Лопасти ветряка обманывают радары на 160 скорости км/ч: MIT запустил испытания по отсеву ложных целей
Большие ветроэнергетические установки отражают радиосигналы и создают помехи, из-за которых радары принимают ветряк за самолёт
Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института по запросу ВМС США провела серию экспериментов по снижению радиолокационных помех от ветряных турбин. Исследование проходило на полигоне военно-морской авиабазы Патаксент-Ривер в Мэриленде, где радиолокационные системы используются для испытаний характеристик самолётов. Учёные проверили несколько способов уменьшить влияние имитированной помехи от вращающихся лопастей.
Проблема связана с движением, а не с размерами конструкции. Современная трёхлопастная турбина в среднем достигает 103 метров до ступицы, а вместе с лопастями может подниматься выше 150 метров. При сильном ветре концы лопастей разгоняются до скорости более 160 километров в час. Радиолокатор посылает сигнал и определяет положение объекта по времени возврата отражённого импульса, а доплеровские системы дополнительно анализируют сдвиг частоты, чтобы измерить скорость цели. Отражённый от быстро вращающейся лопасти сигнал способен имитировать крупный движущийся объект, создавая на экране оператора ложную цель.
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.А наиболее остро она проявляется рядом с аэродромами, системами наблюдения за воздушным пространством и метеорологическими радарами. С ростом ветроэнергетики число потенциальных источников помех увеличилось кратно, что делает поиск технического решения всё более срочным и для военных, и для гражданских служб.
Этим вопросом и занималась лаборатория MIT. 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.
Вопрос известен с конца 1970-х годов, когда Министерство энергетики США и NASA изучали первые прототипы ветряков по программе Mod-Series. Спустя почти полвека масштаб конфликта качественно изменился, и теперь противоречие между зелёной генерацией и радиолокационной безопасностью требует конкретных инженерных задач для проработки — именно на их поиск нацелена работа MIT.