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RADAR – RADIO DETECTION AND RANGING

maio 22, 2017 OUTROS AVIÔNICOS 0

Teoria de operação

O objetivo do radar meteorológico instalado a bordo da aeronave é de ajudar o piloto a evitar tempestades violentas e particularmente a turbulência associada a essas tempestades. Já que cada operador normalmente desenvolve procedimentos operacionais específicos para o uso de radar meteorológico, a seguinte informação é apresentada para uso a critério do operador.

As cores na tela indicam a quantidade de precipitação

Detectando a precipitação devida à tempestade, o equipamento de radar pode dar ao piloto uma imagem eletrônica que ele pode interpretar e utilizar. O radar meteorológico pode dizer ao piloto três coisas sobre uma tempestade:

A distância em relação a aeronave;
Rumo relativo em relação à aeronave;
Intensidade relativa da precipitação.

A distância é calculada com muita precisão da mesma maneira que um DME faria. Uma interrogação ou um impulso de radar é transmitido do equipamento de radar. O receptor é então acionado e o tempo transcorrido antes que um eco retorne da tempestade é medido. Como no DME, o impulso de radar viaja na velocidade da luz, de maneira que mesmo um sinal de tempestade distante será recebido dentro de alguns milissegundos. O tempo transcorrido é convertido em distância e indicado por um indicador de radar.

O rumo relativo de um sinal de tempestade em relação à aeronave é conhecido por que a antena varre continuamente de um lado a outro. O indicador está estritamente conectado com este movimento. Em alguns sistemas, um motor move a antena e um circuito de antena informa ao indicador a posição da antena em qualquer momento.

Em alguns sistemas mais recentes, o indicador está realmente no controle e comanda todo movimento da antena. Um circuito no indicador mantém a trajetória de todos os comandos de movimento que foram enviados aos motores da antena. Enquanto o indicador e a antena permanecem sincronizados, o indicador sabe para onde a antena está apontando e pode posicionar a indicação com muita precisão.

A intensidade da precipitação é determinada por diversos fatores. Primeiro, quanto mais forte é o sinal de retorno, mais intensa é a apresentação na tela. Segundo, o nível de intensidade pode ser modificado para mais ou menos a fim de compensar a grande atenuação do sinal devido à distância. Ou seja, se o impulso de radar tem que percorrer uma longa distância para e a partir do núcleo da tempestade, ele será consideravelmente atenuado por esta distância e o eco retornado será muito fraco, mesmo se a tempestade for realmente muito grande.

Uma vantagem dos sistemas de radar digitais é que o sinal de eco retornado pode ser processado digitalmente e retornos distantes podem ser reforçados em intensidade para compensar a distância. Outro tipo de compensação relacionada com a distância é chamado de STC (“Sensitivity Time Control” – Controle de Tempo de Sensibilidade). Sem ele, tempestades próximas seriam descritas com instensidade anormal. O STC opera reduzindo o ganho do receptor imediatamente depois que o pulso de radar é enviado, de maneira que os ecos de retorno próximos não são amplificados na mesma proporção.

O resultado final deste circuito de compensação é que as tempestades são representadas no indicador numa proporção aproximada às suas intensidades de precipitação reais. Os indicadores coloridos normalmente usam o verde para representar precipitação leve, amarelo para moderada e vermelho para precipitação intensa.

Princípios do radar

O radar é fundamentalmente um sistema de medição de distância que utiliza o princípio do eco rádio. O termo RADAR é um acrônimo para Radio Detection And Ranging, ou seja, radiodetecção e Medição de Distância. É um método para localização de alvos usando ondas de rádio. O transmissor gera energia de microondas na forma de impulsos. Estes impulsos são então transferidos para a antena onde eles são concentrados num feixe pela antena.

O feixe do radar é muito parecido com o feixe de uma lanterna. A energia é concentrada e irradiada pela antena de tal forma que é mais intensa no centro do feixe, com intensidade decrescente perto da borda. A mesma antena é usada para a recepção e transmissão. Quando um impulso intercepta um alvo, a energia é refletida como um eco, ou sinal de retorno, de volta à antena. A partir da antena, o sinal devolvido é transferido ao receptor e circuitos de processamento localizados na unidade transmissora do receptor. Os ecos ou sinais de retorno são visualizados num indicador.

As ondas de rádio viajam a uma velocidade de 300 milhões de metros por segundo, produzindo assim informação quase instantânea ao ecoar de volta. O alcance do radar é um processo bidirecional que requer 12,36 microssegundos para a onda de rádio ir e voltar para cada milha náutica do alcance do alvo. Conforme o mostrado na ilustração de distância abaixo, leva 123,6 microssegundos para um impulso transmitido de energia do radar ir e voltar de uma área de precipitação 10 milhas náuticas de distância.

Princípio da onda refletida

RADAR moderno onde a antena e o transceptor são integrados.

Na figura abaixo vemos o exemplo de um RADAR Radar Meteorológico de Cores RDR-1400C da Bendix General Aviation com tela dedicada.

Radar Meteorológico de Cores RDR-1400C

Controles operacionais

Seletor de função

OFF	Remove a potência do sistema.
STBY	O sistema está operacionalmente pronto; não visualizado.
TEST	Visualiza um padrão de teste sem transmissão, identificado por TEST e RT FAULT.
ON	O sistema transmite em operação normal.
STAB OFF	O sistema transmite sem a estabilização da antena; STAB OFF é visualizado.

Controle da antena

60°	Reduz a varredura da antena de 120° para 60°.
TILT	Ajusta o ângulo de inclinação da antena.

Controle do visor

<TRK

TRK>

Visualiza e move o cursor amarelo de track para a direita ou para a esquerda. O cursor de track desaparece depois de 20 segundos.

BRT

Ajusta a intensidade da visualização.

CRS CODE

Seleciona os códigos das estações de BCN. Seleciona OBS-TRK quando estiver sem o modo BCN, e quando estiver sem o modo NAV.

Seletor de modos primários

(PUSH ON/PUSH OFF)
Wx	Seleciona o modo meteorológico, o modo primário de operação (automaticamente selecionado ao ligar). Meteorologia visualizada e Wx aparece na tela. Quando novamente pressionado, o modo meteorológico é removido. Se nenhum botão de outro modo for ativado, o modo Wx permanece.
WxA	Seleciona o modo de alerta meteorológico fazendo com que os retornos vermelhos pisquem.
SR1	Ativa o modo de busca 1; rejeição da reflexão do mar (alcance de 20 milhas ou menos).
SR2	Ativa o modo de busca 2; mapeamento com precisão de curto alcance (alcance de 20 milhas ou menos).
SR3	Ativa o modo de busca 3; mapeamento normal da superfície.
BCN FMT	Seleciona o formato do beacon de DO-172 (6 pulsos) ou formato padrão (2 pulsos). Mensagem visualizada na parte superior direita da tela.

Seletor de modos Secundários

BCN	Seleciona o modo Beacon. Todas as estações estão dentro do alcance e aparece BCN.
NAV	Seleciona a tela de navegação. Usado apenas com o equipamento opcional.
LOG	Seleciona a tela de log de voo do equipamento opcional NAV.

Controle de ganho

SRCH	Ajusta o ganho do receptor do radar quando o modo de busca (search) é selecionado
BCN	Ajusta o ganho do receptor do beacon quando o modo BCN é selecionado.

Controle de alcance