Transponder lotniczy: zastosowanie, działanie i historia rozwoju

Umożliwia on identyfikację i lokalizację samolotu przez naziemne stacje radarowe i inne systemy kontroli ruchu lotniczego. Gdy radar wysyła sygnał do samolotu, urządzenie odpowiada, dostarczając unikalny kod identyfikacyjny (tzw. kod transpondera) oraz informacje dotyczące wysokości lotu (w trybie Mode C). Dzięki temu kontrolerzy ruchu lotniczego mogą łatwo śledzić ruch statku powietrznego, zapewniając bezpieczną separację pomiędzy różnymi jednostkami w przestrzeni powietrznej.

W przypadku, gdy samolot nie odpowiada na sygnały radarowe, kontrolerzy mają utrudnione zadanie w identyfikacji jego pozycji oraz kierunku lotu, co może prowadzić do poważnych zagrożeń.

Rozwój urządzenia identyfikującego w samolotach ma swoje korzenie w czasie II wojny światowej, kiedy opracowano system identyfikacji „swój-obcy” (IFF – Identification Friend or Foe). Celem było rozpoznawanie własnych jednostek powietrznych oraz odróżnianie ich od wrogich, co było kluczowe podczas działań bojowych.

Pierwsze transpondery lotnicze w samolotach cywilnych pojawiły się w latach 50. XX wieku jako odpowiedź na rosnące zapotrzebowanie na bezpieczeństwo w przestrzeni powietrznej. Od tego czasu technologia ta była nieustannie rozwijana, aby sprostać wymaganiom współczesnego lotnictwa. Prace nad ich rozwojem koncentrowały się na zwiększeniu ich dokładności, niezawodności i możliwości przekazywania dodatkowych informacji.

System identyfikacji lotniczej działa na zasadzie odpowiedzi na sygnał wysłany przez radar wtórny. Kiedy radar naziemny (tzw. „interrogator”) emituje sygnał zapytania, urządzenie w samolocie odbiera go i generuje odpowiedź, która zawiera takie informacje jak wysokość, prędkość i inne dane.

Wykorzystują różne tryby pracy, z których dwa podstawowe to Mode A i Mode C.

W trybie Mode A wysyła indywidualny kod identyfikacyjny, zwany squawk, który jest ustawiany przez pilota zgodnie z wytycznymi kontroli ruchu lotniczego (ATC). Kod squawk jest zapisywany w systemie ósemkowym, co oznacza, że może przyjmować wartości od 0 do 7. Całkowita liczba możliwych kombinacji wynosi 4096. Kody te są przydzielane państwom i obszarom na podstawie regionalnych porozumień żeglugi powietrznej, a ich użycie jest ściśle kontrolowane, aby uniknąć kolizji i zapewnić bezpieczeństwo lotów.

Wśród kodów squawk wyróżnia się tzw. kody specjalne, które są używane w sytuacjach krytycznych, takich jak uprowadzenie statku powietrznego (7500), utrata łączności (7600) czy sytuacja wymagająca natychmiastowej pomocy (7700). Pilot, który ustawi kod 7500, powinien potwierdzić go na żądanie ATC lub nie odpowiadać wcale, co oznacza, że użycie kodu było zamierzone.

Jeśli pilot nie otrzymał od ATC kodu, to w przypadku lotów IFR (Instrument Flight Rules) powinien ustawić go na 2000, a dla lotów VFR (Visual Flight Rules) na 7000. W niektórych przypadkach rezerwuje się również kody dla statków powietrznych wykonujących loty sanitarne w obszarach konfliktów zbrojnych.

W odpowiedzi na żądanie ATC, transponder może wysłać dodatkowy impuls zwany symbolem SPI (Special Position Indication), który umożliwia szybką identyfikację samolotu w zatłoczonej przestrzeni. ATC wywołuje załogę, a pilot włącza funkcję SPI i odpowiada „IDENTING„, co potwierdza ATC komunikatem „RADAR CONTACT„.

W trybie Mode C przekazuje informację o wysokości barometrycznej odczytanej z układów awioniki samolotu. Zazwyczaj Mode C jest powiązany z Mode A i występuje w trybie łączonym A/C. Kontrolerzy ruchu lotniczego powinni sprawdzać dokładność informacji o poziomie lotu uzyskanej za pomocą Mode C przy użyciu łączności radiotelefonicznej.

Mode S to zaawansowany tryb pracy, który zawiera unikatowy 24-bitowy kod identyfikacyjny przypisany na stałe do danego statku powietrznego. W puli możliwych do rozdziału kodów jest ich 16 777 214. Mode S może przesyłać dodatkowe informacje, takie jak kod squawk, znak wywoławczy, wysokość barometryczna, status lotu, meldunki TCAS/ACAS, kurs magnetyczny, prędkość względem ziemi, prędkość pionową, wybraną wysokość ustawioną za pomocą autopilota, prędkość rzeczywistą, kąt przechylenia statku powietrznego, zmianę kąta drogi, geograficzny kąt linii drogi i prędkość podróżną.

Transponder lotniczy to podstawowe urządzenie stosowane na pokładach samolotów, które umożliwia ich identyfikację oraz bezpieczne zarządzanie ruchem powietrznym. Dzięki trybom pracy takim jak Mode A oraz Mode C, kontrolerzy ruchu lotniczego mogą nie tylko rozpoznawać poszczególne statki powietrzne, ale także monitorować ich pozycję i wysokość. „Squawk”, jest z kolei kluczowy dla precyzyjnej identyfikacji samolotów, umożliwiając szybkie reagowanie na sytuacje awaryjne.