RADAR METEOROLGICO Guiomar Campos Gema Escobar Isabel Linares

RADAR METEOROLÓGICO Guiomar Campos Gema Escobar Isabel Linares Beatriz 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 Radar Medida de distancias o 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 frecuencia A mayor desvío en frecuencia mayor distancia. Medida de velocidad Efecto Doppler Estos 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 Onda Finalidad Ámbito de Aplicación Técnica Empleada Monoestático Primario De onda continua De seguimiento Militar De impulsos Aeronáutico Doppler Biestático Multiestático Secundario De onda continua con De búsqueda modulación 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 Antena Un 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 Antena Parámetros que intervienen en el diseño de un array Número de elementos Disposición física de los elementos Amplitud de la corriente de alimentación Fase relativa de la alimentación Tipo de antena elemental utilizada Configurando estos parámetros se puede: Mejorar la directividad Mejorar 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

FUNCIONAMIENTO DEL RADAR METEOROLÓGICO

Principio de Funcionamiento Radar de Impulsos Doppler Emite trenes de pulsos a una frecuencia determinada El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador

Requisitos Rango adecuado de detección inicial Buena penetración a través de precipitaciones: Trazado de la tormenta Entre radar y el objetivo principal Resolución adecuada Medios para evaluar las turbulencias Preservación de información anterior durante las maniobras de la aeronave Presentación de la información

Datos Numéricos Longitud de Onda: 3 -6 cm Ancho del Haz : 70λ/d Alcance: >100 NM

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 Exploración Automática

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 Display Existe 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 Color Intensidad del eco Precipitación equipos de radar. 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 Display Tres 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

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 / Cizalladura Una corriente descendente vertical llevará la aeronave por debajo de la trayectoria deseada.

Windshear / Cizalladura Se 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 1500 ft AGL y por debajo El sistema busca Windshear ± 40 º y 5 nm por delante de la aeronave

Protocolo a seguir con Windshear / Cizalladura Despegue Descenso y aproximación Antes de V 1 Se aborta Después de V 1 Máximo empuje Se retrasará o cancelará el aterrizaje Menos flaps y velocidad adecuada Fase de aproximación final ILS: piloto automático Velocidad máxima +15 kt

RELACIÓN DEL RADAR METEOROLÓGICO CON OTROS SISTEMAS

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 sistemas La 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.

INSTALACIÓN DEL RADAR METEOROLÓGICO

Componentes Básicos Receptor-Transmisor Pedestal de la Antena y Array Pantalla Controlador

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

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

Situación en Cabina Representación en ND Panel de Control

INSTALACIÓN DEL RADAR METEOROLÓGICO RDR – 4 B (HONEYWELL)

Honeywell RDR – 4 B El sistema RDR-4 B proporciona: Detector de turbulencia y cizalladura del viento Modos 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 – 4 B

Honeywell RDR – 4 B Receptor/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 – 4 B Unidad 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 gamas seleccionables hasta las 320 NM. En algunas instalaciones, la unidad de pantalla también se utiliza como una pantalla multifunción (ACARS, EGPWS y TCAS)

Honeywell RDR – 4 B Montaje de Antena Pedestal 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 – 4 B Panel de Control

NORMATIVA

Normativa La fabricación e instalación de un Radar Meteorológico debe cumplir con las siguientes normativas: TSO-C 63 c : AIRBORNE WEATHER AND GROUND MAPPING PULSED RADARS Normativa de mantenimiento que se rige por el ATA 34 CS 25 (AERONAVES) Para más información: http: //www. easa. europa. eu/ws_prod/g/doc/Agency_Mesure s/Certification_Spec/easa_cs 25_amendment_1_12122005. pdf

FABRICANTES

Fabricante s • 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 PA 46 Aircraft http: //www. youtube. com/watch? v=e. Z-xydb 0 Eu. M

Bibliografía Radio Aids to Civil Aviation. Hansford (HEYWOOD) Avionics Navigation Systems. Myron Kayton and Walter R. Fried. (WILEY·INTERSCIENCE) Wikipedia http: //www. monografias. com/trabajos 6/sirac. shtml http: //elradar. 50 webs. com/aplicaciones. htm http: //html. rincondelvago. com/radares. html http: //www. escuadron 69. net/v 20/foro/index. php? /topic/34337 radar-meteorologico-wxr/ http: //weathercat. zzl. org/instrumentos. html Airborne Weather Radar by Texas. Gyro Manual de instalación del sistema de radar meteorológico RDR-4 B de Honeywell

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

RADAR METEOROLÓGICO Guiomar Campos Gema Escobar Isabel Linares Beatriz Sagaste