Sistemas de Navegacion – Radioayudas Basadas en Tierra

Introducción

En la actualidad, existen innumerables combinaciones de sistemas de navegación, cada vez más precisos y seguros, que permiten un mejor aprovechamiento de las capacidades de nuestras aeronaves y del espacio aéreo.

Sin embargo, para nuestros propósitos realizaremos una clasificación muy superficial de los mismos para luego concentrarnos en aquellos que consideramos la base del vuelo por instrumentos y nos darán los conceptos básicos que veremos a continuación

Definiciones

Sistemas de navegación autocontenidos: son aquellos que no dependen de ningún tipo de infraestructura externa a la aeronave. Generalmente operan bajo el concepto de plataformas inerciales (INS) las cuales censan las aceleraciones del la aeronave t a partir de la posición conocida (la cual se introduce antes del despegue) son capaces de determinar en todo momento la posición de la aeronave.

Como defecto, estos sistemas van perdiendo cierto grado de precisión a medida que transcurre el tiempo de vuelo, por lo cual generalmente deben ser actualizados al pasar por una posición de las cuales se coinciden las coordenadas o a veces son actualizados a través de complementos de GPS.

Sistemas satelitales: son aquellos que utilizan constelaciones satelitales para determinar su posición tales como el GPS, GLONASS, GALILEO, etc. Poseen la ventaja de tener una extrema posición pero como desventaja carecen de una cobertura total ya que la misma depende de la posición de las constelaciones y la disponibilidad de las mismas.

Sistemas con dependencia de radioayudas en tierra: son básicamente sistemas de equipos radioeléctricos de tierra y abordo. Dicho de otra manera, los instrumentos electrónicos de abordo, reflejan las indicaciones de los equipos radioeléctricos de tierra y, en algunos casos, viceversa.

Los más comunes y utilizados son ADF, VOR, DEM, ILS, etc. Estos sistemas dependen totalmente de la infraestructura en tierra y de las características de la propagación de ondas electromagnéticas la cual define muchas de sus características.

Propagación de ondas electromagnéticas.

El estudio del viaje de las ondas electromagnéticas en el espacio se conoce comúnmente como \”propagación\”. La propagación comienza en el instante en que un campo electromagnético se produce alrededor de un conductor. Inicialmente, el alcance que tengan las emisiones, es proporcional a la energía de las ondas generadas

Podemos establecer ciertas características de las ondas electromagnéticas que nos permitan medirlas y determinar su comportamiento y analizar cómo nos afectaran.

Frecuencia: se ha definido el período de tiempo de medición en 1 segundo y la unidad resultante es el Hertz (Hz), siendo 1 Hz = 1 ciclo por segundo (una onda por segundo).

Ej. 121,5 MHz = 121.500 ciclos/seg.

Ya que las ondas se propagan por el espacio a una cierta velocidad, puede definirse el \”largo\” que tienen físicamente las mismas.

De este modo podemos decir que a una menor frecuencia, una mayor longitud de onda.

 Según su frecuencia, cada onda tiene un medio por el cual se desplaza mayoritariamente. Así es que las bajas frecuencias están principalmente compuestas por ondas terrestres, las frecuencias medias por ondas directas y las frecuencias elevadas por ondas ionosféricas. Como ejemplo podemos citar las emisiones de AM (onda terrestre), las de FM (onda directa) y las de SW – onda corta (ionosférica).

Por lo tanto las condiciones climáticas y la orografía (montañas, valles, líneas de costa) así como las ciudades, van a producir distorsiones o interferencias.

Radioayudas basadas en tierra

NDB

Non Directional Beacon o Baliza No Direccional. El emisor es un equipo simple que transmite una  señal de radio constante en los 360º. Modulada con una señal de audio que representa la identificación de la estación en código Morse. Su frecuencia varía entre los 200 KHz y  400 KHZ. (baja frecuencia, ondas largas).

Antiguamente formaban parte de algunas rutas de vuelo, son utilizados para marcación en las aproximaciones instrumentales como las balizas que nos indican puntos específicos como por ejemplo los puntos de aproximación frustrada.

El instrumento de abordo que se utiliza para recibir e interpretar estas señales se denomina ADF (Automatic Directional Finder) y su principio de funcionamiento se basa en dos antenas denominadas de cuadro y de sentido.

La antena de cuadro compara la señal y permite determinar cuál es la orientación de la señal y la de sentido, como lo indica su nombre, da el sentido de la emisión. Este receptor opera en frecuencias entre 200 KHz y 1600 KHz, popr lo cual es posible además de recibir las frecuencias de los NDB seleccionados, frecuencias de estaciones de radio de AM las que pueden ser utilizadas en ultima instancia como ayudas a la navegación en caso de emergencias.

Este tipo de radioayudas es muy susceptible a los efectos de las condiciones geográficas y atmosféricas ya al ser su longitud de onda muy larga, esta es afectada por la orografía (líneas de costa, valles, montañas, etc.) pudiendo producir algunos errores en las marcaciones.

El instrumento abordo utilizado para su indicación es el RMI (Radio Magnetic Indicator), el cual es explicado más adelante y nos indica la posición relativa de la aeronave con respecto a la estación.

VOR

VHF Omni directional Range. El emisor marca rumbos magnéticos (radiales) respecto de la antena y el equipo de abordo (que posee el mismo nombre) nos indica en cuál de estos radiales estamos. Posee una antena que emite una señal omnidireccional y otras cuatro antenas que generan una señal variable que gira 30 veces por segundo en sentido horario. Este giro se recibe como un desfasaje de la señal variable respecto de la señal de referencia, según la posición del avión y de este modo el equipo de abordo discrimina este desfasaje y nos indica en que radial estamos.

 Su señal es modulada en audio, que representa la identificación de la estación en código Morse, por ejemplo el VOR del aeródromo palomar se identifica como PAL y el código Morse emitido por este será el correspondiente a esas tres letras.

Su frecuencia varía entre los 112 MHz y 117,975 MHz para los VOR de navegación y entre 108 MHz y 117,975 MHz con decimales pares para los VOR de terminal y mucho más preciso que un NDB ya que trabaja en frecuencias mucho más elevadas, por lo tanto su alcance es menor, de alrededor de las 200 NM como máximo y siempre en rango visual (sin obstrucciones como por ejemplo cadenas montañosas).

Se los utiliza como radioayudas a la navegación en ruta (marcando los puntos de estas) y como radioayudas para las Aproximaciones y Salidas por Instrumentos en los aeródromos. Actualmente son los sistemas más utilizados.

Los instrumentos de abordo utilizados para su indicación son el RMI (Radio Magnetic Indicator), el HSI (Horizontal Situation Indicator) y el CDI (Course Deviation Indicator) aunque este último ya casi no es utilizado debido a su antigüedad. A diferencia del RMI en función ADF, en función VOR este siempre nos indica sobre que radial estamos (cola de la aguja) ya que ante una falla del indicador de rumbos de la cartilla del RMI, este puede o no brindarnos una posición relativa correcta.

 Distance Measurement Equipment. Formado por un equipo terrestre y otro de abordo que, al estar intercomunicados, permiten determinar la distancia de uno a otro ya equipo en tierra interroga al de abordo en una determinada frecuencia y mide el tiempo de respuesta de la aeronave en otra frecuencia con un desfasaje específico para cada aeronave, calculando su distancia.

Trabaja en la banda de UHF, por onda directa, lo que reduce su alcance al rango visual (200 NM como máximo), y siempre se encuentra asociado a otras radioayudas como un VOR o un ILS.  Su precisión disminuye al disminuir la distancia  ya que este sistema mide distancia directa entre la estación y la aeronave y no la distancia sobre el terreno. Así al bloquear una estación con 36.000 ft por ejemplo, la lectura será de 6 NM aunque la aeronave este exactamente sobre la misma.

Su capacidad máxima es de 100 aeronaves simultáneamente según el instrumento de abordo puede seleccionarse información de distancia a la estación, de velocidad relativa a la misma o de tiempo hacia/desde esta.

ILS

Instrumental Landing Sistem. Formado por un equipo terrestre emisor y otro de abordo receptor. Dos antenas, una para el haz del localizador (LOC) ubicada en el umbral opuesto a la cabecera de aproximación, fuera de la pista en la prolongación del eje de la misma y otra para la senda de planeo (GS) ubicada lateral a la zona de toque unos 1000 ft pasados la cabecera en uso y a 300 ft en el lateral de la misma.

Ambas emiten dos lóbulos, uno de 90 Hz y otro de 150 Hz. El receptor de la aeronave compara ambas señales tanto para el LOC como para el GS e indica la posición relativa  de la aeronave con respecto a estas.

Opera entre 108 MHz y 111,975 MHz con decimales impares., ya el resto de los saltos de frecuencias están reservados para las frecuencias de VOR.

Además del LOC y GS, posee marcadores en la senda de planeo que no son más que balizas que emiten un haz hacia arriba y son utilizadas para indicar la posición con respecto a la pista (OM, MM, IM) y en algunos casos estos marcan el punto de aproximación frustrada (MAP).

El alcance del LOC depende del ángulo de su haz y generalmente es de 17 NM en un ángulo de hasta 25º a cada lado del eje de pista y de unas 25 NM en un ángulo de hasta 10º a cada lado del eje de pista. Asimismo la senda de planeo puede variar desde 2,5º a 3,5º, según la aproximación. Cabe destacar que se pueden llegar a encontrar sendas de planeo parasitas a partir de los 7º en adelante por lo que es muy importante respetar las altitudes de incorporación a las finales y controlar que estas se cumplan a las distancias correspondientes.

Esta senda de planeo y localizador garantizan una aproximación segura (libre de obstáculos) y reducen los mínimos meteorológicos.  De operación dando una posibilidad de aterrizaje en condiciones meteorológicas marginales. También se transmite un haz posterior, alineado con el LOC (Back Course BC), solo utilizable con la carta adecuada para ciertos procedimientos específicos.

Existen varias categorías de ILS con diferentes mínimos, según su precisión llegando a establecerse la categoría III C la cual permite un aterrizaje con 0ft de techo y 0 m de visibilidad (0/0), para lo cual tanto el aeropuerto como la aeronave y la tripulación requieren de una habilitación especial.

Los instrumentos de abordo en los cuales se verán reflejadas la indicaciones de estos equipos son nuevamente el HSI y el CDI, en los cuales además de las indicaciones brindadas en operación con el VOR como la indicación de desviación de la barra de desviación lateral, se le sumarán las indicaciones de las escalas verticales para las sendas de planeo.

TDR

Transponder. Este equipo se encuentra asociado a un radar secundario o a otro Transponder  de otra aeronave (TCAS) para su funcionamiento.

El Radar Secundario interroga al TDR emitiendo una señal en una frecuencia determinada y este devuelve como respuesta el código de identificación de la aeronave que es dado por el Servicio de Tránsito Aéreo (ATS), el cual se compone de cuatro dígitos (del 0 al 7 por razones técnicas) y este código es el visualizado en la pantalla del control radar del ATS.

Para el caso del TCAS (Traffic Collition Avoidance Sistem), los Transponder de las aeronaves que representen un potencial peligro de colisión en vuelo interactúan entre ellos y brindan una “resolución” a ambas aeronaves, las cuales deben ser obligatoriamente respetada por los pilotos en pos de evitas una colisión.

Esto quipos poseen varios modos, de los cuales los más destacados son :

Modo Alfa: solo responde con el código asignado.

Modo Charlie: además del código asignado, también envía información de altitud.

Asimismo, existen códigos especiales que brindan información adicional en caso de emergencias o problemas en el vuelo: 

2000 sin código asignado.

7500 interferencia ilícita.

7600 falla de comunicaciones

7700 emergencia.

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