Аэропортовый обзорный радар (ASR) — это радиолокационная система, используемая в аэропортах для обнаружения и отображения присутствия и положения воздушных судов в зоне терминала , воздушном пространстве вокруг аэропортов. Это основная система управления воздушным движением для воздушного пространства вокруг аэропортов. В крупных аэропортах она обычно контролирует движение в радиусе 60 миль (96 км) от аэропорта ниже высоты 25 000 футов. Сложные системы в крупных аэропортах состоят из двух различных радиолокационных систем, первичного и вторичного обзорного радара. [1] Первичный радар обычно состоит из большой вращающейся параболической антенны , которая прокладывает вертикальный веерообразный луч микроволн вокруг воздушного пространства вокруг аэропорта. Он определяет положение и дальность полета воздушного судна с помощью микроволн, отраженных обратно на антенну от поверхности самолета. Вторичный обзорный радар состоит из второй вращающейся антенны, часто установленной на первичной антенне, которая опрашивает транспондеры воздушного судна, которые передают обратно радиосигнал, содержащий идентификационные данные воздушного судна, барометрическую высоту и код аварийного состояния, который отображается на экране радара рядом с ответом от первичного радара. [1]
Положение самолета отображается на экране; в крупных аэропортах на нескольких экранах в операционной комнате аэропорта, называемой в США Терминальным радиолокационным контролем подхода (TRACON), контролируемой авиадиспетчерами , которые направляют движение, общаясь с пилотами самолетов по радио. Они отвечают за поддержание безопасного и упорядоченного потока движения и адекватного разделения самолетов для предотвращения столкновений в воздухе .
Радар был разработан во время Второй мировой войны как военная система противовоздушной обороны. Первичный обзорный радар (PSR) состоит из большой параболической антенны «тарелка», установленной на вышке, чтобы она могла беспрепятственно сканировать все воздушное пространство. Он передает импульсы микроволновых радиоволн в узком вертикальном веерообразном луче шириной около градуса. В США первичный радар работает на частоте 2,7 - 2,9 ГГц в диапазоне S с пиковой излучаемой мощностью 25 кВт и средней мощностью 2,1 кВт. Тарелка вращается с постоянной скоростью вокруг вертикальной оси, поэтому луч сканирует все окружающее воздушное пространство примерно каждые 5 секунд. Когда микроволновый луч попадает на воздушный объект, микроволны отражаются, и часть энергии (иногда называемая «эхом») возвращается в тарелку и обнаруживается приемником радара. Поскольку микроволны движутся с постоянной скоростью, очень близкой к скорости света , путем измерения короткого интервала между переданным импульсом и возвращающимся «эхом» радар может вычислить расстояние от антенны до объекта. Местоположение объекта отображается в виде значка на карте, называемой «экраном радара». Экран может быть расположен в диспетчерской или в крупных аэропортах на нескольких экранах в операционной комнате аэропорта, называемой в США Терминальным радиолокационным управлением подхода (TRACON). Основная функция первичного радара — определение местоположения, пеленга и дальности до самолета. Авиадиспетчеры постоянно отслеживают положение всех самолетов на экране радара и дают указания пилотам по радио для поддержания безопасного и упорядоченного потока воздушного движения в воздушном пространстве.
Необходимость во вторичной радиолокационной системе возникла из-за ограничений первичной радиолокации и потребности в дополнительной информации для авиадиспетчеров из-за возросшего послевоенного объема воздушного движения. Первичная радиолокация отображает «возврат» без разбора от любого объекта в поле зрения и не может различать самолеты, беспилотники, метеозонды, птиц и некоторые возвышенные элементы рельефа местности (называемые « помехами от земли »). Первичная радиолокация также не может идентифицировать самолет; до вторичной радиолокации самолеты идентифицировались диспетчером, который просил самолет по радио повернуть на указанный курс. Другим ограничением является то, что первичная радиолокация не может определить высоту самолета.
Вторичный обзорный радар (SSR), также называемый системой радиолокационных маяков управления воздушным движением (ATCRBS), берет свое начало в системах опознавания «свой-чужой» (IFF), которые использовались военными самолетами во время Второй мировой войны. Все самолеты должны иметь автоматизированный микроволновый приемопередатчик , называемый транспондером . Вторичный радар представляет собой вращающуюся плоскую антенну, часто устанавливаемую поверх первичной тарелки радара, которая передает узкий вертикальный веерообразный микроволновый луч на частоте 1030 МГц в диапазоне L с пиковой мощностью 160–1500 Вт. Когда он опрашивается этим сигналом, радиомаяк-транспондер самолета передает кодированный идентификационный микроволновый сигнал на частоте 1090 МГц обратно на антенну вторичного радара. Этот кодированный сигнал включает в себя 4-значное число, называемое «кодом транспондера», которое идентифицирует самолет, и барометрическую высоту самолета от высотомера пилота . Эта информация отображается на экране радара рядом со значком самолета для использования авиадиспетчером. Код транспондера назначается воздушному судну диспетчером воздушного движения перед взлетом. Диспетчеры используют термин «squawk», когда назначают код транспондера, например, «Squawk 7421».
Транспондеры могут отвечать одним из нескольких различных «режимов», определяемых импульсом запроса от радара. Существуют различные режимы от режима 1 до 5 для военного использования, до режимов A, B, C и D, и режима S для гражданского использования. Только транспондеры режима C сообщают высоту. Оживленные аэропорты обычно требуют, чтобы все самолеты, входящие в их воздушное пространство, имели транспондер режима C, который может сообщать высоту, из-за их строгих требований к интервалу высоты самолетов; это называется « завеса режима C ».
Из-за своей важнейшей цели безопасности, экстремальных требований к времени безотказной работы и необходимости совместимости со всеми различными типами самолетов и авионики , проектирование радаров наблюдения за аэропортами строго контролируется государственными агентствами. В США Федеральное управление гражданской авиации (FAA) отвечает за разработку радаров наблюдения за аэропортами. Все ASR имеют общие требования по обнаружению самолетов на расстоянии до 60 миль и высоте 25 000 футов. Обновления выпускаются «поколениями» после тщательного тестирования:
Это устаревшая система, которая полностью вышла из строя.
ASR 8 является аналоговым предшественником ASR 9. Военная номенклатура радара — AN/GPN-20. Это устаревшая радиолокационная система, которая устарела, не имеет логистической поддержки, не обеспечивает цифровые входы для новых систем автоматизации терминалов и не обеспечивает калиброванный продукт интенсивности осадков или какую-либо информацию о движении штормов. [2] Это перемещаемый, твердотельный, всепогодный радар с двухканальным частотным разнесением, дистанционным управлением оператора и двухлучевой антенной, установленной на башне. Радар предоставляет диспетчерам диапазон азимута самолета в радиусе 60 морских миль . ASR 8 использовал клистрон в качестве каскада усилителя мощности передатчиков с нагрузкой 79 кВ и 40 А. Две рабочие частоты имеют минимальное разделение 60 МГц.
Обозначение армии/флота США AN/GPN-20 относится к модифицированной версии ASR 8, используемой ВВС США , содержащей магнетронную трубку в качестве передатчика. Для улучшения стабильности частоты магнетрона настройка магнетрона осуществляется с помощью AFC.
Текущее поколение радаров — ASR-9 , разработанное Westinghouse Electric Corporation и впервые установленное в 1989 году, а установка была завершена в 1995 году. Военное обозначение радара — AN/GPN-27. В настоящее время он работает в 135 местах и, как планируется, будет использоваться как минимум до 2025 года. ASR-9 был первым радаром наблюдения за аэропортом, который обнаруживал погоду и самолеты с помощью одного и того же луча и мог отображать их на одном экране. Он имеет цифровой процессор обнаружения движущихся целей (MTD), который использует доплеровский радар и карту помех, что дает расширенные возможности для устранения помех от земли и погоды и отслеживания целей. Теоретически он способен отслеживать максимум 700 самолетов одновременно.
Передатчик на клистронной трубке работает в S-диапазоне между 2,5 и 2,9 ГГц с круговой поляризацией с пиковой мощностью 1,3 МВт и длительностью импульса 1 мкс и частотой повторения импульсов между 325 и 1200 импульсов в секунду. Он может быть переключен на вторую резервную частоту, если на основной частоте возникают помехи. Приемник имеет чувствительность для обнаружения эффективной поверхности рассеяния 1 метр 2 на расстоянии 111 км и разрешение по дальности 450 футов. Антенна охватывает угол возвышения 40° от горизонта с двумя облучателями , которые создают два наложенных друг на друга вертикальных лепестка на расстоянии 4° друг от друга; нижний луч передает исходящий импульс и используется для обнаружения удаленных целей вблизи горизонта, в то время как верхний луч, предназначенный только для приема, обнаруживает более близкие самолеты с большей высотой полета с меньшим количеством помех от земли. Антенна имеет усиление 34 дБ, ширину луча 5° по углу возвышения и 1,4° по азимуту . Он вращается со скоростью 12,5 об/мин, поэтому воздушное пространство сканируется каждые 4,8 секунды.
Электроника двухканальная и отказоустойчивая. Имеет подсистему удаленного мониторинга и обслуживания; если происходит сбой, встроенный тест обнаруживает и изолирует проблему. Как и все радары наблюдения аэропортов, имеет резервный дизельный генератор для продолжения работы во время отключений электроэнергии.
Цифровой радар наблюдения за аэропортом (DASR) — это новое поколение полностью цифровых радаров, которые разрабатываются для замены текущих аналоговых систем. Центр электронных систем ВВС США , Федеральное управление гражданской авиации США , армия США и ВМС США закупили системы DASR для модернизации существующих радиолокационных объектов для Министерства обороны США (DoD) и гражданских аэродромов. Система DASR определяет положение самолета и погодные условия вблизи гражданских и военных аэродромов. Гражданская номенклатура этого радара — ASR-11 . ASR-11 заменит большинство ASR-7 и некоторые ASR-8. Военная номенклатура радара — AN/GPN-30. Старые радары, некоторые из которых достигли 20-летнего возраста, заменяются для повышения надежности, предоставления дополнительных данных о погоде, снижения затрат на техническое обслуживание, улучшения производительности и предоставления цифровых данных новым цифровым системам автоматизации для отображения на дисплеях управления воздушным движением. [3] Иракские ВВС получили систему DASR. [4]
Данные ASR отображаются на консолях отображения стандартной системы замены автоматизации терминала (STARS) в диспетчерских пунктах и в помещениях управления радиолокационными системами подхода к терминалу (TRACON), которые обычно расположены в аэропортах.
Стандартная система замены терминальной автоматизации (STARS) — это совместная программа Федерального управления гражданской авиации (FAA) и Министерства обороны (DoD), которая заменила автоматизированные радиолокационные системы терминального оборудования (ARTS) и другие устаревшие технологические системы с ограниченной пропускной способностью на 172 объектах управления заходом на посадку с помощью радиолокационных станций FAA и на 199 объектах управления заходом на посадку с помощью радиолокационных станций Министерства обороны и связанных с ними вышках.
STARS используется диспетчерами на всех терминальных радиолокационных станциях в США для предоставления услуг по управлению воздушным движением (УВД) для воздушных судов в терминальных зонах. Типичные услуги УВД терминальной зоны определяются как область вокруг аэропортов, где обслуживаются вылетающие и прибывающие потоки. Функции включают в себя разделение воздушных судов, прогнозы погоды и управление воздушным движением на нижнем уровне. Система разработана для обеспечения роста воздушного движения и внедрения новых функций автоматизации, которые повысят безопасность и эффективность Национальной системы воздушного пространства США (NAS). [5]
Радар наблюдения за аэропортом начинает дополняться ADS-B Automatic dependable observation-broadcast в США и других частях мира. По состоянию на весну 2011 года ADS-B в настоящее время работает на большинстве объектов УВД в США. ADS-B — это технология на основе GPS, которая позволяет самолетам передавать свое определенное GPS положение на системы отображения с частотой один раз в секунду, в отличие от одного раза в 5–6 секунд для радара ближнего действия или одного раза в 12–13 секунд для более медленно вращающегося радара дальнего действия. FAA требует, чтобы ADS-B был полностью работоспособен и доступен NAS к 2020 году. Это сделает возможным вывод из эксплуатации старых радаров в целях повышения безопасности и сокращения расходов. По состоянию на 2011 год не существует окончательного списка радаров, которые будут выведены из эксплуатации в результате внедрения ADS-B.