Ветряки мешают радарам: вращающиеся лопасти могут выглядеть как движущиеся цели
iXBT.com ·
Проблема взаимодействия ветряных турбин и радаров известна ещё с конца 1970-х годов, когда Министерство энергетики США и NASA изучали первые прототипы в рамках программы Mod-Series. С тех пор ветроэнергетика стала значительно масштабнее, а вместе с ней выросло и количество потенциальных источников радиолокационных помех. Особенно заметной проблема становится рядом с аэродромами, системами наблюдения за воздушным пространством и метеорологическими радарами.
Проблема взаимодействия ветряных турбин и радаров известна ещё с конца 1970-х годов, когда Министерство энергетики США и NASA изучали первые прототипы в рамках программы Mod-Series. С тех пор ветроэнергетика стала значительно масштабнее, а вместе с ней выросло и количество потенциальных источников радиолокационных помех. Особенно заметной проблема становится рядом с аэродромами, системами наблюдения за воздушным пространством и метеорологическими радарами.
Причина связана не столько с размерами самой турбины, сколько с движением её лопастей. Современная трёхлопастная установка в среднем достигает 103 м в высоту до ступицы, а вместе с лопастями может подниматься более чем на 150 м. Радиолокатор посылает радиосигнал и определяет положение объекта по времени возвращения отражённого импульса, а доплеровские системы дополнительно анализируют изменение частоты отражённого сигнала, чтобы определить скорость цели. Вращающиеся лопасти ветряка при сильном ветре могут двигаться со скоростью более 160 км/ч, создавая отражения, которые радар может принять за сигнал от крупного движущегося объекта.
На ветровой электростанции ситуация усложняется: несколько турбин одновременно формируют множество отражений, причём лопасти создают помехи сразу в нескольких доплеровских диапазонах. Поэтому отделить настоящий самолёт от отражений ветровой установки бывает значительно сложнее, особенно когда они попадают в один и тот же участок пространства, контролируемого радаром. Проблема касается не только военных систем — доплеровские радары широко используются и в метеорологии, в том числе для наблюдения за опасными погодными явлениями.
Этим вопросом занималась Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института (MIT Lincoln Laboratory) по запросу ВМС США. Исследование проводилось на полигоне военно-морской авиабазы Патаксент-Ривер в Мэриленде, где радиолокационные системы применяются для испытаний характеристик самолётов. Учёные проверили сразу несколько способов уменьшить влияние имитированной помехи от вращающихся лопастей.
Первый метод заключался в повышении разрешения по дальности: радар разделяли контролируемое пространство на более мелкие участки, чтобы самолёт и ветряк с меньшей вероятностью попадали в один сегмент и создавали перекрывающиеся отражения. Второй способ использовал различия в направлении и пространственном положении настоящей цели и источника помех. Третий предполагал изменение формы радиолокационных импульсов. Для испытаний самолёт использовали как реальную цель, а помеху от ветряка имитировали с помощью когерентного ретранслятора, установленного на корабле в районе Чесапикского залива.
Испытания показали, что такая комбинация методов способна заметно уменьшить помехи в выбранном диапазоне частот. Однако полностью устранить проблему пока не удалось: вращающиеся лопасти создают отражения сразу в нескольких доплеровских диапазонах, поэтому разработанную защиту ещё предстоит расширить на весь рабочий частотный диапазон конкретных радаров. Одним из принципиально других вариантов могут стать безлопастные ветрогенераторы, но их применение пока остаётся отдельным технологическим направлением.