Guiomar CamposGema Escobar

Isabel LinaresBeatriz Sagaste

¿Qué es un Radar?RADAR = RAdio Detection And Ranging =

detección y medición de distancias por radio

Usa ondas electromagnéticas para medir distancias, altitudes, direcciones y velocidades de objetos estáticos o móviles.

Su funcionamiento se basa en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe en la misma posición del emisor.

Diseño de un Radar

Procesado de la Señal en un Sistema RadarMedida de distanciaso Tiempo de tránsito r = distancia estimada c = velocidad de la luz t = tiempo de tránsito

Para detectar a corta distancia hay que hacer los pulsos más cortos, lo que implica menor potencia, lo que implica ecos más débiles y por tanto menor alcance.

o Modulación en frecuenciaA mayor desvío en frecuencia mayor distancia.

Medida de velocidad Efecto DopplerEstos radares aprovechan que la señal de retorno de un blanco en movimiento está desplazada en frecuencia. Con ello, son capaces de medir la velocidad relativa del objeto con respecto al radar.

Clasificación de los Sistemas Radar

Número de Antenas

Blanco Forma de

OndaFinalidad

Ámbito de Aplicación

Técnica Emplea

da

Monoestático

PrimarioDe onda continua

De seguimient

oMilitar

De impulsos

BiestáticoSecundari

o

De onda continua

con modulación

De búsqueda

Aeronáutico Doppler

Multiestático

De onda pulsada

Marítimo

Meteorológico

Seguridad en ruta

Científico

¿Qué es un Radar Meteorológico?

Es un radar Doppler , usado en meteorología para localizar lluvias, calcular sus trayectorias y estimar sus tipos (lluvia, granizo…)

Suele usarse junto con detectores de rayos, para ubicar dónde está la mayor actividad de una tormenta.

Está embarcado en la aeronave en su parte delantera, consta de una antena con sensores de teledetección y con un radomo para proteger este sistema de las adversidades meteorológicas.

En los últimos 10 años el coste de un radar Doppler se ha reducido en más de 5 veces por lo que en la actualidad es posible, incluso para empresas privadas, la instalación y operación de un radar Doppler para prevenir inconvenientes de origen meteorológico en sus actividades.

Historia La capacidad de los radares meteorológicos para detectar la lluvia

ya era conocida en los años 40.

Su desarrollo inicial se produjo durante la Segunda Guerra Mundial tras la invención del magnetrón de resonancia, con el que fue posible emitir una cantidad considerable de potencia a unas longitudes de onda de varios centímetros.

Una de las consecuencias no buscadas fue que la lluvia y la nieve se hicieron claramente visibles.

En 1948 Primeros experimentos. En 1964 Se obliga a instalarlo en todos los aviones de

pasajeros.

Este instrumento es especialmente importante en aviones transoceánicos donde no hay otro recurso ni ninguna otra información sobre el tiempo, dado que no hay estaciones de tierra.

Diseño de la AntenaUn phased array consiste en una matriz (array) de

elementos radiantes.

La fase de la señal que alimenta cada uno de estos está controlada de tal manera que la radiación del conjunto sea muy directiva.

Se juega con las fases de las señales para que se cancelen en las direcciones no deseadas y se interfieran constructivamente en las direcciones de interés.

Su uso se va extendiendo debido a la fiabilidad, derivada del hecho de que no tienen partes móviles.

Diseño de la AntenaParámetros que intervienen

en el diseño de un arrayConfigurando estos

parámetros se puede:Número de elementosDisposición física de los

elementos Amplitud de la corriente

de alimentación Fase relativa de la

alimentación Tipo de antena

elemental utilizada

Mejorar la directividadMejorar la relación de

lóbulo principal a secundario

Conformar el diagrama para cubrir la zona de interés

Tener la posibilidad de controlar electrónicamente el apuntamiento del haz principal.

Diseño de la Antena

Diseño de la Antena

Principio de Funcionamiento

El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador

RequisitosRango adecuado de detección inicialBuena penetración a través de

precipitaciones:Trazado de la tormentaEntre radar y el objetivo principal

Resolución adecuada Medios para evaluar las turbulenciasPreservación de información anterior

durante las maniobras de la aeronavePresentación de la información

Datos NuméricosLongitud de Onda: 3-6 cm

Ancho del Haz : 70λ/dAlcance: >100NM

Procesamiento de datos

La secuencia superior de la figura infiere la presencia de un estado meteorológico dado

La secuencia inferior de la figura muestra el proceso asociado con la medida del movimiento del aire en un volumen dado

Funciones Automáticas de la Antena

Inclinación Automática

ExploraciónAutomática

Diagrama de Bloques

Capacidad de Detección

El Radar SÍ detecta El Radar NO detecta

Precipitaciones Nubes, niebla o viento

Granizo húmedo Turbulencia en aire limpio

Turbulencia húmeda Viento cortante

Cristales de hielo, granizo y nieve seca

(reflexiones pequeñas)

Tormentas de arena (las partículas sólidas son

prácticamente transparentes al haz)

- Rayos

Reflectividad

Cumulonimbos

Probabilidad de Granizo

Atenuación

Lectura del DisplayExiste un código de colores que nos ayudará

a decidir sobre cómo reaccionar ante la meteorología adversa.

Este código es universal, por lo que se aplica en todos los países y en todos los modelos de avión y equipos de radar.Color Intensidad del eco Precipitación

Negro Muy ligero ≤ 0.7 mm/hr

Verde Ligero 0.7 - 4 mm/hr

Amarillo Medio 4 - 12 mm/hr

Rojo Fuerte ≥12 mm/hr

Violeta Turbulencia Acompañada o no de

precipitación

Lectura del DisplayTres niveles de retorno: Nivel 1: Corresponde al retorno

verde, indicando ligera precipitación y poca o nada de turbulencia, y con la posibilidad de visibilidad reducida.

Nivel 2: Corresponde al retorno amarillo, indica moderada precipitación, con la posibilidad de muy baja visibilidad, moderada turbulencia e incomodidad para los pasajeros.

Nivel 3: Corresponde al retorno rojo, indica precipitación pesada, con la posibilidad de tormentas y severa turbulencia, con daños serios estructurales a la aeronave.

Windshear / Cizalladura• La cizalladura del viento es la diferencia en

la velocidad del viento o su dirección entre dos puntos en la atmósfera terrestre.

• El viento puede afectar a la velocidad de vuelo de un avión durante el despegue y el aterrizaje de forma desastrosa.

Windshear / Cizalladura

1º Ráfaga de viento en contra de la aeronave.2º El avión vuela a través de una corriente descendente.3º Ráfaga de viento en la cola de la aeronave.

Windshear / Cizalladura

La aeronave tiende a volar por encima de ruta de acceso y/o acelerar.

Windshear / CizalladuraUna corriente descendente vertical llevará la

aeronave por debajo de la trayectoria deseada.

Windshear / CizalladuraSe produce un repentino aumento del viento de cola y la velocidad de la aeronave disminuye instantáneamente. Esto conlleva una disminución de elevación y el avión tiende a volar por debajo de la trayectoria de

aproximación prevista.

Windshear / Cizalladura El Windshear System detecta la presencia de cizalladura del viento,

dando 10 a 60 segundos de advertencia antes del encuentro. El modo de detección de cizalladura del viento opera de forma

automática por debajo de 2.300 ft AGL con alertas dadas en 1500ft  AGL y por debajo

El sistema busca Windshear ± 40 º y 5 nm por delante de la aeronave

Protocolo a seguir con Windshear / Cizalladura

Relación con Otros sistemas ADC : proporciona datos de temperatura, presión barométrica, velocidad del

aire y altitud a partir de un sistema de tubo pitot estático.

TCAS : se enlaza con el TCAS para poder prevenir el fenómeno conocido como windshear. Los avisos del radar meteorológico siempre tienen prioridad sobre los del TCAS.

EICAM : con el Electronic Displays, para recibir los avisos de emergencia visuales.

Radio Altímetro : el Windshear es útil a partir de alturas relativamente bajas, por lo que el radio altímetro es imprescindible para conocer la altitud a la que se encuentra la aeronave.

IRU : es el encargado de proporcionar la estabilidad necesaria al radar meteorológico.

EFIS : donde se presentará la información del radar meteorológico, concretamente en el Navigation Display.

ACARS : sirve para la recepción de los avisos aurales.

Relación con Otros sistemas

Relación con Otros sistemas

Relación con Otros sistemasLa conexión bus utilizada es ARINC 708.

Sustituye a ARINC 453.

ARINC 708 utiliza una señal de transformador acoplado Manchester codificado.

El flujo de bits es continuo.

La configuración de la ARINC 708 del sistema suele ser controlado mediante un interfaz ARINC 429.

Componentes BásicosReceptor-TransmisorPedestal de la Antena y

Array PantallaControlador

InstalaciónSe sitúa sobre una estructura suspendida que permite la rotación ante la señal de cabeceo y alabeo proporcionado por el VRG (Vertical Reference Gyroscope).

ConexionesLas conexiones se realizan mediante:Cable estándar para la transmisión de los datos a los sistemas que procesan la informaciónGuías de onda entre el transmisor-receptor y el scanner

Situación en Cabina

Representación en ND

Panel de Control

Honeywell RDR – 4BEl sistema RDR-4B proporciona:Detector de turbulencia y cizalladura del vientoModos de operación de la cartografía del terreno. El diseño de los circuitos y el uso de componentes de última generación le capacitan para proporcionar:Mayores niveles de rendimiento Mayor fiabilidad

Configuración del Honeywell RDR – 4B

Honeywell RDR – 4BReceptor/Transmisor Transmite, recibe y procesa los pulsos de radar utilizados para detectar las turbulencias, cizalladura del viento, clima y límites del terreno y supervisa la integridad del sistema, chequeos y circuitos de fallo de memoria, además de estabilizar la antena.

Honeywell RDR – 4BUnidad de Pantalla Recibe y procesa los datos de vídeo de la unidad del receptor/transmisor y presenta esta información en una pantalla continua con las condiciones meteorológicas o la cartografía del terreno. Sistema “no-pérdida” con alta resolución para las condiciones de tormenta con gamasseleccionables hasta las 320 NM. En algunas instalaciones, la unidad de pantalla también se utiliza como una pantalla multifunción(ACARS, EGPWS y TCAS)

Honeywell RDR – 4BMontaje de AntenaPedestal de antena y array: forma la energía de microondas en un haz cónico de 3° que

barre 90° a la izquierda y derecha del eje central del avión. Explora un sector de 180° en azimut y

tiene una cobertura de ±15°.

Honeywell RDR – 4BPanel de Control

NormativaLa fabricación e instalación de un Radar Meteorológico debe cumplir con las siguientes normativas:TSO-C63c : AIRBORNE WEATHER AND GROUND MAPPING PULSED RADARSNormativa de mantenimiento que se rige por el ATA 34CS 25 (AERONAVES)

Para más información:http://www.easa.europa.eu/ws_prod/g/doc/Agency_Mesures/Certification_Spec/easa_cs25_amendment_1_12122005.pdf

Fabricantes

•Bendix → 1929•Collins Radio → 1933•Telephonics → 1933 •Honeywell → 1950•Narco → 1950-1990•Rockwell Collins → 1973•Bendix/King → 1980•Allied Signal → 1985•Garmin → 1989

Curiosidades

Using Weather Radar in the PA46 Aircraft

http://www.youtube.com/watch?v=eZ-xydb0EuM

BibliografíaRadio Aids to Civil Aviation. Hansford (HEYWOOD)Avionics Navigation Systems. Myron Kayton and Walter

R. Fried. (WILEY·INTERSCIENCE)Wikipediahttp://www.monografias.com/trabajos6/sirac/sirac.shtmlhttp://elradar.50webs.com/aplicaciones.htmhttp://html.rincondelvago.com/radares.htmlhttp://www.escuadron69.net/v20/foro/index.php?/topic/

34337-radar-meteorologico-wxr/http://weathercat.zzl.org/instrumentos.htmlAirborne Weather Radar by TexasGyroManual de instalación del sistema de radar

meteorológico RDR-4B de Honeywell

Guiomar CamposGema Escobar

Isabel LinaresBeatriz Sagaste