Radar Grondbeginselen

Wat is een PAR?

Precisienaderingsradar

Precisienaderingsradar (PAR) is een speciaal type radar dat op luchthavens wordt gebruikt voor speciale naderingsprocedures met specifieke procedures voor de piloot en de luchtverkeersleider. Het wordt vooral gebruikt op militaire vliegvelden. Het belang ervan voor burgerluchtvaartterreinen is aanzienlijk afgenomen.[1]

Een precisienaderingsradar biedt de mogelijkheid van een veilige landing, zelfs bij slecht zicht. Deze radar staat op een korte zijdelingse afstand (tot 180 m) van het midden van de baan en werkt van daaruit op afstand. De radar wordt gebruikt om vliegtuigen te detecteren en te begeleiden tijdens de eindnaderings- en landingsfase. Afwijkingen van het ideale aanvliegpad worden via de radio aan de piloot doorgegeven, hetzij als akoestische commando's, hetzij aan de stuurautomaat of een speciale displayunit als besturingssignalen. Het voordeel van de klassieke methode van het verzenden van instructies via radiotelefonie, de zogenaamde „talking down”, is de algemene toepasbaarheid ervan, omdat er geen extra apparatuur in het vliegtuig nodig is.

De technische parameters waaraan een precisienaderingsradar moet voldoen, zijn opgesomd in een aanbeveling van de Internationale luchtvaartorganisatie (ICAO). Deze aanbeveling bevat minimumeisen voor de technische parameters en voor de locatievoorwaarden.[2]

De term precisienadering is gekoppeld aan de radarcontrole van de vlieghoogte en het glijpad (naast de koerscontrole). Als de nadering alleen door een 2D-radar wordt geleid, is het een niet-precieze nadering.[3][4] In dit geval wordt de respectievelijke doelhoogte door de luchtverkeersleider met regelmatige tussenpozen uit een tabel bepaald, afhankelijk van de afstand die door de radar wordt gemeten en via de radio aan de piloot wordt doorgegeven.

Figuur 2: De AN/FPN-63 precisiebenaderingsradar van Raytheon maakt gebruik van fase-arrayantennes, maar is ook verdeeld in twee onafhankelijke radars zoals in figuur 1.

Figuur 2: De AN/FPN-63 precisiebenaderingsradar van Raytheon maakt gebruik van fase-arrayantennes, maar is ook verdeeld in twee onafhankelijke radars zoals in figuur 1.

Toepassing

Een precisienaderingsradar is over het algemeen gefixeerd op de naderingsrichting tijdens een nadering. De antennedraaischijf wordt alleen gedraaid als een verandering van de aanlooprichting wordt geïnstrueerd (bijv. vanwege de windrichting). Het is ook mogelijk om meerdere start- en landingsbanen te bedienen, maar slechts één daarvan tegelijk.

De radarinformatie wordt weergegeven op een Bèta-Scan-Scope. Een aantal hulplijnen en markers worden weergegeven voor de huidige positie van het naderende vliegtuig. De luchtverkeersleider kan deze gebruiken om de nodige instructies te geven aan de piloot.

Dit type radarapparatuur moet op de betreffende locatie worden gekalibreerd door middel van een vertrekprocedure. Hiervoor wordt een testvlucht uitgevoerd met een klein vliegtuig waarvan de nadering zo nauwkeurig mogelijk op het ideale glijpad wordt gehouden door middel van een radar. Tegelijkertijd wordt een videocamera met hoge resolutie die aan dit glijpad is bevestigd, gebruikt om de afwijkingen tijdens de nadering te documenteren. De commando's die aan de piloot worden gegeven, worden als geluid bij het beeld opgenomen. Op deze manier kan elke mogelijke afwijking van de radar (b.v. als gevolg van een verkeerde afstelling of een scheve antenne) tijdens de evaluatie worden gedetecteerd.

Cursuscorrecties worden doorgegeven met de zinsnede: „Uw cursus is iets links (…rechts).”. De piloot kan dan zijn vliegrichting corrigeren. Als de vliegrichting correct is, wordt dit bevestigd met de zinsnede „op koers”. Vlieghoogtecorrecties worden verzonden met de zinsnede: „…iets boven (…onder) het glijpad.” Als de vliegrichting en -hoogte correct zijn, wordt dit doorgegeven met de zinsnede „Op koers, op glijpad”.[5]

PAR met 2D-radar

In het tijdperk van het overheersende gebruik van 2D-radars bestond de precisiebenaderingsradar in principe uit een combinatie van twee identieke radars die op iets andere zendfrequenties werkten (meestal de X-band). Ze gebruikten twee parabolische antennes die elk 90° ten opzichte van elkaar draaiden voor een smal waaierpatroon. Dit klassieke ontwerp wordt nog steeds gebruikt in moderne radarsets, aangezien dit type radar een zeer goedkope versie is (zie figuur 1).

De horizontale antenne is verantwoordelijk voor de koers. Dit deel van de radarantenne zwenkt naar links en naar rechts in een sector van ongeveer 10° en brengt de zijdelingse afwijkingen van de ideale koers naar de baan in kaart.

De rechtopstaande reflector is verantwoordelijk voor het glijpad. Dit deel van de antenne voert een knikbeweging uit in het bereik van elevatiehoeken van -1° tot 8° of 15°. Het display toont de afwijkingen in de huidige vlieghoogte.

Figuur 3: Raytheons AN/GPN-22 precisienaderingsradar maakt gebruik van een reflectorantenne met een fase-array als primaire radiator.

Figuur 3: Raytheons AN/GPN-22 precisienaderingsradar maakt gebruik van een reflectorantenne met een fase-array als primaire radiator.

PAR met 3D-radar

Met een 3D-radar kunnen de onderdelen die voorheen als twee afzonderlijke radars werkten, worden gecombineerd tot één enkele radar die slechts één enkele antenne gebruikt. Er zijn twee mogelijkheden:

• De radar draait de antenne mechanisch in één dimensie en elektronisch in de tweede dimensie. Een voorbeeld hiervan is de PAR-80, die mechanisch verticaal zwenkt en elektronisch een smalle potloodbalk onder een zijwaartse hoek zwenkt.
• De tweede mogelijkheid is om af te zien van het volledig mechanisch zwenken en om het antennepatroon in beide dimensies elektronisch te draaien. Een voorbeeld van deze methode is de AN/GPN-22 (fig. 3). Een mogelijkheid om de antenne te draaien is alleen ontworpen om verschillende aanvliegroutes te bedienen.

Instrument landingssysteem

De precisienaderingsradar (PAR) is geen instrumentlandingssysteem en het Instrument Landing System (ILS) is geen radarprocedure. Er bestaan echter precisienaderingsradars (zoals de AN/TPN-22) waarvan de antenne een dergelijk instrumentlandingssysteem bevat. ILS is een navigatiehulpmiddel voor piloten, waarvoor extra avionica-apparatuur in het vliegtuig moet worden geïnstalleerd. Het vliegveld zendt richtingbundels uit die door een ontvanger in het vliegtuig worden ontvangen. Koersafwijkingen worden aan de piloot aangegeven op een Course Deviation Indicator (CDI). ILS maakt het ook mogelijk om te landen op vliegvelden zonder dat er personeel op het vliegveld moet worden vastgebonden om de landing te garanderen.