Un radar de vigilancia aeroportuaria (ASR) es un sistema de radar utilizado en los aeropuertos para detectar y mostrar la presencia y posición de aeronaves en el área terminal , el espacio aéreo alrededor de los aeropuertos. Es el principal sistema de control del tráfico aéreo del espacio aéreo alrededor de los aeropuertos. En los aeropuertos grandes, normalmente controla el tráfico dentro de un radio de 60 millas (96 km) del aeropuerto por debajo de una altura de 25.000 pies. Los sofisticados sistemas de los grandes aeropuertos constan de dos sistemas de radar diferentes, el radar de vigilancia primario y el secundario . [1] El radar primario normalmente consiste en una gran antena parabólica giratoria que barre un haz vertical de microondas en forma de abanico alrededor del espacio aéreo que rodea el aeropuerto. Detecta la posición y el alcance de la aeronave mediante microondas reflejadas hacia la antena desde la superficie de la aeronave. El radar de vigilancia secundario consta de una segunda antena giratoria, a menudo montada en la antena primaria, que interroga a los transpondedores de la aeronave, que transmite una señal de radio que contiene la identificación de la aeronave, la altitud barométrica y un código de estado de emergencia, que se muestra en la pantalla. Pantalla de radar junto al retorno del radar primario. [1]
Las posiciones de la aeronave se muestran en una pantalla; en grandes aeropuertos en múltiples pantallas en una sala de operaciones del aeropuerto llamada en EE. UU. Terminal Radar Approach Control (TRACON), monitoreada por controladores de tráfico aéreo que dirigen el tráfico comunicándose con los pilotos de los aviones por radio. Son responsables de mantener un flujo de tránsito seguro y ordenado y una separación adecuada de las aeronaves para evitar colisiones en el aire .
El radar se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial como sistema de defensa aérea militar. El radar de vigilancia primario (PSR) consiste en una gran antena parabólica montada en una torre para que pueda escanear todo el espacio aéreo sin obstáculos. Transmite pulsos de ondas de radio de microondas en un estrecho haz vertical en forma de abanico de aproximadamente un grado de ancho. En EE.UU., el radar primario funciona a una frecuencia de 2,7 - 2,9 GHz en la banda S con una potencia radiada máxima de 25 kW y una potencia media de 2,1 kW. El plato gira a una velocidad constante alrededor de un eje vertical de modo que el haz escanea todo el espacio aéreo circundante aproximadamente cada 5 segundos. Cuando el haz de microondas incide en un objeto en el aire, las microondas se reflejan y parte de la energía (a veces llamada "eco") regresa al plato y es detectada por el receptor del radar. Dado que las microondas viajan a una velocidad constante muy cercana a la velocidad de la luz , al cronometrar el breve intervalo entre el pulso transmitido y el "eco" que regresa, el radar puede calcular el alcance desde la antena hasta el objeto. La ubicación del objeto se muestra como un icono en un mapa llamado "pantalla de radar". La pantalla puede estar ubicada en la torre de control o, en aeropuertos grandes, en múltiples pantallas en una sala de operaciones del aeropuerto llamada en EE. UU. Control de aproximación por radar de la terminal (TRACON). La función principal del radar primario es determinar la ubicación, el rumbo y el alcance de la aeronave. Los controladores de tráfico aéreo monitorean continuamente las posiciones de todas las aeronaves en la pantalla del radar y dan instrucciones a los pilotos por radio para mantener un flujo seguro y ordenado del tráfico aéreo en el espacio aéreo.
La necesidad de un sistema de radar secundario surgió a partir de las limitaciones del radar primario y la necesidad de más información por parte de los controladores de tráfico aéreo debido al creciente volumen de tráfico aéreo de la posguerra. El radar primario muestra un "regreso" indiscriminadamente de cualquier objeto en su campo de visión y no puede distinguir entre aviones, drones, globos meteorológicos, pájaros y algunas características elevadas del terreno (llamado " cutter terrestre "). El radar primario tampoco puede identificar una aeronave; antes de que el controlador identificara la aeronave con radar secundario y le solicitara por radio que girara hacia un rumbo específico. Otra limitación es que el radar primario no puede determinar la altitud de la aeronave.
El radar de vigilancia secundario (SSR), también llamado sistema de baliza de radar de control de tráfico aéreo (ATCRBS), tuvo su origen en los sistemas de identificación amigo o enemigo (IFF) utilizados por aviones militares durante la Segunda Guerra Mundial. Todos los aviones deben llevar un transceptor de microondas automatizado llamado transpondedor . El radar secundario es una antena plana giratoria, a menudo montada encima del plato del radar primario, que transmite un estrecho haz de microondas vertical en forma de abanico en una frecuencia de 1030 MHz en la banda L con una potencia máxima de 160 - 1500 W. Cuando es interrogado por esta señal, la baliza transpondedora del avión transmite una señal de microondas codificada de identificación en una frecuencia de 1090 MHz de regreso a la antena del radar secundario. Esta señal codificada incluye un número de 4 dígitos llamado "código de transpondedor" que identifica la aeronave y la altitud de presión de la aeronave según el altímetro del piloto . Esta información se muestra en la pantalla del radar junto al ícono de la aeronave para que la utilice el controlador de tránsito aéreo. El código de transpondedor lo asigna el controlador de tránsito aéreo a la aeronave antes del despegue. Los controladores utilizan el término "squawk" cuando asignan un código de transpondedor, por ejemplo, "Squawk 7421".
Los transpondedores pueden responder con uno de varios "modos" diferentes determinados por el pulso de interrogación del radar. Existen varios modos, desde el Modo 1 al 5 para uso militar, hasta el Modo A, B, C y D, y el Modo S para uso civil. Sólo los transpondedores en Modo C informan de la altitud. Los aeropuertos con mucho tráfico suelen exigir que todas las aeronaves que entren en su espacio aéreo tengan un transpondedor modo C que pueda informar la altitud, debido a sus estrictos requisitos de separación de altitudes entre las aeronaves; esto se llama " velo Modo C ".
Debido a su propósito crucial de seguridad, requisitos extremos de tiempo de actividad y necesidad de ser compatible con todos los diferentes tipos de aeronaves y sistemas de aviónica , el diseño del radar de vigilancia aeroportuaria está estrictamente controlado por agencias gubernamentales. En Estados Unidos, la Administración Federal de Aviación (FAA) es responsable del desarrollo de radares de vigilancia aeroportuaria. Todos los ASR tienen los requisitos comunes de detectar aeronaves en un rango de 60 millas y una elevación de 25,000 pies. Las actualizaciones se lanzan en "generaciones" después de pruebas cuidadosas:
Se trata de un sistema obsoleto que está completamente fuera de servicio.
ASR 8 es el precursor analógico del ASR 9. La nomenclatura militar del radar es AN/GPN-20. Es un sistema de radar antiguo, obsoleto, sin soporte logístico, que no proporciona entradas digitales a los nuevos sistemas de automatización de terminales y no proporciona un producto calibrado de intensidad de precipitación ni información sobre el movimiento de las tormentas. [2] Es un radar reubicable, de estado sólido, para todo clima, con doble canal, diversidad de frecuencia, controles de operador remoto y una antena montada en torre de doble haz. El radar proporciona a los controladores el alcance del azimut de la aeronave dentro de un radio de 60 millas náuticas . ASR 8 utilizó un klistrón como etapa amplificadora de potencia del transmisor con una carga de 79 kV y 40A. Las dos frecuencias operativas tienen una separación mínima de 60 MHz.
El designador AN/GPN-20 del Ejército y la Marina de los EE. UU. se refiere a una versión modificada del ASR 8 utilizado por la USAF que contiene un tubo magnetrón como transmisor. Para mejorar la estabilidad de la frecuencia del magnetrón, la sintonización del magnetrón es impulsada por el AFC.
La generación actual de radar es el ASR-9 , que fue desarrollado por Westinghouse Electric Corporation e instalado por primera vez en 1989, y la instalación se completó en 1995. La nomenclatura militar del radar es AN/GPN-27. Actualmente está funcionando en 135 ubicaciones y está previsto que continúe en uso hasta al menos 2025. El ASR-9 fue el primer radar de vigilancia aeroportuaria en detectar el tiempo y los aviones con el mismo haz y poder mostrarlos en la misma pantalla. Tiene un procesador digital de detección de objetivos en movimiento (MTD) que utiliza un radar Doppler y un mapa de obstáculos que brinda una capacidad avanzada para eliminar los obstáculos terrestres y climáticos y rastrear objetivos. En teoría, es capaz de rastrear un máximo de 700 aviones simultáneamente.
El transmisor de tubo de klistrón funciona en la banda S entre 2,5 y 2,9 GHz en polarización circular con una potencia máxima de 1,3 MW y una duración de impulso de 1 μs y una frecuencia de repetición de impulsos de entre 325 y 1200 pps. Se puede cambiar a una segunda frecuencia de reserva si se encuentran interferencias en la frecuencia primaria. El receptor tiene la sensibilidad para detectar una sección transversal de radar de 1 metro 2 a 111 km y una resolución de alcance de 450 pies. La antena cubre una elevación de 40° desde el horizonte con dos bocinas de alimentación que crean dos lóbulos verticales superpuestos apilados con una separación de 4°; el haz inferior transmite el pulso saliente y se utiliza para detectar objetivos distantes cerca del horizonte, mientras que el haz superior solo de recepción detecta aeronaves más cercanas y de mayor elevación con menos ruido en el suelo. La antena tiene una ganancia de 34 dB, un ancho de haz de 5° en elevación y 1,4° en azimut . Gira a una velocidad de 12,5 RPM, por lo que el espacio aéreo se escanea cada 4,8 segundos.
La electrónica es de dos canales y tolerante a fallos. Cuenta con un subsistema de monitoreo y mantenimiento remoto; Si ocurre una falla, una prueba incorporada detecta y aísla el problema. Como todos los radares de vigilancia de aeropuertos, cuenta con un generador diésel de respaldo para seguir funcionando durante los cortes de energía.
El Radar Digital de Vigilancia Aeroportuaria (DASR) es la nueva generación de radar totalmente digital que se está desarrollando para sustituir los sistemas analógicos actuales. El Centro de Sistemas Electrónicos de la Fuerza Aérea de EE. UU. , la Administración Federal de Aviación de EE. UU. , el Ejército y la Armada de EE. UU. adquirieron sistemas DASR para mejorar las instalaciones de radar existentes para el Departamento de Defensa (DoD) de EE. UU. y aeródromos civiles. El sistema DASR detecta la posición de las aeronaves y las condiciones climáticas en las proximidades de aeródromos civiles y militares. La nomenclatura civil de este radar es ASR-11 . El ASR-11 reemplazará a la mayoría de los ASR-7 y algunos ASR-8. La nomenclatura militar del radar es AN/GPN-30. Los radares más antiguos, algunos de hasta 20 años, se están reemplazando para mejorar la confiabilidad, proporcionar datos meteorológicos adicionales, reducir los costos de mantenimiento, mejorar el rendimiento y proporcionar datos digitales a los nuevos sistemas de automatización digital para su presentación en las pantallas de control del tráfico aéreo. [3] La Fuerza Aérea Iraquí ha recibido el sistema DASR. [4]
Los datos ASR se muestran en las consolas de visualización del Sistema de reemplazo de automatización de terminales estándar (STARS) en las torres de control y en las salas de control de aproximación por radar de terminales (TRACON), generalmente ubicadas en los aeropuertos.
El Sistema de Reemplazo de Automatización de Terminales Estándar (STARS) es un programa conjunto de la Administración Federal de Aviación (FAA) y el Departamento de Defensa (DoD) que ha reemplazado los Sistemas Automatizados de Terminales de Radar (ARTS) y otros sistemas de tecnología más antiguos y con capacidad limitada en 172 FAA y más. a 199 instalaciones de control de aproximación por radar terminal del Departamento de Defensa y torres asociadas.
Los controladores utilizan STARS en todas las instalaciones de radar de las terminales en los EE. UU. para proporcionar servicios de control de tráfico aéreo (ATC) a las aeronaves en las áreas de las terminales. Los servicios ATC de área terminal típica se definen como el área alrededor de los aeropuertos donde se atiende el tráfico de salida y llegada. Las funciones incluyen separación de aeronaves, avisos meteorológicos y control de nivel inferior del tráfico aéreo. El sistema está diseñado para adaptarse al crecimiento del tráfico aéreo y la introducción de nuevas funciones de automatización que mejorarán la seguridad y eficiencia del Sistema Nacional del Espacio Aéreo (NAS) de EE. UU. [5]
El radar de vigilancia aeroportuaria está comenzando a complementarse con la vigilancia dependiente automática ADS-B que se transmite en los EE. UU. y otras partes del mundo. A partir de la primavera de 2011, ADS-B está actualmente operativo en la mayoría de las instalaciones ATC en los EE. UU. ADS-B es una tecnología basada en GPS que permite a las aeronaves transmitir su posición determinada por GPS a los sistemas de visualización con una frecuencia de hasta una vez por segundo, en lugar de una vez cada 5 a 6 segundos para un radar de corto alcance, o una vez cada 12 a 13 segundos para un radar. un radar de largo alcance que gira más lentamente. La FAA exige que el ADS-B esté en pleno funcionamiento y disponible para la NAS para el año 2020. Esto hará posible el desmantelamiento de radares más antiguos para aumentar la seguridad y reducir costos. A partir de 2011, no existe una lista definitiva de radares que serán dados de baja como resultado de la implementación del ADS-B.