De zoektocht naar de vermiste Malaysia Airlines vlucht 370 deze maand heeft veel vragen opgeroepen over hoe vliegtuigen worden gevolgd.een van de belangrijkste middelen om de positie van vliegtuigen te volgen is via radar, een systeem dat zich voor de Tweede Wereldoorlog heeft ontwikkeld en sindsdien voortdurend is verfijnd, legt dr. Graham Brooker uit, een radaringenieur aan de Universiteit van Sydney ‘ s School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering.

het woord RADAR is een acroniem voor RAdio detectie en Ranging, en in zijn eenvoudigste vorm bestaat het uit een uitgezonden radiosignaal gericht door een antenne in een bepaalde richting, en een ontvanger die de echo ‘ s detecteert van alle objecten in het pad van het signaal, zegt hij.

de zender bestaat uit een elektronisch circuit dat oscialleert op een specifieke frequentie, meestal veel hoger dan de frequenties die worden gebruikt voor radio-of TV-uitzendingen, zegt Brooker.

Dit signaal wordt uitgezonden in korte uitbarstingen van elektromagnetische energie, pulsen genoemd, door de antenne die een smalle bundel produceert zoals die van een zaklamp.

“Radar maakt het mogelijk om de richting van een object, in het algemeen aangeduid als het doel, te bepalen op basis van de richting van de antenne is gericht,” zegt Brooker.

de afstand tot het doel wordt bepaald aan de hand van de tijd die nodig is tussen het verzenden van de puls en het ontvangen van de echo. Dit kan nauwkeurig worden bepaald omdat het radarsignaal reist met de snelheid van het licht, die constant is.

^ naar boven

luchtverkeersleiding

voor luchtverkeersleidingsradars is de lichtbundel in de vorm van een ventilator, smal in horizontale richting en breed in verticale richting, voor hoogvliegende vliegtuigen.

deze straal scant eens in de twee of drie seconden rond in een cirkel en echo ‘ s worden weergegeven op een cirkelvormig display dat een plan-positie indicator wordt genoemd.

de luchtverkeersleider — of een computer-kan de echo ’s of” blips ” op het display volgen om te bepalen waar het luchtvaartuig naartoe gaat. Dit wordt primaire radar genoemd.

“primaire radar wordt zelden meer geïsoleerd gebruikt omdat er te veel vliegtuigen in de lucht zijn,” zegt Brooker.

” tegenwoordig wordt ook een secundaire radar gebruikt, waarbij een gecodeerde pulsequentie naar het vliegtuig wordt gestuurd en een transponder in het vliegtuig een gecodeerde retour genereert, die veel informatie over het vliegtuig bevat. Dit werd vroeger identificatievriend of vijand, of IFF genoemd.”

luchtverkeersleiders gebruiken meestal secundaire radar om commerciële vliegtuigen te volgen en gebruiken alleen echte radar wanneer transponders niet zijn gemonteerd, zijn uitgeschakeld of kapot zijn. “er was een geval een paar decennia terug waar een jonge man vloog een licht vliegtuig halverwege de VS zonder te worden gedetecteerd als de luchtverkeersleiders ofwel had hun primaire radars uitgeschakeld of dacht dat zijn echo was van een zwerm vogels,” Brooker zegt.

als de transponder van het vliegtuig is uitgeschakeld, kan het moeilijk zijn om te bepalen welke van de vele primaire radar “blips” op het air traffic control display overeenkomt met het vliegtuig waarin u geïnteresseerd bent, zegt Brooker. dit kan de reden zijn waarom de transponder op vlucht 370 blijkbaar werd uitgeschakeld op het gebied waar de overdracht van de ene luchtverkeersleiding naar de andere plaatsvond.

^ to top

limieten voor radar

De meeste mensen zullen de uitdrukking “vliegen onder de radar” hebben gehoord. Dit is vernoemd naar een waar fenomeen, legt Dr.Brooker uit.

” Het wordt veroorzaakt door de interactie van de radarstraal met de grond, waardoor de bundel van de horizon wordt ‘opgeheven’. Als een vliegtuig laag genoeg vliegt, verlicht de straal het nauwelijks en is het bereik waarop het te zien is beperkt.”

Er zijn ook grenzen aan de afstand waarover radar kan worden gebruikt. Het grootste probleem met radar voor lange afstand is het feit dat de hoeveelheid vermogen die nodig is om het signaal te verzenden en te ontvangen is afhankelijk van de afstand tot het vliegtuig verhoogd tot de macht van vier, zegt Brooker.

” Als u dus het bereik wilt verdubbelen waarop u een vliegtuig kunt detecteren, moet de hoeveelheid overgedragen vermogen met een factor 16 toenemen.”

typische radars die worden gebruikt om vliegtuigen tot een bereik van 100 km of meer te volgen en piekvermogen in de megawatt uit te zenden. Echter, de uitgezonden puls is kort, meestal een micro seconde of zo, en ze komen slechts een paar honderd keer per seconde, dus het gemiddelde vermogen is vrij laag.

bij een zeer lange afstand wordt het piekvermogen dat nodig is om de radarpulsen uit te zenden onbetaalbaar groot.

Dit heeft geresulteerd in de ontwikkeling van innovaties zoals gefaseerde arrays die bestaan uit een groot aantal kleinere zenders en ontvangers op een vlak oppervlak die in unison en pulscompressie werken, waardoor langere en lagere energie gecodeerde pulsen kunnen worden gegenereerd met behoud van een goede bereiknauwkeurigheid.

een andere beperking van de langeafstandsradar wordt veroorzaakt door verzwakking door de atmosfeer — zelfs in heldere lucht, maar erger in de regen. Dit is omgekeerd gerelateerd aan de golflengte van het signaal, zodat lange afstand radars werken op lage frequentie.

^ to top

verbergen voor radar

elektromagnetische golven “stuiteren” van objecten die elektriciteit geleiden, dus ouderwetse vliegtuigen gemaakt van hout en canvas produceerden geen grote radarecho ‘ s, zegt Brooker. Hetzelfde geldt voor moderne vliegtuigen gemaakt van koolstofvezel composieten. Aluminium gevilde vliegtuigen zijn de beste doelen.

“de vorm van het vliegtuig is ook belangrijk, en metalen vliegtuigen gemaakt van vlakke platen, scherpe hoeken en randen produceren over het algemeen sterke echo’ s, dus als je een vliegtuig onzichtbaar wilt maken, kun je het maken van vlakke platen of facetten die zo zijn uitgelijnd dat de radarsignalen weg van de ontvanger reflecteren. Het F-117 stealth aanvalsvliegtuig is hier een voorbeeld van.”

als alternatief kunnen vliegtuigen worden gemaakt zonder enige rechte hoeken, zodat vleugels in het lichaam worden gemengd en externe kenmerken worden geëlimineerd. Het maken van een vliegtuighuid die radarenergie absorbeert met behulp van “radar absorberende materialen” is een andere methode om de echo-grootte te minimaliseren, zegt hij.

” de B-2 stealth bommenwerper is waarschijnlijk de state-of-the-art, die de meeste van deze technieken gebruikt, en zorgt voor een echo ongeveer zo groot als die geproduceerd door een hommel.Graham Brooker is een radaringenieur aan de Universiteit van Sydney ‘ s School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering. Hij werd geïnterviewd door Stephen Pincock.