Radar pogodowy - Captain Sim

Słów kilka o lotniczych radarach pogodowych Do dnia dzisiejszego powstało nieprzeliczone mrowie lotniczych radarów pokładowych, w większości wojskowych (nawigacyjne, zwiadowcze, naprowadzające uzbrojenie czyli celowniki radiolokacyjne, itp.). Z zastosowań cywilnych najbardziej znane są radary meteorologiczne, niewielkie urządzenia o czułości i zasięgu wystarczającym do wykrycia frontów burzowych przed samolotem, z reguły współpracujące z komputerem nawigacyjnym samolotu. Cyfrowe radary pogodowe działają na ogólnie znanej zasadzie zobrazowania echa. Radar wysyła krótkotrwały impuls energii elektromagnetycznej, który porusza się w przestrzeni w postaci fali elektromagnetycznej. Kiedy fala ta spotyka cel , cześć tej energii zostaje odbita i wraca do anteny. Odbiornik radaru mierzy czasz jaki upłynął od momentu wysłania impulsu do powrotu echa i określa odległości do celu. Ponieważ antena radaru skanuje przestrzeń przed samolotem w sposób synchronizowany z wysłanym sygnałem, znany jest namiar na cel, a na ekranie powstaje obraz, który jest przekrojem poprzecznym celu widzianym z góry. Wskaźnik radaru nazywa się PPI - plan position indicator. Grubość warstwy zobrazowanej na ekranie zależy od wysokości jak i kąta pochylenia anteny tzw. TILT. Radar pogodowy może czasami wykryć inny samolot, szczególnie lecący naprzeciwko, ale nie jest on przeznaczony do unikania kolizji. Nie jest również radarem nawigacyjnym, chociaż gdy pochylimy antenę w dół uzyskamy odbicia od powierzchni ziemi, a wybranie pozycji selektora parametrów pracy w modzie MAP ułatwia uzyskanie tych odbić. Z punktu widzenia bezpieczeństwa lotu, groźne zjawiska meteorologiczne, które powinny być unikane to grad oraz turbulencja. Niestety żadne z nich nie jest bezpośrednio widoczne na ekranie radaru. Radar ukazuje jedynie te obszary opadów deszczu, z którymi zjawiska te są związane. Radar najlepiej wykrywa wodę w postaci ciekłej ( nie wykryje pary wodnej, lodu, suchego i małego gradu). "Widzi" jedynie deszcz, mokry śnieg, mokry grad oraz suchy grad. Typowy radar meteorologiczny posiada kilka standardowych funkcji m.in. RANGE SELECTION (wybór zasięgu), GAIN (wzmocnienie), mod pogodowy, mod MAP ( tryb nawigacyjny) oraz TILT (kąt pochylenia anteny). Wydaje się, że wszystkie funkcje radaru są łatwe do zinterpretowania i wykorzystania, jednak okazuje się, że największe kłopoty sprawia posługiwanie się kątem pochylenia anteny TILT, który zazwyczaj jest wykorzystywany niewłaściwie, a którego prawidłowa obsługa ma istotne znaczenie dla bezpiecznego przebiegu lotu w warunkach burzowej pogody. Pilot może i powinien posługiwać się tiltem w celu zminimalizowania odbić od powierzchni ziemi, wtedy kiedy chce obserwować zjawiska pogodowe, jest to bardzo ważne zwłaszcza podczas lotu w terenie górzystym. Należy pamiętać, że część chmury leżąca ponad poziomem zamarzania, jest znacznie gorzej widoczna na ekranie radaru dlatego, że jak wiemy woda w postaci lodu znacznie gorzej odbija fale radarowe niż deszcz. W instrukcji użytkowania radaru są podane tabele z zalecanymi kątami pochylenia anteny zapewniającymi uzyskanie minimalnych odbić od powierzchni ziemi, jednak pilot zawsze powinien brać pod uwagę dodatkowe czynniki np. obecność wysokich gór pod samolotem, które będą redukowały zasięg radaru. Kąt pochylenia anteny radaru powinien być tak dobrany, aby na granicy zasięgu ekranu mogły pojawiać się tylko najwyraźniejsze odbicia od celów naziemnych. Sposób posługiwania się kątem pochylenia anteny jest często niedoceniany lub wręcz lekceważony. Jest to niezwykle groźne dla bezpiecznego posługiwania się radarem pokładowym. Jeżeli bowiem nieprawidłowo ustawimy TILT, to nasz obraz pogody może być fałszywy, burze mogą być niezauważone lub ich intensywność niedoceniona. Górne poziomy burz są najbardziej niebezpieczne, z powodu dużego prawdopodobieństwa spotkania gwałtownych prądów pionowych i opadu gradu o dużej średnicy. Pamiętajmy, że grad i podmuchy pionowe nie dają silnych odbić, ponieważ nie posiadają wody w stanie ciekłym, to znaczy nie posiadają dużych zdolności odbijania promieniowania radarowego. Idealny kąt pochylenia anteny jest wówczas, kiedy widzimy jeszcze kilka odbić od ziemi na skraju zasięgu ekranu. Prawidłowe posługiwanie się kątem pochylenia anteny wymaga jego ciągłej zmiany (w miarę zbliżania się samolotu do burzy), na tyle, żeby odbicia od ziemi nie były "tłem" obrazu radarowego. W normalnych warunkach (takich jakie spotykamy w umiarkowanym klimacie), groźna burza może rozwinąć się w ciągu 10-ciu minut, a więc w czasie, kiedy samolot będzie się do niej zbliżał. Jeżeli kąt pochylenia anteny pozostaje stały w czasie lotu na dużych wysokościach, to burza wykryta na dalekim zasięgu może wykazywać słabnące echo, lub nawet zniknąć z ekranu. Dzieje się to dlatego, że burza oglądana z odległości 100 NM jest cała pokryta wiązką, a w miarę zbliżania się "wchodzi podwiązkę". Lecąc na małych wysokościach należy podnieść antenę do góry, żeby uniknąć przelatywania pod burzą, co może być groźne. Istnieją dowody, że maksymalna turbulencja występuje w chmurach burzowych na średnich wysokościach (20 - 30 tysięcy stóp), ale nie znaczy to, że turbulencja pod chmurami może być lekceważona. Jest ona wywoływana przez wypływające z burzy powietrze i może być bardzo silna na małych wysokościach w sąsiedztwie burzy. Na małych wysokościach lotu kąt nachylenia anteny powinien być ustawiony tak, żeby odbicia od powierzchni Ziemi wystąpiły jedynie na peryferiach ekranu. Pamiętać należy także że nadmierne podniesienie anteny do góry jest niewskazane, ponieważ wiązka radaru będzie wtedy "opromieniowywać" chmurę powyżej poziomu zamarzania, a tym samym echo będzie słabe i może to być mylące dla pilota. Niektóre fakty dotyczące groźnych zjawisk pogodowych: - Turbulencja powstaje gdy spotykają się dwie masy powietrzne o różnych temperaturach lub ciśnieniach. - Takie zderzenie mas powietrza powoduje powstawanie burz. - Burze wytwarzają deszcz. - Radar wykrywa deszcz, (ujawnia tym samym turbulencję). - Kiedy burza jest w stadium cumulusowym, na ekranie radaru pojawiają się echa, które stopniowo rosną i stają się coraz silniejsze. Należy wtedy antenę pochylać w dół i w górę drobnymi zmianami kąta pochylenia, żeby zobaczyć maksymalny zasięg echa. - Kiedy burza jest w stadium dojrzałym, echa są wyraźne i ostre, wtedy najczęściej pada grad - Kiedy burza jest w stadium rozpadu, strefa deszczu jest największa i pokazuje się przy lekkim pochyleniu anteny w dół. Typowe kształty towarzyszące poważnym zagrożeniom dla bezpieczeństwa lotu Echa w kształcie "haka" należy omijać w odległości co najmniej 20 NM. Echo w kształcie haka jest prawdopodobnie najbardziej znanym echem towarzyszącym niebezpiecznym zjawiskom pogodowym i najczęściej obserwowanym na radarze. Takie echo pokazane jest na rysunku poniżej:

"Haki" spotyka się w prawej tylnej części echa burzy, (ćwiartka płd/zach. W stosunku do kierunku ruchu burzy. Hak nie jest echem tornada. Mikroskopijny niż powstaje właśnie w tym miejscu, w pobliżu brzegu burzy, ma on na ogół średnicę 3-10 NM. Opady deszczu są "pociągane" do krążenia zgodnie z cyrkulacją niżową - do środka niżu. Tornada powstają w tym mininiżu, w sąsiedztwie haka. Według statystyk NSSL (National Severe Storms Laboratory) 60% wszystkich obserwowanych haków posiadało stowarzyszone z nimi tornada. Należy więc zawsze podejrzewać, że hakowi towarzyszy tornado. Należy jednak pamiętać, że może być hak bez tornada i vice versa. Należy również pamiętać, że kiedy widzimy na ekranie hak, to w pobliżu niego występuje średnia lub silna turbulencja, silne uskoki wiatru i grad. Starajmy się nie dać zaskoczyć niespodziewanym rozwojem sytuacji, bo pomimo, że obserwowano wiele ech w kształcie haka, nie stowarzyszonych z tornadami, to pamiętajmy, że taki "hak" zwiastujący niebezpieczeństwo trwa około 5-ciu minut i ma mniej niż 25NM średnicy. Należy również pamiętać, że obserwowano tornada stowarzyszone z hakami występującymi w innej niż zazwyczaj części chmury. Echa w kształcie litery "V" należy omijać w odległości 20 NM. Wielkie pojedyncze echo może czasem przybierać kształt litery V pokazane jest na rysunku poniżej:

Echa te powstają na skutek zmian kierunku wiatru na czole burzy. Burze z takimi echami są często bardzo silne, wytwarzają silne podmuchy, grad lub chmury typu "trąby powietrzne". Niebezpieczne echa przybierają kształt zbliżony właśnie do litery V. Wszystkie echa w kształcie "księżyca w nowiu" należy omijać w odległości 20 NM. Takie echo pokazane jest na rysunku poniżej:

Rogi łuku są skierowane w kierunku lotu samolotu, co mówi nam, że chmura intensywnie pochłania energię radaru i wskutek tego nie cała jest widoczna. Jest to szczególnie prawdziwe, kiedy tylna krawędź burzy (patrząc w kierunku lotu) jest bardzo dobrze zdefiniowana, co oznacza, że występuje tam bardzo silny gradient deszczu. Cała przestrzeń za silnym gradientem deszczu jest wypełniona cyjanem. Echa liniowe należy omijać w odległości 20 NM. Jedna z części linii może przyśpieszać przemieszczanie się i nadać linii kształt fali (rysunek poniżej):

Najbardziej niebezpieczna pogoda występuje w pobliżu litery S. Linie mogą dawać ciągłe lub prawie ciągłe echo. Takie burze są groźne dla operacji lotniczych i mogą zakłócać ruch lotniczy. Uwagi końcowe Radar meteorologiczny nie powinien służyć do robienia fotografii pogody, ale do ciągłej jej obserwacji. Żeby znaleźć bezpieczną i komfortową dla pasażerów drogę przez strefę opadów, zbliżając się do linii szkwałowej, należy uważnie studiować jej obraz radarowy. Im więcej wiemy o radarze, tym bardziej staje się on kompetentnym składnikiem systemu. Właściwe sterowanie radarem zapewnia nam uzyskanie na ekranie wszystkich szczegółów niezbędnych dla bezpiecznego operowania w strefach burzowych, a właściwa interpretacja zapewnia uniknięcie niebezpiecznych pułapek. CS Weather Radar CS Weather radar czyli radar pogodowy firmy Captain Sim został wprowadzono do sprzedaży ładnych kilka miesięcy temu ale do tej pory chyba nie ma recenzji tego produktu. Przynajmniej ja nie mogłem znaleźć. Aby nadrobić ten brak postaram się przedstawić jego wady i zalety potencjalnym użytkownikom. Dodatek dostępny jest jako osobny produkt, który można w bardzo łatwy i prosty sposób zaimplementować praktycznie do każdego samolotu czy śmigłowca w FSX. Jest on kompatybilny z DirectX 9 i 10. Bez żadnych problemów współpracuje także z Ultimate Weather FX , REX, ASA, FSInn. Działa jako "okienko" 2D więc przy odrobinie wiedzy można umieścić go na stałe w panelu 2D. Na różnych forach można znaleźć także porady jak to zrobić w VC. LINK do takiej instalacji w CS C-130. Zakup Aplikację można kupić wyłącznie w wersji download przez stronę Captain Sim jak również u innych renomowanych sprzedawców dodatków do FSa. Procedura jest standardowa. Płatność kartą lub w systemie PayPal i ściągniecie niewielkiego (3 MB) pliku. Cena 9,99 EURO. Instalacja Instalacja samego programu polega na uruchomieniu ściągniętego pliku, wskazanie ścieżki do FSX i wprowadzenie kodu aktywującego w jej trakcie. Program tworzy w głównym katalogu FSX folder CaptainSim/WXR. Tam tez znajduje się plik o nazwie WXR_editor.exe, który służy do instalacji i deinstalacji radaru w wybranym samolocie. Po jego uruchomieniu z rozwijalnego menu wybieramy samolot i panel, w którym zdecydowaliśmy się doinstalować radar i klikamy klawisz "Add WXR". Po uruchomieniu FSX otwarcia okna radaru dokonujemy w menu Views/Instrument Panel/CS Weather Radar. Aby odinstalować ponownie uruchomiamy WXR_editor.exe. Wyboru samolotu i panelu dokonujemy analogicznie i klikamy klawisz "Remove WXR".

Obsługa radaru

1 - BRT - Ustawienie jasności ekranu 2 - WX - Tryb pracy w normalnym modzie pogodowym. Po włączeniu w lewym dolnym rogu ekranu pojawi się skrót "Wx". Znaczenia kolorów wyświetlanego obrazu: Czarny - brak odbitego sygnału Zielony - słaby sygnał powrotny Żółty - średnia siła odbitego sygnału Czerwony - silne odbicie sygnału Purpurowy - bardzo silne odbicie sygnału 3 - WxA - Tryb pracy w alarmowym modzie pogodowym. Po włączeniu w lewym dolnym rogu ekranu pojawi się skrót "WxA". Znaczenia kolorów wyświetlanego obrazu: Czarny - brak odbitego sygnału Zielony - słaby sygnał powrotny Żółty - średnia siła odbitego sygnału Czerwony - silne odbicie sygnału Purpurowy - bardzo silne odbicie sygnału *Przy włączeniu tej opcji kolor purpurowy pulsuje na przemian z czarnym z częstotliwością 1 HZ. 4,9 - Range - Górny klawisz zwiększa a dolny zmniejsza zasięg radaru. Radar może pracować w następujących opcjach 5, 10, 20, 40, 80, 160, 240, 320 NM. Wybrany zasięg wyświetlany jest w górnym prawym rogu ekranu. 5 - STAB - Włączenie stabilizatora pozycji anteny. 6 - GAIN - Nastaw wzmacniacza sygnału od 0 do -20 dB. 7 - Wybór trybu pracy

ON - Tryb pracy normalny. System zaczyna działać po 60 sekundowym rozgrzaniu się w modzie Wx i zasięgu 80 NM.

TEST - Zestaw różnokolorowych łuków, które sprawdzają prawidłowość działania wyświetlacza. Test inicjalizowany jest przy zasięgu 80 NM. Zasięg może być zmieniany przy użyciu standardowych klawiszy. W czasie testu nie przekazywane są żadne informacje pogodowe. W lewym dolnym rogy wyświetlane jest słowo TEST.

STBY - Radar w pełni włączony ale nie przekazujący żadnych danych. Antena ustawiona jest na azymut 0 stopni i skierowana 30 stopni w dół. Napędy anteny pozostają zablokowane. W lewym dolnym rogu wyświetlane jest oznaczenie SBY.

OFF - Wyłączenie radaru. Przez około 30 sekund działa zasilanie podtrzymujące, które pozwala na automatyczne ustawienie się anteny na azymut 0 stopni i 30 stopni w dół. 8 - ON - Dioda sygnalizująca włączenie urządzenia. 10 - TILT/STAB - Umożliwia manualne ustawienie kata wychylenia anteny o 15 stopni w górę i w dół. Kat wychylenia wyświetlany jest na żółto w prawym górnym rogu ekranu z oznaczeniem D (do dołu) i U (do góry). Jak widać obsługa sama w sobie jest niezmiernie prosta natomiast prawidłowe ustawienie, w szczególności wychylenia anteny (tiltu) i zasięgu, oraz prawidłowa interpretacja obrazu pogodowego wymaga określonej wiedzy. Część informacji na ten temat można uzyskać z pierwszej części mojej recenzji a pogłębić wiedzę można studiując bardzo dobry manual dołączony przez Captain Sim do programu. Manual można ściągnąć TUTAJ .

Podsumowanie Rodzi się podstawowe pytanie na ile potrzebny i użyteczny jest taki dodatek do symulatora? Czy funkcje jakie spełnia są rzeczywiście pomocne czy stanowi on li tylko kolejny gadżet, który zapełnia nam miejsce na dysku? Odpowiedź nie jest prosta i oczywista i zależy, w mojej opinii, od stopnia zaawansowania i potrzeby uzyskania jak najwyższego stopnia realizmu indywidualnego użytkownika. Wydaje mi się, że znajdzie chyba większe zastosowanie przy lotach offline gdzie istnieje większa dowolność przy zmianie trasy w trakcie lotu. Przy lataniu online z aktywnym ATC bez wątpienia tez można to robić ale osobiście nie słyszałem o przypadkach aby pilot w czasie lotu prosił kontrolera o zgodę na zmianę trasy ze względu na pogodę. Ale być może nie mam racji. Jednak wracając do samego produktu to oceniam go jako bardzo dobry, któremu nie można w zasadzie nic zarzucić. Osobiście wykorzystuję go dosyć często wykonując loty offline dla Eagle Valley Air - linii skupiających tzw. bush pilotów. Trasy tych linii obejmują między innymi tereny Alaski gdzie zmiany i załamania pogody występują dosyć często. Kiedyś sprawdzałem go podczas zapowiadanego huraganu w rejonie Karaibów. Działał znakomicie. Czy warto go kupić? Na pewno tak jeżeli chcemy podnieść realizm naszych lotów za niewielką cenę. Literatura: 1. Kayton M., Fried W.R.: Elektroniczne układy nawigacji lotniczej, WKiŁ, Warszawa 1975 2. PRIMUS 880 Digital Weather Radar System, Pilot's Manual, Honeywell 1999. 3. H. Krasowski: Zasada działania radaru meteorologicznego, Poradnik pilota B-767 4. Łukasz Szostak: Radary Meteorologiczne - Interpretacja wskazań - seminarium dyplomowe 2001/2002 Ocena 5 (w skali od 1 do 5, ocena 6 - extra produkt)

Kopiowanie i publikowanie wyłącznie za zgodą autora.