П.С. Кулешов
студент VIкурса
Московский физико-технический институт
Цель работы заключается в разработке метода определения величин пульсаций скорости и давления в зонах турбулентной атмосферы по характерным спектрам рассеяния электромагнитных волн. Для этого была разработана теория релеевского рассеяния электромагнитных волн на источнике турбулентности, характерном для вихревого следа самолета. Правильность разработанной теории косвенно подтверждается рядом экспериментов, описанных в соответствующей литературе. На основе данной теории была получена зависимость распределения интенсивности рассеяния по частоте электромагнитного излучения в зависимости от распределения кинетической энергии турбулентных пульсаций по размерам турбулентных вихрей. Спектр кинетической энергии турбулентных пульсаций в предположении об их адиабатическом характере однозначно связан со спектром пульсаций давления.
Известно, что когерентный радиолокатор, работающий по принципу Доплера, непосредственно или после гетеродинирования измеряет амплитуду приходящего на приемник рассеянного электромагнитного сигнала, а, следовательно, и спектральную функцию для амплитуды. Спектр амплитуды рассеянного сигнала является доплеровским спектром, смещенным вдоль оси частот на величину либо несущей частоты, либо на величину эффективной несущей частоты после гетеродинирования. Доплеровский спектр можно считать изображением распределения пульсаций скорости, взвешенным по количеству рассеивателей в исследуемом объеме. Таким образом, появляется возможность определения спектров турбулентных пульсаций давления и скорости по измеряемому радаром спектру амплитуды электромагнитного сигнала рассеяния.
Кроме того, возможно применение и некогерентного доплеровского радиолокатора, который непосредственно измеряет спектр интенсивности. Спектр интенсивности является изображением распределения относительной скорости пульсации и полная кривая доплеровского спектра может быть вычислена по измеренной интенсивности рассеянного сигнала.
В работе показана принципиальная возможность использования доплеровского радиолокатора в качестве нового средства обнаружения турбулентных потоков. Разработанный метод может быть полезен как при экспериментальных исследованиях в области турбулентности, так и для решения проблем безопасности полета применительно к обнаружению вихревого следа самолета.
