автора экспериментальных исследований радиоизлучения электрически активных облаков. Результаты экспериментальных исследований, полученные автором, находятся в близком соответствии с даншл.та экспериментов, проведенных з Высокогорном геофизическом институте (ЗГИ) (г.Нальчик). Анализ со-отноиений мегду энергией электростатического поля, реализуемой' при мелкомасштабном электрическом разряде и энергией разогретого газа канала разряда, определяют условия, при которых возможно возникновение мелкомасштабных внутриоблачних разрядов. Эти условия не противоречат наблюдаемым в облаке на стадиях, предшестзую-щей грозово' у процессу, во время грози и в послегрозовой стадии развития облака.

Достоверность анализа статистических характеристик радиолокационных сигналов, отраженных от каналов молний, и сигналов немолниевого радиоизлучения обеспечивается репрезентативностью выборок и подтверждается проверкой соответствующих статистических гипотез.

Апптюбаття работы.

Основные результаты исследований, приведенные в диссертации, докладывались на заседаниях Ученого Совета Российского государственного гидрометеорологического института, Института Геофизики АН Грузии, при зспите отчетов по хоздоговорной научно-исследовательской 'тематике в Ш) им. А.II.Воейкова, в Летно-исследовательс-ком институте Министерства авиационной промышленности (г.Жуковский). в ВШ (г.Нальчик), на четвертом (г.Москва, 1574 г.), пятом (г.Кишенев, 1978 г.) и шестом (г.Таллинн, 1582 г.). Всесоюзных совещаниях по радиометеорологии, на Всесоюзном симпозиуме по атмос-

ферному электричеству (г.Ленинград, 1973 г.), на первом, втором, третьем, четвертом, пятом, седьмом, восьмом, девятом и десятом ежегодных Ленинградских (десятый состоялся в 1992 г.) симпозиумах "Радиолокационное исследование природных сред", организуемых Ленинградским областным правлением Всесоюзного научно-технического общества Радиотехники, Электроники и Связи им.проф.А.С.Попова,

В 19Р9 г. результаты научно-исследовательской работы, связанной с разработкой методов активно-пассивной радиолокации грозовых очагов, в том числе на предгрозовой стадии их развития, были рассмотренн Научным Советом АН СССР по проблеме "Статистическая радиофизика", признаны важными и включены в "Отчет о вата их и важнейших результатах научных исследований в области статистической радиофизики за 1989 год".

Целесообразность продолжения работ, направленных на создание аппаратуры обнаружения молниеопасных областей пространства методами активно-пассивной радиолокации, обсуждалась и была подтверж- ' дена 23 марта 1990 г. на Межведомственном совещании представителей Минвуза РОКР (ШЖ, ЛГУ), Госкомгидромета СССР (ГГО им.А.И. Воейкова), Г.'инрадиопро;ла СССР (НПО "Радиус" и ТШО "Вектор"), проведенном во В1ИШ Радиоаппаратуры по инициативе Минвуза РСФСР.

Материалы диссетрании опубликованы в монографии, 18 статьях, 5 тезисах докладов и представлены в 10 иаучно-исследовательских отчетах.

Личный вклад автора.

Личный вклад автора в исследованиях электрически активных облаков радиотехническими средствами заключался в постановке рассмотренных задач, теоретическом и методическом обосновании налра-влений работ, организации экспериментальных исследований процессов, происходящих в электрически активных облаках, разработке методики анализа материалов экспериментальных исследований и организации работ по анализу материалов экспериментов.' Автором'разработаны: теоретическая модель процесса формирования радиолокационного отражайия от канала молниевого разряда; теоретические модели генерации сигналов немолниевого радиоизлучения разных типов; некоторые принципы обработки сигналов немолниевого радиоизлучения облаков в аппаратуре, предназначенной для обнаружения и определения координат областей пространства, в которых наблздаются электрически активные облака, представляющие потенциальную опасность для летательных аппаратов.

с

На защиту выносятся:

1. Разработанный в диссертации комплекс вопросов, посвящении исследованиям особенностей 'нормирования радиолокационных сиг-тлов, отраженных от каналов молнии.

2. Результаты исследований параметров радиолокационных отражения от каналов молнии в грозовых процессах различной интенсив-юсти.

3. Результаты исследований условий формирования каналов мелкомасштабных атмосферных электрических разрядов, ответственна за генерацию сигналов немолипевого радиоизлучения, а тают $изичес-{их явлений, приводящих к разнообразию форл (и спектральных осо-5енностей) импульсов немолниевого излучения.

4. Результаты исследований характеристик сигналов немолние-эого радиоизлучения различных типов и трансформации характеристик т динамике грозового процесса.

5. Принцип« приема и обработки сигналов немолниового излуче-1ия радиотехническими устройствами, обеспечивающими обнаружение и определение электрически активных облалов, потенциально опасных тля летательных аппаратов, а талям оцотау меры активности электрических процессов в облаяах по интенсивности потока импульсов 1емолнпевого радиоизлучения.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, триложения л списка литературы, напиоапнкх на 489 страницах. Диссертация содержит 336 страниц текста, Р8 рисунков (четыре из которых находятся в приложении), 68 таблиц (47 из которых находятся в приложении) и списка литературы 182 наименований.

СОДЖАШЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности избранного тправления научных исследований, сопровождающееся краткой оцен-сой применяема Ьемчас методов и средств обнаружения электрически )пасных для летательных аппаратов областей пространства. Анализируются возможные варианты развития процессов в электрически активных облаках. Определяется цель диссертационной работы. Обосно-

зывается научная новизна и практическая ценность выполненных ис-¡ледований. Приводится перечень вопросов, выносимых на защиту.

Первая глава обзорная. В ней описываются современные науч-гые достижения, методы и средства исследований грозовых и грозо-

опасных облаков.

Приводится информация о параметрах канала молнии, полученная разными исследователями, а также статистические опенки параметров канала на разных стадиях его формирования. Основное внимание уделено тем характеристикам канала, которые являются определяющими при Формировании отраженного сигнала, когда канал молнии выступает как радиолокационная иель. Такими характеристиками являются температура газа в канале молнии не разных этапах его формирования и распада, а также геометрические особенности канала. Наиболее подробно этот круг вопросов исследовался в теоретическом плане в последние годы сотрудниками Радиотехнического института им.акад.А.Л.Минпа АН СССР В.Е.Гондаренко, 0.И.Дубовым, З.Е.ПряжиН' ским, а из зарубежных уиеных М.А.К манок и Р.Л.Вошаллом.

Представлены данные о результатах экспериментальных исс^едо-ганий особенностей формирования радиолокационного отражения от канала молнии, полученных Д.Е.Проктором. Он провел наблюдения за молниевн?ти разрядами тремя радиолокационными станциями, синхронно работающими на разных длинах волн и именлгми различные длительности зонлируших импульсов. Д.Р.Проктором было экспериментально установлено, что максимальное значение эффективной отражавшей поверхности канала молнии возрастает с увеличением длины волны РЛС и с ростом отряжавшего объема пространства.

Значительный вклад в теорию и практику радиолокации грозовых очагов и молниевых разрядов внесен сотрудниками ГТО им. А.И.Воейкова С.М.Гальпериным, А.Ф.Гончаром, В.Н.Егоровым, А.Ф.Осетровым, З.Н.Стясенко, 'ВЛ1.Фроловым и другими, проводившими научные исследования под руководством доктора технических наук В.Д.Степатонко. Ими была подучена информация о динамике сигнала, отраженного от канала молниевого разряда, включая такие параметры, как время нарастания эхо-сигнала от молнии л время его уменьшения, получены данные о распределении длительности сигналов, отраженных от каналов молниевых разрядов, которые сопоставлены с распределением длительности пачек импульсов радиоизлучения, сопровождающего мол-ниовнй разряд. Установлена интегральная функция распределения эффективной отражаипей поверхности радиоэха от канала молнии, влто-лнена опенка параметров сигналов, излучаемых при молниевых разрядах. Ими проведены набладения за отражениями от каналов молний с использованием до пяти радиолокационных сташтий разных длин волн г с различной (горизонтальной и вертикальной) поляризацией зонди-

рутапих импульсов. При наблюдениях параллельно использовался гро-зопеленгатор-дальномер "0ЧАГ-2ТГ. Комплексный характер втаолнел-ных исследований позволил впервые осуществить сопоставление различных радиотехнических средств наблюдений за молниевыми разрядами и выявить наиболее эффективные из та - радиолокационные станции метрового диапазона длин волн с горизонтальной поляризацией зондирующих импульсов. Получены данные, о характерных размера: длигш проекции канала молнии на линию наклонно:!' дальности. Определена взаимосвязь мегду зоной генерации молнкеЕнх разрядов и областью осадков. Б последнее время при исследовании грозовых облаков, наряду со средствами.радиолокационных наблюдений и пеленга-гога-дальнометрии, использовались самолет-лаборатория и аппаратура для трпекториых измерений его перемещений в пространстве.

Исследования электрических явлений в облаках с помощью с&мо-лета-лаборатории выполнялись в 1Т0 гол. А.И.Воейкова сотрудниками отдела атмосферного электричества ,Б.З.Язтеевкм, К.П.Имянитовктл, И.И.Камалдиной, Т.З.Лободинш, В.З.йаайловской, Е.В.Чубаршюй и другими. В результате исследований было экспериментально определено распределение напряженности электрического поля в облаках различных форм и установлена вероятность превышения напряженностью продпробойного значения, которое, в оценке авторов, равно, примерно, 10^ В/м. Одновременно экспериментально подтверждено, что прп полете в слоисто-доддавих облаках, в которых вероятность появленпя областей с предпробойннм значением напряженности поля не превышает 0,01 вблизи заостренных элементов конструкции самолета поля с предпробопнкм значением напряженности наблюдаются с вероятностью, доходящей до 30 $.

Голе о подробные исследования электрической структуры грозовых и градовых облаков стали возможными после создания ракетного электрозонда, разработанного под' руководством ?.!.Т.Абааева, ".М.Имянитова и Х.М. Катукова. Он доставляется метеоракетой внутрь облака и, перемещаясь на парашюте, поредает данные о трех компонентах электростатического поля, токе статической электризации и моментах поражения электрозонда молниевыми разрядами.

Совместные исследования ПО и ГосКИИ ГА позволили установить, что наиболее часто при полетах в облаках негрозовых форм, самолеты поражаются молниевыми разрядами, когда летят в интервале высот (1+4) км и температур (минус 5 + штос 5) °С.

Особенности молниевых разрядов, порагялдюс самолоты, иссле-

довались в Национальной лаборатории сильных штормов в штате Оклахома в СП!А Д.Г.Герлахом, В.Д.Мазуроы, Д.Б. Фишером и другими. Выполнялись радиолокапионные наблюдения за каналами молниевых разрядов естественного развития и поражающими самолет Г-Мб, специально подготовленный для полетов и грозовых облаках и способный б^з негативных последствий переносить молниевые разряды. Гшго установлено, что молнии естественного развития характеризуются заметно большей средней длительностью сигнала, отраженного от канала молниевого разряда (0,81 с, против 0,63 с для молний, пора-зкшух самолет), и большей средней длиной проекции канала разряда на линию наклонной дальности (10,4 км, против 8,5 км для молний, поразивших самолет). Зти данные позволяют сделать вывод, что самолет, летящий в облаке, инициирует разряд, снижая порог готовности облака к разряду до более низкого уровня.

В первой главе описали результаты исследований радиоизлучения, возникающего при молниевых разрядах. Импульсы тока молниевого разряда, длительность которых может находиться в интервале от десятков микросекунд до единиц миллисекунд, а амплитуда достигать десятков килоампер, создают мощное радиоизлучение в широком диапазоне частот. Его впеменные и энергетические особенности подробно исследовали А.Х.Аджиев, М.С.Александров, З.М.Бакланова, В.М.Богаченко, В.П.Закарюкин, М.К.Хармов, Л.Г.Качурин, И.И.Коно-пов, Г.К.Макаров, Х.Х.Ыедалкев, П.С.Петренко, З.С.Снегуров, А.X.Филиппов и другие. За рубежом исследования временных и спектральных характеристик молниезнх разрядов выполняли П.А.Бредлей, М.Брук, А.Кикпара, Н.Китагава, Е.Д.'.'аксвелл, Г.Иориндер, В.Л.Тейлор, Л.Д.Уотт, Ф.Хорнор и другие.

Много внимания уделялось разработка!/, теоретических моделей процесса радиоизлучения, возникающего при молниевых разрядах. Одна из последних моделей разрядного процесса, разработанная А.И.Александровым и Л.В.Граховским, учитывает нелинейные свойства цепи с распределенными параметрами, по которой протекает ток молнии. Модель сводится к возмущенному уравнению Кортевегп да Вриза и решается численными методами.

Зависимость временных особенностей электромагнитных поле'!, генерируемых молниями, от расстояния до канала разряда позволяет, чслользуя различные приемы обработки принимаемых сигналов, определять метода;® однопунктной пеленгапии-дальнометрии координаты молниевых разрядов. Существенный вклад в развитие методов и тех-

нических средств однопутгктной пеленгаши-дальнокетрии внесли С.М.Гальперин, К.И.Кононов, И.А.Петренко,'З.Д.Плотников, В.С.Сно-гуров, В.Д.Степаненко и другие. Разработанный и серийно выпускаемый грозопеленгатор-дальномер"ОЧАГ-2П" поззоляет регистрировать координаты молниевых разрядов в блшией зоне.

Близкие работы по создании систем однояунктной пеленгаши-дальнометрии молниевых разрядов проводятся в Радиотехническом институте РАН М.С.Александровым, З.М.Еакленовой, Л.Т.Ремизовым и другими.

В последние годы большой внимание уделялось развитию методов и-средств многопунктной пеленгалии молниевых разрядов. 3 ряде стран Западной Европы и США постоянно действует шогопункткая система пеленгапии грозовых разрядов, причем в некоторых странах даже на коммерческой основе.

Бее используемые сейчас методы пеленгации ориентированы на обнаружение и определение координат молниевых разрядов, происходящих в грозовых облаках, и не решают задачу выявления электрически активных негрозовнх облаков, в которых не происходят молниевые разряды, но которые могут быть потенциально молгшеопасныш для летательных аппаратов. Поэтому в первой главе подробно рассмотрены результаты исследований электрически активных негрозовых облаков.

Экспериментальные исследования, проведенные И.М.Имянятовым и Т.В.Лободшшм позволили установить неоднородный характер распределения электрических зарядов в облака. ¡Заряды разных знаков в облаке объединены в отдельные области, размеры которых измеряются десятками-сотнями метров. Эти области хаотично распределены внутри облака. Основной дигтольннй момент облака создается за счет того, что в разных частях пространства наблюдается преобладание зон неоднородностей электрического поля одного знака. При такой структуре электрически активного облака могут возникать локальные пробои между отдельными зонами неоднородностей электрических зарядов разных знаков, не перерождвтиеся в многокилометровые молниевые разряды. Локальные мелкомасштабные пробои ответственны за появление радиоизлучения, не связанного с молпиевыми разрядами и кмеппего характеристики, существенно отличные от излучения, со- • провозяакшего молнии.

Поэтому в первой главе много внимания уделено особенностям сигналов радиоизлучения, наблюдаемого на разных этапах развития

облаков, в том числа находящихся в предгрозовом и послегрозовом состояниях. О том, что еще до перехода облака в грозовое состояние оно начинает в широком диапазоне частот излучать пакеты им-пульсоз, впервые сообщили К.Л.оонге и З.Г.Эвалс.

Исследования радиоизлучения на предгрозовой, грозовой и послегрозовой стадиях развития облака начались в нашей стране в 1566 г. работа:« Л.Г.Качурина, г,1.К.Кариоза и Х.Х.Недалиева. Или для разных стадий развит!« облака были получены функции плотности распределения длительности пакетов импульсов излученных сигналов; выполнены оценки электрического заряда, нейтрализующегося при разрядах в облаке на начальной предгрозовой и развитой грозовой стадиях процесса; определены спектральные плотности напряженности электрического поля различных типов радиоизлучения конвективное облаков: кепрерывно-иулового, предгрозового и молниевого.

Б последующие годы аспиранты РЕШИ Е.Д.Иванов, Ю.Г.Осипов, С-.М.Розэпталь, В.П.Полтшшиков подробно исследовали явления, происходящие в конвективных облаках на разных стадиях грозового процесса и проанализировали некоторые механизмы генерации предгрозового, грозового п послегрозового радиоизлучения.

3 дальне!л1см поиску и обоснованию возможных механизмов генерации сигналов радиоизлучения, обусловленного процессами, проте-ка-щши в облаках на разннх.стадиях их развития, много внимания ' уделялось в работах А.Х.Адяиева, М.Н.Бейтугшюва, Ю.К.Кабасова, ¡Л.К.Кзрг.гова, С.ГЛ.Сиж&свва, А.Х.Филиппова и других авторов.'.

В заключении первой главы сформулированы обобщающие выводы, п определены перспективные направления исследований, имевдих целью поиск методов и' средств выявления электрически активных облаков, определения их координат п меры интенсивности протекающих в них.процессов.

Т!о второй главе описывается аппаратура, используемая при проведении экспериментальных исследований. Комплекс аппаратуры для проведения экспериментальных исследований электрически актив-лих облаков был разворнут в поселке Рувспкри в Алазанской долине Грузии на учебно-научном полигоне РПШ. В состав комплекса аппаратура входили: радиолокационные станции сантиметрового-диапазона длин волн (РЛСс), обеспечивавшие наблюдения за облаками и осадкам; радиолокационные станции метрового диапазона длин волн СРЛС ), предназначенные для наблюдения за каналами молниевы разрядов; комплекс радиоприемных устройств, настроенных на разны

частоты в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких радиоволн; комплекс устройств для регистрации сигналов; система автономного питания аппаратуры; система связи операторов, принимавших участие в экспериментах; система регистрации звуковой информации; система привязки донных и звуковой информации к единно-му времени; комплекс устройств для обработки и анализа кн^орма-ции.

При проведении научных исследований обеспечивалось взаимодействие развернутого радиотехнического комплекса с техническими средствами наблюдения за облаками, используемыми ВСЕГ.

В третье)', главе излагается методика проведения эксперимея- • тальных исследований. Сна на разных этапах исследований электрически активных облаков была различной.

На начальном этапе, коГде исследовалась молния, как радиолокационная цель, ставилась задача поиска грозовых очагоэ и регистрации сигналов, отраженных от каналов молниевых разрядов.

В последующем, когда изучались связи между местоположением в пространстве и характером перемещения полей облачности и полей грозовой активности, методика исследования стала более сложной. Ооычно с помощью ЕДСс осуществлялся поиск облаков с повышенной радиолокационной отражаемостью и большой высотой верхней границы радиоэха. Определялось азимутальное направление па зоны повышенной отоаяаомостя облака и в этом направлении устанавливался максимум диаграмма направленности антенны Р^СМ. Затем, если з облаке происходил грозовой процесс, то оператор РЛй небольшими переме-цениями ш!тенны по азимуту определял оптимальное направление ее установки, при котором наблюдаются наиболее интенсивные сигналы, отраженные от каналов молний. Регистрировались сигналы, отраженные от каналов молниевых разрядов, и результаты наблвдениЯ за поддат облачности.

При исследовании радиоизлучения, сопровоздащего молниевые разряды, дополнительно включалась аппаре.тура для приема и регистрации радиоизлучения на частотах настройки приеккмеоз, и опера-гор, работающий во вращащейся приемной кабше, осуществлял ее, развороты таким образом, чтобы диаграмм* направленности алтонн те ли максимумы, ориентированные на исследуемое облако.

Наиболее слодной была методика экспериментальных исследова-' шй сигналов немолниевого радиоизлучения, особенно на предгрозовой стадии развития процесса. Если сан '{акт наличия сигналов не-

молниевого радиоизлучения обнаруживается сравнительно просто, то колхчестьеннпе оценки параметров излученных сигналов,могут быть выполнены•лшаь тогда, когда известно местоположение источников излучения. Поскольку использовалась однопунктная система наблюдений за грозовыми процессам!, приходилось осуществлять отбор таких ситуации, при которых в пространстве обзора, то есть в радиусе (йСи+250) км, «Армировалось только одно облако. Это облако не долгло было бить грозовым на начальной стадии наблюдений и перейти з грозовое состояние в процессе эксперимента. Кроме того, для количественных оценок параметров сигналов немолниевого радиоизлучения, расстояние до облака должно было существенно превыцать его пространственную протяженность вдоль линии, проходящей из пункта наблюдения через центральную часть облака.

Такие облака возникали в условиях руиспирского полигона относительно редко, обычно в период, предшествующий летнему минмму-ми грозовой активности, либо в осенний период, перед зимним мини-ушоы. Все ситуации были связаны с внутркмессовкми грозовыми Процессами.

При работе по программе определения параметров сигналов не-иолнкевого радиоизлучения, включались радиоприемные средства, в дежурном ре;лше контролировался поток пакетов излученных импульсов и осуществлялась его регистрация с помощью самописца. Если частота следования, потока импульсов начинала превышать три пакета импульсов в минуту, то включались радиолокационные станции и регистрировались сигналы, наблюдаеше на выходах радиоприемных устройств, данные о молниевых разрядах и о поле облачности. При регистрации сигналов немолниевого радиоизлучения использовались, наряду с самописцами, запоминающие осциллографы, позволяющие использовать быструю развертку и получать данные о тонкой структуре зарегистрированных сигналов.

Четзертая глава посвящена вопросам радиолокационного обнаружения каналов молниевых разрядов.

Анализ условий формирования радиолокационного сигнала при от ратании от канала молнии, показывает,. что причиной появления отраженных сигналов являются свободные электроны, имеющиеся в канале,. разогретом до высоких температур. Поэтому на первом этале исследования условий отражения радиоволн от канала молнии-определялись электродинамические характеристики среды ионизированного газа в канале-молнии. При этом учитывалось, что воздух является

многокомпонентной смесью различите газов, молекулы которых при темнепатурах, измеряема: тысячами Кельвинов, диссоциированы, а атомы ионизированы, причем значительная часть атомов ионизирована многократно. С учетом процентного состава основных компонент воздуха и потенциалов их ионизации (вплоть до четырехкратной), с использованием соотношения Саха, вычислена зависимость концентрации свободных электронов в канале разряда от температуры. Иззестгше газокинетические эффективные радиусы атомов газа в канале молнии испольнополись для определения частоты Уе столкновения свободна электронов с атомами и ионами газа. Поскольку значительная часть атомов в канале молнии ионизирована, г.аффективный гозокинэтичес-кий радиус иона существенно больше, чем нейтрального атома, при вычислении частоты столкновения Уе это учитывалось' введением поправочного коэффициента Сазерленда. Зависимость концентрации свободных электронов AÍ¿ и частоты уе их столкновений с атомаш и конами газа от температуры рассчитаны для высот канала молнии I км и 3 юл.

Данные о концентрации свободных электронов и частоте их столкновения уе с атомаш к ионагли газа при разных температурах использовались для определения зависимости от температуры основных электродинамических характеристик среды в канале молнии: действительной и мнимой £" составляэдих комплексной диэлектрической проницаемости £ среды; ее удельног. проводимости Уи ; комплекс-

i ^

ного коэффициента распространения радиоволн К-, комплексного волнового сопротивления Zc среды канала. Оазисимостк основных электродинамических характеристик среды канала от температуры вычислены также для высот I ras и 3 км.

Для оценки отрагавдих свойств канала. молнии на первом этапе расчета определялся коэффициент отражения радиоволн j> каналом. Он определялся, как отношение амплитудн напряженности поля, наблюдаемого на расстоянии t от оси реалхного канала к амплитуде напряженности поля, которая была бы, если канал был "металлоподобнш", то есть идеально отражающим радиоволнн.

Если срода канала характеризуется известным коэффициентом распространения радиоволн К и волновым сопротивлением среды Zc , то амплитуда напряженности поля отраженного сигнала |£~| определяется известным решением уравнения Гельмгольца для рассеяния радио-эолн цилиндрическим рассеиващкм объектом. После преобразований, учитыва-лс'их представляющее интерес обратное рассеяние, получаем:

I- V (2. nс a-J**-J(W-*A) jXCa4 Z_jW Vcae

n-.O

где |£

m юд I

амплитуда напряженности поля падагацек волны у по-

верхности цилиндрического отратлтеля, радиуса Ko=a\lji0£0' ~ постоянная распространения среды, окружающей канал

молнии;

g Л I, при а =0; I 0, при аФ0;

(Щ-СЫ - (Zco/Zc)ti (U)-

(2)

?со -/foMsi, ~ волновое сопротивление окпуяащей среды;

ZL - |//б/<£ - волновое сопротивление среды канала молнии;

к = (й^Г - комплексный коэЛЬиниент распространения радиоволн в

сгэде канала молнии;

Jai<o&) , Jn (с Z) - Функции Бесселя первого рода й—го порядка от аргументов ij- и сЯ ;

(с0И) и Н^Цк.И) - функции Ханкеля второго рода д-го порядка от аргументов к,& и сИ.

Если цилиндрический отражатель "метадлоподобен", то его среда имеет волновое сопротивление Z^', стремящееся к нули. Тогда выражение, определявшее амплитуду напряженности поля отраженного сигнала на расстоянии 1 от оси идеально отражающего цилиндра, будет ¡ii/istb вид

= £„

Т-1

(3)

I кробл- I *п пну I ]/3 Со1

гявСГ1

Таким образе;.', после несложных преобразований получаем соотношение , определяющее коэффициент отражения 0г - характеризумций отношение плотности потока мощности при отражении от реального цилиндрического отражателя к плотности потока кощюсти при отражении от идеально отражающего цилиндра.

1 ft.O /1=0

Это выражение не зависит от расстояния 1, является функцией радиуса нилиндричоского отражателя <? и электродинамических характеристик среды цилиндра..

С использованием соотношений (1)-(4) была составлена программа расчетов, позволяющих вычислять эффективное значение напряженности электрического поля и мощности отряженного сигнала на входе приемника РЛСМ по известным техническим характеристикам ра-диолокапионннх станшй, расстоянию г от радиолокатора до канала молнии, диаметоу канала/?, температуре Т газа в нем и высоте канала (канал предполагается расположенным горизонтально, то есть но требуется учитывать изменения параметров канала с высотой).

В качестве примера на рис.1 представлены результаты расчета эффективного значения напряженности электрического.поля отряяен-ного сигнала и моатости сигнала на входе приемника РЛС типа Л-12 при возникновении канала молнии на иасстоянии 40 км от РЛС в зависимости от радиуса канала В и температуры Т газа в нем. Пунктирной линией на рисунке отмечена мощность, соотпетсвугаая реальной чувствительности приемника РЛС. Из приведенного графика видно, что РЛСН типа П-12 позволяет обнаруживать сигналы, отраженные от? канала горячего воздуха радиусом 2 см, если температура газа в канале не меньше, чем 3600 К. Канал, радиус которого равен 30 см, остается различимым, пока температура газа в нем но снизится до ЗС70 К. Остывание канала происходит тем медленнее, чем больше радиус канала. При радиусе 2 см его остывание до 36С0 К происходит за (12+15) мс, в то время как при радиусе 30 см остывание-до более низкой те?этературн 3070 К продолжается десятые доли секунды. Следовательно, основной сигнал, отраженный от канала молниевого разряда, длительность которого измеряется десятыми долями секунды, обусловлен в значительной мере отражением радиоволн от главного канала разряда. Тонкие ответвления, по которым подтекает заряд к главному каналу молнии, вносят малый вклад в отряженный сигнал.

Лишь незначительная часть зондирукших импульсов отрахяется от канала молний, как от. "металлоподобного" объекта. Когда температура газа в канале молниевого разряда снизится примерно'до 4800 К (для метрового диапазона радиоволн), что происходит за (15+30) мс, радиоволны начнут проникать во внутренние области канала. Следовательно, после завершения тока, протекающего по каналу разряда, при характерном периоде следования зондирулпих импульсов (2,5+3) мс, лишь до 10+12 отраженных сигналов будут фор-

Напряженность поля £ и мощность Р на входе приемного устройства РЛС П-12 при отражении от горизонтального цилиндрического канала горячего воздуха •

Р Вт

ООО

то то

Рис. I

г к

Радиус канала:

1-30 см;

2-15 см;

3-10 см;

4-5 см;

5-2 см.

Зависимость напряженности поля £ и мощности Р на входе приемного устройства РЛС, работающей на частоте 600 МГц от радиуса /? цилиндрической области разогретого воздуха

0.1 ОЛ

0.3 0.4 Я м Рис.' 2

Температура воздуха:

1 - 3750 К;

2 - 3500 К.

мироваться "металлоподобным" каналом. Посла того, как температура среды канала станет меньшей 4000 К, радиоволны начнут проникать во внутренние области канала и отраженный сигнал будет формироваться всеми свободными электронами канала.

Расчеты показывают, что зависимость отражающих свойств канала молнии от его диаметра характеризуется отсутствием монотонноо-ти (рис.2) ,• особенно при зондировании импульсами дециметрового диапазона длин волн, для которых среда канала более проницаема, в сравнении с радиоволнами метрового диапазона, а диаметр канала соизмерим с длиной волны. Представленные на рис.2 данные получены в предположении, что канал молнии находится в 40 км от радиолокационной станции, имекшей такие же технические характеристики, как РЛС П-12, за исключением длины волны зондирующего импульса, которая равна Л=0,5 м. На более■длинных волнах, для которых канал молнии более проницаем для радиоволн, а соотношение меньше, например, для длины волны А=1,95 м, как у РЛС П-12, изменения отражающих свойств канала не имеют столь выраженного характера флу-ктуируюшей зависимости от Я .

Рассмотрены условия формирования отраженного сигнала с учетом сложной, разветвленной структуры канала, представляющего со-■ бой большую совокупность относительно хаотично распределенных в пространстве цилиндрических отражателей различной длины и радиуса. Показано, что эффективная отражающая поверхность канала молнии может рассматриваться, как случайная величина, математическое ожидание которой, при отражении от "металлоподобного" канала, равно половине плошади сечения, проходятего через ось канала. При отражении от канала, не являющегося идеально отражающим, "метал-лоподобннм", должен учитываться коэффициент отражения р1.

Результаты теоретического анализа хорошо соответствуют экспериментальным данным. Эффективная отражающая поверхность канала молнии, при зондировании с помощью РЛСМ типа П-12, имеет среднее значение (23,0 ± 4,3) и? при доверительной вероятности 0,9. Среднее квадратическое отклонение равно (30,1 ± 7,1) м^ с той же доверительной вероятностью. Интегральная Функция распределения этой величины хорошо описывается модифицированным законом распределения Вейбулла:

О, при < 1,51 м1\

У - ехр

г.г,е К, = I м2.

Модальное значенье элективной отражающей поверхности равно 3,74 м2, а модианноо - 10,5 м^. Функция распределения характеризуется асимметрией, равно!: 2,69 и эксцессом - 8,95.

Исследованы временные характеристики сигналов, отряженных от каналов молнии. При анализе отрыпошше сигналы'били разделены на два типа. К первому типу били отнесены сигналы, у которых монотонное нарастание элективной отражающей поверхности сменялось ее монотонным спадом. Такие сигналы, доля которых достигала 71 характерны для одиоударннх молняевнх разрядов. Остальные сигналы, отнесенные ко второму типу, характеризовались флуктуирующими из-г/онениямн отражающих свойств капала. Основные статистические характеристики сигналов этих двух типов приведены в таблице I.

Таблкыа I

Основные статистические характеристики длительности существования радиолокационного отражения от канала молчии при использовании РЛС метрового диапазона П-12

Наименование характеристики Импульсы 1-го типа (¿=1) Импульсы 2-го типа (¿=2)

Сроднее значение длительности, мс 183 ± 15 555 ± 43

Сроднее кзадратич. отклонение, мс 117 ± 12 289 ± 41

Медианное значение, мс 155 492

Модальное значение, мс 85 358

Асимметрия распределения 1,07 0,974

Зксцесс распределения 0,85 0,579

Параметры функции распределения

Зекбулла

• мс 36,0 146

^ ■ ..л 41. . мс 163 443

к 1,27 1,49

Примечание: I. Доверительные интервалы указаны для доверительной вероятности 0,9.

2. Аналитическая зависимость, в обобщенном виде определяющая Функшш распределения Вейбулла для двух типов сигналов, описывается выражением (6).

Щ--

при.

(6)

при V}VC

А >

где t - тип импульса.

Отмечается зависимость основнюс статистических характеристик отраженных сигналов от интенсивности грозового процесса. С ростом интенсивности уменьшается средняя длительность импульсов отраженных сигналов и средняя длина проекции канала молнии на линию наклонной дальности. При этом с ростсм частота колниових разрядов уменьшается также максимальная длительность импульсов и максимальная длина проекции канала молнии на линию наклонной дальности.

Исследован процесс обнаружения молний радиолокационными стгнциямн и определена вороятность обнаружения молний в зависимости от технических характеристик РЛС и редша обзора пространства, Если РЛС работает в режиме секторного обзора, и антенная система РЛС, игетаая в горизонтальной плоскости ыиршу угла диагрсм-гхя направленности,' равную в0 радиан, равномерно, со скоростью $ радиан в секунду перемещается в пределах сектора <р радиан (в реяиме■кругового обзора ^ радиан),• то вероятность обнаружения молниевого разряда опрзлелптся выражением:

г. • Ъ /г-ГыУИ

'хр

(t-Zo^'b

(r-taY

Un j

•dv jl 7

(7)

Toi Ut-во

(8)

^oi • 11 Щ ~ параметры функции распределения Вейбулла, приведенные в таблице I.

р} =0,71 и ^=€-,29 - вероятности появления импульсов 1-го и 2-го

и по,

Расчеты показали, что, если радиолокационные станции имеют актепнче си.с-ге-л с китя'ной утла диаграммы направленности в горизонтальной плоскости бс = (2,5+12) градусов, к обзор пространства происходит при вращении антенны со скоростью 2 =(3+6) оборотов в минуту, то канал молнии обнаруживается с вероятностью, находящейся в интервале (С,05+0,07) в реглме кругового обзора и с вероятностью (0,12+0,-37) при секторе обзора 1^=60°. Такие вероятности ярагсгэвяяктся недопустимо малыми.

Ксследозакк особенности грозовнх очагов в облачных полях. Г.чк правило, з- переме^акщемся облаке точка максимальной грозовой активности смещена относительно точки максимальной радиолокационной отражаемости к находится в тыловой части облака. Чаше всего точка максимальной грозовой активности близка к точке максимального градиента радиолокационной отражаемости, а временной пик грозовой активности достигается в момент наибольшей скорости роста : .акск:-талъной радиолокационной отр&кленостп. Ззагсдюэ смещение областей максимальной радиолокационной отр&чаемости и максимальной грозовой активности зависит от типа процесса. Если облачные поля, з которых происходят грозовой процесс кэлоподвишн, то, как пра-ьпло, отот сдвиг невелик г в среднем равен 2,7 км, со средним квс-дг!ат1'ческ1'м отклонением 2,6 км. Но, если облака быстро переме-гстагся,- то взаимное смецецие велико и 'достигает в среднем 14,2 км при среднем квэдратпческом отклонении 14,0 км.

3 цятоГ главе исследуются вопросы, связанные с немолниевыл радиоизлучением облаков. Оно кокет использоваться в качестве предиктора, позволямпего выявлять электрически активные облака, не яр.гтгм'еся грозовыми, но находящиеся в достаточной близости в слоем развитии от грозового состояния.

Сигналы неыолнлевого радиоизлучения, имеггске Фор;."/ объединенных в отдельные пакеты импульсов, статистически неоднородны. Среди импульсов немолниевого радиоизлучения могао выделить кратковременные, длительность которых примерно равна где Гг„ - ширина полосы частот, пропускаемых приемником, и продолжительные, длительность которых заметно превышает 1ДПр- Спектр частот кратковременных импульсов превышает полосу частот, усиливаемых приемником, и поэтому они названы широкополосными. Для продолжительных импульсов эквивалентная ширина спектра меньше полосы частот, пропускаемых приемником.

Причиной появления на выходе приемного устройства сигналов широкополосного радиоизлучения являптся мелкомасштабные искровые разряда. Поэтому на первом этапе был выполнен анализ условий, при которых в облаке возможно возникновение молкомасштабшяс внутриоб-лачных разрядов.

Поскольку электрически!! разряд сопровождается кэшированием канала горячего воздуха, была выполнена опенка полной энергии образующегося цилиндрического объема канала. Определялась полная и погонная (приходящаяся на I м длины) энергия канала разряда в предположении, что разряд произошел на высоте 3 км, а температура воздуха в канале находится в интервале (30с0+7500) К.

Полученные данные о погонной энергии канала, искрового разряда позволили определить условия, при которых возможно ^юрмиропанке канала за счет энергии электростатического поля разделенных электрических зарядов. При вычислениях определялась энергия, затрачиваемая на разделение электрических зарядов, и предполагалось, что она выделяется при их нейтрализации. Предполагалось, что разделяете электрические заряды имеют форму сфер, центры которых расположены на расстоянии ¿=(5+50) м и объемная плотность зарядов постоянна в пределах сферических объемов. Считалось, что при нейтрализации зарядов формируется канал разряда, длиной а разделенные заряды нейтрализуются полностью. Объемная плотность зарядов считалась не превосходящей 10"^ Кл/м^, что близко к максимально наблюдаемым в облаках значениям. Предполагалось, что мелкомасштабное разделение зарядов происходит со внешнем электростатическом поле, образуемом в облаке за счет крупномасштабного разделения электрических зарядов.

Анализ показал, что при отсутствии внешнего электростатического поля, собственной энергии разделенных на расстояние I зарл-д<".-! недостаточно для того, чтобы обеспечить форсированно канала атгосТорного разряда. Однако, даже при относительно небольшой напряженности внешнего электростатического поля (порядка 30 кВ/м), энергия, реализуемая при мелкомасштабном разряде, достаточна для «ог>/прования канала, радиус которого мотет измеряться примерно (I}.-.) мм. Если напряженность внешнего поля будет близка к пред-пробойному значению, то методу отдельными областями неоднороднос-объемного заряда, могут Формироваться искровые мелкомасштабные разряди, каналы которых могут иметь радиус, доходящий до примерно (4+5) мм.

Поскольку спектр сигналов, излучаемых при возникновении источников молниевого и неыолчибвого радиоизлучения хорошо исследовал, и достаточно точно известны по результатам непосредственных измерении количественные оценки Функции спектральной плотности напряженности электрического поля в широком инторпале частот (О,(£04*1000) Шц, а таю;:е установлены тенденции изменения спектральной плотности за пределами этого интерзала частот, в диссертационно.'! работе осуществлялся синтез режимов нейтрализации ди— польшк моментов, при которых спектральные характеристики излучаемого в процессе разряда сигнала соответствовали бы реально наблюдаемым. Синтез осуществлялся в классе экспоненциальных функций, удовлетворяющих следующим условиям:

где р - нейтрализуемый дапольныи момент;

р1 и р1 - константы, характеризующие режим изменения ^(7) при нейтрализации диполыюго момента;

^ и Тц - константы, имеюише смысл постоянных времени и опредо-ляшше особенности временных изменений нейтрализующегося диполь-ного момента.

Приведенные функциональные зависимости определяют класс функций , у которых при t =0 равна нулю первая производная диполыюг« момента по времени к пет разрыва во второй производной.

Напряженность электрического поля на расстоянии К от центра диполя в направлении максимального излучения будет иметь спектральную плотность, комплексное выражение которой определяется соотношением:

Ре, 4>л

- £ ехр(- цгх)) ^ I го;

19)

' ~РР.Ч=°>

(Ю) (И)

где £0 - диэлектрическая постоянная; С - скорость распространения радиоволн; / - частота; $(}) ~ Д^ьта функция.

Соотношение (12) использовалось для определения постоянна , р!1, р, при которых спектральная плотность напряженности электрического поля излученного сигнала будет близка к реально наб-лкщаегал. Параметр определяется из (.II) по известным р1, рг и

На рис.З представлена спектральная плотность напряженности электрического поля при молниевом разряде (кривые I, 2 и 3) к при немолниевом разряде (кривые 4 и 5), наблюдаемые при 10-ти километровом расстоянии от источника излучения. Кривая I' получена в результате обобщения даягпгх многолетних исследований разных автороз спектральных характеристик сигналов радиоизлучения молний. Эти данные были получены при использовании различных по своим характеристикам приемных устройств и неодинаковой методике анализа и обработки результатов экспериментальных исследований. Кривые 3 и 5 получены Л.Г.Кзчуриннм, М.И.Кармовкм и Х.Х.Медалиевнм для грозовых процоссоз, происходящих на Северном Кавказе при использовании единкых нршггапов построения аппаратуры и общей для всех частот методике анализа экспериментальных данных .• Кривые 2 и 4 получены автором по результатам теоретического анализа спектральных характеристик сигналов, излучаемых при разряде диполя, дяпольный момент которого меняется в соответствии с соотношениями (9)-(12). Постоянные р1 , рг и Г^, характеризуйте дипольные моменты молниевого и немолниевого источников излучения, приведены в таблице 2,

Параметры дипольных моментов, нейтрализуемых при молниевых

Таблица 2

и немолниевых'разрядах

Параметры дипольного момента

Виды разряда

А

Рг

Кл«м

Кл-м

мкс

Молниевый Немолниевый

30-Ю3 5-Ю-3

200

800-I

Спектральная плотность напряженности электрического поля молниевого и немолниевого радиоизлучения, приведенная к 10-ти километровому расстоянию

££ мкВ/(м- кГц)

Радиоизлучение: 1,2,3 - молниевое; 4,5 - немолниевое; 1,3,5 - экспериментальные данные; 2,4 - теоретический спектр.

/ МГн

Фушнпш распределения спектральной плотности напряженности электрического поля источников широкополосного радиоизлучения на разных стадиях грозового процесса в 10 км от источников

р№кн) ;

05

- ......

/Г

г

V V/2 V .4

/ /:■

/ / •

/ ' •'

- // /'/

■////

1 • '

1 - Активизация элечтрических процессов в облаке.

2 - Начало грозы.

3 - Апогей грозы.

4 - Через 25 мин после апогея.

39 60 90 5*г«на/(м-Гц)

Рис.4

Пемолниапое радиоизлучение и излучение, сопровождавшее молниевый разряд, проявляются в виде пакетов импульсов, возникающих на выходе радиоприемного устройства. Число импульсов в пакете является случайной величиной, основные статистические характеристики которой представлены в таблице 3 для немолнкеього и молниевого радиоизлучения. доверительные интервалы указаны для доверительной вероятности С-,8.

Таблпиа 3

Основные статистические характеристики числа импульсов в пакетах радиоизлучения: неколниевого и сопровождающего шлтп'евнй разряд .

Наименование характеристики Немолниевое Молниевое

Среднее значение 55+4,5 231 ± 21

Среднее квадратическое отклонение 31 + 5,6 142 ± 22

Медианное значеште 46 201

Модальное значение 25,4 143

Асимметрия гаспределения 1,81 1,57

Экспасс распределения 4,34 2,76

Распределение числа импульсов неколниевого радиоизлучения в пакете кзлученнюс сигналов аппроксимируется функцией Вей-булла:

■о. при <22,8-

/- ехр

—) > пРи

(13)

Функция Зейбулла, аппроксимирующая распределение числа импульсов в пакете радиоизлучения, сопровождающего молниевый разряд записывается в виде:

с о, А <

■ [¿-м/» -[-Ъг) _, Vй

3 предположении, что при электрическом разряде расстояние между зарядами, образующими диполь, не меняется, определена зависимость тока, протекающего по каналу молниевого и немолниевого разрядов от времени. Для молниевого разряда, аппроксимируемого

дцюлем, момент которого меняется в соответствие с. зависимостями (9)-(Н), а параметры имеет значения, приведенные в таблице 2« ток достигает, максимальной величины на 26 мкс от момента начала разряда и равен приблизительно 12 кА. При тех :ке условиях амплитуда импульса тока немолниевого разряда равна прхгмерно 226 А, а максимума ток достигает через 80 не с момента начала разряда. Ток в канале молнии даже через 1СС0 икс еще превышает 3,5 кА, а ток мелкомасштабного немолниевого разряда практически исчезает через (4*6) мкс.

В пакете излученных сигналов наряду с кратковременными широ-кс'полоснкми импульсами, значительно ре:"е встречаются длительные импульсы. Они могут быть представлены в виде суммы относительно плавно меняшегося длительного импульса и совокупности кратковременных шпульсов. Плавно мекягацийся, длительный импульс имеет эффективную ширину спектра частот, существенно меньшую, чем полоса частот, усиливаемых приемником, и его появление связано с узкополосным излучением розонансного типа.

В работе рассматриваются два возможно: механизма появления сигналов узкополосного радиоизлучения. Один из них объясняет резонансное излучение возникновением переменкой составляющей в ограниченной чести канала основного (главного) удара молнии.'3*оро£ возможный механизм узкополосного радиоизлучения объясняет появление излученного сигнала колебательными процессами в плэзменннх образованиях, возяикащих во время разрядов в облаке.

Статистические характеристики сигналов немолниевого излучения не остаются неизменными на разных стадиях развития электрических процессов в облаке. В дина;ш;е грозы наблюдается изменения не только частоты следования излучаемых пакетов импульсов, ко п их интенсивности. Наибольшая амплитуда импульсов немолшевого радиоизлучения наблюдается на стадии максимальной интенсивности грс зо£зого процесса. Это в одинаковой мере справедливо для сигналов широкополосного и узкополосного излучения. Ка рис.4.предотавлзны данные о спектральной плотности напряженности электрического поля сигналов широкополосного радиоизлучения, принимаемого на частоте 2,182 №1 па розных стадиях грозового процесса. .В таблице 4 приве денн статистические оценки некоторых параметров источников узкополосного кемолниевого радиоизлучения. Доверительные интервалы соответствуют доверительной вероятности 0,6.

Статистические оценки даны для четырех разных стадий разви-

тля электрически активных облаков. Первой стадии соответствует предгрозовое состояние, наблюдаемое за (10+20) минут до появления первого молниевого разряда. Остальные соответствуют импульсам не-молниезого радиоизлучения, наблюдаемым в паузах мевду импульсами молниевых разрядов во время грозы. Вторая стация соответствует началу грозового пронесся, третья - его апогею, четвертая - спаду интенсивности грозового пропзсса, примерно через (20+25) минут после дости:кения максимальной интенсивности.

Среднее значение и среднее киадратическоп отклонение (СКО) основных параметров источников узкополосного немолнневого радиоизлучения на разных стадиях развития электрически

Таолшга 4

активных облаков

Наименование характеристики

Стадия разлития процесса Первая Вторая Третья Четвертая

; Зт/(м2 ПО СКО, ¡.Зт/(м2 Гц)

Средняя мощность источника излучения. Среднее значение, мВт СКО, мВт

Максимальная мощность источника излучения. Среднее значение, мВт СКО, мВт

Спектральная плотность мощности.

Среднее значение, мкВт/Тп СКО, мкВт/Гп

Спектральная плотность потока мощности п ТС—ти км от источника Среднее значение.

3,210,6 7,7+1,3 0,8+1,9 9,112 6,2+1,2 II,4±1,8 . 17±3 18±4

17±4 45+11

21±4 46+10

25±9 27+8 19+5 72+25 69+17 46+17

49 ±9 63114 54±П 76+13 125+20 102+25

20±7 2116 Ц.+4 58±20 55*14 36113

Продолжение таблицы 4

Наименование Стадия развития процесса

характеристики . Первая Вторая Третья Четвертая

Энергия источника излуче-

ния.

Сроднее значение, мкДя 1Б±5 26±7 36±8 30±7

CÎ:0, шДК 4S±I7 57±16 75±13 60±1Э

Сопоставляя данные по основным характеристикам сигналов узкополосного радиоизлучения, пртзеденные в таблице 4, с графиками интегральных функций распределения спектральной плотности напряженности электрического поля источников широкополосного излучения представленными на рис.4, видно, что с изменением стадии грозового процесса тенденции изменений основных характеристик сигналов узкополосного и широкополосного излучения npïïMepHO одинаковы.

Приведенные данные о сигналах немолниевого радиоизлучения свидетельствуют о том, что они могут приниматься современными радиоприемными устройствами при расстояниях до (100+120) км до источника излучения. Это позволяет использовать сигналы немолниевого радиоизлучения для создания аппаратуры, обеспечивавшей обнаружение и определение координат источников немолниевого радиоизлучения и, тег.: самым, электрически активных, потенциально молниеопас-ннх облаков.

З'естая глава посвящена обосновании принципов построения аппаратуры, в которой используются сигналы немолниевого радиоизлучения для обнаружения электрически активных облаков, определения их координат и опенки меры интенсивности электрических процессов в облаке.

Рассмотрены три различных варианта построения аппаратуры.

Первый, наиболее простой вариант аппаратуры предполагает: квантование азимута на 122 экввдистаятных градации; определение градации азимута, в которой возник источник излучения, обусловленный мелкомасштабным внутриоблачным разрядом; формирование в каддой из 192 градаций азимута постоянно корректируемого числа, называемого кооффштентом грозоопасности (КГ); формирование видеосигнала ,поступающего на индикатор кругового обзора метеорологической или диспетчерской PIC и воспроизводящего в полярных коор-

динатех КГ :1а экрана индикатора совместно с данными об облаках и осадках. Если на экране 1К0 РЛС кроме данных о полях облаков и осадков будет в полярных координатах представлена информация о величинах КГ для коддой из 192-х градаций азимута, то оператор сумеет, как правило, однозначно выявить электрически активные облака.

Для гЬормировапия коэффициента грозоопасности предлагается использовать такой алгоритм, при котором это число возрастало бы при получении очередного пакета импульсов немолниевого радиоизлучения и уменьшалось при уменьшении интенсивности потока излучаемых пакетов импульсов. Предлагаемы алгоритм формирования КГ исключает возможность переполнения устройств памяти. Среднее значение КГ является монотонно нарастактлен функцией интенсивности потока пакетов импульсов немолниевого радиоизлучения, асшштотичес-ки приближающейся к К^ макс - максимальному значению коэффициента грозоопасности.

Для хранения значений коэффициентов грозоопасности для каждой градации азимута используется оперативное запоминавшее устройство (ОсУ), способное хранить 152 двоичных числа. Как показал анализ, для формирования КГ достаточно использовать 16-ти разрядные двоичные числа, а для отображения информации на экране КО -пять старших разрядов этого числа.

Предполояим, что в ¿-Я градации азимута в момент ¿у появился источник немолниевого излучения. Тогда, после приема пакета излученных импульсов и определения пеленганионними методами градации азимута, необходимо осуществить коррекцию двоичного числа, опрэделятего значение КГ для ¿-й градации азимута. Хранимое в ОРУ число Кгр(^) , определяющее значение КГ для ¿-й градации азимута в момент ¿у, должно быть извлечено из ОсУ, увеличено, п новое, увеличенное значение возвращено в ОЗУ. Для того, чтобы не происходило переполнения ячеек памяти ОЗУ, увеличение КГ должно выполняться после ого предварительного уменьшения на величину

/т, где т- константа, определяемая при начальной настройке аппаратуры. Рятем происходит увеличение порученной разности на величину ыакс/«. 3 результате, если КуИ]) было равно максимально возможному значению Крр то изменения КГ не про-

изойдет. Во всех остальных случаях вычитаться будут меньшио числа чем прибавляться и, при появлении источника немолнленого радиоизлучения КГ будет возрастать.

Для того, чтобы КГ был Функционально связан с интенсивностью потока пакетов импульсов немолтше вого радиоизлучения, регулярно, с.пергодом % происходит уменьшение всех КГ, хранящихся во всех ячейках памяти ОС;У. Для этого 10? извлекаются из 01У, уменьшаются ка величину К^ /п, где 1- константа, определяемая при начальной настройке аппаратуры, и уменьшенное значение КГ возвращается в ОЗУ. В результате устанавливается соответствие ме.чяу интенсивностью потока ишульсов немолниевого излучения из каждой градации азпсута и величиной КГ в этой' градации.

Проанализированы две модельные ситуации.

В первой предполагалось, что коэффициент грозоонасностй ¿-'А градации азимута равнялся нулю до момента £=0. С момента 1=0 в ¿-Н градации возникают с детерминированным периодом Тп источники пакетов импульсов немолниевого радиоизлучения. Тогда к моменту t коэффициент грозоонасностй ¿-й градации азимута определится выражением:

,,I . /л _ Кгрмасс

,(15)

которое монотонно будет стремиться к установившемуся значению

К,

I уст _ Кхрнйхс

ч>

2т

ш

1-

-I

(16)

Определен диапазон приемлемых значений параметров Кур

макс'

гп, п и Тс, при которых изменения. КГ позволяет с запаздыванием на (3+4) минуты выявлять облака, в. которых интенсивность потока сигналов немолниевого радиоизлучения начинает превышать (4+6) пакетов клтульсов в минуту.

Рассчитана модель, в-которой предполагалось, что в пространстве возникает переметеашееся со скоростью 72 км/чао электрическ: активное облако. Вычислялся КГ для 96 градаций азимута при пере-, мепении облгжа в течение 120 минут. Предполагалось, что в облаке интенсивность потока сигналов немолниепого излучения метется по гауссовскому закону, достигая максимального значения чарез £0 минут после начала наблюдений, когда интенсивность потока достигав1;

20 пакетов импульсов в минуту.- Как показал расчет второй модельной ситуации, наблюдается хорошее совпадение текущих значении КГ с направлениями на электрически активное облако, сочетающееся с некоторой ииершюиностыо спада КГ для направлений, соответствующих тыловым частям перемещающегося облака.

Анализ показнвает, что если при знчислениях перейти к операциям с полыми числами, то на обработку одного числа, хранящегося в ОЗУ, достаточно 3,4 мкс, а на преобразование всех 192 чисел менее 700 мкс. Таким образом все преобразования при сопряжении с РЛС могут осуществляться в паузе ме.тду моментом окончания вывода данных о радиолокационных нолях на индикаторные устройства и моментом посылки в пространство очередного зондирующего импульса. Прием полезных отраженных сигналов может сочетаться с извлечением информации из ОЗУ и формированием изображения КГ в полярных координатах на экране И1С0 РЛС.

Исследовано влияние напряжения собственных шумов приемное устройств на погрешности при опенке градаций азиата. Определены зависимости вероятности правильного определения градации азимута источника излучения, шибки на одну и две градации азимута от уровня собственного шумового напряжения приемника, параметров излученного сигнала и расположения источника излучения внутри градации азимута. Установлено, что если модальное значение напряжения собственных шумов приемника не превышает 30 мВ, и источник расположен в середине градации азимута, то при расстоянии до источника, не превышавшем (100+120) км. и использовании в качестве антенн несимметричных вибраторов, высотой (4+6) м, вероятность принятия ошибочного решения о принадлежности источника соседней градации азимута не превосходит 6,9 Вероятность ошибки на две градации азимута при тех же условиях не превышает 0,35 %, даже если модальное' значение напряжения собственных шумов приемника равно 50 мВ. Такие ошибки при опенках градаций азимута можно считать приемлемыми.

Еше одно устройство, обоснованию физических принципов функ-1тионкровакия которого посвящен раздел шестой главы, - бортовой грозолокатор колннеопасных зон.

В последние годы прилагаются значительные усилия для создания парка самолетов, предназначенных для предпринимателей. Предполагается, что такой самолет должен быть надежен, несложен в управлении, рассчитан на перевозку до (6+7) человек и нескольких

сотон килограммов грузов, осуществлять полет на относительно небольших высотах со скорость^ 4С0+600 км/час. При массовой эксплуатации таких самолетов необходимо предпринять меры, уменьшающие вероятность его поражения молниевыми разрядами. Если учесть, что установка бортового радиолокатора на самолеты этого типа не предусмотрена, то становится понятной актуальность разработки прибора, позволяющего пилоту обнаруживать молниеопасные зоны пространства и своевременно принимать решения о целесообразности их облета. В связи с этими обстоятельствами планируется разработка и установка на самолоте прибора, аналогичного зарубежному "¡¡¡торм-скопу", но отличпюпюгося от него тем, что с ого помощью можно будет определять не только положение в пространстве грозовых очагов, в которых происходят молниевые разряды, но и положение электрически активных, но не грозопнх и потенциально опасных для летательных аппаратов облаков.

Определение направления на источник немолниевого радиоизлучения не представляет существенных трудностей и реализуется обычными средствами пеленгации широкополосных сигналов. Однако, в условиях постоянного перемещения в пространстве установленного на самолете пеленгатора, измерение только азимутальных координат относительно редко возннкапдих источников излучения, при отсутствии радиолокационных средств наблюдения за обликами,.практически не дает возможности определить местоположение электрически активных зон. Поэтому хотя бы грубая оценка дальности по параметрам принимаемых сигналов радиоизлучения представляется крайне желательной. Эти обстоятельства определили направление исследований, связанное о поиском и разработкой метода опенки расстояния до источников немолниевого радиоизлучения по параметрам принимаемых сигналов.

Рессматрньалась зависимость амплитуды принимаемых импульсов немолниевого радиоизлучения от расстояния до источника сигналов. Немолниовов радиоизлучение, наблвдаемое ь паузах между молниевым разрядами на стадии грозового процесса, не представляет интереса, так как при появлении молний местоположение г(ю30в0г0 очага предполагается устанавливать путем измерения азимута и расстояния до канала методами-, разработанными п Радиотехническом институте РАН.

На стадии, предшествующей грозе, функция плотности распределения амплитуды импульсов широкополосного излучения на выходе приемника, имеющего ширину полосы усиливаема частот часто-

ту настройки -2,182 МГц (частота, на которой запрещена работа

всех излучающих средств, за исключением радиопередатчиков судов, терпящий бедствие), коэффициент передачи и гауссовскую частотную характеристику, определится соотношением:

где - действующая высота антенны;

/2 - расстояние до источника излучения; .й = /Тпп ь?пр;

, и 8 - параметры функции распределения спектральной плотности напряженности электрического поля источника широкополосного немолниевого радиоизлучения при его аппроксимации уравнением Вей-булла. Для периода развития процесса, предшествующего грозе и на начальной стадии грозового процесса 5а=3,02 нВ/(Гц-м), о=1,52, ■ =29,5 нВ/(Гц>м)

Соотношение (17) использовалось для разработки алгоритмов, направленных'на опенку расстояния В до источника излучения, основанных на анализе и обработке информации, содержащейся в пакете принимаемых сигналов немолниевого радиоизлучения. При разработке алгоритмов предполагалось, что амплитуды импульсов в пакете излученных сигналов являются независимыми случайными величин шли.

Рассмотрены два алгоритма обработки импульсов, принимаемых в пакете сигналов немолниевого радиоизлучения.

Первый алгоритм предусматривает суммирование амплитуд первых У импульсов пакета, пригодных для анализа, то есть таких, амплитуда которых не выходит за пределы линейного участка амплитудной характеристики приемника. Если в пакете меньше .V пригодных для анализа импульсов, то обработка прекращается и данные о расстоянии не определяются. Если число импульсов, пригодных для анализа,

не меньше то определяется среднее значение амплитуды импульсов излучения, которое сопоставляется с четнрмя пороговыми уровнями, зависящими от характеристик приемного тракта, и принимается реше-

ние о принадлежности источника излучения к одной из четырех градаций дальности: /2^15 км; 15 км <Кг$30 км; 30 км < Я,$ 60 км; 60 км </2^120 им. Вычислялись вероятности принятия правильных и ошибочных рошений для /=16+8-I, где ¿=О, I, ... 6, суммируемых амплитуд импульсов. При минимальном числе суммируемых амплитуд импульсов /=16, вероятность принятия правильного решения но меньше 0,795, а при суммировании амплитуд »У=64 импульсов - но менее 0,903. Вероятность ошибки на одну градацию дальности но превосходит 0,175 (при У=16) и 0,057 (при /=64).

Однако но в каждом пакете излученных сигналов наблюдается достаточное число импульсов, пригодных для анализа, и чем большим выбрано Я, том вероятнее, что обработка информации- будет остановлена из-за недостаточного числа приемлема для анализа импульсов. Поэтому был исследован второй алгоритм обработки информации, в. котором сроднее значение апплитудн импульсов определяется с использованием всех импульсов пакета, пригодных'для анализа. Вычислены вероятности принятия правильных и ошибочных решений о принадлежности источника излучения к одной из чотнрех градаций дальности. Данные о вероятностях принятия правильных и ошибочных решений для второго алгоритма обработки информации представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Вероятность л принятия решения о принадлежности к ¿-й градации дальности источника излучения, возникшего в к-Й градации, при использовании всех импульсов пакета, • • имевших амплитуду в пределах линейной области амплитудной характеристики приемника

Номер Номер градации I

градации 12 3 4

1С

0,91 0,09 0 0

0,06 0,89 0,05 0

0 ( 0,06 0,88 0,06

0 0 0,08 0,92

Как видно из приведенной таблицы, вероятность принятия пра-рильного решения близка к 0,9, а максимальная вероятность ошибки

на одну градацию примерно равна 0,09,

Если предполагать, что зона действия аппаратуры обнаружения электрически активных облаков имеет радиус (100+120) км, а скорость полета самолетов не превысит (600+700) юл/час, то время активного наблюдения, затрачиваемое для обнаружения молпиеопасных зон, удаленных не менее, чем на 20 км для возможности принятия решения об облете зон и действий по реализации этого решения , равно, примерно, (10+12) минутам полета. В течение этого времени может накапливаться и уточняться информация об излученных сигналах. Такой временной интервал представляется достаточным для решения задачи пространственной локализации электрически активных зон и принятия решения об оптимальной траектории их облета.

Третье устройство, некоторые физические принципы построения которого рассмотрены в шестой главе диссертации, основано на использовании методов многопунктной пеленгации для определения трех сферических координат источников номолниевого радиоизлучения. Для его реализации предлагается использовать четыре пункта приема сигналов.

Исследован вариант симметричного размещения на плоскости пунктов приема сигналов немолниевого радиоизлучения, то есть предположено, что комплекс аппаратуры содержит три периферийных пункта приема, расположенных в вершинах равностороннего треугольника, и один центральный пункт, находящийся в точке пересечения медиан этого треугольника. Предположено, что начало сферических координат совпадает с точкой установки центрального пункта приема.

Выполнен анализ особенностей прохождения импульсов немолниевого радиоизлучения по высокочастотной части приемного тракта аппаратуры. Показано, что при использовании узкополосных радиоприемных трактов, настроенных на.одинаковые частоты í и имевших одинаковые импульсные характеристики, можно с высокой точностью определять разности моментов прихода импульсов немолниевого радиоизлучения на различные пункты приема путем вычисления моментов перехода выходных напряжений приемников через нулевой уровень напряжения. Для этого на всех пунктах приема должны быть установлены приемники сигналов единного времени. По сигналам единного времени на всех пунктах приема с помощью быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с частотой 10 МГц осуществляется измерение выходного напряжения приемника, сопровождающееся его преобразованием в дооучннй код. Вычисление момента перехода

выходного напряжения приемника через нулевой уровень начинается после того, как при очередном^ аналого-цифровом преобразовании бу- . дет зафиксировано изменение полярности преобразуемого сигнала. Если при предшествующем преобразовании, выполненном в известный момент , который задается системой отсчета единного времени и запоминается счетчиком, напряжение на выходе приемника имело положительное значение И{, а через временной интервал =10"7 с, соответствующий периоду преобразования АЦП, оно стало отрицательным. равным то временной интервал V, разделяющий момент ¿у и момент перехода напряжения через ноль, определится зависимостью:

1 , и{ЫлЩ?п

Показано, что использование соотношения (18) позволяет существенно снизить погрешность измерения разностей моментов прихода сигналов немолниевого радиоизлучения на различные пункта приема, доведя их до единиц наносекунд. Рассмотрены причины возникновения погрешности в оценке величины V. При этом учитывались неточности измерений величин и} и , обусловленные влиянием шумового напряжения приемника и погрешностью квантования при аналого-цифровом преобразовании сигналов, а также детерминированные и случайные временные запаздывания, возникающие в быстродействующих АЩ при преобразовании аналоговой величины в двоичный код.

'Вычисленные моменты прихода сигналов к пунктам приема позволяют установить величины -грех разностей, в которых уменьшаемыми являются расстояния от источника излучения до периферийных пунктов приема, а вычитаемым - расстояние от источника излучения до центрального пункта приема. Приведены зависимости, позволягаие по найденным разностям расстояний вычислить три сферические координат« источника излучения. Определена многомерная функция плотности распределения величин сферических координат источника немолниевого излучения и установлен характер ее зависимости от конкретных технических параметров системы' многопунктной пеленгации и физических особенностей сигнала немолниевого излучения. Установлены значения характерных погрешностей оценок каждой из сферических координат источника немолниевого радиоизлучения в зависимости от взаимного разноса пунктов приема и шумовых характеристик приемных

тряктон. Наиболпе точно измеряется азимутальный угол источника излучения, и погрешность его оненки, при разносе пунктов приема, превншак11!пм(2,5+3) км и средней квадратической погрешности измерения разностей расстояний не превосходящей (1+1,2) м, находится з интервале сотых-тысячных долен' градуса.

Примерно на порядок больше погрешность измерения угла места, возрастающая с уменьшением угла. Если погрешность определения разностей расстояний велика, то вычисление угла места не во всех случаях возможно.

Весьма велика погрешность оценки расстояния до источника излучения. Особенно при удаленных источниках немолниевого радиоизлучения и малом расстоянии между пунктами приема сигналов. При больших ошибках измерения разностей расстояний определить дальность до источника излучения также не во всех случаях возможно. Если средняя квадратическая ошибка оценки разностей расстояний будет равна I м, то прн разносе пунктов приема, равном 2,5 км, и удалении источника излучения на 100 км, оценка расстояния до источника излучения будет выполняться со средней квадратической погрешностью, примерно равной 5,6 км. Однако, при разносе пунктов приема на 30 км, средняя квадратическая погрешность опенки расстояния, при источнике, удаленном на 100 км, не превысит 1,8 км, дата если погрешность оценки разностей расстояний будет достигать 30 метров.

Третий вариант аппаратуры, предназначенной для обнаружения источников немолниевого радиоизлучения и определения их координат, представляется сложным в технической реализации, и можно предвидеть определенные трудности при его эксплуатации. Однако, ' он позволяет получить наиболее полную информацию об электрически активных зонах, потенциально молниеопасных для летательных аппаратов, и дать наиболее близкую к истинной картину их распредела- 1 ния в пространстве.

В заключении подводятся итоги выполненных исследований и сделаны следующие внооды:

I. Электрически активные'облака, то есть облака в которых имеются области с разделенными электрическими зарядами и электростатическими полями, могут быть отнесенн к категории опасных природных явлений, так как они являются потенциально опасными для летательных аппаратов, даже если п них не происходят грозовые пропессы.

2. При исследовании многих явлений, происходящих в электрически активных облаках, необходимо определять местоположение каналов молниевых разрядов. Канал молнии является пространственно-распределенной целью, и для его обнаружения необходимо использовать радиолокационные станции, имеющие достаточно большой отражающий объем прост1>анства. Для аффективного обнаружения сигналов, отражению от каналов молний, целесообразно использовать РЛС, антенны которых имеют широкую-диаграмму направленности в вертикальной плоскости, и измеряемую единицами микросекунд длительность зондирующего импульса.

• 3. Определяющий вклад в общий отраженный сигнал вносит основной канал молниевого разряда, имеющий относительно большой диаметр и высокую тешературу. Мелкие ответвления, но которым подтекает ток к основному каналу, имеют незначительную элективную отражающую поверхность и, быстро остывая, создают, отраженные сигналы, длительность существования которых очень невелика. Сигнал, отраженный от канала, сформированного главный ударом, значителен и существует десятые доли секунды, мелкими ответвлениями - слабый рродолжакишйся лишь ,(10+20) мс, в течение которых может быть получено всего несколько (5+7) отраженных сигналов.

4. Установлено, что лишь незначительная часть зондирующих импульсов отражается от канала молнии, как от "металлоподобного" объекта. Когда температура газа в канале молниевого разряда снизится примерно до 4800 К (для метрового диапазона радиоволн), чте происходит за (15+30) мс, радиоволны начнут- проникать во внутренние области канала. Следовательно, после завершения тока, проте-каппего по каналу разряда, лишь до (10+12) отраженных сигналов будут формироваться "металлоподобным" каналом. В Формировании остальных отраженных сигналов будут участвовать также свободные электроны внутренних областей канила.

б. Зависимость отражающих свойств канала молнии от его диаметра характеризуется отсутствием монотонности, особенно при зондировании импульсами дециметрового диапазона длин волн, для которых среда канала более проницаема, в сравнении с радиоволнами метрового диапазона, а диаметр канала соизмерим с длиной полны.

6. Исследования длительности существования радиолокационных сигналов, отраженных от каналов молний, выявили их стятистпческу неоднородность. Большая часть сигналов, примерно 71 %, обусловлен; отражениями от одиночных, одноуцарных молниевых разрядов и харак-

теризуются относительно небольшой длительностью, среднее значение которой примерно равно 180 мс. Остальные сигналы связаны с многоударными молниевыми разрядами, и среднее значение их длительности примерно равно 550 мс. С ростом интенсивности грозовох'о процесса наблюдается уменьшение средней длительности отраженных сигналов, в основном за счет увеличения числа кратковременных сигналов.

7. Вероятность обнаружения канала молнии радиолокационной станцией, работакцей в режиме кругового или секторного обзора, при использовании радиолокатора с техническими характеристиками, типичными для сушоствуюшего парка PJiC, крайне мала. Так, если использовать РЛС типа. П-12, П-15, ПРЗ-Ю и др., которые имеют скорость крашения антенны (3+6) оборотов в минуту, то в режиме кругового обзора вероятность обнаружения будет находиться в интерзале (0,04+0,065). Переход к секторному обзору позволяет, при сужении сектора, приблизить вероятность обнаружения канала молнии к единице, но при этом исключается возможность его обнаружения за пределами сектора обзора.

8. Исследования процессов, протекающих в грозовых очагах, позволи. л установить, что в Южных регионах наиболее часто области максимальной отражаемости и максимальной грозовой активности в пространстве не совпадают. Как правило, обнаруживается, что максимальная интенсивность разрядных процессов проявляется в тыловой части перемещающегося облака, в зоне, близкой к максимальному градиенту радиолокационной отражаемости. Если облачная система содержит близко расположенные конвективные ячейки, то очень часто наиболее интенсивные грозовые процессы наблюдаются в пространстве, разделяющем отдельные ячейки. Если грозовые процессы происходят

в малоподвижном облаке, то расхождение центров максимальной радиолокационной отражаемости и максимальной грозовой активности невелико и измеряется в среднем 2,7 км. При быстро перемещающемся облаке расхождение значительно и в среднем равно 14,2 км. Часто максимальная интенсивность грозового процесса наблюдалась в момент достижения максимума производной по времени максимальной радиолокационной отражаемости конвективной ячеки, в которой происходил грозовой процесс.

9. Во время экспериментальных исследований грозовых явлений производились1 наблюдения и регистрировались сигналы немолниевого радиоизлучения. Они имеют форму импульсов различной длительности и ямилитуды, объединенных в отдельные пакеты. Значительная' часть

гмпульсов, названных широкополосными, характеризуются эффективной шириной спектра частот, существенно превышающей ширину полосы частот пропускания приемника дГпр, и их длительность примерно равна 1/дГПр. Редко встречаются импульсы, длительность которых заметно превышает 1/лРпр. Они обычно могут быть представлены в виде суммы относительно плавно меняющегося во времени длительного импульса и нескольких кратковременных импульсов широкополосного излучения. Длительный, плавно меняющийся импульс характеризуется эф[)0ктирзной шириной спектра частот заметно меньшей лГПр и поэтому назван уэкополоснкм.

10. Анализ спектральных характеристик импульсов широкополосного излучения позволил установить, что ответственными за появление подобных сигналов могут быть апериодические разрядные процессы в облаках. Был проведен синтез временных функтщй разрядного процесса, и в классе экспоненциальных-функций установлены параметры, определящие изменение во времени дипольного момента разряжающегося диполя, при нейтрализации которого обеспечивается генерация электромагнитного излучения со спектральными характеристиками , соответствующими наблвдаемнм при немолниевом излучении. Установлено, что генерация сигналов, со спектром, соответствующем наблюдаемому при немолниевом радиоизлучении, мох'.ет бить объяснена мелкомасштабным разрядом, при котором за единицы микросекунд нейтрализуется дипольнни момент, примерно равный (10~^+10~^) Кл-м. При таком разряде возникает искровой качал, длина которого может находится в интервале (5+50) м, а амплитуда импульса тока достигать (200+300) А. Ток в канале мелкомасштабного разряда достигает амплитудного значения через несколько десятков наносекунд от момента начала разряда и спадает, практически до нулевого уровня в течение (3+6) мкс.

11. Выполнен анализ физических условий, при которых возможно формирование мелкомасштабных внутриоблачннх разрядов. Предполагалось, что разряд происходит между наблюдаемы:.»! а облаках зонами электрической неоднородности, характеризующимися близко расположенными областями. в которых объемная плотность заряда тлеет разные знаки. Считалось, что при разряде происходит полная нейтрализация дипольного момента разряжающегося диполя, и вся энергия электрического поля переходит в тепловую форму. Установлено, что собственной электрической энергии близко расположенных в облаке объемных зарядов разных знаков недостаточно для формирования ка-

нала искрового разряда, даже если объемная плотность зарядов будет близка к максимально наблюдаемой в облаках. Разряди, приводящие к формированию мелкомасштабных искровых каналов, могут возникать лишь тогда, когда объемные заряды зон электрической неоднородности находятся во внешнем электрическом поло, напряженность которого превышает, примерно, 30 кВ/м. Облака с такими электростатическими полями еще далеки в своем развитии от грозовш:, но могут представлять потенциальную опасность для подлетающих к нам самолотов.

12. Проанализированы физические процессы, происходящие в облаках и приводящие к генерации сигналов узкополосного излучения. Установлено, что одной из наиболее вероятных причин, обуславливающих генерацию подобных сигналов, является возбуждение колебательных процессов в холодной плазме, возникающей в электрически активных облаках. Возбуждение колебательных процессов происходит за счет резких флуктуаций электрического поля, возникающих при разрядных прохтессах в облаках.

13. Исследована эволюция характеристик сигналов немолшевого радиоизлучения на разных стадиях грозового процесса. Выполнены статистические оценки основных параметров, характеризующих источники широкополосного и узкополосного радиоизлучения: средней и максимальной мощности, энергии, спектральной плотности мощности. Статистические опенки получены для разных стадий развития электрически активного облака; для предгрозовой стадии развития, начальной стадии грозового процесса, для апогея грозы и для завэр-шапией стадии грозового процесса. Получены интегральные функции •распределения основных характеристик электрического поля излученного сигнала на 10-ти километровом удалении от источников нзкол-ниевого излучения. Показано, что источники немолниевого радиоизлучения можно обнаруживать современными радиоприемными средствами на расстояниях до (100+120) км, даже на предгрозовой стадии развития процессов в электрически активных облаках, когда излучаемые сигналы существенно слабее, чем на других стадиях.

14. Исследованы принципы построения аппаратуры, обеспечивающей обнаружение и определение координат электрически активных, потенциально молниеопасных для самолетов облаков. Выполнен анализ,

позволяющий сформулировать общие физико-технические требования к аппаратуре, предназначенной для обнаружения электрически активных облаков.

15. Обоснована возможность построения аппаратуры, позволяющей получать информацию о направлениях на электрически активные облака по сигналам немолниевого излучения и обеспечивающей:

- определение одной из 192-х градаций азимута, в которой возник источник немолниевого радиоизлучения;

- «¡юрмирование для каждой из 192-х градаций азимута коэффициента грозоопасности, представляющего числовую меру электрической актипности облаков в каждой градации азимута;

- вывод данных о коэффициенте грозоопасности на индикаторы кругового обзора метеорологической или диспетчерской радиолокационной станции аэропорта, либо на дисплей.

16. Обоснованы принципы функционирования бортового гооэоло-катора молнипопасных зон, обеспечивающего: определение азимутальных координат источников немодниевох'о радиоизлучения; грубую оценку расстояния до источников по амплитудном характеристикам импульсов, образующих пакет излученных сигналов. Установлено, что с приемлемой для практических нужд вероятностью моио обеспечить определение градации дальности до источника излучения лгнь при неэквидистантном делении на градации, при котором значения границ градаций дальности подчиняются геометрической прогрессии со знаменателем, не меньшим, чем два. Показано, что с вероятностью, близкой к 0,9, возможно определение градации дальности до источника немолниевого радиоизлучения при делении пространства на четыре градации: меньше 15 км, (15+30) км, (30+60) км и, наконец, (60+120) км.

17. Исследованы принципы построения аппаоатури, обеснечива-Ш'вК полную пространственную локализацию исто^чгка помолнпевого радиоизлучения. С ее номошью определяются три сферические координаты источника излучения. Установлен характер зависимости мегду техническими параметрами узлов и блоков аппаратуры, условиями ее размещения в пространстве, особенностями временных и амплитудных характеристик сигналов немолниевого радиоизлучения и погрешностями опенки сферических координат источников. Определена много:* ер-ная функция распределения сферических координат источников излучения при симметричном размещении пунктов приема силIалов много-пунктной системы пеленгации. Показано, что если средняя квадрати-ческая погрешность измерения момента прихода излученного сигнала на пункты приема не превысит (80+100) не, то, для определения в радиусе (100+120) км от центрального пункта пририа сигналов много-

пунктной системы сферических координат источника немолчгевого радиоизлучения с приемлемой для практических нудд точностью, необходимо обеспечить взаимный разнос пунктов приема не менее, чем на (30+35) км. Если пункты приема размещаются в пространстве с взаимным разносом (2+2,5) км, то есть в пределах территории одного аэропорта, то приемлемые погрешности з опенке сферических координат источника немолниевого радиоизлучения могут быть обеспечены при уменьшении погрешности измерения моментов прихода сигналов на пункты приема до единиц наносекунд. Обоснована вочмотгность достижения столь малой погрешности при определении момента прихода сигнала немолнкепого радиоизлучения на пункты приема и определен алгоритм обработки принятого сигнала, обеспечивающий измерения с такой точностью.

18. Сделан обший вывод о перспективности и целесообразности продолжения работ, направленных па исследование процессов в электрически активных облаках, а такие принципов использования различных сигналов, источниками которых являются электрически активные облака, для разработки аппаратуры, обеспечивающей локализацию молниеопасных для самолетов областей пространства и опепку мери их опасности.

Основные публикации по диссертации.

1. Дивинский Л .И. О выделении радиолокационного сигнала, отраженного от молнии//Сбориик трудов Л1КИ. - 1972. - Вып.45. -

С.169-176.

2. Разработка аппаратуры для обнаружения и регистрации сильноточных разрядов в грозовых облаках. Отчет о научной работе/ Л.Г.Качурин (научи, руковод.), Л.И.Дивинский (отв. исполк.), Е.Д.Упанов, В.Д.Мазур. - Л.: Л1ТДТ, 1972. - Номер госуд. регистрации 63029240. - 120 с.

3. Дивинекий Л.И. Об эффективной отражающей поверхности канале молнии//В кн.: Заседания Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Тезисы докладов. - Л.: Ротопринт ГГО, 1973. -С.39-40.

4. Радиолокационные характеристики грозовых облаков в сантиметровом и метровом диапазоне радиоволн//3 ст.: Заседания Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Тезисы докладов/Л. Г. Качурин, А.К.Карпивадзв, Х.Х.Медалиев, Л.И.Дивинский, В.Д.Мазур, М.И.Кармов. - Л.: Ротапринт ГГО, 1973,- С.40.

5. Разработка аппаратуры для обнаружения и регистрахжи сильноточных разрядов в грозовых рбляках. Отчет о научной работе/

Л.Г.Качурки (няучн. руковод.), Л.И.Дивинский (отв. исполи.), Е.Д.Иванов, В.Д.Мазур, Л.К.Попова. - Л.: Л1Ш, 1973. - Номер го-суд. регистрации 65029540. - 275 с.

6. Разработка методики обнаружения и способов исследования грозовнх очагов радиолокационными средствами. Отчет о научной работе/Л. Г.Качуркн (научн. руковод.), Л.П.Дишшский (отв. исполн.), Б.Д.Иванов, В.Д.Мазур, Л.К.Попова. - Л.: ЛГШ, 1974. - Номер'го-суд. регистрации 75008142. - 142 с. «

7. Исследование точностных характеристик пассивных радиотехнических систем обнаружения атмосферных разрядов. Отчет о научной работе/Л.Г.Качурин (научн. руковод.), Л.И.Дивинский (отв. исполн.), - Л.: Л1Ш, 1974. - Номер госуд. регастрапий 75017921. - 33 с.

8. Дивинский Л.П. Радиолокационная эффективная отражающая поверхность канала молнии//Сборник трудов ЛГШ. - 1975. -Вып.54. - С.28-41.

9. Исследование -временных характеристик сигнала, отраженного от канала молнии/Л.И.Дивинский, В.Д.Мазур, Б.Д.Иванов, Л.К.Попо-ва//Сборник трудов ЛГЛ-1. - 1975. - Зга.54. - С.41-54.

10. Радиолокационные набльддения за грозовыми очагами в куче-во-дождевых облаках/Л.Г.Качурин, А.Н.Карпивадзе, Л.К.Дивинский,

B.Д.Мазур, Р.И.Дореули//Сборник трудов ЛШ1. - 1975. - Вып.54. -

C.9-21.

11. Разработка методики обнаружения и способов исследования грозовнх очагов радиолокационными методами. Отчет о научной работе/.1!. Г.Качурин (научн. руковод.), Л.И.Дивинский (отв. исполн.1), Е.Д.Иванов, В.Д.Мазур. - Л.: ЛГГЛИ, 1975, - Помор госуд. регистрации 75000142. - 141 с.

12. Исследование точностных характеристик пассивных радиотехнических систем обнаружения атмосферных разрядов. Отчет о научной работе/Л.Г.Качурин (научн. руковод.), Л.И.Дивинский (отв. исполн.), Б.Д.Иванов, В.Д.Мазур. - Л.: ЛГШ, 1975. - Номер госуд. регистрации 75017921. - 95 с.

13. Дивинский Л.И. Об э<М>ективной отражающей поверхности канала гол11ии//В кн.! Атмосферное элэктричбство, Труди 1-го Зсесо—

этзного симпозиума по атмосферному электричеству. X.: Нидронотео-нздпт, IP76. - I77-IP5.

14.-Радиолокационные характеристики грозовых облаков в сантиметровом и «отрогом диапазонах рйдговоли/Л.Г.Качурпя, А.И.Т'ар-гквалзв, Л.'/.Ливииский, З.Д.Иазур» Р.И.Дороули//3 кн.: Атмосферное электричество. Труда 1-го Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Л.-: Гидрометеопздат, 1976. - С. 185-195.

15. Некоторые характеристики электромагнитного излучения атмосферных разрядов в метровом диапазоне/Л.Г.Качурин, А.К.Каэттк-вадзе, Л.И.Дивннский, З.Д.Мазур, Б.Д.Ипанов, I.К.Попова//!} кн.: Радиофизические исследования атмосферы. Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума. Л.: Ротопрннт ГПО, IS75. - С.124.

16. Исследование точностных характеристик пассивных радиотехнических систем обнаружения -'Тмоспорных разрядов. Отчет о научной работе/Л.Г.Качурин (научн. руковод.) , Л.И.Днвинекий (отв. исполнит.), Е.Д.Иванов, З.Д."азур. - Л.: ЛГГЛ-5, I97G. - Номер го-суд. регистрации 750I792I. - 64 с.

17. Разработка методики обнаружения и способог, исследования грозовгк очагов радиолокационными метода™. Отчет о научной работе/Л. Г.К чурин (научн. руковод.), Л/Л.ДивинскиП (огв. исполн.),

Б.Д.Иванов. - Л.: ЛГЖ, 1976. - Номер госуд. регистрации 75008142. - 76 с.

18. Некоторые характеристики электромагнитного излучения атмосферных разрядов в метровом диапазоне/Л.Г.Качурин, А.К.Карии-вадзе, Л.И.Дипкнский, З.Д.Мазур, Б.Д.Иванов, Л.К.Попова//3 кн.: Радиофизические исследования атмосферы. Сборник трудов Всесоюзного симпозиума. Л.: Гидрометеоиздат. 1977. - С.263,

19. Комплексное исследование электромагнитного излучения конвективных облаков на разных стадиях их развития. Отчет о научной работе/Л.Г.Качурин (научн. руковод.), Л.И.ДивинскиЙ (отв. исполнит.) , Б.Д.Иванов, Ю.Г.Осипов. - Л.: ЛШИ, 1977. - Номер госу-дор. регистрации 75008142. - 88 с.

20. Качурин Л.Г., Дивипский Л.И., Мазур В.Д. Некоторые характеристики электромагнитного излучения атмосферных разрядов э метровом диэиазоне/Друдь' 4-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - C.I4I-I42.

21. Кечурин Л.Г., Дивинский Л.И., -Иванов Б.Д. Излучение конвективных облаков в метровом диапазоне радиоволн/Д'зв. АН СССР, Ш. - 1575. - Т.15, й 7. - С.724-730.

22. Еволззшя фронтальных грозовых о чего в по радиолокационным наблюдениям в метровом и сантиметровом диапазонах длин волн/

Д.Г.Качурин, А.И.Карпивадзе, Л.К.Дивкнский, Б.Д.Иванов/Л'зв. АН СССР, ФАО. - 1579. - Т.15, К 2. - С.187-193.

23. /Ca.chu.zU ¿¿¿¿лзеу ¿.1. Тгалл^охтаЛСо*. КаЫСо-^еу.иедСу СтШСог^ fi.iiгг с(оих& ¿п, Мс ргосгн о/ (ки.иЖл$1огп}$

пЫ // ЛштлС Ж гсс1гл?сЬе$ > ~ ¿7. ~

24. Предварительные результаты опытов воздействия на грезо-вне процессы льдообразуюними реагентеми/В.С.Еогачук, Л.И.Дивинс-иий, Е.Д.Иванов, И.М.Имянитов, А.И.Карпизадзе, Л.Г.Качурин, Ю.Г.Осипов, В.Д.Степаненко//Сборних трудов "Физика облаков и активных воздействий" Института Геофизики АН Груз.ССР. - 1982. -Т.15. - С.13-14.

25. Активно-пассивная радиолокация грозовых очагов/Л.Г.Качурин, Л.И.Дивинский, Б.Д.Иванов, Ю.Г.Осипов// 3 кн.: Шестое Всесоюзное совещание по радиометеорологии. Тезисы докладов. - Таллин, 1582. - С.134-135.

26. Качурки Д.Г., Дивинский Л.П.,- Осипов Ю.Г. Местоположение гон генерации молний в грозовом облаке по радиолокационным дан-нкм//3 кн.: Третий Всесоюзный симпозиум по атмосферное электричеству. Тезисы докладов. - Тарту, 1986. - С.149.

27. Наблюдения за эволюцией грозовых очагов методами активной и пассивной радиолокации/Л.Г.Качурин, Л.И.Дивинский, Б.Д.Иванов, Ю.Г.0сипов//В кн.: Радиофизические методы зондирования природных объектов. Межвузовский сборник научных трудов. Д.: ДЛИ, 1926. - С.4-22.

28. Физико-технические основы определения электрической активности облаков методами активно-пассивной радиолокации в стадии активной грозы, в предгрозовой и послегрозовой стадиях . Отчет о научной работе/Л.Г.Качурин (научн. рукодод.), Л.И.Дивинский (отв. исполн.), Ю.Г.Осипов, Н.Д.Азимова. - Л.: Л1Ш, 1987. -Номер госуд. регистрации 0182.413467. - 116 с.

29. Активно-пассивная радиолокация грозовых очагов/Л.Г.Качу-

зин, Л.И.Дивинский, Б.Д.Иванов, Ю.Г.Осипов, А.В.ГелоНёрковски?:, 5.В.0сокина//Изв. АЛ СССР, ФАО. - 1588. - Т.24, Я 5; - C.G0I-ÓI2.

30. Díuinscy Jn. (¡fectt'h Zada? ctcís Scdilk t>/ ¿c^itnu^ •Mn.net // JcuXrMÍ Maos. EtidiCr., - t'S7í. - -v&lWc*; -р. 177-Ш-

31. Местоположение зон генерации молйий з грозозом облаке/ Т.Г.Качурин, Л.И.Дивинский, Б.Д.Иванов; К:1Ч0Ьипов//В кн.:А?мос-[кэрное электричество. Труды 3-го Всесоюзного скттюзпума по атмосферному электричеству в г.Тарту 28-31 Октября IS86 г. - Л.: Гид-эометеоиздат, 1288. - C.I08-III.

32. Комплексные наблюдёния за эволттжей электрических про-, зессов в конвективных облаках системой радиотехнических средств/ З.С.Богачук, Л.И.Дизинский, Ю.Г-.Оситтов, Е.3'.0сокина//В кн.: Зизи-зесхие пропессы в атмосфере и безопасность полетов воздушных су-дев. Межвузовский сборник научных трудов. Д.: Изд.ОЛАГА, 19П. -3.64-70.

33. Дипинский Л.К., Осипов Ю.Г., Осокина Е.В. Опенка степени электрической активности развивающихся конвективных облаков по зигналам радкоизлучения//В кн.: Вопросы совершенствования метео-эбеспечения безопасности'полетов воздушных судов. Межвузовский тематический сборник трудов. Л.: Изд. ОЛАГА, 1290. - С.37-55.

34.Активно-пассивная радиолокация грозовых и грозоопасных эчагов в облаках/А.В.Еололерковский, Л.И.Дивинский, Н.К.Екатерк-тачова, Б.Д.Иванов, Л.Г.Качурии, Ю.Г.Осипов, Е.З.Осокина,

З.Ф.Псаломщиков; Под ред. Л.Г.Качурина и Л.И.Дивинского. -Занкт-Петорбург: Гидроиетеоиздат, 1992. - 216 с.

35. Качурин Л.Г., Дивинский Л.И., Иванов Б.Д., Релоцерковс-<ий A.B., Осипов Р.Г. Способ обнаружения грозовых очагов. Авторское свидетельство № 1607589 от 15 июля IC.CO г. Приоритет от

[9 мая 1987 г.

?т л. ITC. 03.10.9 2.3 а г.. '57С. 1Л 00. Е е с пл ат» о.