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 de la terminal , el espacio aéreo alrededor de los aeropuertos. Es el principal sistema de control de tráfico aéreo para el espacio aéreo alrededor de los aeropuertos. En los aeropuertos grandes, generalmente controla el tráfico dentro de un radio de 60 millas (96 km) del aeropuerto por debajo de una elevación de 25.000 pies. Los sistemas sofisticados en los aeropuertos grandes constan de dos sistemas de radar diferentes, el radar de vigilancia primario y secundario . [1] El radar primario generalmente consiste en una gran antena parabólica giratoria que barre un haz vertical en forma de abanico de microondas alrededor del espacio aéreo que rodea el aeropuerto. Detecta la posición y el alcance de las aeronaves mediante microondas reflejadas hacia la antena desde la superficie de la aeronave. El radar de vigilancia secundario consiste en una segunda antena giratoria, a menudo montada en la antena primaria, que interroga a los transpondedores de las aeronaves, que transmiten 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 del radar junto al retorno del radar primario. [1]
Las posiciones de las aeronaves se muestran en una pantalla; en los grandes aeropuertos, en múltiples pantallas en una sala de operaciones del aeropuerto llamada en los EE. UU. Terminal Radar Approach Control (TRACON), monitoreada por controladores de tráfico aéreo que dirigen el tráfico comunicándose con los pilotos de las aeronaves por radio. Son responsables de mantener un flujo de tráfico 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 un sistema de defensa aérea militar. El radar de vigilancia primaria (PSR) consiste en una gran antena parabólica montada en una torre para poder explorar todo el espacio aéreo sin obstrucciones. Transmite pulsos de ondas de radio de microondas en un haz estrecho vertical en forma de abanico de aproximadamente un grado de ancho. En los EE. UU., el radar primario opera a una frecuencia de 2,7 a 2,9 GHz en la banda S con una potencia radiada máxima de 25 kW y una potencia promedio de 2,1 kW. El plato gira a una velocidad constante alrededor de un eje vertical para que el haz explore todo el espacio aéreo circundante aproximadamente cada 5 segundos. Cuando el haz de microondas golpea 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" de retorno, el radar puede calcular el alcance desde la antena hasta el objeto. La ubicación del objeto se muestra como un icono en una pantalla de mapa llamada "pantalla de radar". La pantalla puede estar ubicada en la torre de control o, en los aeropuertos grandes, en varias pantallas en una sala de operaciones del aeropuerto llamada en los EE. UU. Control de aproximación por radar de terminal (TRACON). La función principal del radar primario es determinar la ubicación, el rumbo y la distancia a 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 de la necesidad de más información por parte de los controladores de tráfico aéreo debido al creciente volumen de tráfico aéreo después de la guerra. El radar primario muestra un "retorno" 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 (llamadas " interferencias del terreno "). El radar primario tampoco puede identificar un avión; antes, el radar secundario identificaba a los aviones cuando el controlador les pedía por radio que giraran hacia un rumbo específico. Otra limitación es que el radar primario no puede determinar la altitud del avión.
El radar de vigilancia secundaria (SSR), también llamado sistema de baliza de radar de control de tráfico aéreo (ATCRBS), tuvo su origen en los sistemas de identificación amigo-enemigo (IFF) utilizados por los aviones militares durante la Segunda Guerra Mundial. Todos los aviones deben llevar un transceptor de microondas automático llamado transpondedor . El radar secundario es una antena plana giratoria, a menudo montada en la parte superior de la antena parabólica del radar primario, que transmite un haz de microondas estrecho y 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 del transpondedor del avión transmite una señal de microondas de identificación codificada a una frecuencia de 1090 MHz de vuelta a la antena del radar secundario. Esta señal codificada incluye un número de 4 dígitos llamado "código del transpondedor" que identifica al avión, y la altitud de presión del avión según el altímetro del piloto . Esta información se muestra en la pantalla del radar junto al icono del avión para que la utilice el controlador de tráfico aéreo. El código del 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. Solo los transpondedores del Modo C informan la altitud. Los aeropuertos con mucho tráfico suelen exigir que todas las aeronaves que entren en su espacio aéreo tengan un transpondedor de modo C que pueda informar la altitud, debido a sus estrictos requisitos de espaciamiento de altitud entre aeronaves; esto se denomina " velo de Modo C ".
Debido a su crucial propósito de seguridad, a los requisitos extremos de tiempo de funcionamiento y a la necesidad de ser compatible con todos los diferentes tipos de aeronaves y sistemas de aviónica , el diseño del radar de vigilancia de aeropuertos está estrictamente controlado por agencias gubernamentales. En los EE. UU., la Administración Federal de Aviación (FAA) es responsable del desarrollo del radar de vigilancia de aeropuertos. Todos los ASR tienen los requisitos comunes de detectar aeronaves a una distancia de 60 millas y una elevación de 25.000 pies. Las actualizaciones se lanzan en "generaciones" después de pruebas minuciosas:
Este es un sistema obsoleto y completamente fuera de servicio.
El ASR 8 es el precursor analógico del ASR 9. La nomenclatura militar para el radar es AN/GPN-20. Es un sistema de radar antiguo que está obsoleto, no cuenta con soporte logístico, no proporciona entradas digitales a los nuevos sistemas de automatización de terminales y no proporciona un producto de intensidad de precipitación calibrada ni información sobre el movimiento de tormentas. [2] Es un radar reubicable, de estado sólido, para todo clima, con canales duales, diversidad de frecuencia, controles de operador remoto y una antena montada en torre de doble haz. El radar proporciona a los controladores el rango azimutal de las aeronaves dentro de un radio de 60 millas náuticas . El ASR 8 utilizó un klistrón como etapa amplificadora de potencia de los transmisores con una carga de 79 kV y 40 A. Las dos frecuencias operativas tienen una separación mínima de 60 MHz.
El designador AN/GPN-20 del Ejército/Marina de los EE. UU. hace referencia a una versión modificada del ASR 8 que utiliza la Fuerza Aérea de los EE. UU. y que contiene un tubo magnetrón como transmisor. Para mejorar la estabilidad de frecuencia del magnetrón, la sintonización del magnetrón se realiza mediante 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 se completó su instalación en 1995. La nomenclatura militar del radar es AN/GPN-27. Actualmente está funcionando en 135 ubicaciones y está previsto que continúe en uso al menos hasta 2025. El ASR-9 fue el primer radar de vigilancia de aeropuerto que detectó el clima y las aeronaves con el mismo haz y pudo mostrarlos en la misma pantalla. Tiene un procesador digital de detección de objetivos móviles (MTD) que utiliza un radar Doppler y un mapa de interferencias que brinda una capacidad avanzada para eliminar interferencias del suelo y las condiciones meteorológicas y rastrear objetivos. En teoría, es capaz de rastrear un máximo de 700 aeronaves simultáneamente.
El transmisor de tubo klistrón opera en la banda S entre 2,5 y 2,9 GHz en polarización circular con una potencia pico de 1,3 MW y una duración de pulso de 1 μs y una frecuencia de repetición de pulso 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 a 4° de distancia; el haz inferior transmite el pulso saliente y se utiliza para detectar objetivos distantes cerca del horizonte, mientras que el haz superior de solo recepción detecta aeronaves más cercanas a mayor elevación con menos interferencias en el suelo. La antena tiene una ganancia de 34 dB, un ancho de haz de 5° en elevación y 1,4° en acimut . Gira a una velocidad de 12,5 RPM, por lo que el espacio aéreo se escanea cada 4,8 segundos.
La electrónica es de doble canal y tolerante a fallos. Tiene un subsistema de monitorización y mantenimiento remoto; si se produce una avería, un test integrado detecta y aísla el problema. Como todos los radares de vigilancia de aeropuertos, dispone de un generador diésel de reserva para seguir funcionando durante cortes de energía.
El radar digital de vigilancia aeroportuaria (DASR) es la nueva generación de radares totalmente digitales que se está desarrollando para reemplazar los sistemas analógicos actuales. El Centro de Sistemas Electrónicos de la Fuerza Aérea de los EE. UU. , la Administración Federal de Aviación de los EE. UU. , el Ejército de los EE. UU. y la Armada de los EE. UU . adquirieron sistemas DASR para actualizar las instalaciones de radar existentes para el Departamento de Defensa de los EE. UU. (DoD) y los aeródromos civiles. El sistema DASR detecta la posición de la aeronave y las condiciones meteorológicas en las proximidades de los aeródromos civiles y militares. La nomenclatura civil para este radar es ASR-11 . El ASR -11 reemplazará a la mayoría de los ASR-7 y algunos ASR-8. La nomenclatura militar para el radar es AN/GPN-30. Los radares más antiguos, algunos de hasta 20 años de antigüedad, están siendo reemplazados para mejorar la confiabilidad, proporcionar datos meteorológicos adicionales, reducir el costo de mantenimiento, mejorar el rendimiento y proporcionar datos digitales a nuevos sistemas de automatización digital para su presentación en pantallas de control del tráfico aéreo. [3] La Fuerza Aérea iraquí ha recibido el sistema DASR. [4]
Los datos de ASR se muestran en las consolas de visualización del Sistema de reemplazo de automatización de terminal estándar (STARS) en las torres de control y en las salas de control de aproximación por radar de terminal (TRACON), generalmente ubicadas en los aeropuertos.
El Sistema de Reemplazo de Automatización de Terminal Estándar (STARS) es un programa conjunto de la Administración Federal de Aviación (FAA) y el Departamento de Defensa (DoD) que ha reemplazado los Sistemas de Terminal de Radar Automatizados (ARTS) y otros sistemas de tecnología más antigua y con limitaciones de capacidad en 172 instalaciones de control de aproximación por radar de terminales de la FAA y hasta 199 del DoD y torres asociadas.
Los controladores utilizan el sistema STARS en todas las instalaciones de radar de las terminales de los EE. UU. para proporcionar servicios de control de tráfico aéreo (ATC) a las aeronaves en las áreas de las terminales. Los servicios de ATC típicos de las áreas de las terminales se definen como el área alrededor de los aeropuertos donde se presta servicio al tráfico de salida y llegada. Las funciones incluyen la separación de aeronaves, los avisos meteorológicos y el control de nivel inferior del tráfico aéreo. El sistema está diseñado para adaptarse al crecimiento del tráfico aéreo y a la introducción de nuevas funciones de automatización que mejorarán la seguridad y la eficiencia del Sistema Nacional del Espacio Aéreo (NAS) de los EE. UU. [5]
El radar de vigilancia aeroportuaria está empezando a complementarse con el sistema de vigilancia por radiodifusión dependiente del ADS-B en los EE. UU. y otras partes del mundo. A partir de la primavera de 2011, el ADS-B está actualmente en funcionamiento en la mayoría de las instalaciones de control del tráfico aéreo en los EE. UU. El 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 una vez por segundo, en lugar de una vez cada 5 o 6 segundos para un radar de corto alcance, o una vez cada 12 o 13 segundos para un radar de largo alcance de rotación más lenta. La FAA está exigiendo que el ADS-B esté completamente operativo y disponible para el NAS para el año 2020. Esto hará posible el desmantelamiento de radares más antiguos para aumentar la seguridad y reducir los costos. A partir de 2011, no existe una lista definitiva de radares que se desmantelarán como resultado de la implementación del ADS-B.