Wielkie tajemnice radionawigacji
Jak działa PAR (RSL, RSP)
Naczytałem się w ostatnim czasie całej masy na ten temat, od „ciekawych rzeczy” do absolutnych debilizmów. Autorzy tych tekstów bazują chyba na tym, że przeciętny czytelnik jest zbyt leniwy by zweryfikować ich „radosną twórczość”, choć w sieci nie brakuje dobrych stron na temat. Prosto i przystępnie traktuje temat np. strona:
Strona jest urządzona „po spartańsku”, co nieco utrudnia orientację w temacie lecz kompensowane jest to fachowością, przy jednocześnie przystępnym języku.
By ułatwić nieco percepcję osobom nie mającym czasu czy ochoty na lekturę strony zlinkowałem odpowiednie strony i opatrzyłem je krótkim streszczeniem, rozszerzając dla zupełnych laików o „kwestie smoleńskie”.
Tak więc, co to jest ten sławetny PAR?
Jest to angielski skrót do „Precision Approach Radar“, polskie określenie RSL „Radarowy system lądowania”, a rosyjskie RSP „РСП радиолокационная система посадки“.
Posłużyłem się zdjęciem z galerii Siergieja Amelina przedstawiającym zainstalowany w Smoleńsku system RSP-6M2
Angielskie pojęcie PAR określa zasadniczo te dwie anteny, poziomą i pionową po lewej stronie. Dla zrozumienia zagadnienia zacznijmy jednak od tej wielkiej, ażurowej anteny po prawej stronie.
W 40 sekundzie poniższego filmiku widać cały ten park antenowy w ruchu:
Jak widać antena o której mowa obraca się dookoła omiatając horyzont. Jest to antena radaru dookólnego kontroli zbliżania. Na wskaźniku tego radaru kontroler obserwuje sytuację wokół lotniska.
Jak działa taki radar?
Ogólnie powiedziawszy obrazuje echo radiowe wysłanego w kierunku samolotu impulsu radiowego. Charakterystyka anteny takiego radaru przypomina pionowo postawiony wachlarz obracający się o 360 stopni.
Wszystkie obiekty na które trafi ta wiązka odbiją część energii która jako echo trafi do odbiornika i zostanie przedstawiona na ekranie jako punkcik. Problemem tego typu radarów jest to, że nie wiemy jak wysoko znajduje się obiekt od którego nastąpiło odbicie. Niezależnie od wysokości obiektu nad ziemią mamy jedynie czas jaki upłynął między wysłaniem sygnału, a obdiorem jego echa. Z tego czasu możemy wyliczyć jedynie odległość obiektu.
Odległość obiektu w połączeniu z kierunkiem anteny w danym momencie pozwala nam określić położenie obiektu w stosunku do stacji radiolokacyjnej,
Do określenia wysokości, szczególnie w lotnictwie cywilnym używa się pewnej „sztuczki” zwanej radarem „wtórnym”.
Na wspomnianej antenie po obu stronach widać charakterystyczne pionowe „belki”. Są to właśnie anteny „radaru wtórnego” który zasadniczo żadnym radarem nie jest. Jest to odbiornik sygnałów zainstalowanego na samolocie transpondera.
Transponder,
jest to specjalny układ odbiorczo-nadawczy. Polskie określenie nazywa go również „nadajnikiem odzewowym”, co dobrze oddaje jego istotę. W momencie omiecenia samolotu wiązką radaru transponder nadaje ściśle określony sygnał zawierający między innymi zakodowaną informację o wysokości lotu. http://en.wikipedia.org/wiki/Transponder W lotnictwie cywilnym wysokość kodowana jest cyfrowo z rozdzielczością 12 bit, co umożliwia przekazanie jej z rozdzielczością 100 stóp (ok. 30 m). http://en.wikipedia.org/wiki/Gillham_Code
Wysokość zawarta w sygnale transpondera jest zawsze wysokością odniesioną do ciśnienia standardowego 1013 hPa i nie zależy od nastaw załogi na przyrządach pokładowych.Znając ciśnienie na poziomie lotniska operator radaru może sobie ją przeliczyć na wysokość n. p. m. lub nad lotniskiem; Nowoczesne systemy radarowe robią to automatycznie. Oczywiście dokładności wskazań systemu to nie poprawia.
Teraz dochodzimy do zasadniczego
PAR (RSL, RSP)
Na filmiku widzieliśmy dwie wahające się anteny.
Zacznijmy do tej wahającej się poziomo.
Antena kursu;
Jej charakterystyka przypomina charakterystykę powyżej opisanej anteny radaru dookólnego. Jest to też pionowo postawiony „wachlarz”. Jedynie z uwagi na wahanie się anteny zamiast pełnego obrotu, samolot częściej omiatany jest wiązką radiową co rezultuje częstszym „odświeżaniem” obrazu na ekranie radaru.
Również w przypadku tej anteny otrzymujemy kierunek w którym znajduje się cel i odległość do niego. Wysokość wynika z sygnałów drugiej anteny;
Antena ścieżki;
Jej charakterystyka również przypomina wachlarz, lecz tym razem ten wachlarz ułożony jest poziomo i porusza się w górę i w dół. Otrzymujemy więc jak poprzednio odległość wynikającą z opóźnienia sygnału i kąt, który w tym przypadku jest kątem podniesienia anteny w momencie detekcji obiektu. Kąt ten umożliwia nam ocenę położenia samolotu w stosunku do wyliczonej ścieżki. Można również wyliczyć wysokość (prosta trygonometria); oczywiście z dokładnością wynikającą z dokładności radaru.
Również radar PAR może korzystać z sygnałów transpondera. Na ile rosyjski radar mógł korzystać z sygnałów transpondera polskiego PFL101 nie wiadomo. Wojskowe radary i transpondery służą rozpoznaniu „swój – obcy” i paru innym celom, tak, że różnią się od transponderów samolotów cywilnych czy wojskowych innego bloku.
Poniżej zdjęcie Siergieja Amelina pokazujące ekrany radarów smoleńskiego stanowiska kontroli lądowania z kierunku 260.
Widać wskaźnik radaru dookólnego (ten z podziałką na obramowaniu ekranu) i wskaźniki kursu i ścieżki PAR (jeden nad drugim, wskaźnik ścieżki jest u góry).
Co widzi operator można zobaczyć tu:
przy czym jest to nowoczesny amerykański radar, o jakieś dwie generacje nowszy niż ten smoleński. Zobrazowanie jest przetworzone cyfrowo i na jednym ekranie. Świetnie widać rozbłyski związane z ruchem anten i zakłócenia (echa stałe) w pobliżu ziemi. Procedura jest „zachodnia”.
Na ile taki radar jest dokładny?
Nie wiem! Lecz w celu pewnego zobrazowania zagadnienia posłużę się danymi radaru RSP-10.
Sektor obserwacji
w płaszczyźnie poziomej 30 +/- 2 stopnie
w płaszczyźnie pionowej -1 do +8 stopni
Zakres podziałki odległości wskaźników:
pasywny (bez transpondera) 20 km podziałka logarytmiczna (czym bliżej tym szersza)
30 km podziałka liniowa
aktywny (z transponderem) 60 km
Dokładność określania współrzędnych celu:
odległości 30 do 40 m
azymutu 24 minuty
kąta pochylenia 15 minut
Zasięg:
pasywny 20 km
z „SCR” 20 km
aktywny 40 km
Minimalna wysokość wyprowadzenia
SP na DS (pas) lotniska: 30 do 40 m
jak widać mimo niby niewielkiej dokładności systemu autorzy instrukcji piszą, że (w idealnych warunkach terenowych) możliwe jest wyprowadzenie samolotu praktycznie do wysokości 30-40 m nad pasem.
W Smoleńsku możliwości te ograniczone były rosnącymi za pasem drzewami które były przyczyną sygnałów zakłócających w których w pewnym momencie „ginął” znacznik samolotu. Tym niemniej brak podstaw do twierdzenia, by do punktu 100/1000 od progu pasa samolot z dopuszczalną tolerancjąnawłaściwej ścieżce zniknął z ekranów wskaźników.
Obecne zastosowania PAR.
W chwili obecnej radary PAR ostały się praktycznie jedynie w lotnictwie wojskowym. W lotnictwie cywilnym podchodzący samolot zająłby przynajmniej 8 mil przestrzeni kontrolowanej przez PAR, którego operator jest w stanie prowadzić jedynie jeden samolot. Do tego PAR nie posiada systemu monitorującego dokładność wskazań.
Dlatego w „cywilu” stosuje się ILS gdzie samoloty mogą podchodzić w odstępie rzędu 3-4 mil, a dokładność wynika z fizycznych własności anten systemu i nie zależy od „kondycji” operatora.
Jedyną zaletą PAR jest możliwość sprowadzania „postrzelanego” samolotu. Wystarczy, że pilot słyszy operatora.
Z tej samej serii:
Komentarze