Диссертация (1149467), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Ток, текущий вдоль канала, описывается функциейгдетоквzzI ( z , t ) = exp(− ) I (0, t − ) ,vλоснованииканалаописываетсяII (0, t ) = 0 (e −αt − e − βt ) ,ImI m = ( β1 )−1β1 −1− ( β1 )−β1β1 −1–аппроксимациейнормировочныйкоэффициент, приводящий амплитудное значение тока к постояннойвеличине (не зависящей от параметров α и β, β1 =β. Значения параметров:αI0 = 10 кА, α = 3·104, β = 105 с–1, λ = 105 м-1 , l = 3 км, v0 = 1,5·108 м/с,γ = 102 с–1.На Рис. 3.2 приведены формы горизонтальной магнитной компонентыполя для односегментной модели молниевого разряда, основание которогорасположено на поверхности земли (разряд ОЗ типа) на фиксированномрасстоянии (30 км) от точки наблюдения, для различных значений углаотклонения от вертикали. Как видно из приведенных иллюстраций, приизменениях угла отклонения от вертикали (Рис.
3.2а) амплитуда полямаксимальна для вертикального излучателя (кривая 4) и минимальна (кривые1, 7) для горизонтального. При изменениях угла поворота в горизонтальнойплоскости (Рис. 3.2б) (при фиксированном угле наклона) амплитуда полямаксимальна для излучателя, наклоненного в сторону приемника (кривая 1) иминимальна при отклонении от приемника в противоположную сторону(кривая 7).10410864H, отн.ед.45368601 7-21007422H, отн.ед.1102t, мкс150200а)t, мкс0-2100150200б)1086H, отн.ед.127420-21004H, отн.ед.R = 10 кмR = 50 км365R = 100 км23t, мкс41502001t, мкс0-1 050100150200г)в)Рис.
3.2. Поле линейного излучателя в зависимости от а) угла наклона от -90°(кривая 1) до 90° (кривая 7) с шагом 30°; б) угла поворота в горизонтальнойплоскости от 0° (кривая 1) до 180° (кривая 7) с шагом 30°; в) углавозвышения приемника от 0° (кривая 1) до 180° (кривая 7) с шагом 30°; г)расстояния.
Основание источника находится на земле (разряд ОЗ типа).При изменении положения точки наблюдения в вертикальной плоскости(Рис. 3.2в) поле максимально (кривая 1) при расположении приемника наземле и минимально, когда приемник находится над источником (кривая 4).При определенных конфигурациях источник-приемник поле на земле (кривая7) может быть меньше поля в приподнятом приемнике (кривая 2). Приизменении расстояния между источником и приемником (Рис. 3.2г) виднатенденция к уменьшению длительности и амплитуды первой полуволны сувеличением расстояния (в дипольном приближении это было бы связано суменьшением влияния индукционного члена).Проведемтеперьисследованиякомпонентполяизлучателя,расположенного на заданной высоте (внутриоблачный разряд). На Рис.
3.3приведены формы горизонтальной магнитной компоненты поля дляодносегментной модели молниевого разряда, основание которого поднято на105высоту (3 км) над земной поверхностью (разряд ВО типа) на фиксированномрасстоянии (30 км) от точки наблюдения, для различных значений углаотклонения излучателя от вертикали.10864H, отн.ед.54686372t, мкс0-2100 1150t, мкс0200-2100150200б)а)10H, отн.ед.186420-2100в)7422H, отн.ед.11037562H, отн.ед.R = 10 кмR = 50 км2R = 100 км13t, мкс4150t, мкс0200г)-1050100150200Рис.
3.3. Поле линейного излучателя в зависимости от а) угла наклона от -90°(кривая 1) до 90° (кривая 7) с шагом 30°; б) угла поворота в горизонтальнойплоскости от 0° (кривая 1) до 180° (кривая 7) с шагом 30°; в) углавозвышения приемника от 0° (кривая 1) до 180° (кривая 7) с шагом 30°; г)расстояния. Основание источника поднято на высоту 3 км (разряд ОЗ типа).Как видно, наблюдаются более значительные изменения форм.
Если вслучае расположения источника и приемника на земле первая полуволнаполя для всех случаев была неотрицательной, то при возвышении источникадля некоторых конфигураций первая полуволна становится отрицательной(Рис. 3.3а, кривая 1). При изменениях угла поворота в горизонтальнойплоскости (Рис. 3.3б) изменения форм поля аналогичны случаю наземногоисточника, только амплитуды несущественно уменьшились. При измененииположения точки наблюдения в вертикальной плоскости (Рис. 3.3в) прирасположении приемника на земле время прихода от прямого и зеркальногоисточника совпадают, и поля имеют гладкую структуру (кривые 1, 7). При106подъеме приемника формы поля приобретают немонотонный характер, чтообъясняется отличием форм прямого и зеркального источников (кривые 2, 3,5, 6).
При изменении расстояния между источником и приемником (Рис. 3.3г)так же, как и в случае моделирования разряда ОЗ типа, видна тенденция куменьшению длительности первой полуволны с расстоянием.Рассмотрим влияние включения второго сегмента на формы поля. Дляразрядов ОЗ типа добавим к вертикальному наклонный сегмент. Для примерана Рис. 3.4 приведены компоненты магнитного поля и годографы для разныхуглов наклона второго сегмента.H, отн.ед.10HxHyHyHx5t, мкс0а)-50100200300H, отн.ед.10400HxHyHyHx5t, мкс0б)-50100200300H, отн.ед.10400HxHyHx5t, мкс0в)-5Hy0100200300400Рис.
3.4. Компоненты магнитного поля и годографы двухсегментной модели.Первый сегмент вертикален, угол наклона второго сегмента равен 30°; б) 60°;в) 90°. Излучатель расположен на земле на расстоянии 30 км от приемника,пеленг 45°.Как видно из приведенных иллюстраций, на начальном участке формыгоризонтальных ортогональных составляющих магнитного поля совпадают,107и пеленг выдает истинное неизменяющееся значение (на годографе видимпрямую линию). При включении второго сегмента соотношение междукомпонентами больше не остается постоянным, и текущее значение пеленгапретерпевает изменения, отклоняясь от истинного значения (петля нагодографе), причем более явные отклонения пеленга наблюдаются прибольшем наклоне внутриоблачной части молниевого разряда.Внутриоблачныймногосегментнымиразряднаклоннымиможномоделироватьизлучателями,одно-ирасположенныминанекоторой высоте над поверхностью Земли. Рис.
3.5 иллюстрируетвозможные вариации форм и годографов в зависимости от конфигурациимолниевого канала.H, отн.ед.6HxHyHy4Hx2t, мкс0а)-2 0100200300H, отн.ед.8400HxHyHyHx3б)t, мкс-2 0100200300H, отн.ед.400HxHyHy4t, мкс-1в)0100200300Hx400-6Рис. 3.5. Компоненты магнитного поля и годографы а) односегментноймодели; б) двухсегментной модели, приемник расположен на земле; в)двухсегментной модели, приемник приподнят. Основание излучателяподнято на 3 км. Расстояние до излучателя 30 км, пеленг 45°.108Приведенные иллюстрации показывают, что, например, односегментныйнаклонный приподнятый излучатель выдает неизменное значение пеленга(жирная линия), однако оно не соответствует истинному значению (тонкаялиния, Рис. 3.5а).
Из Рис. 3.5б следует, что для определенных конфигурацийсистемы второй сегмент может играть существенную роль как в амплитудесигнала (вторая мода больше первой), так и в определении пеленга по телусигнала (петля годографа, соответствующая интерференции излучений отпервого и второго сегментов, существенно больше начальной части,соответствующей первому сегменту).
А при подъеме точки наблюдениянаблюдаются различные, не поддающиеся описанию формы сигнала игодографы, и это наводит на мысль о том, что при регистрацииэлектромагнитногоизлучениявнутриоблачныхразрядовнабортулетательного аппарата должны встретиться значительные трудности вопределении пеленга. Более детальные вариации форм и годографов дляразных конфигураций молниевого канала представлены в приложении Б.Зависимости ошибок при определении пеленга от угла поворота дляразныхугловнаклонаодносегментноймоделипрификсированномрасстоянии до излучателя представлены на Рис.
3.6а, а от расстояния прификсированном угле поворота – на Рис. 3.6б.ПО , °40θ=30°θ=60°θ=80°20-20а)-40-45ϕ ,°00R, км001020304050-9045 90 135 180 225 270 315 360б)-1351. θ=30°-180 ПО , °3. θ=80°2. θ=60°Рис. 3.6. а) Зависимость поляризационных ошибок от угла поворота призаданном расстоянии от излучателя 30 км для разных значений угла наклона.б) Зависимость поляризационных ошибок от расстояния при заданном углеповорота 0° для разных значений угла наклона. Высота подъема излучателя 3км.Как видно из приведенных графиков, ошибки пеленгования зависят какот пространственной конфигурации молниевого канала, так и от расстояния109до него, убывая по мере увеличения последнего. Наибольшее отклонениепеленганаблюдается,еслиизлучательнаклоненвплоскости,перпендикулярной линии пеленга, и наименьшее (равно нулю), еслиизлучатель наклонен в плоскости, проходящей через линию пеленга.В качестве иллюстрации на Рис.
3.7 представлен пример сопоставленияэкспериментально зарегистрированного сигнала и рассчитанной формы длямодели излучателя с подобранной конфигурацией молниевого канала,состоящего из семи последовательных наклоненных сегментов.30E xpC alcHϕ, mA/m20Рис.3.7.(сплошная линия) и рассчитанная длямодели10Зарегистрированнаямолниевогоподобранной0(пунктирная-10100200T im e, μ s300каналаконфигурациилиния)формымагнитного поля.Видно неплохое соответствие форм, что говорит о возможностиобъяснения изрезанности форм геометрией молниевого канала.На Рис. 3.8 приведен пример расчета полей и годограф длятрехсегментной модели молниевого разряда.2H, отн.ед.HxHy1t, мкс0-1 0HyHx100200300400500-2-3-4Рис. 3.8. Формы магнитных компонент поля и годограф, рассчитанные длятрехсегментной модели разряда.Как видно из приведенных рисунков, формы магнитных компонент полязаметно отличаются друг от друга (Рис. 3.8а), что еще более заметно нагодографе (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
