Як працюють радіолокатори та їх роль в авіації

Зміст

• Історичний контекст
• Первинний радар (PSR) — основа радіолокації
• Яку інформацію можна отримати
• Обмеження
• Вторинний радар (SSR)
• Яку інформацію можна отримати
• TCAS
• ADS-B
• Отож

Радіолокація є одним із найважливіших досягнень в історії авіації. Вона забезпечує безпеку польотів, дозволяє авіадиспетчерам контролювати повітряний простір та допомагає пілотам уникати зіткнень. У цій статті ми розглянемо принципи роботи радіолокаторів, їх еволюцію та сучасні технології, що використовуються в авіації.

Історичний контекст

Перші експерименти з радіолокації розпочалися в 1930-х роках. Під час Другої світової війни радіолокатори стали ключовим елементом у виявленні ворожих літаків і кораблів.

З того часу технологія еволюціонувала, і сучасні радіолокаційні системи стали незамінними в цивільній та військовій авіації.

Первинний радар (PSR) — основа радіолокації

Первинний радар (Primary Surveillance Radar, PSR) працює на основі принципу ехолокації.

Все відбувається доволі просто: антена радара випромінює імпульси високої потужності частотою діапазонів VHF/UHF/SHF, що поширюються зі швидкістю світла (~300 000 км/с). Коли ці електромагнітні хвилі зустрічають об’єкт, наприклад, літак, вони відбиваються і повертаються до антени.

Тобто для роботи первинного радіолокатора потрібен один сигнал «з землі».

Антена первинного радара здійснює обертання навколо своєї осі з певним періодом, зазвичай 5-12 обертів за хвилину, охоплюючи 360° простору. Це дозволяє радару сканувати повітряний простір та виявляти об’єкти в радіусі до 100-200 км залежно від потужності та частоти.

Яку інформацію можна отримати

PSR може визначити лише відстань до об’єкта та його азимут. Він не надає інформацію про висоту або ідентифікацію літака.

Обмеження

Відбиті сигнали можуть спотворюватися погодними умовами, рельєфом місцевості або іншими перешкодами.

Вторинний радар (SSR)

Вторинний радар (Secondary Surveillance Radar, SSR) працює дещо інакше.

У цьому випадку радар працює у взаємодії з транспондерами на борту літаків. Антена SSR випромінює сигнал-запит на визначеній частоті. Транспондер («отримувач» цієї інформації) на літаку отримує цей запит і автоматично відповідає закодованим сигналом, що містить детальну інформацію про параметри літака.

Антена вторинного радіолокатора здійснює обертальні рухи з визначеною частотою (в середньому 5-12 обертів за хвилину). При цьому передається імпульс, який отримується та опрацьовується системами літака. Літак “відправляє” відповідь у вигляді закодованого сигналу з визначеною інформацією. Об’єм даних описано режимом передавача (SSR Mode).

Для роботи первинного радіолокатора потрібно два сигнали: один «з землі» та інший «з літака».

Яку інформацію можна отримати

Наземні радари аналізують первинні та вторинні мітки. Якщо первинні отримані первинним радіолокатором, і не містять багато даних, вторинні мітки на екрані радара – мітки, отримані від літака, який обладнано транспондером. Транспондери працюють в одному з режимів (A, C, S) та передають відповідну інформацію.

Більш детально про роботу транспондера: Транспондер на літаку: режими та аварійні коди.

TCAS

Транспондери можуть контактувати один з одним, таким чином зумовлена робота системи TCAS. Traffic Collision Avoidance System (TCAS) — це бортова система, що використовує сигнали транспондерів інших літаків для визначення потенційних загроз зіткнення.

ADS-B

ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) — це сучасна революційна система, яка дозволяє відстежувати місцезнаходження та параметри польоту літаків у реальному часі.

Вона забезпечує автоматичне поширення інформації про положення літака, його висоту, швидкість і напрямок іншим користувачам, таким як наземні служби авіаційного руху та інші літаки. Відмінною рисою цієї системи є те, що вона використовує вже наявні системи на борту літака, зокрема навігаційні супутникові системи (GNSS), для визначення точного положення літака.

Система працює завдяки встановленому на літаку спеціальному транспондеру ADS-B, який може бути налаштований для роботи на різних частотах, таких як UAT (Universal Access Transceiver) або VDL (VHF Data Link). Це обладнання безперервно передає дані про літак в режимі реального часу, що робить систему надзвичайно точною та ефективною.

Основні типи передачі даних по ADS-B:

• Automatic: працює автоматично без втручання пілота або наземних диспетчерів. Вона постійно передає інформацію.
• Dependent: покладається на дані з навігаційних систем літака (таких як GPS) для визначення позиції та інших деталей.
• Surveillance: забезпечує можливості спостереження, дозволяючи диспетчерам та іншим літакам бачити в реальному часі позиції та рухи літаків.
• Broadcast: передає інформацію всім, хто має відповідне обладнання для прийому, як наземні станції, так і інші літаки.

Ця система робить великий внесок у підвищення безпеки авіаційних польотів, скорочуючи інтервали між літаками, підвищуючи ефективність використання повітряного простору та полегшуючи координацію між авіадиспетчерами та екіпажами літаків.

Багато країн, включаючи США та Європу, запровадили обов’язкове використання ADS-B.

Отож

Радіолокаційні системи є критично важливими для безпеки та ефективності авіації. Від перших первинних радарів до сучасних ADS-B, вони продовжують еволюціонувати, впроваджуючи нові можливості та вирішуючи сучасні виклики.

Майбутнє радіолокації обіцяє ще більшу інтеграцію, точність та безпеку, що сприятиме розвитку авіації у всьому світі.