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Master de Ensayos en Vuelo

S9.4 / Instrumentación Especial.

S9.4.1 / Equipamiento y procedimientosutilizados en un Centro de Ensayos para laEvaluación de Misiles.

Antonio López MorellINTA/CEDEA Control de OperacionesMadrid, 16 de Diciembre de 2.008lopezman@inta.es

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INDICE

1.- INTRODUCCIÓN.

2.- REQUISITOS Y CONFIGURACIÓN DE LAS PRUEBAS.

2.1.- Selección del Blanco Aéreo adecuado.

2.2.- Otros Blancos Aéreos.

2.3.- Estaciones de control de vuelos

2.4.- INSTRUMENTACIÓN.

2.4.1- DETERMINACION DE LA TRAYECTORIA

2.4.1.1. RADARES TRAYECTOGRÁFICOS

2.4.1.2.- OPTRÓNICOS

2.4.2 .- TELEMEDIDA

2.4.3.- OTROS MEDIOS

2.4.- PLAN DE ENSAYOS

3.- DESARROLLO DE LA MISION.

4.- RESULTADOS Y EVALUACIÓN.

4.1.- SISTEMAS DE COORDENADAS ESPECIFICOS

5.- SEGURIDAD

5.1.- FTS (Flight Terminate System)

5.2.- RADARES DE VIGILANCIA

6.- BIBLIOGRAFÍA

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1.- INTRODUCCIÓN

Los avances tecnológicos hoy en día proporcionan a los ingenieros de diseño dearmas de las herramientas SW y HW necesarias para el desarrollo de sistemas desde elpunto de vista conceptual y de la capacidad de realización de las fases de diseño yensayo sin necesidad de efectuar un lanzamiento real para conocer el resultado final.Los simuladores ayudan a los usuarios finales a la realización del entrenamiento endiversos escenarios y modos de funcionamiento.

Al final, tanto los ingenieros como los usuarios tienen que recurrir a los camposde ensayo para la realización de pruebas con fuego real, con objeto de determinar lascaracterísticas del sistema de armas y su capacidad de operación en un escenariocercano al real.

Para el desarrollo de las diferentes pruebas todo campo de ensayos ha de cumpliruna serie de requisitos en cuanto a su estructura y equipamiento, con objeto deproporcionar a los usuarios flexibilidad, seguridad y resultados de las pruebas.

El equipamiento podemos dividirlo en tres partes:

- Blancos aéreos y marítimos para simular un objetivo real.

- Seguridad. Equipos que garanticen la seguridad del ensayo, formadoprincipalmente por radares de vigilancia y en pruebas que lo requieran comandode destrucción.

- Instrumentación. Para el control, presentación y evaluación de las pruebas. Esdeterminante para establecer la categoría del campo de ensayos, entre excelentey tipo medio. Se compone de equipos para la determinación de la trayectoria yTelemedida.

- Coordinación. Centro de Control de Operaciónes

En cuanto a la ejecución de las pruebas, podemos dividirlas en tres actividades biendiferenciadas, las realizadas antes, durante y después de las pruebas. Estas partes son:

- Requisitos de las pruebas y su configuración.- Realización de la misión.- Resultados de las pruebas y evaluación.

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Fig 1.- Centro de Experimentación de “El Arenosillo”

2.- REQUISITOS Y CONFIGURACIÓN DE LAS PRUEBAS.

En este apartado se definen los objetivos, y se enumeran los principalesrequisitos que debe cumplir el centro de ensayos para la ejecución de las pruebas, selaboran los procedimientos que integrarán el plan de ensayos.

En un principio el gestor del programa tiene que estudiar escrupulosamente lacompensación que determine el equilibrio entre costes y resultados técnicos. Laselección del blanco aéreo es una de las decisiones más importantes a tomar debido a lagran diferencia que existe en costes y prestaciones entre los diferentes tipos.

2.1.- Selección del Blanco Aéreo adecuado

Para que el blanco responda fielmente a la amenaza real la decisión a vecespuede resultar costosa (por ejemplo un blanco supersónico) por lo que es necesarioalcanzar una solución de compromiso. El coste de un blanco puede variar ampliamenteen función de los objetivos de la prueba. La supervivencia del blanco es muy tenida encuenta hoy en día. Puntos clave a considerar son la velocidad del blanco y la capacidadde configuración de carga útil.

El CEDEA dispone de tres tipos de blancos aéreos guiados y subsónicos, quecubren los correspondientes segmentos del mercado:

Blanco aéreo tipo 1:

Sus principales especificaciones técnicas son:

- Dimensiones : longitud 4.11 m; envergadura 1.8 m; pesos máximos (segúnversiones) al despegue 330 – 360 Kg

- Motor: Tipo turbocompresor, empuje estático (según versiones) 147 160 kgMSL, peso 42 kg.

- Características del vuelo: velocidad máxima 210 m/s, altitud máx 9.000 m.altitud mín 300 m. (10 m con kit de baja cota), aceleración > 3 g (valores más

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altos disponibles). Otros datos: superficie Radar Equivalente (RCS) < 0.2 m2(frontal), firma infrarroja (IR) < 5 w/strd en la banda de 3 – 5μ (frontal). Cargaútil: 35 a 60 kg según versiones.

Carga útil:

- Generador de infrarrojos.- Dispensador de bengalas y contramedidas.- Amplificadores de señal en diferentes bandas de frecuencias.- Reflectores de esquina tanto en morro como en cola.- Lentes Luneberg para el aumento de la superficie radar equivalente. (RCS,

Radar Cross Section).- Simulador buscador de blanco y su conjunto de antenas.- Dispositivos extensores de infrarrojos (aumento de la señal IR por radiación).- Sistema vectorial indicador de la distancia de paso, (MDI).- Bancos remolcados (longitud de cable 100 m) equipados con:

Lentes Luneberg. Amplificadores de banda con conjunto de antenas. Cartuchos de humo ( tiempo de ignición 60 seg.). Bengalas infrarrojas (1000 W/strd, tiempo de ignición 60 seg).

Este tipo de banco es de altas prestaciones con elevados costes de operación,cuya capacidad de carga útil le hace ser un blanco el blanco idóneo para muchos tiposde misil con guía infrarroja o radar. Puede configurarse con blancos remolcados parapreservar la integridad del avión madre, adaptándole dispositivos extendidos deinfrarrojo. Ha sido utilizado con éxito en la simulación de ataque a baja cota contrapatrulleras equipadas con misiles RAM. Así mismo, este blanco puede adaptarse a otrossistemas de armas cuyo SW ha sido mejorado en el misil o en el propio lanzador, ypuede ser utilizado en grandes en grandes programas de con requisitos muy estrictosen la selección del blanco (programa Stinger europeo). A pesar de su coste básico, sinembargo puede considerarse rentable cuando se emplea en ejercicios tácticos donde hayque asegurar su supervivencia, para lo cual se recurre a la configuración de blancosremolcados o mediante la instalación en los misiles y cuando sea técnicamente posiblede dispositivos electrónicos que favorezcan el retardo en la activación para que ladetonación de la carga explosiva, tenga lugar más allá del punto de cruce con el avión(misiles Roland y Aspide) o incluso mediante la implantación de procedimietos para lautilización de receptor de comando de destrucción ya instalado en algunos tipos demisiles (por ejemplo cargas de neutralización activadas por control remoto osimplemente dejando de iluminar el blanco en la última fase de aproximación misilesRoland, Hawk o Aspide entre otros). Este tipo de blanco aéreo puede no ser apropiadocuando se realizan campañas repetitivas de entrenamiento con sistemas de armas yaconocidas.

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Fig.2.- Mirach 100/5 en el momento del lanzamiento con los cohetes de ayudaal despegue activados. Éstos proporcionan un empuje de 2.300 kg.

Blanco aéreo tipo II:

Las prestaciones técnicas de este tipo de blanco, lo catalogan como avión denivel medio con bajo coste de operación, idóneo para su utilización por las fuerzasarmadas en ejercicios de entrenamiento o tácticos en sistemas de armas diversos. Hasido utilizado satisfactoriamente como blanco para idspaos de misiles tierra-aire Mistral,Roland y Aspide, así como de disparos de misiles aire-aire (Sidewinder y Sparrow). Loscostes de operación disminuyen si se aplican técnicas de recuperación y supevivenciacomo se ha comentado anteriormente. Este blanco es ideal por su gran autonomía y sufacilidad de operación para utilización en ejercicios con despliegue de múltiplesblancos, cuya demanda es cada día mayor.

Características de vuelo:

- Velocidad máxima 105 m/s.- Altitud máx 7.000 m- Altitud mínima 100 m (10 m con kit de baja cota).- Autonomía 90 min.

Especificaciones:

Dimensiones:- Envergadura.- 2,5 m.- Peso máx al despegue, 85 kg.- Motor rotativo de 42 CV

Configuración típica de carga útil:

- Dispensador de contramedidas (chaff).- Amplificadores de señal en diferentes bandas de frecuencias.- Reflectores de esquina tanto en morro como en cola.- Lentes Luneberg para el aumento de la superficie radar equivalente (RCS).- Sistema vectorial indicador de distancia de paso (MDI).- Bengalas infrarrojas (1000 w/stdr, tiempo de ignición 60 seg.).

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Fig 3.- Blancos aéreo tipo II (Banchee 400) preparados para el despegue. Seaprecian los dispensadores de bengalas en las puntas de ala.

Fig 4.- Scrab II

Blanco aéreo tipo III:

Avión de bajas prestaciones y bajo coste con aplicaciones muy limitadas. Sulimitada capacidad de carga útil le impide poder realizar vuelo autónomo e inclusonecesita de instrumentación externa para su control en vuelo. Sin embargo puedellevar instalado un sistema medidor de distancia de paso. Su aplicación está dirigidaa la realización de ejercicios de entrenamiento de las fuerzas armadas que utilizansistemas de armas de corto alcance (misil Mistral y cañón antiaéreo).

Especificaciones:- Longitud 1,7 m.- Envergadura 2,2 m- Peso 14 kg.- Carga útil 3 kg.- Velocidad 50 m/s.- Autonomía 30 min.

Motor:- Explosión de dos tiempos.- Potencia 4,5 CV.- Hélice de dos palas de paso fijo.

Carga útil:- Bengalas infrarrojas.

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- Cartuchos de humo.

Fig 5 .- Scrab I

Fig 6 .- Blancos aéreos

2.2.- Otros Blanco Aéreos

Existen otros tipos de dispositivos volantes cuya aplicación es la de servir deblanco a misiles T/A de corto alcance y guía infrarroja. Se trata del blanco aéreobalístico (BAT), que en lo que a velocidad se refiere es equivalente al tipo 1 equipadocon bengalas IR y de bajo coste de preparación y operación. Principal desventaja, servirpara un solo uso y además no ser reutilizable. La supervivencia del blanco norepresenta ningún compromiso.

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Fig 7 .- Blanco aérea balístico con dos bengalas infrarrojas en cola.

2.2.1. Otros Blancos

Fig 8.- Blanco marítimo

2.3.- Estaciones de control de vuelos

Su estructura varía según el tipo de blanco aéreo que se considere. Hay unacaracterística de gran importancia que es la de establecer un enlace de comunicacionescon el centro de control de operaciones del campo de pruebas, obteniendo de este modouna fuente de reserva de datos de posición del blanco, sin entrar en consideraciones de

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exactitud. El enlace de datos blanco aéreo estación proporciona un flujo de datos delvuelo en curso, así como el guiado y activación de la carga útil.

2.4.- INSTRUMENTACIÓN

La instrumentación es fundamental para el control y presentación de las pruebas entiempo real y para la realización de las fases de post-misión y evaluación de resultados.

La instrumentación debe abarcar como mínimo dos aspectos técnicosfundamentales:

- Determinación de la trayectoria.- Telemedida.

Para ensayos de gran envergadura será necesario añadir un comando dedestrucción (FTS) para el garante de la seguridad o exigencias del ensayo. La seguridades un parámetro esencial en el desarrollo de las operaciones de disparo y ensayo envuelo. Mediante los radares de vigilancia se asegura el despeje de la zona marítima yárea en los sectores de seguridad y disparo. Son la principal herramienta que dispone elresponsable de seguridad del campo de ensayos (safety), para asegurar un estrictocumplimiento del plan de seguridad integrado dentro del plan de ensayo de la operación.

Todos estos equipos así como la planificación y coordinación de las pruebas, seintegran y apoyan entre sí mediante el Centro de Control de Operaciones del campo deensayos, que además registra los datos de cada uno de los sensores para el desarrollomonitorización y control de las pruebas en tiempo real y su posterior evaluación enpost-misión.

2.4.1- DETERMINACION DE LA TRAYECTORIA

- Radares trayectográficos- Sistemas Optrónicos

2.4.1.1. RADARES TRAYECTOGRÁFICOS

Radar, sistema electrónico que permite detectar objetos fuera del alcance de la vistay determinar la distancia a que se encuentran proyectando sobre ellos ondas de radio. Lapalabra Radar es un acrónimo de radio detection and ranging (detección y mediciónde distancias mediante ondas radioeléctricas).

Todos los sistemas de radar utilizan un transmisor de radio de alta frecuencia queemite un haz de radiación electromagnética, con una longitud de onda comprendida

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entre algunos centímetros y cerca de 1 m. Los objetos que se hallan en la trayectoria delhaz reflejan las ondas de nuevo hacia el transmisor. El radar se fundamenta en las leyesde la reflexión de las ondas de radio, implícitas en las ecuaciones que controlan elcomportamiento de las ondas electromagnéticas, planteadas por el físico británicoMaxwell en 1885. Estas ecuaciones fueron demostradas por el físico alemán Rudolf Hertz

en 1886, descubridor de las ondas electromagnéticas.

El objetivo principal de un radar trayectográfico es determinar la posición de unblanco en el espacio, obteniendo la magnitud y dirección del vector de posición delblanco para cada unidad de tiempo. Los R. T. utilizados en ensayos de aeronaves yarmamento aéreo deben ser configurables a través de HW y SW, con objeto de poderadaptarse a los requerimientos de cada misión, y obtener los mejores datos posibles. LosR.T. RIR empleados en el CEDEA permiten al operador seleccionar entre otros, datosRF o datos derivados del seguimiento óptico, así como un amplio abanico deconfiguraciones y posibilidades de integración con otros equipos de seguimiento.

Los RT y plataformas ópticas se complementan mutuamente, cuando se trata deefectuar el seguimiento y adquisición de blancos de alta velocidad, la eficacia de laprueba se incrementa considerablemente mediante la combinación de estos equipos,reduciendo así el riesgo de pérdidas de seguimiento, gracias a la redundancia que seobtiene con la asignación de unos sensores a otros. Los lanzamientos suelen comenzaren las cercanías de los sensores y acabar más allá de la línea del horizonte. Siendo losmóviles de gran velocidad resulta difícil su adquisición si el despliegue de los sensorestiene que hacerse cerca de las posiciones de disparo. Las Plat. ópticas compensan estaslimitaciones proporcionando una respuesta angular muy rápida, esencial para laadquisición y seguimiento del misil en la etapa inicial. A partir de aquí los datos deposición del blanco se envían a los radares trayectográficos, que aseguran elseguimiento y compensan las limitaciones de los optrónicos de distancia y grado devisibilidad (cota baja de nubes, bruma, posición del sol…).

El desarrollo del tema estará basado en estos equipos RIR (rangeInstrumentation System), ya que son los sistemas radar de seguimiento más completos ymodernos desplegados en nuestro país, para operaciones de ensayos en vuelo.

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Fig 9 .- Radar Trayectográfico RIR 779 - C

DESCRIPCIÓN DE SUBSISTEMAS

1. Digital Range Tracker (sincronizador)2. Transmisor3. Antena/Pedestal4. Receptor. Microondas y procesador monopulso de IF (frecuencia

intermedia).5. Consola.6. Computador central y periféricos.7. Interface analógico digital.8. Equipos de vídeo y ópticos.9. Optical director.10. Video Tracker.11. Boresight tower system.12. Enlaces externos. MVS.13. Equipos de Medida.

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Fig 10 .- Interior de un Radar trayectográfico

1.- DIGITAL RANGE TRAKER

Podemos decir que el DRT es corazón del sistema, recibe la sincronización detiempo Irig procedente de una base de tiempo propia o externa, y genera el trigger quesincronizará todos los subsistemas del radar, para ello utiliza un cristal oscilador de altaprecisión. El DRT controla y procesa las señales enviadas al transmisor (mod-trigger),recibe la señal devuelta por el receptor monopulso y determina y procesa la distanciapara la configuración establecida.

El DRT configura y procesa el PRF (Pulse repetition Frecuency), los filtrosde banda (Bandwith) para las diferentes distanciás, el ancho de pulso etc… Otraimportante función es la configuración del código de interrogación en modo beacon,cada transpondedor requiere de un código propio para ser excitado y responder al radar.

Otra relevante función es la calibración de cada puerta de traqueo (primarias ysecundarias en skin y beacon), el seguimiento en automático para cada una de ellas, y elenvío de todos estos datos a la consola para su visualización en el A-scope.

2.- TRANSMISOR

El transmisor es sintonizable para la banda de frecuencia de trabajo, los RIR queoperan en el CEDEA en la banda C, se sintonizan entre 5.4 GHz y 5.9 GHz y elmagnetrón coaxial puede alcanzar una frecuencia de pico de 1 MW con el apropiadoPRF y PW (ancho de pulso) seleccionado. Sus principales componentes son:

- Modulador.- Magnetrón coaxial.- Fuentes de alta potencia.

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- Sistema de presurización de guías de onda.- Interlocks de seguridad.- Control local y remoto desde la consola.

3.- ANTENA y PEDESTAL

La antena está formada por un sistema monopulso de 4 canales adaptado a labanda de frecuencia de trabajo. Estos radares incorporan servos de azimut y elevacióncompuestos por motores de contínua de alta precisión y repuesta así como encodersópticos de gran precisión.

Sus componentes principales son los siguientes:

- Reflector parabólico.- Bocina monopulso y comparador.- Guía de ondas.- Receptor de microondas.- Anillos de contacto (slip rings).- Encoders opticos y encoders electrónicos.- Sensores de nivel.- Servos AZ y EL.- Servo-amplificadores.- Frenos de antena.

Subsistema angular.- está controlado por el computador central. El hardwareestá formado por motores, engranjes, tacómetros, amplificadores de servo y encodersde azimut y elevación.

Los encoders envían al computador una señal digital con los datos de azimut yelevación, la señal de error de la antena, arriba o abajo e izquierda o derecha, esgenerada por el computador hacia el convertidor analógico digital. EL voltaje analógicocorrespondiente a este error se aplica a las tarjetas que controlan los servos, antes de seraplicado a los servo-amplificadores.

Los servo-amplificadores proveen potencia a los motores del pedestal. Lostacómetros unidos a los motores generan un voltaje (DC), proporcional a la velocidaddel pedestal. Estos tacómetros se utilizan para estabilizar los sistemas de servos ycontrolar su velocidad.

4.- RECEPTOR

El funcionamiento del receptor radar está basado en un receptor superheterodinocomo el que comúnmente se utiliza para sintonizar las emisoras en los aparatos de radio.Ajustando el oscilador local, obtendremos la frecuencia intermedia deseada, 30 MHzpàra los RIR del CEDEA.

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EL receptor que emplean los radares de seguimiento es el R. Monopulso, cuyofuncionamiento consiste básicamente en ir corrigiendo la posición de la antena hacia larecepción de máximo eco. El funcionamiento es el siguiente:

El receptor radar posee tres canales de entrada, azimut, elevación y referencia.La señal reflejada (eco), se recibe por el horn o bocina que está formada por 4 cavidadesde entrada, cuyo objeto es conocer el error en AZ y EL frente al canal de referencia, deesta forma el radar corrige la posición de la antena con respecto al blanco.

Si tuviéramos un blanco cuyo eco estásituado como indica la figura, el error en AZ yEL sería practicamente nulo:

∆Err EL= (A+B)-(C+D) = 0∆Err AZ= (A+C)-(B+D) = 0Ref = A + B + C + D

Al recibir este eco la antena permaneceríaestática, sin embargo, si el eco recibido entrara enel bocina como muestra la siguiente figura, elreceptor percibiría error en los canales de AZ y ELsiendo:

∆Err EL= (A+B)-(C+D) > 0∆Err AZ= (A+C)-(B+D) < 0

El receptor monopulso enviará los datos alcomputador, y éste moverá la antena tratando deminimizar estos errores, de esta forma la antena vasiempre siguiendo al blanco.

Se define canal de referencia el que resulta de combinar la entrada de los cuatroreceptores (A+B+C+D) y se conoce como suma o Σ. Este diagrama presenta un máximoen la dirección de apuntamiento de la antena. El segundo diagrama, llamado diagramadiferencia, para el eje X, se consigue mediante la resta de señales, es decir, mediante eldesfase y combinación de los receptores dos a dos en la configuración (A+C)-(B+D)Este diagrama presenta un cero en la dirección de apuntamiento en el eje X y se conocecomo diagrama diferencia o ΔX. De igual modo, en el eje Y se define ΔY como (A+B)-(C+D). Una representación gráfica simplificada de los diagramas de radiación semuestra en la siguiente figura:

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Fig 11.- Esquema general del receptor monopulso

Este podría ser el diagrama de bloques del receptor de microondas de un radarde seguimiento que trabaja con una FI de 30 MHz. El receptor de microondas aceptaprocesar señales RF en el rango de frecuencias de trabajo del radar, una vez que el ecoo parte de la señal reflejada se ha distribuido en sus respectivos canales de AZ EL yREF es conducida mediante la guía de ondas a un acoplador S/N de 20 dB, acontinuación pasa por la válvula de transmisión recepción, se amplifica, y ya entra en elmezclador, donde se sintoniza a la frecuencia deseada mediante el oscilador local, si eltransmisor está emitiendo a por ejemplo a 5.650 MHz, se habrá de hacer oscilar al O.L.a 5.680 MHz para obtener la frecuencia intermedia deseada de 30 MHz. Esta señalcontiene los datos de magnitud (amplitud) y dirección del blanco (fase). El delta de AZ,delta de EL y señales de referencia, se envían al procesador monopulso de IF.

20 dBCoupler

TRLimiter

RFAmp ISO

20 dBCoupler

TRLimiter

RFAmp ISO

MixerRF IF

LO

20 dBCoupler

TRLimiter

RFAmp ISO

MixerRF IF

LO

comparador

EL

AZ

Ref

30 MHZ AZ

30 MHZ EL

30 MHZ REF

TRANSMISOR

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Fig 12.- Ejemplo del canal delta en Azimut.

En los sistemas RIR del CEDEA el sistema de recepción está formado por elreceptor de microondas (ya descrito)situado sobre el pedestal de la antena, y elprocesador monopulso de IF (Intermediate Frecuency), situado en el shelter de controldel radar.

E procesador monopulso de IF compara la amplitud y fase del canal dereferencia, con la amplitud y fase del canal de azimut obteniendo el error del ángulo enazimut, del mismo modo calcula el error del ángulo de elevación. Estos datos sonenviados al computador que realiza el movimiento de la antena para la corrección delerror.

La señal de vídeo es enviada al DRT para el cálculo de la distancia, y éste una vezprocesada la envía a la consola.

5.- CONSOLA

Es el principal interface entre el operador y el sistema radar, esta provista detodos los controles e indicadores requeridos para una correcta operación y control delsistema. Contiene los siguientes paneles:

- Panel de control del transmisor.- contempla todas las funciones detransmisión, encendido y apagado, control de potencia, selección del PRF,ancho del pulso (PW), faseo, trigger etc…

- Status display.- visualiza en tiempo real las variables más relevantes delsistema, (posición, heading, velocidad aceleración del target, nivel de señalruido, errrores angulares etc…) además de permitir añadir cualquier variabledel sistema por medio del Terminal.

- A-scope.- visualiza la señal recibida en dos trazas, una para todo el PRF yotra centrada en la puerta de traqueo con +/- 1500 a ambos lados de ésta.

- TV Traker y cámaras: controles de todos los filtros y opciones del TVTraker y las cámaras tanto de TV como de impfrarrojos.

- Panel de control principal: controles con todas las opciones de configuracióncalibración y operación para el correcto desarrollo de cada misión.

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6.- COMPUTADOR CENTRAL Y PERIFERICOS

El Host principal es un computador VME con procesador Motorota, donde vanalojadas todas las tarjetas de control recepción y envío de datos que conforman elsistema. EL programa que controla el radar está formado por más de 200 rutinas queoperan en tiempo real sobre un sistema operativo LynxOS basado en Unix. El kernel deeste SO está optimizado para trabajar con los requerimientos de tiempo real exigidospor el sistema radar.

7.- INTERFACE ANLOGICO DIGITAL.

Entre el software y el hardware son necesarias dos unidades:- Inteface analógico.- interface digital.

El interface analógico, convierte 32 canales de información analógica en palabras de 16bits que representan a cada canal. El digital interface procesa todas las entradas alcomputador procedentes de los diferentes subsistemas del radar, incluidos los 32canales del interface analógico.

Todas las salidas desde el computador al radar, son procesadas por el DigitalInterface, y todas las salidas desde el Digital Interface al radar, han de ser convertidas aanalógicas, por lo que son enviadas al Interface analógico, donde son apropiadamenteConvertidas por los convertidores digitales a analógico.

8.- EQUIPOS OPTICOS Y VIDEO.

Estos sistemas incluyen cámaras para el seguimiento óptico, que resultan muyútiles cuando los blancos están demasiados cercanos al radar y para la primeraadquisición del blanco en visual. Estas cámaras van montadas y alineadas con la antena,y sus funciones son controladas de forma remota desde la consola. Los RIR poseen doscámaras asociadas al seguimiento de vídeo, una de televisión con un potente zoom ( de(7 a 70 mm) y otra infrarroja multifocal. Entre otras funciones remotas está el controlautomático o manual del Iris con objeto de prevenir la saturación de la cámara causadapor luces brillantes o la visualización del vídeo en analógico o digital.

9.- OPTICAL DIRECTOR

Se usa en modo de designación local del radar, para la ayuda a la adquisicióndel blanco, resulta de gran ayuda para adquirir al blanco en visual desde su salida,centrarlo en el haz del radar y traquearlo en automático antes de perderlo de vista. Poseeuna potente óptica de gran angular con una retícula en el centro que permite al operadorsituar la antena en la posición correcta para adquirir el blanco. El optical directorcontrola la antena del radar a través del interface analógico.

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10.- VIDEO TRACKER

El video tracker, convierte la imagen de vídeo procedente de la cámaraselecciónada (TV o infrarrojos), a una imagen digital para proceder a su tratamiento.genera señales de error y velocidad basadas en el contraste entre el blanco designado yel fondo de la imagen. Para designar al blanco provee al operador de una ventana detamaño y posición ajustables que permite diversas configuraciones como el ajustemanual o automático del tamaño de la ventana, traqueo a claros u oscuros, ventanamóvil, track al centro, arriba, abajo, izquierda o derecha de la ventana, filtros de pasoalto o bajo par anular las altar o bajas frecuencias etc…

La imagen permite incluir una trama de caracteres ASCII donde se incluyen eltiempo, la posición, distancia, altitud y modo de operación del radar entre otras.Dispone además de un vídeo grabador U-matic de alta definición y velocidad deimagen, que almacena el vídeo y la trama de datos.

11.- TORRE DE CALIBRACIÓN (BORESIGHT).

El boresight se usa para la calibración del receptor de RF, el procesadormonopulso de IF y las ópticas. Su función es primordial en el radar para el correctoajuste del mismo antes de cada misión. Se sitúa a una distancia del radar al menossuperior al rango mínimo del mismo y a una altura suficiente como para no recibir losrebotes de la señal sobre el suelo, árboles etc… Está compuesto por:

- Un oscilador de la misma banda de frecuencia que el radar.- Equipo de sintonización.- Atenuador programable.- Control local y a ser posible remoto del PRF y ancho de pulso.- Generador del mismo trigger que el radar o sincronización vía radioenlace

con el trigger de éste.

12.- ENLACES EXTERNOS. MVS.

Envían y reciben una trama de datos en formato PCM bifase sincronizada conlos datos de posición. Dicha comunicación permite a cada radar interactuar con el restode los sensores que integran el campo de ensayo, por medio del centro de control, queprocesa y envía estas designaciones remotas definidas en tramas broadcast, permitiendoque unos sensores puedan enclavarse a la posición de otros. Así en el lanzamiento porejemplo de un misil, en el momento que un equipo adquiera al blanco, la información deposición se envía mediante dicha comunicación serie síncrona, a todos los demásequipos para que puedan adquirirlo en modo autónomo.

Consta de tres equipos, encoder para el envío y codificación de la información,decoder, para la recepción y receptor de IRG, que además de servir de sincronismo parala trama, se utiliza para sincronizar el radar y los demás equipos de instrumentación queforman el campo de ensayos a una misma base de tiempo.

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13.- EQUIPOS DE MEDIDA.

Los RIR llevan integrados equipos de medida, necesarios para ajustar elementosdel radar, estos son 2 Osciloscopios, medidor de potencia, un analizador de espectros,generador de función y RF, registrador de papel y un generador de IF.

Fig 13 .- Esquema general de un sistema radar.

2.4.1.2.- OPTRÓNICOS

Los sistemas de trayectografía optrónica se utilizan para el seguimiento deobjetos a través de medios ópticos. Estos sistemas adquieren el blanco por medio deprocesadores de señal de video llamados “unidades de traqueo automático”.

Actúan procesando la señal eléctrica de vídeo y pueden configurarse para hacerel seguimiento por contraste entre los deferentes niveles de gris del objeto y el fondo(utilizado en cámaras de video), por resalte del color negro (utilizado en IR) o por otrosmétodos programados.

Además de este tipo de seguimiento, los sistemas electro-ópticos incorporan unsistema radar indispensable para proporcionar la información de distancia a las distintasópticas para su correcto enfoque del objetivo.

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La evaluación de los sistemas de armamento moderno, precisan sistemas queadquisición y seguimiento de gran velocidad debido a la rapidez de movimiento de losobjetivos ya sea en el momento del lanzamiento, en el transcurso del vuelo o en elmomento del impacto. Para poder responder a estos requerimientos los sistemas detrayectografía optrónica van instalados en servoplataformas de gran precisión yvelocidad angular.

Los RT y plataformas ópticas se complementan mutuamente, cuando se trata deefectuar el seguimiento y adquisición de blancos de alta velocidad, la eficacia de laprueba se incrementa considerablemente mediante la combinación de estos equipos,reduciendo así el riesgo de pérdidas de seguimiento, gracias a la redundancia que seobtiene con la asignación de unos sensores a otros. Los lanzamientos suelen comenzaren las cercanías de los sensores y acabar más allá de la línea del horizonte. Siendo losmóviles de gran velocidad resulta difícil su adquisición si el despliegue de los sensorestiene que hacerse cerca de las posiciones de disparo. Las Plat. ópticas compensan estaslimitaciones proporcionando una respuesta angular muy rápida, esencial para laadquisición y seguimiento del misil en la etapa inicial. A partir de aquí los datos deposición del blanco se envían a los radares trayectográficos, que aseguran elseguimiento y compensan las limitaciones de los optrónicos de distancia y grado devisibilidad (cota baja de nubes, bruma, posición del sol…).

El campo de ensayos del CEDEA perteneciente al INTA, posee 4 estacioneselectro-ópticas, 3 MSP–2000 y una estación MSP- 4.000 que permite ser embarcada yaque está giroestabiliza mediante la acción de 4 potentes giróscopos, y georeferenciadagracias a un GPS diferencial. Está integrada en la instrumentación del campo por unradio enlace de UHF por el que recibe sincronización (tiempo IRIG) y posición. Estacapacidad de embarque e integración, debido a que los lanzamientos en éste centro serealizan sobre el mar, proporciona gran potencial y flexibilidad a la hora de realizarensayos de difícil ejecución. Estos equipos MSP (Multi Sensor Platform) incorporan ensus plataformas antenas y equipos receptores de telemetría.

Los optrónicos a pesar de ser equipos autónomos como consiguen su granprecisión y potencial es trabajando conjuntamente (al menos dos) sobre un mismoobjeto, de forma que puedan aplicarse algoritmos de triangulación en la evaluaciónposterior de los datos, o en tiempo real con los datos recibidos en el Centro de Control.

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Fig 14 .- Plataforma Optrónica MSP -2000

Tipos de sensores:

Cámara de adquisición. Se utilizan para obtener vistas deaproximación sin mucho detalle del objetivo, normalmente su usoesta restringido a proporcionar al operador una orientación de haciadonde está apuntando manualmente. Estas cámaras suelendisponer de zoom (entre 2,5 y 27,5º de apertura), aunque también semontan con ópticas fijas. La cámara de video es blanco y negro dealta resolución y alto contraste, con control electrónico de Iris, foco yzoom. Se presuriza con nitrógeno seco para evitar el polvo y lahumedad. A 1cm y rodeando al sistema cámara lente se incorpora unprotector solar que se cierra sobre el tubo principal 270º, realiza lafunción de proteger el sistema de la exposición directa del sol yreducir la temperatura interna del sistema.

Cámara de traqueo. Tv tracking camera es básicamente unacámara de televisión utilizada para seguir y medir objetos, El sistemaestá formado por un telescopio Zeiss de distancia multifocal ( MFL.Muli focal length) de 0.5, 1 y 2 m ó 1,2,5 y 5m. Se presuriza connitrógeno seco a fin de preservarlo del polvo y la humedad que tandañinos son para la calidad de la imagen. Para evitar los efectos decurvatura y torsión, la cámara no tiene contacto directo con eltelescopio y sólo está conectada a sus lentes. Un ajuste de precisiónmecánico, posibilita el ajuste en tres dimensiones del conjuntoóptica-cámara para lograr encontrar el centro óptico y el plano focal.Es una cámara utilizada para adquirir imágenes, que se integraránen el sistema de seguimiento de vídeo. Del mismo modo disponen defiltros de colores, que se utilizan para seleccionar la longitud de onda

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de la luz capturada. Con control de exposición y gran sensibilidad ala luz.

Cámara de infrarrojos. Esta es la cámara fundamental en elsistema de seguimiento. Por las peculiaridades de los objetivos aseguir (generalmente, aviones, misiles, cohetes, obuses....), existe unalto contraste térmico entre el objetivo y el medioambiente. Disponende controles de foco, sensibilidad, polaridad y nivel de contraste.

Se compone de:

-Telescopio. Contiene dos lentes una de ellas motorizada con la quese consigue el enfoque. La funda del telescopio se equipa con un tuboque hace las veces de sombrilla a fin de reducir el calentamiento de launidad y la radiación solar directa. Consigue una ampliación de 20aumentos y su campo de visión es de 1,5º de alto por 1º de ancho.

-Unidad del sensor. Se conecta al telescopio por medio de uncollarín. Contiene la mayoría de las unidades de escaneo de línea(polígono) y escaneo de imagen, ambos equipados con una toma desensores que monitorizan la posición de cada espejo de escaneo conel objeto de controlarlos.

. Pupil transformer (1:1 optico)

. Detector más objetivo.

. El detector enfriado con un cuenta-horas de servicio.Un sensor solar se monta en la superficie frontal de la caja desensores. Este sensor protege al sistema cuando los rayos solaresinciden directamente sobre las lentes del telescopio, cerrando elobjetivo a fin de proteger al sensor de daños de sobre exposición.

-Electrónica de la cámara. La electrónica para el proceso de laimagen y el control de los sensores de operación, así como la fuentede alimentación, están contenidos en la caja de la cámara. La caja dela cámara se inertiza llenándola con Helio a presión atmosférica. Lacámara térmica que opera en la banda de 10 m.

Cámara de filmación de alta velocidad con diferentes ópticas yfiltros para seleccionar la longitud de onda. Utiliza película de 35mm. Estas cámaras dada su gran velocidad de filmación (entre 3 y360 fotogramas por segundo) son capaces de obtener más detallesque el sistema de vídeo tape por la gran resolución que se obtiene dela película. Al mismo tiempo que se impresiona el film con lasimágenes, se le añade a este una línea de datos que será de granutilidad al digitalizar la película en un sistema de evaluación. Lacámara es un conjunto multipiezas, que consiste en el cuerpo de lacámara, el motor y por último un receptáculo independiente para lapelícula. Esta puede ser extraída de la cámara sin necesidad de

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herramientas en poco más de 20 segundos. El telescopio asociado ala cámara se puede ajustar entre 5x y 20x.

Equipo láser para medición de distancia.

Radar para distancia. Los sensores optrónicos, por si mismos, sóloson capaces de determinar la posición del objetivo sobre el plano;estos dos sistemas anteriores (la plataforma sólo integrará uno deellos) son los que determinan la distancia del objetivo a la plataformade sensores; haciendo posible la determinación de la posición delobjetivo en el espacio.Esta distancia es fundamental ya que es con la que el sistemadetermina el enfoque en cada telescopio.

Equipo de traqueo de televisión e infrarrojos. El sistema detraqueo automático es el AUTOTRAKER. Su primera función es elseguir objetivos automáticamente, independientemente ysimultáneamente. Uno de estos bancos se puede seleccionar paradirigir el conjunto de sensores en su dirección. Una de las principalescaracterísticas de este autotraker es realzar las imágenes por mediode un algoritmo especial, afín de facilitar la misión de seguimiento.Utilizamos tres algoritmos de traqueo Correlación, Centroid y Edge(una modificación del centroid) que puede ser usado en el proceso dela misión para pasar de uno a otro. Los algoritmos de correlación ycentroide muestran unas características complementarias. Engeneral el centroide se usa para el seguimiento de objetos distantesen el espacio en condiciones de baja frecuencia de ruido óptico.Mientras que el de correlación se usa con blancos con detallesestructurales en fondos confusos.El autotraker también contiene algoritmos automáticos de detecciónde objetivos y de detección de su movimiento. Estos algoritmos losusa el módulo de auto-adquisición para adquirir el blancoautomáticamente.Alternativamente, el objetivo puede ser inicialmente adquiridomanualmente por el usuario usando el joystick para centrar elsistema de seguimiento en el blanco.Una tercera posibilidad es enclavar el sistema optrónico en el objetivopor medio de una señal remota.Una de las principales funciones de la unidad de trackeo es la del“Fly Thru”, esta función añade al sistema la posibilidad deseguimiento automático de un blanco que parte de una posiciónestática y que evoluciona de una forma muy rápida. Este puede ser elcaso del lanzamiento de un misil antiaéreo, en el cual la granvelocidad que adquiere en los instantes iniciales hace imposible suseguimiento manual.

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Servo - plataforma. Es la encargada de portar todos los sensores. Setrata de una estructura de gran robustez y precisión de movimiento.Además cuenta con una gran velocidad angular.

Fig 15 .- Detalle interior de un optrónico

2.4.2 .- TELEMEDIDA

Las operaciones de lanzamiento de misiles exigen necesariamente el uso detelemedidas adecuadas. La cadena de producción viene precedida por la fabricación deprototipos equipados de sistemas telemétricos que permiten evaluar el comportamientodel vehículo en movimiento así como sus sistemas de a bordo.

La instrumentación del campo de ensayos debe incluir una serie de dispositivostales como grabadores de señal, deconmutadores, sincronizadores de paridad,receptores, antenas de seguimiento etc., que pueden considerarse elementos comunes,con independencia de que ciertos sistemas telemétricos exijan otros para cumplirespecificaciones concretas. La mayoría de los misiles utilizan modulación en frecuencia(FM) de la señal portadora porque así lo demandan los factores relativos a la capacidadde maniobra del blanco aéreo, ruido intrínseco de los gases de la tobera, dispersión deseñal etc…

Las pruebas de los sistemas de armas pueden necesitar el uso de varios canalesde telemedida. Por ejemplo, durante el ensayo de un misil aire-aire se están recibiendodiversos datos de telemedida, unos procedentes del avión lanzador, otros del misil yotros del propio blanco aéreo. Todas los equipos de recepción de señal en el CEDEAestán integrados en plataformas de seguimiento como son las plataformas ópticas, estomejora considerablemente las capacidades del campo de ensayo.

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Fig 16 .- Estación móvil de telemedida.

2.4.3.- OTROS MEDIOS

Hay otros sistemas menores que se utilizan con fines específicos:

- Cámaras de vídeo y cine de alta velocidad, utilizados para visualizar la salida deun misil de su lanzador o comprobar su grado de penetración en blancos fijos.

- Cámara climática, empleada para el acondicionamiento térmico de misilesprototipo, tipicamente entre -40º y +60º.

- Sistema de evaluación de película de cine y de vídeo, utilizado para determinarla posición de los objetos dentro de una serie de imágenes grabadas encualquiera de los soportes mencionados.

2.5. PLAN DE ENSAYOS

La planificación y ejecución del vuelo de pruebas se hace a partir de losprocedimientos descritos en el Plan de Ensayos. Este plan se prepara y ejecuta por elCampo de común acuerdo con el usuario. El Plan de Ensayos especifica y define todoslos datos y procedimientos exigidos para preparar ejecutar y evaluar el vuelo.

Una parte del plan se refiere a la configuración operativa de la prueba (OTC),donde todas las definiciones relacionadas con la geometría de disparo para el vuelo depruebas. Algunas de las definiciones son:

- Situación geográfica de las estaciones de seguimiento.- Geometría de disparo.- Parámetros relativos al blanco aéreo.- Área peligrosa del misil.

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Fig 17 .- Configuración de una operación donde aparecen las líneas de costa Ledsde seguridad y geometría de disparo, sobre mapa vectorial y raster.

La geometría del disparo incluye las coordenadas que identifican el lugar dondedebería estar el blanco con respecto al punto de lanzamiento del misil en el instantedel disparo (T0). Conviene utilizar un sistema de coordenadas del Lanzador (FCS),que está ligado a la configuración específica en lugar de un sistema de coordenadasfijo. El origen de éste sistema se sitúa en la posición del lanzador, y los ejeshorizontales se denominan Off Range y Down Range, siendo la tercera coordenadalas alturas positivas a partir del lanzador. EL eje Down Range tiene la orientacióndel azimut del blanco, mientras el Off Range está desfasado 90º en sentidocontrario a las agujas del reloj. Mediante este sistema puede detectarse con facilidadcualquier desviación del blanco en tiempo real. Y en consecuencia evaluarse en lafase de post-mision.

La geometría de disparo debería incluir una definición de volúmenes a lo largode la trayectoria de vuelo, que representaría las tolerancias declaradas para laposición del blanco el las fases de su trayectoria.

Los parámetros del blanco aéreo tales como son la velocidad y la altura sobre ellanzador, marcan la definición del plan de vuelo que contiene la longitud delcorredor de presentación, radio de giro, puntos de paso y de comprobación,maniobras de escape etc…

3.- DESARROLLO DE LA MISION.

La ejecución satisfactoria de la prueba está directamente relacionada con elesfuerzo realizado durante la fase de preparación. La instrumentación especificada en elplan de pruebas se encuentra desplegada en los lugares designados y comienza sucalibración. El blanco se encuentra posicionado en rampa y se está realizando elprocedimiento de pre-vuelo. Hay una actividad frenética por despejar la zona deoperaciones en lo que se refiere a las zonas peligrosas y de seguridad. El procedimientode cuenta atrás, el control de eventos para que ocurran en el tiempo estipulado ha sidodiscutido y acordado en la reunión preoperativa por todos los participantes. Se hadefinido claramente el criterio de alto el fuego, en definitiva se ha realizado un granesfuerzo en coordinar todas las actividades.

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Hoy en día la calificación de sistemas de armas modernos y costosos en camposde pruebas para la investigación y desarrollo, requiere de una instalación central decontrol sofisticada que permita la inclusión y la consideración de los recursos de apoyopara la preparación, realización y evaluación de los ensayos.

El Centro de Control es el corazón de la funcionalidad del campo de ensayos queproporciona los elementos HW y SW para:

- El establecimiento de la comunicación entre operadores y equipos (interfazhombre – máquina MMI) lo que permite comprobar el estado de lainstrumentación involucrada en la prueba y dando posibilidad al operador devariar las condiciones de la misma.

- La definición de la configuración seleccionada del campo y los datosnominales en función de la prueba a realizar.

- La comprobación de las pruebas definidas a priori mediante un proceso desimulación utilizando datos nominales de la prueba.

- La comunicación en tiempo real con la instrumentación del campo.- El cálculo en tiempo real con la instrumentación del campo.- El cálculo en tiempo real de vectores para los aviones blanco.- Presentación en tiempo real de un mapa electrónico, con los vectores de

estado del blanco superpuestos sobre el mapa.- Proporcionar en tiempo real datos de enclavamiento a la instrumentación

desplegada para el soporte de la misión.- Generación de los eventos de control (activados por los eventos

programados).- Control de reloj de cuenta atrás.- Presentación y estado simplificado de la instrumentación desplegada.- Presentación en tiempo real de las imágenes procedentes de las cámaras de

los sistemas de seguimiento.- Reducción y presentación de los datos obtenidos.

Un Centro de Control de Operaciones de Ensayos en Vuelo, tiene como funciónla planificación, coordinación, control y registro de diversos tipos de ensayos dearmamento, así como la realización de operaciones de seguimiento de sistemas móviles,en los que están involucrados un conjunto de sensores que envían/reciben señales(telemedida, información varia y telecomando) necesarias para poder llevar a cabo lacoordinación, control y registro pretendida. Básicamente, un Centro de control deoperaciones, que a partir de ahora llamaremos TRCCS (Test Range Comand andControl System), es un sistema de adquisición y gestión de datos elaborados porsistemas autónomos de seguimiento optrónico, radárico, telemétrico y trayectográfico,de forma que, genera una monitorización lógica en tiempo real de los ensayosrealizados.

El TRCCS es la herramienta - nodo de interconexión entre todos y cada uno delos sistemas que forman un Centro de Ensayos en vuelo, dotando a los distintos equiposde capacidad de interactividad entre ellos mismos. Esta funcionalidad es alcanzada conun software & hardware desarrollado específicamente para cada campo de ensayos, conel objetivo de obtener la máxima flexibilidad y rendimiento de los sensores que lo

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integran, para las diferentes configuraciones de ensayos que puedan ser requeridas porlos diferentes sistemas de armas.

Desde el centro de control de operaciones como su nombre indica, se conducecoordina y dirige la operación tratándose de cumplir el plan de ensayos programado,pero una parte muy importante de éste plan, es el plan de seguridad dirigido tambiéndesde el TRCC y cuya responsabilidad asume el Director de Seguridad (Safety) sucriterio es vinculante y prioritario para la realización de cada evento del ejercicio. Éstedispone de conexión en tiempo real con los radares de vigilancia aérea y marítimavisualizando la información de sus consolas de forma remota, así como con los demásequipos de poyo involucrados en la seguridad de la operación, patrulleras, buceadores,helicópteros, personal de vigilancia de playa…

Fig 18 .- Centro de Control de Operaciones del CEDEA

La función de seguridad del centro de control es evaluar y reducir el riesgo paramantenerlo dentro de límites aceptables. El sistema de seguridad del campo es elconjunto de equipos y personal requerido para realizar las tareas de seguridad dentro deuna operación. Los componentes que intervienen y el nivel de redundancia para laseguridad, difiere significativamente según que el blanco aéreo o el misil dispongan deun sistema de destrucción por control remoto desde su respectiva estación de tierra.

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Fig 19.- Esquema general del conexionado físico del Centro de Ensayos

4.- RESULTADOS Y EVALUACIÓN.

Una vez finalizado el ensayo satisfactoriamente aún queda una última parteimportante y laboriosa, que es la evaluación y análisis de resultados.

Durante el desarrollo del ensayo han tomado parte los diferentes instrumentosautónomos que integran el campo de pruebas, cada uno de ellos ha obtenidos unosresultados que son almacenados por ellos mismos, y enviados en tiempo real al centrode control mediante un enlace de datos síncrono denominado MVS. Estos instrumentosson plataformas optrónicas, radares y equipos de telemedida.

Desde el Centro de Control de operaciones se coordina y dirige la operación y segraban los datos en tiempo real de posición enviados por la instrumentación del campo,con un rate de 50 tramas/seg. Se anotan los blancos al que ha sido asignados cadasensor para cada disparo, así como la calidad del seguimiento del móvil asignado. Todaesta información es recopilada por el equipo de evaluación junto con los datos grabadosen cada uno de los sensores para obtener los mejores resultados.

En los disparos telemétricos la función del campo de ensayos es más simple enel sentido que una vez grabados los datos, su explotación se hace la mayor parte de lasveces por entidades ajenas al desarrollo del ejercicio (por ejemplo el fabricante). Sinembargo, la evaluación de la trayectoria del misil y los resultados del impacto tácticoson tarea exclusiva del campo.

Resulta primordial establecer unos sistemas de coordenadas de uso común ygeneralizado dentro de un campo se ensayos. Estos criterios comunes y elentendimiento pleno entre las partes, serán de gran ayuda para la elaboración del plan deensayos, el desarrollo de la operación y la presentación de resultados de la misma.

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4.1.- SISTEMAS DE COORDENADAS ESPECIFICOS

Los sistemas de coordenadas utilizados en los campos de tiro están basados enun modelo de la superficie terrestre. Puesto que la tierra no es una esfera perfecta, nisiquiera un elipsoide perfecto, en el mundo se usan modelos terrestres muy variados. Enestas condiciones se da por supuesto que la tierra es un elipsoide, pero los valoresusados como semieje mayor a (el ecuador) y semieje menor b (los polos) varían enfunción del modelo aceptado. En Europa Occidental se utiliza el modelo de Halles 1924para originar coordenadas UTM que son las utilizadas para investigación y producciónde mapas.

4.1.1.- Sistema RCS (Range Coordinate System)

Para poder realizar complejas operaciones sobre datos recibidos de diferentesinstrumentos es necesario referir estos datos a un origen y unos ejes de coordenadascomúnes. Este origen y sistema de ejes se denomina RCS.

El origen del campo de ensayos (Range Origin RO) es un punto úniconormalmente dentro del Centro situado al nivel medio del mar. El plano tangente a lavertical local de el RO define el sistema de coordenadas RCS como un sistemaortonormal (por lo tanto no tiene en cuenta la curvatura de la Tierra) donde se haelegido la orientación del eje Y en la dirección del norte UTM y el eje Z en el de alturaspositivas. El eje Y recibe el nombre de Norte del Campo (fig.1).

En el caso particular del CEDEA el RO esta situado en la vertical del edificio deTelemedida, próximo al Centro de Control del Centro TRCC (Test Range ControlCenter TRCC).

Las coordenadas del RO en UTM son:Eastings: 701288.071Northings: 4108572.223Altitud: 0.000

4.1.2.- Sistema FCS (Firing Coordinate System)

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El sistema de coordenadas FCS es un sistema con origen en el lanzador delvehículo con dos de los ejes en el plano tangente a la vertical local siguiendo lacurvatura de la Tierra y el tercer eje coincidente con la vertical local en alturas positivas.

Este sistema se utiliza principalmente en ensayos de operaciones militares paradefinir la geometría del lanzamiento, ya que relaciona la actitud de vuelo del blanco conrespecto al lanzador independizándolo del emplazamiento.

El sistema de ejes con origen en el lanzador se denomina Down Range (DR), OffRange (OR) y Z; siendo DR el eje coincidente con la dirección de vuelo del blanco en elmomento del lanzamiento, OR perpendicular en el sentido contrario a las agujas de elreloj y Z la vertical local (fig.2).

Fig 20. - Sistema de Coordenadas FCS

Este sistema de coordenadas permite con solo tres parámetros situar el blancocon respecto al lanzador en el instante de disparo To sin necesidad de establecer losrumbos de vuelo del blanco.

4.1.3.- Sistema TOCS (Target-Oriented Coordinate System)

El sistema de coordenadas TOCS al ser un sistema ligado al blanco se utilizaprincipalmente operaciones militares para evaluar las prestaciones del misil en vuelo, alproporcionar la posición del misil en cada instante con respecto al blanco. Proporcionapor lo tanto en el momento de mínima distancia todos los parámetros necesarios paraevaluar la distancia de paso entre ambos objetos "miss distance".

El sistema de coordenadas TOCS es un sistema ortonormal (XYZ) con el planoXY tangente a la vertical local del blanco y el eje Z coincidente con la vertical local. Eleje Y situado en la dirección de vuelo del blanco y el eje Z en la de alturas positivas. Elorigen del sistema se sitúa en un punto del blanco dependiendo del tipo de guiado del

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misil (por ejemplo, en el caso de un misil de guía infrarroja se sitúa en la tobera desalida de gases del blanco)(fig.3).

Fig 21. - Sistema de Coordenadas ligado al blanco yCilindro de Impacto Táctico

El sistema de coordenadas TOCS esta intimamente ligado al concepto deCilindro de Impacto Táctico (Tactical Hit Cylinder) el cual define un volúmen alrededordel origen de coordenadas TOCS (concretamente un cilindro cuyo eje de revolucióncoincide con el eje Y del sistema). La intersección de la trayectoria del misil con elcilindro táctico determina la existencia de impacto (llamado impacto táctico).

Los parámetros que definen el cilindro son su radio R y la distancia sobre el ejeY de sus dos caras laterales (fig.3).

4.1.4.- Sistema RCS ligado al sensor

Sistema de Coordenadas RCS pero con origen en el sensor. El eje Y en direcciónnorte UTM para el caso de las plataformas Electro-ópticas MSP en dirección nortegeográfico para el caso del los radares trayectográficos.

4.1.5.- Sistema Inercial (Oi,Xi,Yi,Zi)

El origen Oi está en el centro de la Tierra. Zi coincide con el eje de giro de laTierra, Xi es la intersección del plano del meridiano que pasa por el punto delanzamiento con el plano del ecuador e Yi completa el triedro a derechas.

Observaciones: Estos ejes permanecen fijos en orientación, que es la dada por el lugaren elinstante de lanzamiento.

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4.1.6.- Sistema Local (Ol,Xl,Yl,Zl).

Es un sistema móvil cuyo origen Ol está en el centro de la Tierra, Zl coincide entodo instante con la línea que une el centro de la Tierra con el centro de gravedad delvehículo y en sentido positivo hacia arriba, Xl está contenido en el plano determinadopor Zl y el eje de giro de la Tierra siendo positivo hacia el Sur e Yl completando eltriedro a derechas.Observaciones: La gravedad estaría orientada según -Zl, si considerasemos modelo deTierra esférico.

4.1.7.- Sistema de Ejes Tierra (Ot,Xt,Yt,Zt)

El origen Ot está en el punto de lanzamiento. Xt e Yt están contenidos en elplano tangente a la superficie de la Tierra en el punto de lanzamiento, estando Xtdeterminado por el ángulo A (azimut de lanzamiento) midiendose desde el Norte y en elsentido de las agujas del reloj. Zt dirigido según la vertical geográfica del punto delanzamiento positivo hacia arriba e Yt completando el triedro a derechas.

Observaciones: El ángulo A es el formado por el plano meridiano en el lugar delanzamiento y el plano de cabeceo del vehículo.

4.1.8.- Sistema de Ejes plataforma (Op,Xp,Yp,Zp)

Su origen Op está en el centro de gravedad de la plataforma, y su orientación entodo instante respecto a un sistema inercial permanece constante, siendo ésta la que enel instante inicial tienen los ejes tierra.

4.1.9.- Sistema de Ejes Cuerpo (Oc,Xc,Yc,Zc)

Sistema ligado al vehículo, con el origen Oc en el C.G. del eje longitudinal, Xcsegún el eje longitudinal y positivo según la dirección del empuje, Yc y Zc en el planoperpendicular al eje anterior, estando Yc dirigido hacia la derecha según la dirección devuelo en el lanzamiento.Observaciones: El eje Yc es intersección del plano perpendicular al eje longitudinal y elplano formado por las aletas de la 1ª etapa.

4.1.10.- Sistema de Ejes Guiado (Og ,Xg,Yg,Zg)

Su origen Og es el mismo que el de los ejes tierra estando Xg según la direccióndel eje del vehículo en el momento del fin de combustión de la 2ª etapa, es decir,paralelo al eje Xc.

4.1.11.- APLICACIÓN

Puntos de Calibración/Referencia:

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-UTM + Altitud con respecto al nivel medio del mar en el huso específico.- Geográficas + Altitud con respecto al nivel medio del mar.

Actividades militares:

- Hipódromos de vuelo; sistema FCS- Comportamiento misil/blanco; sistema FCS- Estudio interceptación; sistema TOCS

Lanzamiento cohetes:

- Sistema FCS con el eje Down Range en la dirección nominal de lanzamiento- Sistema Inercial- Sistema Local- Sistema de Ejes Tierra- Sistema de Ejes plataforma- Sistema de Ejes Cuerpo- Sistema de Ejes Guiado

Otros vehículos:

-Sistema RCS-Sistema RCS ligado al sensor

Seguridad:

-Localización;

Geográficas (grados, minutos y décimas de minuto) ED-50.Geográficas (grados, minutos y décimas de minuto) WGS-84, para marcaciones a GPS.Polares (Azimut , Elevación y Distancia.)

5.- SEGURIDAD

5.1.- FTS (Flight Terminate System)

La seguridad es un parámetro esencial en los desarrollo de las operaciones dedisparo y ensayo en vuelo. Algunos ejercicios requieren que misiles, cohetes o UAV,estén equipados con un receptor de comando de destrucción que pueda ser activadodesde la estación de tierra para la destrucción del mismo en caso de fallo o porrequerimientos del ejercicio. Esta estación de tierra se denomina, Comando deDestrucción o bien FTS (Flight Terminate System), y debe estar incluida en lainstrumentación de un campo de ensayos de aeronaves y armamento. El FTS no sueletener capacidad de seguimiento, por lo que sus antenas han de estar esclavizadas a otrossistemas autónomos, bien a un radar o al centro de control del campo.

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La función de seguridad del campo de ensayos es evaluar y reducir el riesgo paramantenerlo dentro de límites aceptables. El sistema de seguridad del campo es elconjunto de equipos y personal requerido para realizar las tareas de seguridad dentro deuna operación. Los componentes que intervienen y el nivel de redundancia para laseguridad, difiere significativamente según que el blanco aéreo o el misil dispongan deun sistema de destrucción por control remoto desde su respectiva estación de tierra.

EL principal propósito del FTS es proveer al director de seguridad (safety) conuna herramienta de destrucción del vehículo lanzador en el caso en que los datosprocedentes de la telemetría del vehículo o bien la información recibida por latrayectografía, indiquen cualquier anomalía descrita en el plan de seguridad y ensayos.Para ello el vehículo lanzador debe estar equipado con un Receptor de terminación devuelo, (Flight Terminated Receiver, FTR), cuya secuencia de tonos de codificación parala destrucción, es fija y debe haber sido configurada y testeada en el transmisor FTS.

Fig 22.- Radar de seguimiento en banda C con telecomando fijado a la parábola.

5.2.- RADARES DE VIGILANCIA

Toda la instrumentación desplegada en el campo de ensayo así como el personal,prestará apoyo al cumplimiento del plan de seguridad de la operación, esta normativa hade ser difundida por todas las áreas y de obligado conocimiento por todo el personal delcampo de ensayo. Los radares de vigilancia marítima y aérea llevarán el principalpapel en el despeje de la zona, guiando a los equipos de apoyo (barcos, helicópterosetc..) hacia los contactos que pudieran invadir la zona de seguridad de la operación.

Todo campo de E A. y A. A. ha de contar entre sus equipos con radares devigilancia para garantizar la seguridad durante los ensayos. Estos equipos tambiénjuegan un importante papel en el apoyo a la adquisición de blancos por parte de losR.T. en casas de pérdida, ya que estos equipos al tener haces muy estrechos tienengrandes dificultades para adquirir blancos a cortas distancias. Los R. de V. informan delángulo de AZ y la distancia, facilitando la adquisición a estos sistemas.

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Los radares de vigilancia comprenden aquellos equipos que se utilizan paraobtener una visión general de todos los objetos que se hallan dentro del alcance y sedenominan también de alarma previa o de exploración. En general se emplean paracubrir el área total deseada con suficiente rapidez por lo que suelen usar haces másanchos y tienen menor exactitud que los radares de seguimiento.

Con respecto a su alcance el más corto suele ser de una milla o menos y el máslargo de 50 millas, aunque existen radares de alerta y control que alcanzan hasta 250millas, el margen de alcance deseado puede seleccionarse por medio de un conmutadorgiratorio.

Los radares de vigilancia se reconocen porque sus antenas suelen girar conmovimientos de rotación en sentido azimutal en torno a un punto, pero puede tenerotras como el llamado abanico y el de exploración cónica en el que la antena se muevede modo que el haz describe un cono circular y si este haz es de ángulo variable sellamará de exploración espiral o espiraliforme.

Los radares marinos y aéreos usados por aviones y barcos para la navegaciónson de exploración. Estos dibujan en sus consolas (tubos de rayos catódicos) loscontornos de los relieves u obstáculos que reflejan eco, para ello el radar debe recibir almenos 5 ecos consecutivos de dichos obstáculos.

Fig 23.- Radar de vigilancia con antenas aérea y marítima

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6 .- BIBLIOGRAFÍA

- Manuales de operación del TRCC- Manuales del RIR 778 C- Documento INTA .- OPE/ RPT/7300/001/INTA- http/ Página de los radares

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