Pokrycie radarowe
Rysunek 1: Pokrycie radaru, gdzie stożek ciszy jest widoczny w środku na czerwono.
Pokrycie radarowe
Pokrycie radarowe to wielkość przestrzeni powietrznej, która jest skanowana przez radar lub sieć radarów.
Często jest to radar dwuwymiarowy z kwadratową cosecant wiązką pokrywającą trójkątny sektor pionowy i skanujący horyzont w zakresie 360 stopni. W ten sposób powstaje objętość w kształcie płaskiego cylindra toroidalnego, w której radar może zlokalizować każdy interesujący go cel. Rysunek 1 przedstawia zasięg takiego radaru nadzoru lotniczego, zwanego również radarem lotniskowym, o średnicy około 120 mil morskich (220 km) i wysokości 10 000 stóp (3 000 metrów).
„Cichy lejek”
Rysunek 1 pokazuje, że wiązka nie pokrywa wszystkich kątów od horyzontu do pionu. Część w górnych rogach nie jest zakryta i ze względu na swój kształt nazywana jest „cichy lejek”. Dlatego ważne jest, aby wiedzieć, pod jakim kątem zaczyna się stożek, ponieważ samolot przelatujący nad miejscem, w którym znajduje się radar, nieuchronnie zniknie z ekranu po przebyciu pewnej odległości, zależnej od wysokości lotu.
Większość radarów jest tak zaprojektowana, że promień stożka ciszy jest dwa razy większy od wysokości lotu celów. Tak więc samolot znajdujący się na wysokości 3 000 metrów wejdzie w stożek ciszy w odległości 3,25 mili morskiej (6 000 metrów) od radaru. Aby móc kontynuować śledzenie tego samolotu, musi on zostać wykryty przez jeden lub więcej innych radarów znajdujących się wystarczająco daleko od pierwszego, około 100 mil morskich, poza ich własnym stożkiem ciszy.
Rysunek 2: Nakładające się pokrycie kilku radarów, typowe dla sieci obrony powietrznej, u góry i w strefie kontroli ruchu lotniczego u dołu.
Rysunek 2: Nakładające się pokrycie kilku radarów, typowe dla sieci obrony powietrznej, u góry i w strefie kontroli ruchu lotniczego u dołu.
Rysunek 2: Nakładające się pokrycie kilku radarów, typowe dla sieci obrony powietrznej, u góry i w strefie kontroli ruchu lotniczego u dołu.
Termin ten jest również używany w odniesieniu do radarów bocznych w samolotach, ale w tym przypadku oś stożka ciszy jest skierowana w stronę przodu lub tyłu samolotu.
Niski poziom pokrycia
Objętość pokrycia ma również „martwą strefę” przy ziemi. Rysunek 1 przedstawia teren bez rzeźby terenu, jednak promień wznosi się o 0,5 stopnia wraz z odległością ze względu na krzywiznę Ziemi. Jeśli na ziemi znajdują się przeszkody, takie jak budynki lub wzgórza, tworzą one cień, który dodatkowo ogranicza zasięg na niskich poziomach. Belka nie może też schodzić w doliny. Ponownie, sieć radarowa może wypełnić część martwej strefy, ale nie jest to możliwe, ponieważ wszystkie wiązki podlegają tym samym ograniczeniom. Im gęstsza sieć, tym mniejsze luki w zasięgu. W praktyce trudno jest więc samolotowi wykorzystać tę słabość, ponieważ pilot musi dokładnie znać martwą strefę sieci i lecieć nisko.
Rysunek 3: Poziomy zasięg sieci radarów meteorologicznych w Niemczech (Źródło: Deutscher Wetterdienst)
Rysunek 3: Poziomy zasięg sieci radarów meteorologicznych w Niemczech (Źródło: Deutscher Wetterdienst).
Rysunek 3: Poziomy zasięg sieci radarów meteorologicznych w Niemczech (Źródło: Deutscher Wetterdienst)
Ponownie, sieć radarowa może wypełnić część „martwej strefy”, ale nie jest to możliwe, ponieważ wszystkie wiązki podlegają tym samym ograniczeniom. Im gęstsza sieć, tym mniejsze luki w zasięgu. W praktyce trudno jest więc samolotowi wykorzystać tę słabość, ponieważ pilot musi dokładnie znać martwą strefę sieci i lecieć nisko. Łatwo sobie wyobrazić, że kraje górzyste, takie jak Szwajcaria, są bardziej narażone na ten problem z zasięgiem i często wykorzystują szereg małych radarów przenośnych, oprócz radarów stacjonarnych, aby wypełnić luki.
W zależności od przeznaczenia radaru możliwe są różne rozwiązania. W przypadku wojskowego nadzoru powietrznego pełny zasięg powinien być dostępny do bardzo małej wysokości nad poziomem gruntu (np. 100 metrów) i powinna istnieć możliwość jego zmniejszenia w przypadku sytuacji kryzysowej. W przypadku ruchu lotniczego, stożek ciszy jest ważniejszy dla operacji, a zasięg poniżej 100 metrów nie jest istotny w dużej odległości od radaru (np. w odległości ponad 30 mil morskich lub 55 km). W przypadku dużych lotnisk, takich jak Monachium, w celu redundancji stosuje się dwa radary: jeden na północ i jeden na południe od pasów startowych, w odległości 8 km od siebie, co pozwala na wzajemne pokrycie ich stożków ciszy nad lotniskiem (rysunek 2, na dole).
W przypadku radarów meteorologicznych, takich jak radary niemieckiej służby meteorologicznej (Deutscher Wetterdienst) na rysunku 3, radary te skanują cienką trójwymiarową wiązką pod kilkoma kątami zbliżonymi do pionu, co ogranicza poziomy zasięg stożka ciszy. Służba ta dysponuje 17 radarami Meteor 1500C o efektywnym zasięgu 150 km, rozmieszczonymi tak, aby zapewnić maksymalne pokrycie terytorium kraju przy jednoczesnym zminimalizowaniu „martwej strefy”, jednak koszt tych radarów nie pozwala na zapewnienie pokrycia na bardzo niskim poziomie. Ujemne kąty względem horyzontu radaru są stosowane w niektórych krajach do wykrywania opadów o niewielkim zasięgu pionowym, takich jak mżawka i opady śniegu, poprzez obniżenie strefy martwej. Kraje bardziej górzyste, takie jak Szwajcaria, również potrzebują gęstszej sieci, aby objąć doliny i strefy cienia orograficznego.
Wreszcie, w Stanach Zjednoczonych istnieją gęste eksperymentalne sieci małych, niedrogich radarów, które dostarczają dodatkowych informacji na niższych poziomach na obszarach podatnych na tornada. Połączenie radaru konwencjonalnego z tymi małymi radarami zapewnia lepszą detekcję ścinania poniżej 1 km w burzach (American Meteorological Society).