Radiolokátory používané v civilním letectví v Československu do roku 1989

Transkript

1 Radiolokátory používané v civilním letectví v Československu do roku 1989 Vladimír Němec i, Jiří Šála ii Abstract: Purpose of this article is to describe radars used for providing civilian Air Traffic Services in Czechoslovakia before year It divides radars according to its purpose to en-route and terminal. It also shows its development through time and focuses on historical background. Keywords: En-route radar, Terminal radar, Tesla Pardubice, Czechoslovakia, History, RL-1, RL- 2/RP-2, RP-3G, RP-4G, RL-41, Astre-I, Pohon A, OR-1, OR-2, TR-23 MR, AIL AN-TPX 42, Koren 1. Úvod Ačkoli první doložené úspěšné pokusy s radiolokací pocházejí z roku 1904 z Kolína nad Rýnem, reálného rozšíření se radiolokace dočkala až s pokrokem v elektronice na konci 30. let. Praktické pokusy v Československu nicméně pocházejí až z období po druhé světové válce. První pokusný vzorek přehledového radiolokátoru byl vyroben v roce 1949 a ten byl v roce 1950 předán v mobilní verzi armádě. Od té doby bylo vyrobeno ještě několik zajímavých prototypů, nicméně všechny byly pro armádní použití. Československá vláda objednala vývojové práce na civilní radiolokátory až v první polovině 50. let. Od té doby probíhal vývoj československých civilních radiolokátorů, přičemž většinu z používaných modelů vyrobila Tesla Pardubice n. p.. 2. Radiolokátory pro letištní a přibližovací službu řízení Ačkoli autoři rozdělili radiolokátory dle služby, pro kterou byly využívány. U některých z nich dochází k prolínání jejich využití. To znamená, že radiolokátor byl používán, či zamýšlen k používání jak pro přibližovací a letištní, tak pro oblastní službu řízení Radiolokátor RL-1 Jednalo se o první civilní radiolokátor v Československu. Byl instalován v roce 1957 na letišti v Praze Ruzyni a poté v Bratislavě. V roce 1966 byl repasovaný radiolokátor RL-1 instalován také na letišti Sliač. Jednalo se o primární stacionární přehledový okrskový radiolokátor o dosahu až 45 km, pracující na vlnové délce 3 cm (pásmo X) s impulsním výkonem 150 kw a opakovacím kmitočtem 1kHz s analogovým zobrazením. i Doc. Ing. Vladimír Němec, Ph.D., prof. h. c., Ústav letecké dopravy, ČVUT v Praze, Horská 3, Praha 2, , nemec@fd.cvut.cz ii Ing. Jiří Šála, Ústav letecké dopravy, ČVUT v Praze, Horská 3, Praha 2, , salajir1@fd.cvut.cz 1

2 Obr. 1 Vlevo indikátor zobrazení radiolokátoru RL-1 [5] a vpravo jeho anténa na střeše TWR Ruzyně [10] 2.2. Radiolokátor RL-2/RP-2 Jednalo se o vylepšenou verzi přehledového radiolokátoru RL-1 sdruženou s přesným přibližovacím radiolokátorem RP-2. Přehledový radiolokátor RL-2 umožňuje oproti RL-1 lepší potlačení stacionárních cílů. Zařízení RP-2 bylo v podstatě dnešním radiolokátorem typu PAR (přesný přibližovací radiolokátor), nicméně z důvodu příliš velké doby obnovy informace nesplňovalo přílohu Chicagské úmluvy ICAO Annex 10. Tento systém vznikl na základě požadavku státních orgánů a vznikl jako stavebnicová konstrukce, což se později ukázalo jako klíčové a přispělo k záchraně (přežití) českého radiolokačního průmyslu. Radiolokátory pracovaly v pásmu X s impulsním výkonem 150 až 200 kw a opakovacím kmitočtem 1kHz (2kHz pro radar RP-2) s analogovým zobrazením. RL-2 lze tedy charakterizovat jako primární stacionární okrskový radiolokátor a zařízení RP-2 jako primární stacionární přesný přibližovací radiolokátor. Ten sloužil k vedení letadla na přistání v případě nepříznivých meteorologických podmínek. Pro civilní použití vzniklo několik verzí tohoto radiolokátoru. Radiolokátor RL-2D/RP-2E Verze RL-2D/RP-2E měla oba radiolokátory zdvojené pro přepínání na zálohu, včetně dálkového ovládání. RP-2E měl dokonce i zdvojené anténní soustavy. Radiolokátor RL-2D měl na hlavním pracovišti dva přehledové indikátory a další tři umožňoval připojit pro jiné služby. Systém byl instalován v roce 1960 na letišti Praha Ruzyně, v Bratislavě (1962), v Brně (1963), v Ostravě (1964) a nakonec v roce 1966 v Košicích a Vodochodech (zde pouze zařízení RL-2D). Tyto radiolokátory byly také exportovány v letech 1960 až 1962 na letiště Berlin Schönefeld (včetně zařízení OR-2). V roce 1960 však dochází k radikální změně v politice československé vlády. Rozhoduje, že se nevyplatí vyvíjet a vyrábět radiolokační techniku pro domácí použití a export výrobků nepovažovali za pravděpodobný. V praxi toto rozhodnutí znamenalo faktickou likvidaci českého radiolokačního průmyslu. Nicméně ministerstvo civilního letectví SSSR projevilo zájem o radiolokátory RL-2/RP-2 a tak došlo v roce 1963 k instalaci zkušebního vzorku na letišti Moskva - Domodědovo. Testování proběhlo úspěšně a vedlo k podepsání dohody o dlouhodobých dodávkách pro SSSR. Součástí dohody byl požadavek zákazníka na neustálou postupnou modernizaci a úpravu dodávaných zařízení dle jeho přání. Tesla Pardubice tak získala zakázku snů velkosériovou výrobu radiolokátorů s předem zajištěným odbytem. 2

3 Obr. 2 Vlevo stanoviště přibližovací služby řízení v Praze s indikátory radiolokátorů RL-2D/RP-2E [1] a vpravo fotografie zobazení radiolokátoru RL-2D [4] Obr. 3 Vlevo anténa radiolokátoru RL-2D [5] a vpravo antény radiolokátoru RP-2E [5] Radiolokátor RL-2F Pro letiště Poprad vznikl v roce 1970 unikátní radiolokátor RL-2F. Jednalo se o kombinaci RP-3 (viz. Kapitola 2.3) a RL-2. Důvodem pro instalaci RL-2F bylo konání mistrovství světa v lyžování ve Vysokých Tatrách. Letiště Poprad v této době nebylo vybaveno systémem ILS, a tak bylo nutné instalovat radiolokátor typu PAR. Zařízení RP-2 nešlo vzhledem ke komplikovanému terénu v okolí letiště využít a tak volba padla na toto unikátní řešení. Radiolokátor RP-2F Jednalo se o nejvyšší modernizaci tohoto typu radiolokátoru a v Československu byl instalován pouze na jediném civilním letišti Sliač Radiolokátor RP-3G Tento radiolokátor, na rozdíl od RP-2, již vyhovoval požadavkům ICAO Annex 10 na zařízení PAR. Obsahoval nový anténní systém, který byl zároveň zdvojený do opačných směrů, čili umožňoval přiblížení v opačném směru. Zobrazení bylo řešené na bázi polovodičů pouze s výjimkou vakuové obrazovky. V Československu byl instalován pouze jediný exemplář a to v 70. letech na letišti Brno Tuřany. Obr. 4 Radiolokátor RP-3G na Kamčatce [4] 3

4 RP-3G tedy lze označit jako primární stacionární přesný přibližovací radiolokátor. Toto zařízení pracovalo v pásmu X s impulsním výkonem 150 kw a dosahem až 20 km. Zobrazení bylo stále analogové a monochromatické Radiolokátor RP-4G Tento radiolokátor opět vyhovoval ICAO Annexu 10 pro zařízení typu PAR a byl vhodný pro velká letiště. Anténní systém byl převzat ze systému RP-3 a celé zařízení již bylo řešené na bázi polovodičů. Jednalo se o poslední typ civilního zařízení PAR instalovaného v Československu před rokem 1989 (konkrétně 1984 v Praze Ruzyni). V té době probíhal i vývoj radiolokátoru RP-5, ale ten se poprvé u zákazníka instaloval až po roce Zařízení RP-4G má obdobné parametry jako předchozí typ RP-3G a lze jej opět klasifikovat jako primární stacionární přesný přibližovací radiolokátor. Obr. 5 Vlevo radiolokátor RP-4G na letišti Moskva - Šeremeťjevo [4] a vpravo indikátor zobrazení tohoto zařízení na letišti Praha Ruzyně [2] Indikátor všech popsaných zařízení typu PAR (radiolokátory RP-2 až RP-4) měl semilogaritmické zobrazení. Odchylky výšky a kurzu od ideální sestupové roviny byly lineární, ale vzdálenost od bodu dotyku byla uvedena v logaritmickém měřítku Radiolokátor RL-41 Tento radiolokátor vycházel z vojenské mobilní verze RL-4 a byl původně zamýšlen pro využití jak letištní a přibližovací službou řízení, tak i oblastní službou řízení. Vlivem okolností popsaných dále byl nakonec využíván pouze pro letištní a přibližovací službu řízení. Model RL-41 byl nakonec instalován na většině civilních letišť v Československu. Jednalo se o primární stacionární přehledový okrskový radiolokátor s elektronicky generovanou video mapou a pouze minimem vakuových součástek. Byl instalován na letišti Praha Ruzyně na přelomu 70. a 80. let. Dále byl instalován na letištích Brno Tuřany, Ostrava Mošnov, Košice, Sliač, Poprad a Vodochody. Radiolokátor pracoval v pásmu S a měl vlnovou délku 10cm. Jeho dosah byl až 200 km a měl impulsní výkon 800 kw. Obr. 6 Vlevo radiolokátor RL-41 na letišti Praha Ruzyně [1] a vpravo indikátor zobrazení tohoto zařízení na letišti Praha Ruzyně [2] 4

5 2.6. Pojezdový radiolokátor Thomson Astre-I V roce 1981 byl na letišti Praha Ruzyně instalován první primární stacionární pojezdový radiolokátor v Československu. Toto zařízení sloužilo až do 90. let a do roku 1989 to bylo jediné zařízení svého druhu na civilních letištích v Československu. Obr. 7 Vlevo radiolokátor Thomson Astre-I na letišti Praha Ruzyně [5] a vpravo indikátor zobrazení tohoto zařízení sdružený s výnosem z radiolokátoru RL-41 na letišti Praha Ruzyně [2] 3. Oblastní radiolokátory 3.1. Radiolokátor Pohon A Jednalo se o zkušební verzi prvního primárního stacionárního traťového přehledového radiolokátoru bez možnosti dálkového přenosu dat. V roce 1957 byl umístěn ve vlečném voze na letišti Praha Ruzyně, kde se střídali zkušení oblastní dispečeři a porovnávali informace z radiolokátoru se současnou vzdušnou situací, kterou získávali konzultací po telefonu Radiolokátor OR-1 OR-1 byl vylepšenou verzí systému Pohon A s možností dálkového přenosu dat. Jednalo se tedy o první provozně využívaný radiolokátor pro oblastní službu řízení. Ačkoli umožňoval potlačení stacionárních cílů, stále jich zobrazoval velké množství. Radiolokátor pracoval v pásmu S (vlnová délka 10 cm) s maximálním dosahem 450 km. V roce 1958 byl instalován v Praze, v roce 1959 v Brně a v roce 1960 v Bratislavě Radiolokátor OR-2 Radiolokátor OR-2 vznikl vývojem ze zařízení OR-1 a umožňoval lepší potlačení stacionárních cílů. Po technické stránce byl dosti podobný radiolokátorům RL-2 a RP-2. První instalace byla provedena na začátku 60. let v Praze a zároveň byl v této době také exportován na letiště Berlin Schönefeld. Obr. 8 Vlevo radiolokátor OR-2 na letišti Praha Ruzyně [5] a vpravo indikátor zobrazení tohoto zařízení na oblastní službě řízení Praha [5] 5

6 Primární přehledové radiolokátory nejprve pracovaly v pásmu X, později díky vývoji začaly využívat pásmo S. V tomto pásmu dosahovaly lepšího výškového krytí, většího dosahu, nižšího šumového čísla a celkově jednoduššího zpracování radarové informace. Pásmo S bylo také méně náchylné na útlum v atmosféře Radiolokátor Thomson TR-23 MR a AIL AN-TPX 42 Traťové primární přehledové radiolokátory OR-2, zavedené v 60. letech, již v 70. letech pomalu zastarávaly. Plánovalo se jejich nahrazení radiolokátory RL-41. Ty nicméně stále využívaly vlnovou délku 10 cm, ačkoli ve světě se pro primární radiolokátory již běžně používala vlnová délka 23 cm a hojně se využívaly sekundární radiolokátory (SSR). Bylo zamýšleno využívat radiolokátor RL-41 jak pro oblastní, tak pro přibližovací a letištní službu řízení. Nakonec jej však oblastní služba řízení nikdy nevyužívala. V rámci sbližování západu a východu bylo v roce 1973 uspořádáno mezinárodní sympozium o civilním letectví. Americká firma AIL (v té době již u nás byly instalovány její systémy ILS) vystavuje svůj SSR vyráběný ve velkých sériích, který byl uvolněn pro civilní použití v zemích východního bloku. Vznikla idea vytvoření společné instalace primárního radiolokátoru (PSR) Selenia a SSR AIL. Tesla podala námitku, že její radiolokátor RL-41 je dostatečně dobrý, aby nahradil PSR Selenii. Nicméně PSR Selenia pracoval již v pásmu 23 cm, a tudíž byl principiálně dokonalejším zařízením. Vojenští experti však podpořili námitku společnosti Tesla a tak se testovala společná instalace RL-41/AIL. Tato kombinace se ukázala jako naprosto nevhodná a nepoužitelná v automatizovaném provozu. Důvodem byl velký výskyt tzv. andělů (rychle vznikajících a zanikajících klamných cílů). Nakonec byl RL-41 v této instalaci nahrazen radiolokátorem Thomson TR-23 MR pracujícím v pásmu 23 cm. K jejich sdružené instalaci došlo v druhé polovině 70. let. Jinak je nutné poznamenat, že radiolokátory AIL fungovaly zhruba 20 let a za tu dobu byly takřka bezporuchové (kromě obvodů dodělávaných na přání převodů stop na metry apod.). Například obrazovky indikátorů vzdušné situace se za celou dobu provozního využívání nemusely vůbec měnit. Naproti tomu obrazovky radiolokátoru RL-41 měly zpočátku životnost pouze několik desítek hodin. Poté co skončil provoz zařízení OR-2, do doby, než se začal využívat AIL, se na oblastních střediscích řídilo ryze procedurálně. Toto období trvalo zhruba dva roky a pamětníci na to vzpomínají jako na směny hrůzy. Celkem byly instalovány dva sdružené radiolokátory AIL jeden v Praze a druhý v Bratislavě. V Praze bylo celkem 6 přehledových zobrazení 5 pro ACC Praha a 1 pro APP Praha. V Bratislavě byla celkem 4 přehledová zobrazení 3 pro ACC Bratislava a 1 pro APP Bratislava. Kombinace radiolokátorů PSR Thomson a SSR AIL byla tedy využívána jak oblastní, tak přibližovací službou řízení. Zařízení Thomson TR-23 MR lze klasifikovat jako primární stacionární traťový přehledový radiolokátor a zařízení AIL AN-TPX 42 jako sekundární stacionární traťový přehledový radiolokátor. 6

7 Obr. 9 Vlevo sdružená instalace radiolokátoru Thomson TR-23 MR a AIL AN-TPX 42 na letišti Praha Ruzyně [1] a vpravo indikátory zobrazení tohoto radiolokátoru na oblastním střediku řízení Praha [1] 4. Okolnosti budování radiolokační sítě v Československu Spolehlivé pokrytí vzdušného prostoru je možné pouze kombinací traťových radiolokátorů na vybraných výškových kótách a na řízených letištích. S prvními radiolokátory se již rýsovala myšlenka na stabilní pokrytí celého vzdušného prostoru. Po roce 1948 platila absolutní nadřazenost armády nad vzdušným prostorem. Z toho vyplývala podřízenost civilního řízení letového provozu vojenskému. Armáda pro své potřeby vyžadovala mobilní síť radiolokátorů, zatímco civilní složky preferovaly stacionární zařízení. To významně ovlivnilo budování radiolokační sítě, které lze celkově označit za nekoncepční. Jako příklad může sloužit středisko Buchtův kopec. Původně bylo budováno pro radiolokátor OR-2. Nicméně došlo k opoždění realizace a tak byl radiolokátor připravený pro toto středisko raději umístěn v Praze jako náhrada již dosluhujícího OR-2. Další zařízení OR-2 však nebylo k dispozici a tak se zde místo toho testoval první sovětský sekundární radiolokátor Koren a ověřoval se přenos digitálních informací. Na konci 70. let se připravovala instalace radaru Avia-C/Koren (polský PSR vlnová délka 23 cm a první sovětský SSR) ve střediscích Velký Javorník a Praha-Jih. Nikdy však nedošlo k provoznímu využívání tohoto systému. Jednalo se totiž o celkově horší zařízení, než v té době používaná kombinace PSR Thomson/SSR AIL. Existoval totiž plán, že celá traťová síť bude tvořena radiolokátory Avia-C/Koren. Důvodem byla direktiva na výhradní využití zařízení vyráběných v zemích východního bloku, ačkoli tato zařízení byla oproti západním výrobkům značně pozadu ve vývoji (zhruba o 10 let). Nicméně existovala střediska, která kombinaci Avia/Koren využívala např. přibližovací služba řízení na letišti Berlin Schönefeld. Všechny tyto pokusy lze označit za maření zdroji. Chyběl generální dodavatel celého systému, který by nesl celkovou odpovědnost. V celém projektu se tak rozmělňovaly odpovědnosti a jednotlivé složky navzájem nekomunikovaly. Navíc Tesla Pardubice tehdy vyráběla ve velkém radiolokátory pro SSSR a neměla zájem o maloobjemové dodávky pro domácího uživatele. 7

8 Ověřování funkčnosti celého systému bylo prováděno pod nátlakem a pouze formálně. Například se předstíralo provozní využívání střediska Buchtův kopec. Ve světle těchto skutečností je potřeba vidět instalaci a provozní využívání radiolokátorů popsaných v předcházejících kapitolách jako velký úspěch a případné nedostatky, či zastaralost používané techniky vnímat v kontextu doby. Pro představu ještě uvádíme vizi pro budoucí využití PSR a SSR z 80. let. Oblastní služba řízení měla využívat pouze SSR, ačkoli v té době využívala kombinaci PSR a SSR v jednom zobrazení. Přibližovací a letištní služba řízení na letištích Praha a Bratislava měla využívat kombinaci PSR a SSR, což odpovídalo již skutečnosti, jelikož obě služby řízení využívaly zároveň radiolokátory RL-41 a PSR Thomson/SSR AIL. Ostatní přibližovací a letištní služby měly vyžívat pouze PSR. 5. Závěr V západních zemích se v civilním letectví radiolokátor začal využívat ihned po skončení druhé světové války. U nás byl v podstatě předmětem vojenského tajemství a primárně se vyvíjely vojenské verze, které byly posléze modifikovány pro civilní použití. V počátcích byla technika vyvíjená v Tesle Pardubice na úrovni srovnatelné se západními státy. Vlivem izolace a systémového zaostávání ve vývoji elektroniky se postupně vytvořil rozdíl mezi západní a východní technikou, který v 80. letech dosahoval minimálně 10 let. Vzhledem ke státní politice byla většina radiolokátorů používaných pro civilní leteckou dopravu domácí výroby. Výjimku tvořily pouze kombinovaný radiolokátor PSR Thomson a SSR AIL a primární pojezdový radiolokátor Thomson Astre. Literatura [1] Závodský, Karel. Historie řízení letového provozu v České republice. Praha: Picta Golem, [2] Havel, Karel. Řízení letového provozu. Praha: NADAS, ISBN [3] Závodský, Karel. Historie řízení letového provozu: Praha: your ARTillery, ISBN [4] Bezoušek, Pavel a Václav Špás. Historie radiolokační techniky v Československu. Pardubice: Univerzita Pardubice, ISBN [5] Dudáček, Lubomír. Dopravní letiště Prahy: Praha: MBI, ISBN [6] Strip červen 2016: Podnikový zpravodaj Řízení letového provozu ČR, s. p. Jeneč: Aprinto Group, s. r. o., [7] Strip květen 2016: Podnikový zpravodaj Řízení letového provozu ČR, s. p. Jeneč: Aprinto Group, s. r. o., [8] Strip duben 2016: Podnikový zpravodaj Řízení letového provozu ČR, s. p. Jeneč: Aprinto Group, s. r. o., [9] Strip březen 2016: Podnikový zpravodaj Řízení letového provozu ČR, s. p. Jeneč: Aprinto Group, s. r. o., [10] Letectví + Kosmonautika. 2003, (13/03). ISSN