Uçaklarda Meteoroloji Radarı Ve Kullanımı...

Meteoroloji radarı eğer uygun şekilde kullanılırsa, pilotun oraj ve yağışla ilgili tehlikelerden sakınmasını sağlayan önemli bir teçhizattır. Radar görüntülerinin doğru analizi sonucunda;oraj gibi yoğun yağış alanlarını tespit edebiliriz. Türbülans şiddetini tahmin edebiliriz. Muhtemel kasırga ve dolu sağanağı alanlarını tespit edebiliriz.

Sonuçta meteorolojik tehlikelerden sakınacak veya bunları en aza indirecek bir uçuş rotasını tespit edebiliriz. Meteoroloji radarının yanlış kullanımı, ekrandaki görüntülerin yanlış değerlendirilmesi veya sakınma manevrasının uygulanmasındaki hata bize tehlike olduğu halde yanlış bir güven duygusu verir veya tehlike var olmadığı halde gereksiz bir sakınma prosedürü uygulamamıza neden olacaktır.



İkinci Dünya Savaşı öncesi uçakları, gemileri ve yerdeki silahları görüntülemek için geliştirilen daha sonraları havacılıktaki gelişmeye paralel olarak meteorolojik hadiseleri tespit etmek için kullanılmaya başlanmıştır. Radar operatörleri deneme yanılma metoduyla ekrandaki görüntülerin neyi ifade ettiğini zamanla öğrenmişlerdir. Modern meteoroloji radarları sağladıkları renkli görüntü sistemiyle kullanıcıya daha kolay değerlendirme imkanı vermektedir. İki ayrı işlevi vardır; Kuvvetli türbülansların, sağanak yağışların , yoğun bulut kümelerinin ve özellikleri kümülüs bulutlarının önceden saptanması (meteoroloji radarı). Uçağın üzerinden geçeceği bölgenin yer haritasının bir ekran üzerine çıkartılması (maping).

Kar ve yağmur dalgalarından gönderilen radyo dalgasının yansıyabilmesi için verici frekansının çok yüksek verilmesi gerekir. Bu nedenle verici frekans olarak 5400 MHz veya 9375 MHz seçilir. Dalga boyu 3 cm, verici gücü birkaç kw mertebelerindedir. MAPPING fonksiyonunda genelde 9375 MHz frekansı seçilir ve menzili 50-60 NM dir. Hava radarı uçağın burun bölümüne yerleştirilir ve yatay olarak ±90 º lik bir alanı tarama fonksiyonu vardır (5 saniyede bir tanıma). Meteoroloji fonksiyonu için dikey olarak ±15ºlik bir alanı maping fonksiyonu içinse yere doğru 0º -30ºlik bir alanı tarayabilir. Verici gücüne bağlı olarak menzil 200-300 NM arasında değişir. Hata toleransı uzaklık olarak 1 NM, düşey olarak 5°dir. Hava radarı yerde kullanılmaz.yerde meydana gelen kuvvetli yansımalar cihazın alıcısının bozulmasına neden olabileceği gibi insan sağlığına da zarar verir.

Radar eko prensibiyle çalışmaktadır. Sesin saniyede 1.100 feet hızla hareket ettiğini biliyoruz. Bir kronometre vasıtasıyla karşısındaki tepenin mesafesi ölçülebilir. Aynı şekilde radar enerjisinin ışık hızıyla (161.770 NM/sn) hareket ettiğini düşünürsek ve hassas bir zamanlama cihazı kullanırsak resimdeki uçağın radar anteninin, yağmur bulutuna olan mesafesini bulabiliriz. O halde bir radar seti,
a. Elektromanyetik enerji palsleri üretir.
b. Bunları yansıtıcı bir kütleye yöneltir.
c. Yansıyan enerji toplar.
ç. Gönderme ve alma arasında geçen zamanı mesafeye çevirir.
d. Sonuçları bir ekran üzerinde gösterir.

Basitleştirilmiş bir meteoroloji radar seti timer veya senkronizatör, gönderici, gönderme/alma anahtarı, alıcı ve ekran radar anteninden oluşur. Timer, radar setinin kronometresidir. Setin pals tekrar frekansını tespit eder ve indikatör ile pals göndermecini senkronize ederek dönen enerjinin doğru bir şekilde ekrana yansıtılmasını sağlar. Şekildeki setin pals frekansı 400 Hz.dir. Bunun anlamı göndermecin ve almacın saniyede 400 kere açılıp kapandığıdır. Göndermeç sadece 2 mikrosaniye için gönderme yapmakta, almaç ise 2500 mikrosaniye açık kalmaktadır. Yansıyan enerjiyi beklemek için . Bu gönderme ve alma zamanları radar setinin menzilini ve tespit kabiliyetini etkilemektedir.

Göndermeç bölümü timer tarafından kontrol edilmekte ve hedefleri tespitte kullanılan yüksek frekanslı yüksek güçlü elektromanyetik enerjiyi üretmektedir. Gereksinmelere göre bu enerjinin gücü 10.000 Watt a kadar çıkabilir. Gösterilen enerji bir mikrodalga spektrumundadır ve frekansı şu faktörlerce belirlenir; Güç gereksinimleri, Anten büyüklüğü, Hedefe sızma kabiliyeti ve Yakın hedefleri izole etme kabiliyeti.

Aşağıda değişik radar bantları ve frekansları ,dalga boyları ve genel kullanımları verilmiştir.

a. L-band radar: 1300 Mhz , 23 cm. dalga boylu üstün tarama kabiliyeti yağmur içinde uçağın tespitini çok iyi yapar, meteoroloji radarı için uygun değildir.
b. S-band radar: 3000 Mhz , 10 cm. dalga boylu , iyi bir tespit ,görme için 12-30 feet antene ihtiyaç gösterir.
c. C-band radar: 5500 Mhz , 5,5 cm. dalga boylu 25 inç lik bir antenle iyi bir tarama ve tespit kabiliyeti sağlanabilir. Büyük uçaklarda kullanılır.
ç. X-band radar: 10.000 Mhz , 3,2 cm. dalga boylu 10 inch lik bir anten iyi bir tarama ve tespit kabiliyeti sağlar. Daha az güç ister. K.K. uçaklarında meteoroloji radarı olarak kullanılır.
d. K-band radar: 167.000 Mhz , 1,8 cm. dalga boylu. Kısa dalga boyundan dolayı meteoroloji radarı olarak kullanılmaz.
Tipik bir meteoroloji radarı üzerindeki kontroller ve parçalar için cihazın manueline bakmak gerekiyorsa da burada genel bir cihaz üzerindeki butonların fonksiyonlarını söylemek gerekirse;

Function switch: Cihazı açma kapama test etme ve bekleme pozisyonunda kullanmak içindir.
Range : Radarın kullanım mesafesini artırma ve azaltma işlevini görür.
Track: Radarın tarama yapacağı alanın merkez hattını sağa sola ayarlamada kullanılır.
Tilt: Bu buton ile radar anteninin açısı ayarlanır.
Gain: Radar MAP modunda çalışırken görüntü netliği için kullanılır.
Nav: EFIS bağlantısı yapıldığında seyrüsefer olarak da görev yapar.
Map: Radarı MAP moduna çevirir.
WxA: Oraj çekirdeğinin flaş yaparak dikkat çekmesi için kullanılır.
Wx: Radarı hava modunda kullanmak içindir.

Bu butonların işlevlerinin bazıları çeşitli semboller halinde RADAR ekranında görünür. Örneğin tilt açısı sağ üst köşede, mesafe hatları yarım daireler halinde ve yanlarında NM cinsinden uzaklığı gösteren rakamlarla, hava yada yer modunun hangisinin seçili olduğunu gösteren sembol sol alt köşede olmak üzere radar ekranı üzerinde bunlar kullanım süresi boyunca etkili kalacaktır.

Hava radarın etkili kullanımı için mesafe ve tilt ayarının duruma uygun seçilmesi çok önemlidir. Aksi takdirde hiçbir fayda sağlamayacaktır.Durumuna uygun olarak bunları ayarlayan pilot aldığı verilere göre uçuş planlayacaktır.

Hava adarı üzerindeki yeşil renkli sahalar hafif, sarı renkli sahalar orta, magenta renkli sahalar çok şiddetli türbülans bölgeleridir. Zorunlu kalınmadıkça bu sahalar uçuş için kullanılmamalıdır. Eğer zorunlu ise çeşitli önlemler alınarak yeşil ve sarı renkli bölgeler kullanılabilir fakat ne olursa olsun magenta renkli bölgeler asla kullanılmamalıdır.

On/Off : Açma kapama düğmesi. Bazı radarlarda STBY pozisyonu da vardır. Cihazın ısınması için yaklaşık 4 dk. bu pozisyonda tutulması gerekir. Gönderme alma yapmaz.
Range Setting : Pilot kendi gereksinimine göre bir menzile ayarlar. Normalde uzun menzil uzaktaki havanın keşfi için orta menzil devamlı kullanım için, kısa menzil ise detaylı araştırma ve manevralar için kullanılır.
Range-Mark Brightness : Menzil çizgilerinin parlaklığı ayarlanır. Bu çizgilerin çok parlak olması küçük silik ekoların görünmesini engelleyebilir.
Intensity Of Brightness: Görüntü ekranının parlaklığını ayarlar. Dijital ekranlarda parlaklığın maksimuma ayarlanması görüntülerin çok parlak olmasına ve yoğunluk farklarının tespit edilememesine neden olur.
Gain Kontrol : Alıcı hassasiyetini kontrol eden bir düğmedir. Setteki belki de en önemli kontrol düğmesidir. Birçok yeni tip radarlarda meteoroloji taraması için sabit gain ayarı kullanılmaktadır. Bu durumda radar daima hava hadiseleri için kullanılır. Başka bir ayar yanlış bilgi verebilir. Eğer radar setinde özel meteoroloji kullanımı için gain ayarı yoksa maksimuma ayarlanarak kullanılmalıdır.
Normal/Kontur : Daha önce söylendiği üzere eğer radar contour modunda çalışıyorsa elektron tabancası önceden tespit edilmiş enerji seviyelerinde duracaktır. Bu da ekranda en yoğun yoğunlaşmaların gösterildiği bir karaltı,çukur olarak görülecektir. Genelde radar seti ‘normal’ modunda çalıştırılır ve sık sık ‘contour’ modunda kontrol edilir. Bazı setlerde bir düğmeye basmakla “contour” moduna geçilir bazıları ise normal ve contour arasında gidip gelir. Renkli ekrana sahip radar setlerinde kara delik olarak görülen yerler kırmızı olarak görülürler.
Background : Bazı setlerde parlaklık kontroluyla beraber bulunur. Ekoların ideal gösterimi için ekranın ayarlanmasını sağlar.


?Antenna Tilt : Antenin yukarı aşağı saptırılmasını sağlar. Tiplere göre değişse de tilt açısı 15 o ‘dir. Yer yüzeyinin yarattığı parazitlerden korunmak için alçak irtifalarda bir miktar yukarı tilt yapmak uygun olacaktır. Dünyanın yuvarlaklığından dolayı yüksek irtifalarda bir miktar aşağı tilt yapmak uzaktaki hedefleri tespit için uygun olur. Tilt miktarı tecrübelerle belirlenir. Kısa mesafeler için radar kullanılacaksa tilt açısı sıfıra yakın olmalıdır. Tilt fonksiyonunun uygun kullanımı aynı zamanda meteorolojik oluşumun dikey boyutu hakkında da bize bilgi verecektir. Eğer küçük tilt değiştirmeler ekonun kaybolmasına neden oluyorsa meteorolojik oluşum küçük dikey boyutlu tam tersine büyük tilt açıları ile hedef kayboluyorsa dikey boyutu da büyüktür. Tilt açıları yavaşça değiştirilmeli 60 milde 1o 6000 feet değişiklik yapar.
Hold/Freeze : Bu düğmeye basıldığında görüntü donacaktır. Bu pilota daha detaylı bir inceleme imkanı verecektir. Başka bir kullanım metodu da görüntüyü birkaç dakika dondurmak ve tekrar normal işleme geçmesini sağlamak ve böylece pozisyon, ebat ve yoğunluktaki değişimleri not etmektir.
Gönderme/Alma(TR) anahtarı : Bu anahtarı hem alma hem de gönderme için aynı antenin kullanılmasını sağlamaktadır. Gönderme esnasında almaç elektronik olarak izole edilmekte yani ayrılmakta böylece sete zarar gelmesi önlenir. Gönderme bitince almaç devreye girmekte yani göndermeç devre dışı kalarak alınan enerjinin kaybı önlenmektedir:
Anten : Bu parça göndermeçten aldığı enerjiyi yansıtıcı hedefe yöneltir ve yansıyan enerjiyi toplayarak almaca gönderir. Uçaklardaki birçok anten 120o’lik bir tarama alanına, 15o’lik bir yukarı aşağı tilt kabiliyetine sahiptir ve yatış ve yunuslamaya karşı cayroskobik olarak sabitleştirilmiştir. Antenden yayınlanan enerjiyi konik bir şekilde yayılır (VİO–) Koni tarafından oluşturulan açıya huzme genişliği denir. Huzme genişliği anten büyüklüğüyle ilgilidir. X-band radarlar için konuşursak 12 inch anten 8o huzme, 18 inch anten ise 5o huzme oluşturur. Dolayısıyla anten büyüdükçe huzme daha dar olacaktır. Bazı eski tip radarlar parabolik anten kullanmaktaydı bunun sakıncası ana huzmenin yanlarında kenar lopları üretmesiydi. Bu loplar bazen yeryüzüne çarpıp ekoları indikatörde parazitlere neden olabiliyordu. Geliştirilmiş radarlar düz satıhlı antenler kullanmaktadır. Bunlar daha küçük kenar lopları üretirler. Dolayısıyla ana huzmedeki enerji daha konsantre olacaktır. Parazitte olmayacak. İrtifa halkası yok. Anten tilt kontrolü huzme merkezini aşağı yukarı 15o hareket ettirir. Tilt ayarları yavaş yapılmaktadır çünkü anteni 1o hareket ettirmek 60 NM ‘lik bir menzilde huzme merkezini 6,367 feet yukarı veya aşağı kaldıracak.
Almaç : Bu parça zayıf yansımaları antenden alır güçlendirir, video sinyallerine dönüştürür ve gösterim için indikatöre gönderir. Bazı özellikleri şunlardır
Gain Kontrolü : Bütün radar almaçları değişken radyo frekans alma kontroluyla teçhiz edilmiştir.Bu tıpkı radyodaki sesi arttıran volume düğmesi gibi radarda da video sinyallerini değiştiren bir fonksiyona sahiptir. Değişik hava durumları için değişik gain (alma) ayarları kullanmak operatör için görüntüleri durumdan duruma yorumlayabilme yeteneğini zayıflatır. Bu zayıflıktan kurtulmak için sabit gain ayarı kullanılabilir veya sabit ayar yoksa düğme tam saat istikametinde çevrilebilir.
Hassasiyet Zaman Kontrol (STC) Devresi : Uçağa daha yakın olan hedeflerden yansıyan eko uzak hedeflerden yansıyanlardan daha güçlü olacaktır. Dolayısıyla ekranda daha parlak ve büyük gözükecektir. Uçak hedefe yaklaştıkça yoğunluk ve büyüklüğü artıyormuş gibi gözükecek bu da pilotu yanlış yönlendirecektir. Bunu önlemek için bir STC devresi tesis edilmiştir. Hedef uçağa 20-40 NM kadar yaklaştıkça STC devreye girecek ve radar almacının hassasiyetini azaltacaktır. Böylece eğer ekrandaki siluet yoğunlaşıp büyüyorsa (STC menzilinde) bu uçak hedefe yaklaştığı için değil gerçekten meteorolojik hadise yoğunlaşıp büyüdüğü için olacaktır.
Kontur Devresi (İzdüşüm, ayırıcı çizgi) : Görüntüyü doğru analiz edebilmek için ekonun yoğunluğunun iyi tespit edilmesi gerekir. Eski tip radarlarda bunu yapmak için operatörün çok tecrübeli olması gerekiyordu. Yeni tip radarlarda bir devre eklenmiştir. Bu devre belli bir değerin üzerindeki sinyalleri elimine ederek ekranda görünmelerini engellemektedir. En yoğun yansımanın olduğu yerler bu şekilde delik olarak gözükmektedir. Bu özellik kontur devresi olarak bilinir. CTR ve NOR olmak üzere iki modda çalışır. Army uçaklarında radarlar 12 mm/h ‘lik yağmur düşme oranını ve fazlasını elimine etmektedir.
İndikatör : Bu parça almaç tarafından gönderilen video sinyallerini bir katot ışın tüpü içersinde görsel imajlara dönüştürür. Bir tarama çizgisi (CRT ekranı boyunca) ileri geri hareket ederek hedef yansımalarını boyar. Tarama çizgisinin hareketi anten hareketiyle senkronizelidir. Böylece anten tarafından tespit edilen yansımalar ekranda aynı pozisyonda görünür. Ekrandaki menzil işaretleri ve açısal çizgiler pilotun ekrandaki hedeflerin uçaktan olan mesafe ve burna göre rölatif açı değeri olarak bulunmasını sağlar. Çoğu radar seti veya daha fazla menzil seçimi ve menziller arasındaki değişen mesafelerle ayırt edilir. Pilot üç tip ekranla karşılaşabilir. Bunlar Görüntüyü Muhafaza Tüpü (DST), Monocromatic Dijital Ekran, Renkli Dijital Ekrandır.



Ekranda renkler yağış yoğunluğuna göre değişir;
Yağmur oranı Görüntü
1 mm/h veya daha az Siyah
1-4 mm/h Yeşil
4-12 mm/h Sarı
12 mm/h veya fazla Kırmızı

RADAR HEDEFLERİ : Bir radar hedefi, radar tarafından gösterilen elektro manyetik enerjiyi yansıtan hava hedefleri ve yer hedefleri olarak ikiye ayrılırlar.

Hava Hedefleri :
(1) Yağmur : Yağmur damlacıkları çok güzel radar ekoları yaratırlar. Ekoların yoğunluğu, yağmurun yoğunluğuyla ve daha da önemlisi yağmur tanelerinin büyüklüğüyle belirlenir. Şöyle ki yağmur tanelerinin büyüklüğü sabit kalsın ve yoğunluk iki kat artsın. Ekolar iki kat güçlenecektir. Fakat yağmurun yoğunluğu sabit kalırken yağmur tanelerinin çapının iki katına çıkması ekoları 26 oranında (64 kata) güçlendirecektir. Büyük yağmur taneli orajların radar ekranında çok parlak görüntü oluşturmalarının nedeni budur.
(2) Dolu : Islak dolu güçlü, kuru dolu nispeten daha zayıf ekolar oluşturur.
(3) Kar : Islak kar ekranda kuma benzer görüntü oluştururken kuru kar pek tespit edilemez.
(4) Bulutlar : Çok küçük partiküllerden oluştuğu için (bir yağmur damlasında bir milyon adet) X-band radarlarla tespit edilemezler.Meteoroloji radarı bulutları değil yağmuru tespit eder.

b. Yer Hedefleri : Şunlar güçlü radar ekoları oluştururlar; Dağlar, Metal köprüler, Metal veya takviyeli betonarme binalar, Arızalı arazi, Dalgalı su yüzeyi

GÖRÜNTÜLERİN İNCELENMESİ : Daha önce belirtildiği gibi X-band radar sadece yoğunlaşmayı tespit edebilir. Dolayısıyla radar ekranında sadece yoğunlaşma alanları görülecektir. Pilotun bu görüntüleri değerlendirebilmesi için iyi bir meteoroloji bilgisine sahip olması gerekir
Örneğin ekranda görünen bir dizi kontur çukurları (renkli ekranda kırmızı görüntüler) pilota oraj veya orajla ilgili tehlikeleri anlatacaktır.

a. Türbülans : X-band radar türbülansı tespit edemez, sadece yoğunlaşma alanlarını tespit edebilir. Ne yoğunlaşma alanı ne de yağmurun kendisi türbülans veya shear’in tespiti için tek başına etkili değildir. Araştırmalar türbülans ile yağış şiddetinin birim mesafede değişim oranının (yağış gradyanı) birbiriyle ilişkili olduğunu göstermiştir. Daha dik bir gradyan türbülansla sonuçlanan rüzgar shear’lerine neden olmaktadır. Bunun tersine yağış şiddetindeki değişim oranı uzun bir mesafeye yayılmışsa türbülans çok hafif olmaktadır.
Monokromatik setlerdeki siyah boşluklar ve renkli setlerdeki kırmızı bölgeler yağış gradyanını tespit etmemize yardım ederler.Ekonun kenarı ile kontur boşluğu (kırmızı bölge) arasındaki mesafe 3 NM veya daha fazla ise yağış gradyanı dik kabul edilir. Bundan da türbülansın şiddetli olduğu ortaya çıkar. Eğer bu mesafe geniş ise yağış gradyanı daha yumuşak eğimlidir ve türbülans şiddeti azdır. Fakat pilotlar türbülansı tespit etmek için cihazı devamlı kontur pozisyonunda tutmalıdırlar. Aşırı keskin, yoğun bir eko tamamen kontur olabilir veya kontur boşluğu olarak değerlendirilen bölge de aslında hiçbir hadisenin olmadığı bir boşluk olabilir.

b. Dolu : Dolunun varlığı ekoların yoğunluğu şekilleri ve değişimleriyle anlaşılır. Eko şekilleri parmak şeklinde U- şeklinde veya girintili çıkıntılı kenarları olan eko şeklinde olabilir. Ekonun yoğunluğunda ani bir artış veya şekillerin ani değişimi dolu varlığını muhtemel kılar.

c. Tornado : Kanca şeklindeki ekolar tornado olarak değerlendirilebilir. Pilot oraj içerisinde her an tornado ile karşılaşabileceğini bilmelidir.

ç. Donan yağış : Donan yağış ,sıfırın üstünde meydana gelen yağışlardan farklı bir eko oluşturmaz. Pilot 0oC altındaki yoğunlaşma bölgelerine uçarken bu hadiseyle karşılaşabileceğini bilmelidir.

d. Yeryüzünün yarattığı parazit : Bu tip parazitlerle alçak irtifada karşılaşabiliriz veya yüksek irtifada tilt-down yaptığımızda karşılaşabiliriz. Bunları normal yoğunlaşma ekolarından ayırdetmek için ;

(1) Yüzey ekoları diğerlerine göre daha kuvvetlidir.
(2) Ark şeklinde ve menzil arklarına paralel şekiller meydana getirirler.
(3) Yavaşça yukarı tilt yaparak bu ekoların kaybolup kaybolmadığını görebiliriz.Bütün bunlar göz önünde bulundurarak iyi bir ayırdetme yapabiliriz.


?
e. Gölgeler : Bu bölgenin arkasında muhtemel yoğun bir oluşum vardır. Arazi yansımalarının arkasında boşluk varsa arazi yüksektir ve arkası taranamıyordur.

KULLANIMDA TAVSİYELER :



a. Yerdeki Tavsiyeler;
Öncelikle kullanacağınız uçağın operatör manueline başvurunuz.
Cihazı kapalı alanlarda çalıştırmayın.
Radar açıkken uçağın burnunu yakındaki metal binalara yöneltmeyin.
Cihazı cephanenin olduğu veya yakıt ikmalinin yapılan yerlerde çalıştırmayın.

b. Kakış Esnasında; Çok az yukarı tilt yapmak gerekli olabilir. Kalkış ve ayrılış rotasında oraj varsa kalkmayınız.

c. Yol Boyu Tavsiyeleri;

İrtifaya tırmandıktan sonra en uzun menzili seçerek uzaktaki ekoları tespit edin. Biraz aşağı tilt yapmak gerekli olabilir. (Dünya yuvarlaklığından dolayı)

Monokromatik tip kullanıyorsanız ’normal’ modunda kullanınız. Periyodik olarak ‘kontur’ moduna geçiniz.
Freeze/Hold pozisyonunda uzun süre tutmayınız.
Oraj bölgesi tespit edilirse erkenden kaçınma için baş değişikliği yapınız.
23.000 ft.in üzerinde bütün oluşumların 20 NM etrafından dolaşınız.
23.000 ft.in altında dik yağış gradyanına sahip ekoların 5 NM etrafından dolaşınız.(0oC veya daha fazla ise OAT)
0oC altında ise 10 NM etrafından dolaşınız.
Eğer dolu bölgesi tespit edilirse bu mesafeleri 5 NM arttırınız.
Orajın altından bir yaklaşma rotası kabul etmeyiniz.