24.06.2013r. Kraków

 

Zarys historii nawigacji lotniczej.

Radiolokacja na lotnisku podczas lądowania.

 

Wstęp

W poprzednim rozdziale „Zarys historii nawigacji lotniczej. Radary 1950r.-1990r.” przedstawiłem sprzęt radiolokacyjny użytkowany w Wojsku Polskim i w lotnictwie cywilnym, a przede wszystkim wskazałem na sukcesy Polskiej Radiolokacji tamtego okresu. Obecnie przedstawię wykorzystanie radiolokacji w newralgicznym momencie lotu samolotu i śmigłowca, czyli podczas lądowania. Przypomnę, iż w poprzednich Rozdziałach zwróciłem uwagę na fakt konieczności umożliwienia lądowania samolotów w trudniejszych warunkach pogodowych. Było to związane z ekonomią oraz zastosowaniami militarnymi. W 40-latach w USA tamtejsza poczta dostrzegła spore straty finansowe z powodu niedostarczania przesyłek na czas, co wiązało się z tym, że około 25 % lotów z pocztą kończyło się na innych lotniskach niż docelowe. Po prostu warunki pogodowe nie pozwalały lotnikom na lądowanie w złych warunkach pogodowych (niska podstawa chmur, mgła, silnie opady deszczu lub śniegu). Gdyby tylko załoga samolotu znała dokładną swoją pozycję, gdyby widziała drogę startową – to lądowanie w takich warunkach atmosferycznych mogłoby się odbyć.

Jeszcze jedna uwaga. W 50/60-latach powstawały samoloty, które przez producentów były reklamowane jako – „Samolot działający w każdych warunkach atmosferycznych.” Jak się jednak boleśnie przekonano, istnieją takie warunki pogodowe, które są w stanie uniemożliwić lot samolotu. Tym parametrem jest siła wiatru, a tutaj mamy wszystkie tajfuny, cyklony, tornada, trąby powietrzne, huragany i wichury.

 

Pierwsze systemy lądowania w złych warunkach pogodowych

Pierwsze systemy lądowania w złych warunkach pogodowych niemal natychmiast zaczęły się rozwijać dwutorowo. Jedne to systemy stacjonarne, a drugie to systemy mobilne lub przewoźne. Bo musimy pamiętać, że był to okres II wojny światowej i w wykorzystaniu urządzeń liczyła się możliwość ich transportu.

W 1944r., narodził się pierwszy mobilny system kontrolowanego podejścia do lądowania (Ground-controlled approach), który otrzymał wojskowe oznaczenie AN/MPN-1 (M-mobilny, P-radar, N-nawigacja). Zestaw zawiera dwa systemy typu PE-127, każdy o mocy 7,5 kW. Jeden pracuje horyzontalnie, a drugi w azymucie. Pracuje w zakresie wysokiej częstotliwości (HF) i bardzo wysokiej częstotliwości (VHF). Zestaw ma zasięg 30 mil (48 km) i zasięg w pułapie 4 000 ft (1 200 m). Operator widzi podchodzący do lądowania samolot na dwóch ekranach i poprzez układ radiostacji łączności - nadajnik SCR-274 i odbiornik BC-342, przekazuje stale załodze samolotu ich położenie.

Radar podejścia do lądowania AN/ MPN-1 z 1944r. Zdjęcie US Army

 

Powstała cała seria mobilnych radarów kontroli podejścia do lądowania; AN/MPN-2, AN/MPN-3, AN/MPN-5, AN/MPN-8, AN/MPN-11, AN/MPN-14, AN/MPN-25. W wersji AN/MPN-11 istotną zmianą było przedstawienie obu obrazów na jednym ekranie CRT. W wersji AN/MPN-14 zastosowano urządzenie identyfikacyjne poprzez radar wtórny. Ostatnia wersja AN/MPN-26 była opracowywana z początkiem XXI wieku, ale w 2008r. program został anulowany. Jankeskie systemy rozwijały się w zależności od potrzeb. Najbardziej złożone były zainstalowane na 9 samochodach wielkości wana. W niektórych przypadkach, część urządzeń z danego systemu, była instalowana na stałe i tylko w ostateczności była przewożona. Ta sytuacja wynikała z rachunku ekonomicznego. Pierwsze takie rozwiązania pojawiły się w połowie 50-lat. Systemy te były popularnie nazywane Systemami Niewidomego Nawigowania. Dlatego w imperium moskiewskim, a potem w Układzie Warszawskim przyjęła się nazwa System Ślepego Lądowania.

Z początkiem 50-lat zaczęto także opracowywać inny system instrumentalnego podejścia do lądowania. Na wstępnie podam, że system ten wywodzi się z systemu Eureka-Rebeka z 1943r., opracowanego w celach desantowych w UK. Znalazł on potem inne zastosowania, w tym do lądowania. Na końcu drogi startowej (patrząc z kierunku lądującego samolotu) ustawiano nadajnik, a właściwie dwa nadajniki. Jeden emitował fale w poziomie, drugi w pionie. Jedne w Alfabecie Morse’a były kropkami, a drugie kreskami. Na samolocie zainstalowana była jednostka zwana Rebeka. Pilot tak sterował samolotem, aby był najsilniejszy sygnał kropek i kresek, bo on zależał od położenia samolotu. Jest to wczesna wersja lokalizatora z bardziej popularnego systemu lądowania według przyrządów, czyli ILS.

Jak więc, nie trudno zauważyć, już na przełomie 40/50-lat istniały wyrafinowane systemy lądowania. Jednak teraz odzywają się; bezpieczeństwo, ekonomia i interesy imperialne. W zależności od tego, który z tych czynników bierze górę, to tak rozwija się technika i jej zastosowanie. Dlatego w 50-latach sięgnięto po prostsze systemy ułatwiające lądowanie.

System lądowania NDB

W Rozdziale „Nawigacja. Zarys historii nawigacji”, wspomniałem o systemie nawigacyjnym NDB (Non-Directional Beacon), który jest złożony z bezkierunkowych radiolatarni naziemnych i odbiorników na pokładzie samolotu. Na podstawie założeń tego systemu opracowano w USA system lądowania. Jest on oparty na trzech radiolatarniach umieszczonych w osi pasa (DS. lub po angielsku RWY), na ścieżce podejścia,  w odpowiednich odległościach. Załoga samolotu podczas podejścia przelatując nad radiolatarnią najdalszą wie jaka odległość dzieli ją od progu pasa i jest w stanie ustawić odpowiedni kąt schodzenia. Przelot nad radiolatarnią środkową ma potwierdzić prawidłowy tor zejścia, a przelot nad radiolatarnią najbliższą pozwala wprowadzić drobne korekty lub samolot ma odejść na drugi krąg. Radiolatarnia najbliższa znajduje się w miejscu decyzji (lądujemy lub odchodzimy). Do odbioru sygnałów na pokładzie samolotu używa się dwóch radiokompasów ADF. Ten system był używany w USA od początku 50-lat do połowy 60-lat. był stosowany w lotnictwie komercyjnym, a zastąpił go system ILS.

Lądowanie w systemie NDB 1950r. Zdjęcie Karol Placha Hetman

 

Układ NDB w nawigacji jest stosowany do czasów obecnych, z uwagi na jego prostotę. Aktualnie skład się z naziemnego nadajnika radiowego niskiej częstotliwości, używanego głównie jako podejścia instrumentalnego do lotnisk i platform wiertniczych na morzach. NDB transmituje wielokierunkowy sygnał, który jest odbierany przez ADF (standardowy przyrząd na pokładzie samolotów i śmigłowców). Pilot korzysta z niego do określenia kierunku NDB w stosunku do samolotu. Aby nawigować przy użyciu ADF, pilot wybiera częstotliwość NDB i kompas (lub strzałka) ADF wskazuje pozycję stacji. Sygnał NDB jest wysyłany kodem Alfabetu Morse’a co umożliwia identyfikację NDB. NDB jest używany w lotnictwie i standaryzowany przez ICAO, Międzynarodowej Organizacji Lotnictwa Cywilnego. Załącznik 10, określa, że ​​NDB ma pracować na częstotliwości pomiędzy 190 kHz – 1 800 kHz. W Ameryce Północnej, zakres częstotliwości wynosi zwykle 190 kHz – 625 kHz, dla operacji morskich na Morzu Północnym 500 kHz – 1 250 kHz, a w Brazylii używa się 1 500 kHz. Zazwyczaj NDB mają moc od 25 W do 125 W, przy zasięgu na odbiór do ok. 100 NM. Wyższe systemy zasilania od 500 W do 1 000 W stosowane są do dalszych zasięgów. Zasięg zależy od wielu czynników, takich jak moc wyjściowa, antena, przewodność gruntu, częstotliwości, warunków na miejscu, szerokość geograficzna, oraz stanu odbiornika ADF. Układy NDB są wysoce niezawodne. Zwykle zapewniają dekady nieprzerwanej służby Są tanie w zakupie i obsłudze. Z tego powodu, NDB są nadal używane na świecie. Ich obecnie, główne zastosowanie, to instrumentalne podejście śmigłowców do platform wiertniczych na morzach (od 1960r.). Jednak stosowane jest także do przyrządowego podejścia na radiolatarnię przy lotniskową, zwaną LOM (Locator Outer Marker) do naprowadzenia na system lądowania ILS. LOM wyznacza początkowy obszar podejścia ILS. Stosuje się go na tych lotniskach, które nie dysponują radarami typu ATC (Air Traffic Control). Jednak NDB posiada pewne wady, które powodują jego niedokładność funkcjonowania, szczególnie podczas burz i w porze nocnej. Dlatego został zastąpiony przez bardziej precyzyjne systemy VOR i TACAN (dla wojska).

 

Technika lądowania z wykorzystaniem USL

USL (Urządzeń Ślepego Lądowania).

Odmianą systemu lądowania NDB opracowanego na zachodzie, stał się system lądowania NDB opracowany na wschodzie w imperium moskiewskim. Liczbę radiolatarni bezkierunkowych ograniczono do dwóch, a podejście do lądowania realizuje się w tak zwana „ósemkę”, z pierwotnym przelotem nad lotniskiem, namierzając jej radiostację łączności, aby załoga mogła sobie wyrobić odległość po czwartym zakręcie do lotniska. Lub, co stało się normą, z pierwotnym przelotem nad radiolatarnia dalszą.

Podejście do lądowania w systemie NDB z wykorzystaniem radiostacji łączności na lotnisku i radionamiernika. Zdjęcie Karol Placha Hetman

Podejście do lądowania w systemie NDB z wykorzystaniem radiolatarni dalszej. Zdjęcie Karol Placha Hetman

 

Zarówno w pierwszym jak i w drugim przypadku, nawigowanie było mało precyzyjne, dlatego system ten musiał zostać zmodyfikowany, poprzez dodanie radaru, przynajmniej dwu-współrzędnego (2D, odległościomierza).

Technika lądowania z wykorzystaniem USL (Urządzeń Ślepego Lądowania) polega na wyjściu nad dalszą radiolatarnię prowadzącą nad chmurami, a następnie na wykonaniu lotu z kursem odwrotnym od kursu pasa startowego, z niewielkim odchyleniem w bok. Po ustalonym czasie wykonuje się zakręt (nr 3, 4) na kurs lądowania, ustawiając się w jego osi. W tym czasie manewruje się samolotem tak, by wskazówka radiokompasu pokazywała „0 stopni”, a kurs magnetyczny pokrywał się z magnetycznym kursem pasa startowego. Dla ułatwienia wskazówka radiokompasu jest zamontowana na tym samym przyrządzie, co busola żyromagnetyczna, na której jest też wskaźnik ustawiany na kurs pasa. Zgranie obu wskazówek na „0 stopni” to lot w kierunku dalszej radiolatarni prowadzącej z kursem pasa, czyli lot w jego osi. Odlecenie od radiolatarni dalszej z kursem odwrotnym od pasa pozwala na wyrobienie odpowiedniej odległości, potrzebnej na zniżanie samolotu z takim obliczeniem (odpowiednio dobiera się prędkość opadania na wariometrze przy zadanej prędkości lotu), by na odległości 12 000 m mieć pułap 600 m. Wtedy wchodzi się na ścieżkę podejścia nachyloną ok. 3 stopnie w stosunku do powierzchni ziemi, co pozwoli na dolecenie do dalszej radiolatarni prowadzącej (zwykle 4 000 m od pasa) na wysokości ok. 200 m. Przy korzystaniu z USL mniej więcej w tym momencie trzeba wyjść z chmur i zobaczyć ziemię, ale pas może być jeszcze nie widoczny. Widzialność pod chmurami może być bowiem rzędu 2 000 – 3 000 m. Widzialność to wartość względna. Obiekty na ziemi powoli wyłaniają się z mgły (deszczu, zamglenia), początkowo niewyraźnie, a później coraz lepiej. Obiekty kontrastowe widać dalej, a silne światła – najdalej, niekiedy dwa-trzy razy dalej, niż wynosi „oficjalna” widoczność. Dlatego w trudnych warunkach atmosferycznych włącza się też światła pasa i ścieżki podejścia. Z takiego systemu USL korzystano praktycznie już w czasie II wojny światowej. W 50-latach system został uzupełniony o stacje radiolokacyjne (na wschodzie system RSP). Systemy USL pozostały na lotniskach do chwili obecnej (2010r.). Stanowią one istotne uzupełnienie popularnych ILS, pozwalając na kontrolę, czy ILS pracuje prawidłowo.

Uzupełnieniem systemu USL na lotniskach jest RSL. RSL to nic innego jak stacja radiolokacyjna precyzyjnego podejścia. Jego głównym elementem jest radar obserwujący ścieżkę podejścia do lądowania w zakresie kilkunastu-kilkudziesięciu stopni na lewo i prawo od osi pasa, od powierzchni ziemi do kąta kilkunastu- kilkudziesięciu stopni w górę. Samoloty podchodzą do lądowania jak wg. USL, ale dodatkowo operator tego radaru podaje załodze poprawki, mówiąc pilotowi przez radio, czy ma wykonać dochylenie w lewo bądź w prawo, zmniejszyć lub zwiększyć zniżanie. Częścią takiego systemu na Wschodzie jest też drugi radar, obserwujący dookrężnie ruch wokół lotniska, pozwalający wyprowadzić samolot wprost na zakręt nr 4, na kurs lądowania w odpowiedniej odległości od pasa i nie trzeba już przelatywać nad radiolatarnią dalszą, robiąc typową dla USL ósemkę, wyrabiając odległość od pasa czasem i prędkością lotu od dalszej radiolatarni prowadzącej w locie od pasa.

Na Zachodzie wyprowadzeniem na punkt zakrętu na kurs lądowania zajmuje się Kontrola Zbliżania, dysponująca własnym radarem. Dopiero po zakręcie przekazuje się załogę pod opiekę operatora radaru precyzyjnego. Na Wschodzie system taki ma nazwę RSP (Radiołokacjonnaja Sistiema Posadki), tłumaczoną na Polski jako RSL (Radiolokacyjny System Lądowania). Jeden nawigator (operator) RSL spełnia funkcję typową dla zachodniej Kontroli Zbliżania, zaś drugi, typową dla kontrolera radaru precyzyjnego, zwanego na zachodzie PAR (Precision Approach Radar). RSP (RSL) czy PAR jest oczywiście systemem starszym, niż ILS. W cywilu niemal wszędzie został on już wycofany. Ale wojsko z różnych względów go używa nadal i będzie używać w przyszłości. Po pierwsze, dubluje on funkcje ILS i może być pomocny w przypadku uszkodzenia lub zakłócenia ILS, czy przy uszkodzeniu samolotu, w którym korzystanie z pokładowej awioniki jest niemożliwe. Po drugie, rozwinięcie ILS na obcym lotnisku jest długotrwałe i pracochłonne, a rozstawienie RSL czy PAR trwa krótko i system jest szybko gotowy do pracy. Dlatego zarówno na Wschodzie, jak i w NATO taki system jest stosowany nadal i nie traktuje się go jako „przestarzały”, „archaiczny”, „muzealny”. Oczywiście, podstawowym jest ILS (lub MLS – mikrofalowa odmiana ILS), a na Wschodzie PRMG, ale RSL/PAR nikt nie wyrzuca. Korzystanie z RSL jest nieco inne, niż z zachodniego PAR. Różnica polega na odmiennej procedurze stosowanej na wschodzie, a odmiennej procedurze stosowanej w NATO i w ogóle na zachodzie. Ale to tylko kwestia sposobu wykorzystania systemu, bowiem zachodni kontroler radaru precyzyjnego podejścia mógłby hipotetycznie usiąść przed wskaźnikiem RSL, a następnie pracować po swojemu i vice-versa. Na wschodzie pilot zgłasza przelot ustalonych punktów (1 000 m, 600 m, dalsza, bliższa, itd.), a nawigator RSL potwierdza mu to podając odległość do progu pasa. Nawigator RSL w zasadzie włącza się tylko w ustalonych miejscach, ale także zawsze wtedy, gdy pilot odchyla się od osi pasa bądź w płaszczyźnie pionowej – od ścieżki podejścia. Wówczas podaje mu komendy, np. „5 stopni w lewo” bądź „zmniejsz zniżanie o połowę”. Za każdym razem pilot potwierdza otrzymanie takiej komendy podając swoją wysokość. Z kolei wg procedury NATO wykonuje się tzw. „talk down”. Kontroler radaru precyzyjnego podejścia (odpowiednik nawigatora RSL) wygłasza ciągły monolog podając poprawki bądź potwierdzając przemieszczanie się samolotu po ustalonej ścieżce podejścia. Przy okazji, kontroler radaru precyzyjnego podejścia nie powie „pięć stopni w prawo” tylko „kurs 265”, jeśli kurs pasa wynosi 260 stopni. Niemniej jednak w ten ciągły trajkot pilot nie jest w stanie się włączyć, więc tu się nie potwierdza. Kontroler radaru precyzyjnego podejścia wie, że pilot go słyszy, bo widzi, czy pilot wykonuje jego komendy.
Co innego to kwestia wykonywania komend nawigatora RSL (kontrolera PAR). Jeśli nakazuje on przejście do lotu poziomego, a następnie przejście na wznoszenie, to tego ignorować nie wolno, bo zejście pod ścieżkę, a zwłaszcza na małej odległości od pasa, czyli na małej już wysokości, to bardzo niebezpieczne. 
Wg wojskowych procedur USL z RSL pozwala na lądowania w dzień na samolotach poddźwiękowych, w tym transportowych, przy podstawie chmur 150 m i widzialności 1 500 m. Oczywiście dla różnych generacji stacji radiolokacyjnych te wartości mogą być nieco odmienne.
I jeszcze jedna uwaga. Samoloty bojowe 50/60-lat miały bardzo duże prędkości podejścia do lądowania. Aby skrócić dobieg, podejście wykonywano pod znacznie większym kątem (niż obecnie), aby część energii wytracić na amortyzatorach podwozia.

 

System ślepego lądowania RSP

RSP (Radiołokacjonnaja Sistiema Posadki – Radiolokacyjny System Lądowania).

Z końcem 50-lat w imperium moskiewskim narodził się system radiolokacyjny wspomagający lądowanie samolotu. Jest o wzorowany na rozwiązaniach jankeskich. System ten, w lotnictwie wojskowym jest wykorzystywany do chwili obecnej (także w Rzeczypospolitej), a w imperium moskiewskim opracowywane są kolejne jego generacje.

Najbardziej popularne były systemy oznaczone RSP-4,5,6, 7 i 8.

System RSP-7 jest przeznaczony do kontroli ruchu statków powietrznych w obszarze lotniska i zapewnienia lądowanie samolotów w trudnych warunkach pogodowych, w dzień iw nocy. W jego skład wchodzi; Radar kontroli obszaru (ДРЛ) zakresu UHF. Radar precyzyjny (ПРЛ). Układ kontroli swój-obcy. Dwa zestawy łączności radiowej РСИУ-4М lub R-801. Dwa agregaty prądotwórcze АБ-8М. Urządzenia i wyposażenie naprawcze. System produkowany był w opcji przewoźnej jako (РСП-7У – RSP-7U) lub w wersji mobilnej (РСП-7 – RSP-7M maszyna). Wersja mobilna jest zamontowana na samochodach ZiŁ-157 i przyczepach 2PN-2.

System RSP-7T został dodatkowo wyposażony w dwa magnetofony służące do zapisu rozmów miedzy kontrolerami, a załogą samolotu. Są także inne drobne różnice. System wszedł na uzbrojenie w połowie 60-lat.

W porównaniu do poprzednich, system RSP-7 ma poprawione warunki socjalno-bytowe operatorów. W stacji operatorskiej zamontowano ogrzewanie elektryczne oraz piecyk węglowo-drzewny (tak zwana koza). Zamontowano także wentylator. Jest zbiornik wody pitnej oraz kuchenka.

Podstawowe dane RSP-7; Zasięg radaru kontroli lotniska do 180 km. Zasięg radaru precyzyjnego 60 km. Identyfikacja swój-obcy 140 km. Zasięg radiostacji łączności R-801 do 180 km.

RSP-7T na podwoziu ZiŁ-157. Zdjęcie LAC

RSP-7T (Radiołokacjonnaja Sistiema Posadki). Muzeum Wojska Polskiego Warszawa 2012r. Zdjęcie Karol Placha Hetman

RSP-7T (Radiołokacjonnaja Sistiema Posadki). Muzeum Wojska Polskiego Warszawa 2012r. Zdjęcie Karol Placha Hetman

RSP-7 T. Antena radaru kontroli obszaru lotniska zamontowana na przyczepie. Muzeum Wojska Polskiego Warszawa 2012r. Zdjęcie Karol Placha Hetman

RSP-7T (Radiołokacjonnaja Sistiema Posadki) Wnętrze stacji. 2005r. Zdjęcie LAC

 

Służba Ubezpieczenia i Obsługi Lotów w Lotnictwie Polskim. 1960r.-1990r.

Służba Ubezpieczenia i Obsługi Lotów w Wojskowym Lotnictwie Polskim w okresie 1960r.-1990r. miała bardzo różną strukturę, która zmieniała się w kolejnych latach w zależności od potrzeb. Służby te, zwykle wchodziła w skład pułku lotniczego, który bazował na danym lotnisku. Przeważnie, służba ta była wielkości batalionu lub kompanii. Jeśli funkcjonował batalion, to był on nazywany batalionem zaopatrzenia pułku lotniczego. W jego skład wchodziły między innymi; kompania ubezpieczenia (lub zabezpieczenia) lotów (KUL – KZL) i kompania obsługi lotniska (KOL). Od struktury organizacyjnej istotniejsze były zadania jakie spoczywały na tych służbach. Do głównych zadań należało; Zapewnienie łączności między załogami samolotów, a stanowiskiem kierowania lotami. Obsługa systemów radiolokacyjnych obszaru lotniska. Obsługa systemów urządzeń precyzyjnego lądowania. Obsługa oświetlania pola wzlotów (stała i rozstawiana). Utrzymanie DS. w należytym stanie (szczególnie w okresie zimowym).

W 50-latach służba ta miała bardzo skromną formę i wyposażenie. Nie była wyodrębniona ze struktury pułku, a wykonawcami podstawowych zadań był zwykle dowódca lub zastępca dowódcy pułku, wraz ze służbą sztabową. Ówczesne stanowisko dowodzenia lotami było bardzo skromne. Założone na polu wzlotów, na otwartej przestrzeni, składało się z jednego lub dwóch stołów, na którym najważniejszym urządzeniem była radiostacja łączności. Próby zastosowania wozów sztabowych, zakończyły się niepowodzeniem, bo kierownik lotów musiał mieć pełny widok na niebo i znajdujące się w pobliżu samoloty. Niepowodzeniem zakończyły się także próby stawiania niewielkich drewnianych wież. Bo utrudnione było wchodzenie i schodzenie, które dodatkowo wydłużało czas, np. przekazania meldunku. Trafionym pomysłem okazały się dopiero specjalne pojazdy budowane po podwoziach samochodów ciężarowych i zaopatrzone w kioski z maksymalnym oszkleniem, łącznie z dachem. Pojazdy te standardowo zaczęto malować w biało-czarna szachownicę. Stąd wzięła się ich nazwa; krasula. Pierwsze takie wozy budowano na podwoziach samochodów Lublin. Potem były samochody Star 25, Star 66 i Star 266. Wozy te używano standardowo jeszcze w 90-latach, a sporadycznie nawet w pierwszej dekadzie XXI wieku. Trzeba pamiętać, że był to całkowicie Polski pomysł i realizacja. W imperium moskiewskim takiego rozwiązania nie było.

Mobilne stanowisko dowodzenia lotami na podwoziu samochodu Star 266, tzw. Krasula. Mińsk Mazowiecki 2008r. Zdjęcie Karol Placha Hetman

 

Oświetlenie pola wzlotów

W poprzednich rozdziałach, wspominałem kilkakrotnie, o istotnej roli oświetlenia lotniska, a przede wszystkim pola wzlotów. Ponieważ doktryna wojenna imperium moskiewskiego przewidywała (i nadal przewiduje) mobilność jako podstawowy aksjomat działania, to także oświetlenie pola wzlotów powinno być mobilne, a przynajmniej przewoźne. W Polsce na lotnisku bazowania pułku lotniczego w 60-latach wprowadzono stałe oświetlenie krawędziowe DS. i DK, a główna PPS otrzymała oświetlenie w postaci latarni typu ulicznego. Pozwalało to na znacznie sprawniejsze przeprowadzanie lotów w nocy. Jednak wszystkie pozostałe elementy oświetlenia lotniczego były przewoźne i należało je rozwinąć. Na lotniskach zapasowych i na DOL (drogowych odcinkach lotniskowych) wszystkie elementy oświetlenia lotniczego należało na czas lotów rozwinąć. Dla oświetlenia DS. i DK używano zestawów; Świecz-2, Świecz-57, D-2, D-2M.

 

Podstawą oświetlenia był oczywiście reflektor. Jego początkiem były lampy stosowane na latarniach morskich. Zaczęto opracowywać reflektory przenośne, które znajdowały różne zastosowania.

Najstarszy reflektor przenośny z XIX wieku, zachowany w Rzeczypospolitej. Pałac w Nieborowie 2009r. Zdjęcie Karol Placha Hetman

 

Prawdziwy rozkwit reflektorów dużej mocy nastąpił w okresie I i II wojny światowej. Obu wojen wszczętych przez zarazę germańską. Powstały wówczas reflektory przeciwlotnicze.

Reflektor przeciwlotniczy z 1940r. produkcji UK. Muzeum Wojska Polskiego Warszawa. Zdjęcie Karol Placha Hetman

 

Zdobyte w okresie wojennym doświadczenia, posłużyły do opracowania lotniczych reflektorów okresu zimnej wojny.

Typowym i popularnym reflektorem lotniskowym był reflektor APM-90 produkcji CCCP, montowany na samochodzie ciężarowym. Przeznaczony do oświetlania pasa startowego, optycznego prowadzenia samolotów w rejon lotniska lub oznaczania punktu w terenie w warunkach ograniczonej widzialności i w nocy. Pierwsze wersje montowano na samochodzie ZiŁ-164. Standardem stał się samochód ZiŁ-130 z wersją reflektora modernizowaną APM-90M. Reflektor montowano także na Polskich samochodach Stra-66 i Star-29. Reflektor APM-90 posiada lampę łukowo-żarową, to znaczy może świecić jako łukowa lub żarowa. Zwykle świeciła jako łukowa z wypalającymi się elektrodami, sterowanymi automatycznie lub ręcznie. Automat ten także samoczynnie utrzymywał krater elektrody dodatniej w ognisku lustra odblaskowego reflektora. Elektrody w razie awarii automatu można było przesuwać ręcznie. Lampa łukowa wyposażona była w 3 elektrody: dodatnią o długości 550 mm i średnicy 16 mm, ujemną o długości 330 mm i średnicy 11 mm oraz zapłonową o długości 56 mm. Jako elektrodę zapłonową można było wykorzystać końcówki zużytych elektrod ujemnych. Czas palenia się jednego kompletu elektrod wynosił 1 godzinę i 15 min. Lampę żarową PŻ-19 wykorzystywano bardzo rzadko. Mogła ona pracować jedynie w pozycji pionowej, z tego względu zabronione było wahanie reflektora w pionie. Czas pracy lampy żarowej wynosił 100 godzin. Standardowo reflektor zasilany z agregatu prądotwórczego PR-125, prądem o napięciu 110 V i mocy 12-17,5 kW. Może być podpięty do sieci zewnętrznej. Reflektor jest ruchomy w azymucie 360 stopni w elewacji 30-85 stopni. Przez załogi samolotów jest widoczny z odległości nawet 120 km. Przy podejściu do lądowania w nocy, na pułapie 1 000 m – 4 000 m, przez załogi samolotów powinien być widoczny z odległości minimum 25 km. Średnica strumienia świetlnego 0,90 m. Masa całego zespołu 8 525 kg.

Działający reflektor APM-90 na samochodzie ZIŁ-130. Zdjęcie LAC

Reflektor APM-90 na samochodzie ZIŁ-130. Zdjęcie LAC

Reflektor APM-90 na Polskim samochodzie Star-29. Zdjęcie Motodemont

 

Nowszym reflektorem był reflektor lotniskowy APP-90 (Aerodromnyj Posadocznyj Prożektor). Jak sama nazwa wskazuje został przeznaczony głównie jako reflektor do lądowania, jednak w rzeczywistości pełnił identyczne zadania co APM-90. Był produkowany zarówno w wersji mobilnej, jak i przewoźnej oraz stacjonarnej. Mobilny zamontowano na samochodzie UAZ-3303. Także ma średnicę snopu światła 0,90 m. Zastosowano w nim lampę gazową (wyładowczą) DRISz-2500/-2. Zasilanie reflektora: sieć przemysłowa 220 W lub agregat typu AB-4-0/230-M2. Pobierana moc do 2,5 kW. Ma mniejszą siłę emitowanego światła, ale jest znacznie bardziej żywotny. Lampa wytrzymuje 10 lat pracy, stosując jej regenerowanie. Wersja przewoźna reflektora jest sterowana z Wieży Kontroli Lotów. W ten sposób można sterować kilkoma reflektorami typu APP-90.

 

Były także stosowane lampy zwane KNS. Była ona pomocny zarówno przy starcie jak i podczas lądowania. Wskazywał różne miejsca, a najczęściej miejsce przyziemienia. KNS czyli Kodowo-neonowe latarnie lotniskowe (Криптографически неоновая лампа) pracuje światłem ciągłym lub przerywanym. Tym drugim sposobem, przy pomocy Alfabetu Morse’a podaje pierwszą i ostatnią literę kodu (kryptonimu) lotniska. Może emitować światło białe lub po założeniu filtra kolorowe, zwykle czerwone. KNS używany do wskazywania ścieżki schodzenia w nocnych zwykłych warunkach atmosferycznych (NZWA) powinien być widoczny dla załogi samolotu; minimum 25 000 m (przy świetle czerwonym ciągłym), 27 000 m (przy świetle czerwonym przerywanym) i w zakresie pułapu 3 000 m – 50 m (bez przeszkód terenowych). W rzeczywistości załogi samolotów dostrzegały światło z odległości 40 000 m – 60 000 m. KNS ustawiano w osi pasa startowego, na głównym kierunku podejścia, między radiolatarnią bliższą, a progiem DS.

KNS były produkowane w różnych wariantach. Mobilne na samochodach ciężarowych lub półciężarowych oraz przewoźne na przyczepkach. KNS jest zasilana z sieci energetycznej (wówczas 220V/380V) poprzez transformator lub z zespołu prądotwórczego AP-10, zamontowanego na samochodzie transportowym. Niektóre warianty były wyposażone w kabinę operatorską. Na przykład KNS-1P. Był tam pulpit, który był wyposażony w zestaw sterujący Alfabetem Morse’a. Były tam tarcze kodowe. Każda tarcza odpowiadała jednej literze Alfabetu Morse’a. Dwie tarcza się składało w urządzeniu i one sterowały impulsami światła. Operator zestawu KNS-1P miał do dyspozycji radiostację łączności R-105 lub R-105D. Zestawy były montowane na samochodach ciężarowych ZiS-150, ZiŁ-164 oraz Ził-130. W innych odmianach nie było kabiny operatorskiej. W innej nowszej odmianie oznaczonej KNS-4 / KNS-4P, montowanej na samochodzie GAZ-66 zestaw świateł umieszczano na maszcie. Główny reflektor pracował światłem ciągłym, przerywanym lub Alfabetem Morse’a. Sterowanie jest elektroniczne. Włączano odpowiednie przełączniki.

KNS na samochodzie ZiŁ-130. Zdjęcie LAC

 

W pułkach lotniczych eksploatujących samoloty, głównym kompleksem elektro-oświetleniowych był popularny Łucz (produkcji CCCP), a w pułkach dysonujących śmigłowcami kompleks Świetłuszka (produkcji Czechosłowackiej).

Łucz-2 /-3 to polowy komplet oświetlenia pola wzlotów na lotnisku zapasowym (nieposiadającym stałych świateł) lub na lotniku pułku, gdy uległ awarii stały zestaw oświetlenia lub w wyniku działań wojennych został zniszczony. Światła rozwijano do schematu USL (urządzeń ślepego lądowania). Stosowano schematy Sp-1p lub Sp- 2p. Światła te pełniły funkcje: świateł zbliżania, kierunku startu, kierunku lądowania (impulsowych), podejścia, horyzontu lądowania, świateł wejściowych, zabraniających lądowania, zezwalających na lądowanie, ograniczających, świateł drogi startowej, dróg kołowania, oraz świateł sygnałowych. Wszystkie te lampy i reflektory wchodziły w skład przewoźnego urządzenia

elektro-świetlnego Łucz-2 /-3 lub desantowego AS-59U. W CCCP stosowano także zestawy desantowe AS-67.

Zestaw Łucz-2

Lp

Rodzaj

Ilość

Uwagi

1

Samochody

4

Samochody do przewozu elementów oświetlenia dla schematu Sp-1p

2

Samochody

2

Kolejne samochody dla schematu Sp-2p

3

Reflektor OPR zielonego koloru

16

 

4

Reflektor OPR czerwonego koloru

40

 

5

Lampy ORD niebieskiego koloru

88

 

6

Lampy OWPP bezbarwne

24

 

7

Lampy OWPP pomarańczowe

32

 

8

Lampy OWPP czerwone

8

 

9

Agregaty prądotwórcze

2

ESB-12 lub PAD-16 lub inny

10

Pulpit sterujący

2

Sterował zezwoleniem lub zakazem lądowania

11

Transformatory

4

Dwa zasilające i dwa regulujące napięcie

12

Przewody zasilające (kable)

 

3-żyłowe o przekroju 3x1,5 i 3x2,5 w odcinkach od 3 m do 100 m. łącznie 14 000 m.

13

Samochód Nr 5

 

43 reflektory OPR czerwone, 9 reflektorów OPR zielonych, 40 lamp ORD, dwa transformatory i pulpit sterowniczy

14

Samochód Nr 6

 

18 reflektorów ONP-35 czerwone i dwa transformatory

15

Samochód Nr 7

 

Dla zestawu Łucz-3. 16 lamp OPI z żarówką wyładowczą dla tzw. Biegnącej Błyskawicy

 

 

 

Lampy OPR i OWPP odpowiedni kolor uzyskiwały poprzez założenie kolorowego filtra, więc były zamienne. W razie awarii stawiano lampę ważniejszą.

 

W Rzeczypospolitej system Łucz eksploatowano do końca XX wieku, a sporadycznie do 2003r., kiedy służbę zakończyły myśliwce MiG-21 i przestano korzystać z DOL. W imperium moskiewskim nadal (2010r.) używa się systemów Łucz-4 /-7.

Zestaw Świetłuszka jest przeznaczony dla pułków śmigłowcowych. Składa się z; 17 lamp bezbarwnych, 13 lamp czerwonych, pulpitu sterującego, zespołu prądotwórczego ZB-5G, transformatora, przerywacza układu lamp T, przewodów przyłączeniowych (w odcinkach od 3 m do 100 m łącznie 3 000 m). W zestawie są także; ręczy reflektor sygnałowy (2 sztuki), pistolety sygnałowe i rakietnice z rakietami różnego koloru (30-50 sztuk) i świecami dymnymi (30 sztuk). Jest także stacja pogodowa z wiatrowskazem, wiatromierzem i barometrem. Zestaw uzupełniają środki łączności radiowej.

 

Radiolokacyjny System Lądowania PAR

System PAR (Precision Approach Radar), po Polsku RSL (Radiolokacyjny System Lądowania), w imperium moskiewskim RSP (РСП радиолокационная система посадки). Od zamachu smoleńskiego (10.04.2010r.) w środkach masowego przekazu, przedstawia się, że PAR (na zachodzie) i RSP (w imperium moskiewskim) to takie same systemy. Ale one są zgodne tylko w samej idei. Poza tym wszystko jest inne. Nawet stosowane procedury. To co najbardziej różni PAR od RSP to dokładność uzyskanych danych i niezawodność użycia.

Radar podejścia precyzyjnego (PAR) dostarcza załodze samolotu wskazówek o położeniu podchodzącego do lądowania samolotu w stosunku do najlepszej ścieżki schodzenia w zakresie poziomu i pionu, aż do osiągnięcia progu RWY, a precyzyjniej punktu przyziemienia. Operator radaru PAR widzi na ekranie położenie pionowe i poziome samolotu. Jego informacje mają charakter doradczy. Wydaje załodze samolotu polecenia dla utrzymania samolotu na kursie i na ścieżce. Kontroler jest obowiązany do podawania informacji o położeniu samolotu załodze nie rzadziej niż co 5 sekund. Praktycznie jest to stały monolog. Kontroler nie musi pytać, czy załoga go słyszy, bo widzi na radarze efekty wydawanych poleceń. Prowadzenie kończy się w zasadzie z chwilą osiągniecia przez samolot OCA/H (Obstacle Clearance Altitude/Height). Niemniej jednak kontroler podaje informacje do momentu przyziemienia, włącznie z przekazaniem samolotu kontrolerowi na wieży, który poprowadzi samolot przez pole wzlotów. Załoga zwykle nie zadaje pytań i nie potwierdza (kwituje) usłyszanych informacji.

Inaczej jest w imperium moskiewskim. Tutaj załoga samolotu potwierdza kontrolerowi RSP usłyszane informacje. Załoga ma obowiązek dostosowania się do poleceń kontrolera RSP.

PAR jest stosowany zwykle na lotniskach wojskowych, lub lotniskach niewyposażonych w nowsze systemy ILS. Najbardziej popularnymi systemami PAR są; AN/FPN-63, AN/TPN-22 i AN/MPN przedstawiony na początku Rozdziału. W USA z PAR korzysta głównie US Navy, bo na okrętach wojennych – lotniskowcach system ILS ułatwiałby działanie wrogowi. Dodatkowo lotniskowiec posiada radar kontroli obszaru, który pomaga wyprowadzić samolot na ścieżkę schodzenia. Istnieją systemy, które zapewniają PAR funkcjonalność bez użycia radaru głównego. Te nie-tradycyjne systemy PAR korzystają z tarnspondera, trangulacji lub innych podsystemów podających precyzyjne położenie samolotu zbliżającego się do lotniska. Jednym z takich systemów jest system lądowania Transponder (TLS), który  precyzyjnie śledzi samolot przy użyciu transpondera pokazując jego położenie przestrzenne 3-wymiarowe. Pozycja samolotu jest przedstawiona na wyświetlaczu kolorowym wysokiej rozdzielczości, który także zawiera ścieżkę schodzenia. Kontroler korzystając z tego ekranu wydaje polecenia załodze samolotu do samego przyziemienia.

Sam radiolokator PAR składa się z dwóch anten i jest radarem 3D (trój-współrzędnym). Pierwszej anteny reflektor jest ustawiony poziomo, drugiej pionowo. Obie z nich wykonują ruchy wahadłowe. Dzięki temu ich sektor penetracji jest wąski, a odświeżanie danych następuje często. Pierwsza antena na ekranie wskaże kurs oraz odległość. Druga wskaże wysokość i nazywana jest też anteną ścieżki. Początkowo zobrazowanie było przedstawiane na dwóch ekranach (tak do chwili obecnej jest w imperium moskiewskim). Natomiast od 70-lat na zachodzie wskazania są zobrazowane na jednym ekranie, co bardzo ułatwia śledzenie lądującego samolotu. W systemie PAR nie stosuje się identyfikacji, bo tego dokonał już radar kontroli lotniska. Radar PAR jest instrumentem bardzo precyzyjnym. Dokładność poniżej 1 stopnia, przy czym zwiększa się wraz ze zmniejszaniem odległości. Zwykle zasięg radaru PAR wynosi do 40 000 m. To bardzo dużo, bo dla precyzyjnego sprowadzenia każdego samolotu wystarczający jest zasięg 10 000 m i to z pułapu 1 000 m. Radar PAR dobrze widzi samolot nawet do odległości 200 m przed progiem RWY, 20 m nad ziemią i jest to już poza punktem decyzji. W tym miejscu pilot już doskonale widzi punkt przyziemienia. W systemie PAR punkt decyzji jest pojęciem względnym, gdyż samoloty produkcji zachodniej są w stanie wykonać bezproblemowo manewr touch and go (dotyka kołami RWY i odlatuje), co przy sprzęcie produkcji imperium moskiewskiego jest bardzo trudne.

Dlaczego PAR jest jeszcze użytkowany? Część odpowiedzi na to pytanie podałem już powyżej. Ale PAR ma jeszcze inne zalety. Jeśli w walce samolot bojowy straci wyposażenie awioniczne, tak że pilot będzie w stanie tylko sterować maszyną, to PAR pomoże mu wylądować. ILS już nie.

Wadą PAR jest sprowadzanie do lądowania tylko jednej maszyny. Kolejna musi czekać w strefie. Przy systemie ILS wystarczy separacja między samolotami tylko 3 NM. Dlatego w imperium moskiewskim system RSP jest nadal użytkowany. Tam samolot ląduje raz na tydzień (za wyjątkiem moskwy).

W Polsce radary PAR na lotniskach cywilnych i cywilno-wojskowych wprowadzano już w 60-latach. I nie były to produkty z imperium moskiewskiego. Zostały zainstalowane (miedzy innymi) na Lotnisku Okęcie, Lotnisku Wrzeszcz.

Radar precyzyjnego podejścia PAR. 60-lata. Zdjęcie LAC

 

System lądowania ILS

ILS (instrument landing system) to radiowy system wspomagający lądowanie samolotu w warunkach ograniczonej widoczności. Jest zaliczany do systemów nawigacyjnych. System umożliwia precyzyjne prowadzenie samolotu od granicy zasięgu do pewnego punktu na ścieżce schodzenia lub nawet do samego przyziemienia. Zależy to od kategorii systemu. System składa się z następujących urządzeń. Radiolatarnia kierunku emitująca sygnał w płaszczyźnie poziomej i wyznaczająca w przestrzeni oś drogi lądowania. Radiolatarnia ścieżki podejścia emitująca sygnał w płaszczyźnie pionowej, wyznaczająca w przestrzeni kąt podejścia do lądowania. Trzy radiolatarnie znakujące: outher marker (OM), middle marker (MM), inner marker (IM), służące określaniu odległości i wysokości statku powietrznego w stosunku do progu drogi startowej. Zamiast radiolatarni znakujących może być radio-dalmierz (distance measuring equipment). Radiolatarnie emitują sygnały radiowe o odpowiedniej częstotliwości (np. dla ścieżki schodzenia; 150 Hz poniżej ścieżki schodzenia, a 90 Hz powyżej ścieżki schodzenia). Urządzenia pokładowe samolotu odbierają sygnały wysyłane przez radiolatarnie i na tej podstawie automatycznie, półautomatycznie lub manualnie załoga steruje samolotem.

Zasada działania systemu ILS. 1970r. Zdjęcie LAC

Radiolatarnia kierunku podejścia. 2000r. Zdjęcie LAC

Radiolatarnia ścieżki podejścia. 2000r. Zdjęcie LAC

 

Kategorie ILS; Istnieją trzy kategorie systemu ILS (CAT III ma trzy działy):

Kategoria I (CAT I) – podejścia precyzyjnego i lądowania z wysokością decyzji nie niższą niż 60 m (200 ft) nad wzniesieniem strefy przyziemienia, widzialnością nie mniejszą niż 800 metrów (2 625 ft) i RVR nie niższym niż 550 m (1 804 ft).

Kategoria II (CAT II) – podejścia precyzyjnego i lądowania z wysokością decyzji nie mniejszą niż 30 m (100 ft) i RVR co najmniej 350 m.

Kategoria III A – wysokość decyzji wynosi co najmniej 30 m (100 ft) nad wzniesieniem strefy przyziemienia przy RVR nie niższym niż 200 m.

Kategoria III B – przy wysokości decyzji 15 m (50 ft) nad wzniesieniem strefy przyziemienia i RVR co najmniej 50 m.

Kategoria III C – brak wysokości decyzji i ograniczeń widzialności wzdłuż drogi startowej, lądowanie może się odbyć przy zerowej widoczności.

RVR (runway visual range – zasięg widzenia wzdłuż drogi startowej), Określa widzialność (odległość), z jaką pilot statku powietrznego widzi z osi pasa startowego oznakowania nawierzchni drogi startowej wyznaczającej pas startowy lub identyfikuje jego linię środkową. RVR wyraża się w stopach (ft) lub metrach.

Przyrząd RVR do pomiaru widoczności w poziomie. 2008r. Zdjęcie Wikipedia

 

System ILS jest obecnie standardowym radiowym systemem nawigacyjnym wspomagającym lądowanie i prawie każde większe lotnisko posiada co najmniej jeden kierunek podejścia obsługiwany przez system ILS.

Jak wszystko, ILS ma pewne wady. Wyznacza tylko jedną stałą ścieżkę schodzenia. Dysponuje tylko 40 kanałami pracy. Jest podatny na zakłócenia ze strony rozgłośni pracujących na sąsiednich częstotliwościach. Teren zamontowania anten musi być wyrównany (wolny od odbić powierzchniowych). Wysoki koszt zakupu i uruchomienia (w 2008r. około 4 milionów złotych). Dlatego są nadal prowadzone badania nad innymi systemami radiowego lądowania, takich jak MLS (microwave landing system, pracujący na mikrofalach) lub CDGPS (wykorzystujące nawigację satelitarną).

Po przystąpieniu Rzeczypospolitej do NATO (1999r.) standardem na wojskowych lotniskach stał się system ILS. Z uwagi na wysokie koszty, system ten był wprowadzany stopniowo. Na przykład na Lotnisku Krzesiny uruchomiono go w 2006r., a na Lotnisku Mirosławiec w 2009r.

 

Punkt Radio-Naprowadzania (PRN)

W Polsce, w czasach PRL, system RSP (Radiolokacyjny System Lądowania) był istotną częścią tak zwanego Punktu Radio-Naprowadzania (PRN). Punkt Radio-Naprowadzania (PRN) to ten element nawigacji lotniczej stworzony dla bezpiecznego podejścia samolotów do lądowania. Na wojskowych lotniskach w Polsce zaczęto je organizować w 60-latach. W 70-tych latach w jego skład wchodziły następujące elementy; Radiolatarnia RSP-8 (PAR-8SS), radionamiernik APR-6, latarnia lotniskowa KNS-1PM, radiostacje R-831 i R-137. Był to związek wielkości plutonu.

Punkt Radio Naprowadzania na Lotnisku Mińsk Mazowiecki. Od lewej; Radary systemu lądowania RSP-8 na przyczepie. Wóz operacyjny na podwoziu samochodu ZiŁ-131 z antenami systemu łączności. Antena radaru kontroli obszaru lotniska. Zdjęcie 23 Baza Lotnicza.

 

W komplecie przedstawionego zestawu są jeszcze dwa samochody ZiŁ-131 i dwie przyczepy.

Ten sam zestaw RSP-8. Na drugim planie pozostały sprzęt. 2006r. Zdjęcie 23 Baza Lotnicza

Zestaw RSP-8. Lotnisko Świdwin. 2006r. Zdjęcie 21 Baza Lotnicza

 

Opracował Karol Placha Hetman