Aspecte introductive în navigație Navigația aeriană este componenta de bază din ansamblul unui zbor, care la rândul ei implică studierea metodelor,… [310745]
[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat].
Navigația aeriană reprezintă în esență o știință, care are rolul de a [anonimizat], [anonimizat], timpul și combustibilul necesar pentru realizarea unei situații prestabilite sau a [anonimizat].
Mijloacele de navigație aeriană au fost folosite prima dată în anul 1785, când s-a [anonimizat] a traversat Canalul Mânecii de către Blanchard și Jeffries. Înainte de a avea loc zboruri pe distanțe mari, s-au desfășurat zboruri care nu comprimă o aplicare integrală a [anonimizat], [anonimizat]. După 25 [anonimizat] 23 septembrie 1910, s-a efectuat prima deplasare aeriană cu o [anonimizat], [anonimizat]. Acest zbor a [anonimizat] a [anonimizat], Chavez s-a folosit de un barometru și o hartă. El a [anonimizat] a [anonimizat]. După 3 ani, la data de 23 septembrie, [anonimizat].
O dezvoltare accentuată a navigație aeriene a [anonimizat] a instrumentelor de bord au avut o largă amploare. [anonimizat], care au dus la simplificarea efectuării zborului. Rezultatul transformărilor a [anonimizat] a Oceanului Atlantic, a regiunilor înghețate ș.a. În 1931 [anonimizat], [anonimizat] 25000 km.
Atingerea acestor performanțe au însemnat o [anonimizat]. [anonimizat].
Această aprofundare a detaliilor legate de zbor a dus la o reducere minimală a neprevăzutului astfel toate cunoștințele dobândite anterior aplicate în zbor au rezultat o dovadă vis-a-vis de creșterea rezistenței fizice și psihice în timpul zborului. Pentru constructori fiecare zbor care s-a [anonimizat]-[anonimizat]-[anonimizat].
Acest debut a făcut ca performanțele de zbor pe distanțe și durate să fie cât mai mari, astfel încât constructorii, cât și piloții doreau să realizeze aeronave cu un grad cât mai ridicat de rezistență.
Navigația a fost supusă unui continuu proces de dezvoltare, astfel încât în anul 1930 s-a făcut cunoscută cea mai importantă componentă a navigației, aceasta fiind navigația radio.
Personalul navigant și constructorii aeronavelor, a echipamentelor de bord au fost cei care și-au pus amprenta prin multă muncă asupra verificării, amplasării și îmbunătățirii, având ca scop un cât mai bun rezultat. Unele îmbunătățiri au dus, după cum am spus și mai sus, la nenumărate reușite, dar au fost și insuccese care au vizat zborurile anterioare.
S-a vizat încă din cele mai vechi timpuri progresul, care a dat un impuls contemporanilor pentru a efectua zboruri cât mai eficiente, cu o siguranță cât mai ridicată și într-un timp bine stabilit.
Datorită dezvoltării aviației atât civile, cât și militare, s-a intensificat traficul aerian pe căile aeriene interne și internaționale, în zone terminale, dar vizându-se și zborurile în spațiul aerian necontrolat. Asigurarea aterizării în deplină siguranță a aeronavelor pe condiții nefavorabile cu vizibilitate și plafon minim, aproape de zero metri, a făcut să fie impetuos necesară determinarea elementelor de navigație aeriană.
Asigurarea cu maximă rapiditate și cu o exactitate cât mai mare a elementelor de navigație poate avea loc prin sistemele de radionavigație. Aceste sisteme reprezintă aparate sau ansamble de aparate radioelectronice, având ca locație bordul aeronavelor, cât și mediul terestru, care pot realiza automat elementele de navigație radioelectronică.
În zilele noastre s-au proiectat și construit o mulțime de mijloace și sisteme de radionavigație. Aceste mijloace și sisteme sunt utilizate în întreaga lume. Au avut loc diferite încercări în privința acestui demers, însă unele mijloace nu au avut succes din diferite motive, permițându-le utilizarea decât un timp scurt, unele nu au beneficiat de omologare.
Un lucru extrem de esential este acela că mijloacele de radionavigație militară sunt supuse în statul în care sunt utilizate ca fiind secret de stat.
Metodele navigației aeriene
Pe parcursul întregului proces de dezvoltare în cadrul navigației aeriene s-au descoperit și dezvoltat mai multe metode ale navigației, care au în vedere asigurarea
rezolvării a trei mari obiective:siguranta, precizia și eficiența zborului (fig. 1.1).
Fig. 1.1 Metodele navigației aeriene
Metoda navigației observate (la vedere) reprezintă una dintre cele mai simple metode de navigare, care se compune din ansamblul procedurilor pentru urmarea unui traiect aerian determinat de două sau mai multe puncte, cât și pentru determinarea poziției aeronavei prin compararea reperelor de la sol cu o hartă, direct cu ochiul liber sau cu instrumente optice adecvate acestui scop. În vederea zborurile pe distanțe foarte mari, cât și pe deasupra întinderilor de apă, acolo unde reperele la sol lipsesc, această metodă nu intră în uz.
Metoda navigației estimate este definită ca ansamblul procedurilor pentru urmarea unui traiect aerian determinat de două sau mai multe puncte și determinarea poziției aeronavei cu ajutorul indicațiilor aparaturii de bord și a calculelor efectuate,care nu depind de reperele de pe sol.
Metoda navigației astronomice este metoda prin care se determină poziția aeronavei cu ajutorul observarii aștrilor cerești cu ochiul liber sau cu instrumente specializate în acest sens.
Metoda navigației radioelectronice folosește mijloace radioelectronice pentru a determina poziția aeronavei și menținerea acesteia pe traiect. Dupa mijloacele folosite, aceasta se împarte în:
navigație radiogoniometrică, care la rândul ei este de două tipuri:
de bord;
terestră.
navigația cu radarul este divizată în următoarele:
de bord;
la sol;
circulară;
hiperbolică;
Doppler.
Această metodă este cea mai întrebuințată datorită gradului mare de precizie pe care îl oferă în determinarea elementelor de navigație.
Metoda navigației inerțiale este metoda prin care se determină poziția aeronavei și menținerea acesteia pe traiect cu ajutorul informațiilor culese de la accelerometrele de bord care acționează în lungul celor trei axe de deplasare ale avionului.
Metoda navigației izobarice este adesea folosită în zborul la înălțimi mari și foarte mari, deasupra întinderilor de apă și are rolul de a menține aeronava pe traiect prin determinarea derivei cu ajutorul radioaltimetrului și a altimetrului barometric.
Metoda navigației cu ajutorul sistemelor GNSS (navigația spațială) este metoda prin care se determină atât poziția tridimensională a aeronavei, cât și menținerea acesteia pe direcția stabilită cu ajutorul informațiilor luate de la cel puțin patru sateliți. Aceasta metodă este foarte des utilizată datorită eficienței în precizie extrem de ridicate.
Mijloacele de navigație aeriană
În practică metodele de navigație se realizează cu ajutorul mijloacelor de navigație, astfel se asigură obținerea elementelor necesare pentru aplicarea oricăreia dintre metodele de navigație aeriană.
De la primele instrumente de bord și până la realizarea celui mai complex sistem de navigație inerțială, tehnica aeronautică a elaborat în scurt timp o serie imensă de mijloace de navigație aeriană care se pot calsifica astfel:
mijloace generale sau geotehnice de navigație;
mijloace de radionavigație;
mijloace astronomice de navigație;
mijloace luminoase de navigație;
sistemul GNSS.
Mijloacele generale sau geotehnice de navigație se bazează pe măsurarea diferiților parametri ce depind de forma, dimensiunile și proprietățile pământului și atmosferei terestre. Din această categorie fac parte: compasele magnetice, girocompasele, sistemele direcționale, vitezometrele, altimetrele cu capsulă aneroidă, termometrele și sistemele inerțiale.
Mijloacele de radionavigație au la bază principiile electronicii. Din această categorie fac parte radiogoniometrele, radiofarurile, DME-urile, radarele etc.
Mijloacele astronomice de navigație se bazează pe măsurarea deplasării aștrilor pe bolta cerească. Din această categorie fac parte astrocompasul, astrosextantul.
Mijloacele luminoase de navigație folosesc energia luminoasă pentru orientare. Din acestea fac parte: balizajul luminos al pistei, farurile de aerodrom, sistemul luminos de apropiere, sistemul luminos de semnalizare a poziției aeronavelor.
Sistemul GNSS și echipamentele de la bord aferente formează cel mai modern și precis mijloc de navigație aeriană. Pentru determinarea poziției aeronavei sunt necesari 4 sateliți în câmpul de vedere peste masca aplicată la orizont. În plus pentru depistarea unui satelit defect sunt necesari 5 sateliți, iar pentru eliminarea acestuia din calcul sunt necesari 6 sateliți.
Rezumând din cele mai sus, eficiența mijloacelor de navigație este datorată dispunerii acestora la sol, cât și la bordul aeronavelor. În principiu utilizarea acestor mijloace se face combinat astfel încât unele mijloace de la sol au un corespondent la bord. Utilizarea în comun a metodelor formează sistemele de navigație radioelectronice.
Mijloacele de radionavigație
Bazele fizice de funcționare a mijloacelor de radionavigație sunt concretizate de navigația redioelectrică. Navigația radioelectrică este metoda generală de navigație care este utilizată de toate categoriile și tipurile de aeronave, indiferent de dimensiuni și scop. Ea se bazează pe folosirea posibilităților oferite de radiotehnică în determinarea direcției și distanței cu ajutorul undelor electromagnetice. Acest fapt rezultă cel mai înalt grad de precizie și de automatizare în vederea determinării elementelor de navigație. Această precizie care vizează determinarea elementelor de navigație este impetuos necesară, dar mai degrabă impusă de:
creșterea graduală a traficului aerian, vizând aici atât căile aeriene și zonele terminale, cât și aerodromurile;
viteza de croazieră care este într-o continuă creștere la avioanele de transport;
necesitatea și totodată obligația de a asigura aterizarea în deplină siguranta, chiar și atunci când condițiile meteorologice sunt grele sau foarte grele.
În vederea determinării elementelor de navigație necesare în toate etapele zborului sunt utilizate mijloacele de radionavigație. Orice mijloc de radionavigație, indiferent de complexitatea lui, îi permite echipajului aflat la bordul aeronavei să determine fie direcția, fie distanța, cât și ambele între două puncte, doar că acestea nu au fost îndeajuns și s-a mizat pe o continuă îmbunătățire a acestor mijloace.
Cerința efectuării unor misiuni tot mai complexe, precum și nevoia unei precizii mai mari, au determinat introducerea navigației radio ca o completare a celei clasice. Mijloacele folosite în navigația radio sunt cele radio-goniometrice și se bazează pe radarul de la sol și un sistem format din stațiile de sol și radiogoniometrul de la bordul aeronavei.
Radionavigația este ramura radiotehnicii în care principalul rol este acela de determinare a direcției și distanței cu ajutorul undelor electromagnetice.
Proprietățile undelor electromagnetice se aplică în funcție de domeniul tehnic, care este de fapt radionavigația, în care se cercetează determinarea poziției aeronavelor, identificarea apartenențelor lor și asigurarea unor dirijări precise în fazele inițiale și terminale ale zborului (decolarea și aterizarea).
Datorită gradului mare de precizie pe care această metodă îl oferă, navigația electronică este utilizată în dirijarea tuturor tipurilor de aeronave, de la cele mici, de agrement, pană la aerobuze și avioane cu viteze supersonice.
Precizia sistemelor de radionavigație este impusă de :
necesitatea dirijării unui număr foarte mare de aeronave în același timp, atât cele de pe căile aeriene, cât și cele existente pe aerodrom;
creșterea continuă a vitezelor de deplasare a aeronavelor;
decolarea și aterizarea în perfectă siguranță indiferent de condițiile de vizibilitate.
Determinarea elementelor de navigație se realizează cu ajutorul mijloacelor de navigație. Aceste mijloace sunt grupate în două categorii, mijloace de navigație la bordul aeronavelor și mijloace la sol. În general, mijloacele de la bordul aeronavelor lucrează în corelație cu cele de la sol, fapt ce duce la mărirea preciziei și securității zborului.
Fiecare mijloc de navigație transmite un semnal de identificare în cod Morse sau în clar pentru ca echipajul de la bord să cunoască tot timpul dacă aeronava se deplasează pe direcția prestabilită.
Domeniul radionavigației este foarte larg, atât prin multitudinea metodelor folosite, cât și prin varietatea mijloacelor și echipamentelor utilizate.
Numărul tot mai mare de aeronave care evoluează la diferite altitudini, într-o gamă largă de viteze de zbor, a condus la atribuirea unui rol deosebit de important echipamentelor care funcționează pe principii radiotehnice în ceea ce privește dirijarea traficului aerian modern.
Varietatea metodelor aplicate cât și diversitatea echipamentelor, aparaturilor și componentelor utilizate, au făcut ca domeniul radionavigației să fie unul foarte vast, devenind unul dintre cele mai utilizate metode de navigație aeriană.
Echipamentele și aparatele folosite în cadrul domeniului radionavigației se pot clasifica în funcție de: distanța de acțiune, gama frecvențelor utilizate, tipul semnalului.
În întreaga lume mijloacele de radionavigație sunt diversificate în funcție de diferite criterii:
locul de desfășurare:
mijloace de radionavigație amplasate la sol: radiofaruri, radiobalize, radiolocatoare, radiofarurile omnidirecționale etc.;
mijloace de radionavigație amplasate la bordul aeronavelor: radiocompasuri, radioaltimetre, aparatele ILS, VOR, DME etc.
funcționare:
mijloace care lucrează corelat, cele de la sol depind de cele de la bord sau invers (radiocompasul de la bord cu radiofarul nedirecțional de la sol);
mijloace care lucrează independent (radioaltimetrul).
raza de acțiune:
mijloace cu rază mică de acțiune, utilizate până la o distanță maximă de 80-100 km (sistemul ILS, radiofaruri nedirecționale de mică putere, radiobalize, diferite tipuri de radioaltimetre);
mijloace cu rază medie de acțiune, distanța maximă de utilizare 100-500 km (radiofaruri nedirecționale și omnidirecționale);
mijloace cu rază mare de acțiune, distanța de utilizare fiind peste 500 km (sistemul LORAN, OMEGA. CONSOL).
frecvența de lucru:
pe frecvențe foarte joase sau VLF – sistemul OMEGA;
pe frecvențe joase sau LF – CONSOL, DECCA, radiofarul omni-direcțional;
pe frecvențe medii sau MF – LORAN și radiofarul omni-direcțional;
pe frecvențe înalte sau HF – radiogoniometrele terestre;
pe frecvențe foarte înalte sau VHF – radiofaruri omni-direcționale VOR, sistemul ILS;
pe frecvențe ultra înalte sau UHF – echipamente de măsurare a distanței DME sau sistemul TACAN;
echipamente ce lucrează la frecvențe superioare, de domeniul GHz sau al undelor centimetrice – sistemul MLS (Microwave Landing System), radioaltimetrul și radiolocatorul de bord panoramic RPB.
caracterul determinat de aceste mijloace:
mijloace goniometrice, determinând direcția de unde sosesc undele radio (radiocompasul automat);
mijloace telemetrice, circulare folosite pentru determinarea distanței până la un anumit reper (transponder, DME);
mijloace combinate care determină distanța și azimutul (sistemele VOR/DME și TACAN);
mijloace hiperbolice care determină diferența dintre două stații de radionavigație (sistemele LORAN, OMEGA, DECA).
principiul radioelectronic de funcționare:
mijloace cu unde întreținute (radiofaruri nedirecționale);
mijloace cu unde modulate în amplitudine (NDB);
mijloace cu unde modulate în frecvență (VOR);
mijloace cu impulsuri (radiofar și sistemul LORAN).
Orice mijloc de radionavigație trebuie să aibă însușite mai multe cerințe care stau atent poziționate în spectrul proiectanților și constructorilor, cât și a celor care le omologhează și le utilizează.
Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească mijloacele de radionavigație sunt variate. O gamă largă de sisteme nu a beneficiat de omologare de către comisia federației internaționale de aviație, ceea ce subliniază faptul că nu sunt prevăzute în normele sau recomandările ICAO. Un mijloc sau un sistem de radionavigație trebuie să îndeplinească un lanț de condiții dintre care unele se bazează pe centrul atenției atât din partea constructorilor, cât și a experților de omologare: siguranța în funcționare, precizia, raza de acțiune, stabilitatea, dimensiunile și greutatea redusă, gama frecvențelot de lucru etc.
Pentru a putea exista un făgaș clar și bine conceput s-a apelat la spectrul frecvențelor radio, deoarece se are în vedere lungimea de undă folosită în cadrul radionavigației. De aceea gama de frecvență ce poate fi utilizată este cuprinsă între 200 KHz până la 30 GHz, însă și această gamă este divizată. (fig. 1.2)
Undele lungi (LF) având frecvențe cuprinse între 30 kHz – 300 kHz cu lungimea de undă de la 10 km la 1 km. Ele prezintă un dezavantaj de luat în considerare datorită necesității unor puteri mari de emisie, însă legătura dintre emițător și receptor poate avea loc indiferent de anotimp.
Undele scurte (HF) reprezintă gamă de frecvență a undelor de înaltă frecvență care este între 3 MHz și 30 MHz, lungimea de undă fiind de la 100 m până la 10 m. Datorită zonei de propagare a undelor se pot stabilii legături la distanțe foarte mari, cu puteri mici de emisie. Pentru o mai bună siguranță, ziua se folosește partea superioară a gamei (ν mai mare, λ mai scurtă), pe când noaptea cea inferioară (ν mai mică, λ mai lungă), datorită structurii ionosferei. O problemă ce o prezintă aceste unde este dată de faptul că pot fi ușor interceptate.
Fig. 1.2 Spectrul frecvențelor radio
Undele ultra scurte – metrice – (VHF) sunt reprezentate de lungimile de undă ultra scurte (UUS) sunt cuprinse între 10 m și 1 m, gama frecvențelor corespondente fiind de la 30 MHz la 300 MHz. Capacitățile gamelor de canale sunt mărite ceea ce determină și creșterea eficienței codării, astfel permițând transmiterea unui mai mare volum de date decât radiourile de înaltă frecvență. Banda VHF folosită de către aviație pentru comunicații este cuprinsă între 117,975 MHz și 137 MHz, lungimile de undă corespunzătoare fiind de la 2,54 m până la 2,78 m.
Undele ultra scurte – decimetrice – (UHF) care sunt unde de frecvență ultra înaltă situându-se în gama de frecvențe cuprinsă între 300 MHz până la 3 GHz, (2450 MHz), iar lungimile cuprinse între 100 cm și 10 cm. Această categorie de unde prezintă avantajul de a avea elemente și antene mai mici decât cele necesare pentru VHF, fiind mai ușor de montat pe avioanele de luptă supersonice, asigurând comunicații sol-aer la un nivel ideal. Radiourile VHF, cele UHF au avantajul de a fi în raza de vizibilitate și cu bandă de frecvențe largă, ele fiind cele mai preferate de forțele aeriene moderne pentru a asigura acest tip de comunicații. Benzile UHF folosite de către aviație pentru comunicații sol-aer sunt cuprinse: între 1545 MHz și 1555 MHz (lungimile de undă corespunzătoare fiind între 19,29 cm și 19,41 cm); și între 1559 MHz și 1610 MHz (lungimile de undă: de la 18,63 cm la 19,24 cm).
Avantajele unui mijloc de radionavigație
Un mijloc de radionavigație este avantajos, deoarece este:
fiabil – permite lucrul continuu cu limitele unei toleranțe admise;
integru și precis – are un grad de de încredere ridicat;
stabil – obținerea unor rezultate corecte de navigație, în ciuda influențelor proprii, a unor paraziți exteriori sau a unui bruiaj;
economic – are un personal redus, în prezent fiind automatizate sau cu contorul efectuării la distanță așa cum sunt sistemele ILS, VOR, DME și cu un consum redus de energie;
cu afișare directă – oferă cu exactitate elementele cerute;
cu dimensiuni și greutate reduse – accentuează utilizarea lor la bordul aeronavelor;
cu o rază de acțiune care încă are o exactitate acceptată.
Gama frecvențelor de lucru este singura care poate acționa într-un mod oarecare asupra exactității unui mijloc de radionavigație.
SISTEME DE RADIONAVIGAȚIE
În zilele noastre domeniul radiolocației este foarte diversificat, vizând atât partea practică, cât și ansamblul echipamentelor, aparaturilor și componenetelor din uz. Am putea spune că navigația radio s-a introdus ca o „mănușă” peste ceea ce înseamnă navigația clasică, adică este o completare a acesteia, deoarece trăim într-un continuu proces de modernizare. Acest proces va fi prezent datorită necesităților de efectuare a unor misiuni tot mai complexe, dar care să ofere o cât mai bună precizie. Navigația radio este utilizată de mijloacele radiogoniometrice, care se compun dintr-un radar de sol și un sistem alcătuit din stații care sunt amplasate tot pe sol și radiogoniometrul care este dispus la bordul aeronavei.
Definirea radionavigației este dată de ceea ce reprezintă domeniul tehnico-științific, care are rolul de a cerceta și aplica undele electromagnetice astfel încât să fie clar determinată poziția aeronavelor, cât și identificarea apartenențelor sale și nu în ultimul rând să asigure dirijarea cât mai exactă în faza inițială și terminală (decolare – aterizare) din cadrul unui zbor. Dirijarea modernizată a traficului aerian, cât și cea de la bordul aeronavei au ca fundament echipamentele care funcționează pe principii radiotehnice. Aceasta face ca azi radionavigația să fie una dintre cele mai utilizate metode de navigație aeriană.
În componența sistemelor de radionavigație sunt amplasate sistemele de radionavigație neautomate și sistemele independente. Aparatele și echipamentele de radionavigație sunt diversificate în funcție de distanța de acțiune, de gama de frecvențe pe care le utilizează, de natura semnalului, de mărimea fizică măsurată, adică distanță și unghi de înălțare etc.
În zile noastre se încearcă utilizarea unor frecvențe tot mai înalte, corespunzătoare domeniului microundelor, folosindu-se calculatoare electronice de bord pentru a prelucra informațiile de navigație. Aceste calculatoare ajung la o tehnologie avansată, viteza de lucru, gabaritul și greutatea fiind rezultatul unor performanțe elevate.
Mijloacele de radionavigație pentru dirijarea vehiculelor aeriene, maritime și terestre, rezultat al sistemelor de radionavigație îndepărtată, utilizează sateliți artificiali atât ai Pământului, cât și ai altor planete.
Sistemele de radionavigație prin sateliți (SRS) se definesc printr-o rapiditate de acțiune la un nivel superior, ceea ce denotă particularități specifice de construcție, funcționare și utilizare. SRS-ul este caracterizat printr-o înlănțuire de proprietăți, acestea fiind: acțiune rapidă, probabilitate înaltă de determinare a parametrilor de navigație în orice regiune a planetei, având erori mici, chiar foarte mici, fără a ține cont de poziție și de timpul de acțiune a vehiculelor deservite, acoperirea globală. Una dintre cele mai importante proprietăți constă în faptul că asigură rezolvarea problemelor de navigație, indiferent de condițiile meteorologice, de activitatea diurnă sau de cea nocturnă, iar precizia este suficient de înaltă, rezultată într-un timp foarte scurt.
Fig.2.1 Structura generală a sistemelor de radionavigație
De precizat este faptul că în cazul SRS-ului rolul rețelei fixe de la sol, a sateliților de emisie este înlocuit cu un singur satelit plasat pe o orbită cunoscută, având poziții succesive. Sistemele GLONASS, TRANSIT, SARSAT, NAVSTAR, NAVSAT, AEROSTAT sunt rețele de sateliți de radionavigație care se gasesc în stare operațională. Cu ajutorul acestor sisteme se pot rezolva problemele de navigație, dar și alte funcții, precum:
comanda și dirijarea vehiculelor aflate atât pe căile aeriene, cât și pe căile maritime de comunicații;
avertizarea navelor asupra situațiilor de avarie, stabilirea cu o exactitate cât mai mare a poziției unde s-a produs avaria și decurgerea acțiunilor de salvare;
informațiile meteorologice curente sunt transmise la bordul navelor pentru a preveni echipajele despre o posibilă apariție a unor fenomene periculoase în atmosferă sau la suprafața apei;
toate mijloacele de transport aerian, maritim și terestru beneficiază de legături radio sigure.
Orice mijloc de radionavigație transmite un semnal de identificare în clar sau în cod Morse.
Dacă semnalul de identificare nu este recepționat prin codul transmis, acesta nu se va lua în considerare. În cazul prezentat anterior stația este scoasă din funcțiune sau este în lucrări de întreținere, caz în care unele echipamente pot transmite un semnal specific pe canalul de identificare.
Undele electromagnetice folosite în sistemele de radionavigație au dus la formarea unor echipamente radiotehnice, care ocupă un loc aparte în navigația aeriană. Unul dintre cele mai importante echipamente radiotehnice este echipamentul pentru determinarea poziției aeronavei. Acestea, în funcție de elaborarea informațiilor utile, cu un surplus de informație, sau chiar fără, furnizat de echipamentul situat la sol, sunt împărțite în două categorii: autonome și neautonome.
Sisteme autonome sau independente
Sistemele autonome reprezintă ansamblul de sisteme care sunt situate la bordul aeronavelor sau care au baza la sol și care obțin informații, date de navigație, parametri într-un mod independent fără a fi necesară conlucrarea cu alte sisteme suplimentare, care ar trebui montate pe suprafața terestră, maritimă sau în spațiu. Din categoria echipamentelor radiotehnice autonome, utilizate pentru măsurarea înălțimii adevărate de zbor, fac parte: radioaltimetre, radare Doppler, radare panoramice de bord și inerțiale.
Radioaltimetrul
Radioaltimetrul (RA) este un echipament radiotehnic autonom folosit pentru măsurarea înălțimii adevărate de zbor. Radioaltimetrele sunt de joasă altitudine, măsoară altitudini până la 1500 de metri, și de mare altitudine, măsurând înălțimi până la 30000 de metri.
Radioaltimetrele de joasă altitudine sunt destinate pentru a oferi informații necesare comenzii aeronavei în plan vertical pe timpul venirii la aterizare și aterizării autonome.
Cele mai raspândite radioaltimetre sunt cele cu emisie continuă a oscilațiilor modulate în frecvență, iar cele mai puțin utilizate sunt cele în impulsuri. Cu ajutorul acestor altimetre de joasă altitudine se furnizează o gamă largă de informații privind semnale de autotestare a echipamentului și altitudinea periculoasă.
În vederea executării unor misiuni speciale adesea este folosit radioaltimetrul de mare altitudine, el funcționând de regulă în impulsuri. Buna funcționare a acestuia depinde într-o strânsă legătură de: lungimea de undă, raportul semnal/zgomot, puterea medie a emițătorului, randamentul canalelor de legătură dintre emițător, receptor și antene, receptor și antene și coeficientul de reflexie.
Radarul panoramic
Radarul panoramic de bord este un sistem de radionavigație independent, destinat supravegherii solului, cât și determinării elementelor de navigație, care iși însușesc caracteristici precum: precizia în determinarea distanței fiind de 2-3 %, cea în determinarea unghiului de înălțare fiind de 1 %, iar precizia în determinarea azimutului fiind cuprinsă între 1,5°-2°. Radarul emite două petale diferite: o petală foarte îngustă cu o lărgime de aproximativ 3° (fig. 2.2), având rolul de a descoperi formațiunile orajoase, și o petală cu dechiderea în plan vertical cuprinsă între 25°-35° cu o lățime de aproximativ 3° (fig. 2.3). Cea de-a doua petală are rolul de a supraveghea solul și de a calcula elemente de navigație precum: viteza la sol, deriva, relevmentul și punctul avionului. Ceața și norii, în afara frecvențelor de lucru, sunt critice pentru radarul de bord, acesta putând fi inutilizabil în anumite condiții meteorologice de zbor. Cu ajutorul acestui radar se pot determina anumite repere ce se află pe direcția de zbor a avionului. Odată ce imaginea reperului apare pe ecran aceasta se concretizează prin gradații de azimut din 10°-15° imprimate pe ecran, însoțite fiind de semnalele de calibrare a distanțelor sub formă de arce de cerc.
Fig. 2.2 Diagrama îngustă a unui radar de bord
Fig. 2.3 Diagrama consecantă a unui radar de bord
Pe panoul radarului panoramic (fig. 2.4) care este situat la bordul aeronavei se află următoarele elemente:
butonul de pornire al radarului, ceea ce face ca după 3-5 minute radarul să intre automat în funcțiune;
butonul destinat opririi funcționarii radarului;
comutatorul pentru regimul de lucru în 5 poziții:
– poziția 1- reprezinta faptul ca radarul este pornit, dar antena nu emite; pozitia fiind echivalenta cu semnificatia – PREGĂTIT –;
poziția 2 semnificand – SOLUL – radarul începe să lucreze pentru observarea terenului survolat, antena efectuând o miscare basculantă stânga- dreapta emițând astfel radiatii;
Fig. 2.4 Ecranul și pupitrul de comandă a radarului panoramic de bord
pozitia 3 echivalenta cu METEO- radarul descopera locul si natura norilor de furtuna colorand imaginea locului conform fig. 2.5;
pozitia 4 sau CONTUR- pe imaginea norilor de pe ecran se contureaza nucleele care declanseaza furtuni periculoase pentru zbor;
– poziția 5 este denumita si DERIVA si reprezinta incetarea miscarii de balans a antenei .
Butonul pentru deplasarea în plan vertical a antenei;
Comutatorul scărilor în funcție de necesitate;
Butonul pentru reglajul manual al heterodinei;
Butonul pentru reglajul luminozității ecranului, al semnalelor de calibrare a distanțelor, cât și al contrastului imaginii țintelor
Fig. 2.5 Codul culorilor ale radarului panoramic de bord
Prin funcționalitatea acestui radar se remarcă ușor reperele mari precum localități urbane, centrele mari industriale, normal că aceste repere depind de caracterul construcțiilor. Alte repere ușor de identificat de radarul panoramic de bord sunt piscurile izolate și înălțimile care se înalță de pe anumite platouri, podurile, șoselele și căile ferate, în funcție de amplasarea lor, pot fi ușor de identificat. Un avantaj extrem de important pentru echipaj este faptul că radarul poate să detecteze fenomene periculoase zborului, cum ar fi: furtuni, averse însoțite de grindină și descărcări electrice, precum și prezența turbulențelor moderate și severe. Aceste informații sunt afișate pe ecranul radarului la o distanță suficientă pentru luarea măsurilor de evitare.
Echipajul de la bordul aeronavelor trebuie să cunoască raionul zborurilor, caracterul imaginii de radiolocație a reperelor pe ecranul indicator, să știe să interpreteze corect imaginea radarului, acestea folosindu-se pentru executarea orientării. Imaginile de pe ecran pot uneori să prezinte deformări ale configurației reperelor la apropierea acestora de centrul ecranului. Recunoașterea reperelor se execută după obținerea unei imagini precise astfel încât trasarea drumului se execută pe
Fig. 2.6 Prezentarea pe ecran a norilor de ploaie și a unui nucleu orajos
harta raionului. Se iau în considerare repere de radiolocație ce se află în limitele raionului. Imaginea de pe hartă se confruntă cu imaginea situată pe ecranul indicator.
În consecință acest radar este utilizat în regim de lucru „METEO” și regimul de lucru „CONTUR”, care de fapt scoate în evidență printr-un marcaj fenomenele meteorologice nefavorabile, folosit în Forțele Aeriene Române pe elicopterul IAR 330 Puma (fig. 2.6).
Pentru determinarea și ocolirea zonelor orajoase pe timp de noapte, în condiții de cumulizare și pe timp de zi, radarul trebuie să funcționeze continuu în modul „METEO”, având scara între 100-120 km. Când apar pete luminoase specifice norilor se comută pe mod „CONTUR” pentru a evidenția focarele orajoase care apar ca pete negre în interior (se produce o imagine negativă a focarelor orajoase). Ocolirea formațiunilor noroase (fig. 2.7) cu focare orajoase în situații de existență a acestora se vizează:
lateral față de axa avionului astfel trebuie să se determine distanța laterală față de axă și unghiul de ocolire θ, cât și distanța minimă de ocolire 20 km sau chiar 25 km. Pentru determinarea distanței laterale se măsoară distanța oblică și se citește gismentul astfel Slat=Sobl*sinG;
în axa de zbor a avionului;
prin culoarul de trecere.
Fig. 2.7 Modul de ocolire a formatiunilor orajoase
În cazul în care sunt mai multe formațiuni noroase trebuie calculată distanța dintre focare în vederea stabilirii posibilităților de trecere printre ele.
Pentru planificarea unei rute în conformitate cu informațiile detectate de radarul panoramic de bord trebuie avut în vedere :
ocolirea zonelor marcate cu roșu la cel puțin 20 NM;
ocolirea nu trebuie să fie în direcția vântului;
lățimea unui coridor printre două zone cu roșu sau magenta – cel puțin 40NM;
trebuiesc evitate „coridoarele oarbe” (fig. 2.8);
zonele cu căderi masive de ploaie care apar pe radar la distanțe mai mari de 75NM și care trebuiesc evitate înainte de a se colora în roșu sau magenta.
Fig. 2.8 Coridorul orb reprezentat pe radarul panoramic de bord
2.1.3. Radarul Doppler
Radarul Doppler funcționează pe baza principiilor Doppler printr-o continuă măsurare a derapajului și prin convertirea valorilor măsurate ale vitezei la sol și viteza vântului în zbor, cât și unghiului de derapaj.
Sistemele de navigație Doppler combină acuratețea măsurării vitezei la sol și a alunecării cu informații primite de la sistemele Decca, Unitățile de Referință Inerțiale, LORAN, GPS și VOR/DME, în diferite combinații pentru ca informația obținută să fie cât mai precisă. Astfel, prin cooperarea cu aceste sisteme, se elimină anumite erori ale sistemului de navigație Doppler original.
Radarul de navigație Doppler este un sistem independent folosit de întreg mapamondul. Numit și radarul inerțial care are un complet autonom și nu necesită date de referință de la sol. Deasupra uscatului prezintă o acuratețe foarte ridicată, dar deasupra apei este mai puțin precis deoarece fenomenele de la suprafața apei împiedică obținerea unor informații cât mai precise.
Pentru determinarea elementelor de navigație utilizând efectul Doppler, se aplică metoda bazată pe măsurarea variației frecvenței purtătoare recepționate, față de cea radiată de emițător. Efectul Doppler constă în dependența dintre această variație și viteza relativă de deplasare dintre aeronavă și satelit.
.
Fig. 2.9 Triunghiul de navigație al vitezelor
Conform triunghiului de navigație (fig. 2.9), pilotul poate determina viteza orizontală, viteza vântului, cât și direcția acestuia, astfel rezultând unghiul care ajută la eliminarea unei devieri de la traiectoria obligată (fig. 2.10), adică pilotul poate să ia un unghi de corecție încât să abată axul longitudinal al aeronavei împotriva vântului.
Fig. 2.10 Determinarea vitezei de drum și unghiului de derivă cu ajutorul frecvenței Doppler
Sistemul Doppler reprezintă un complex de instalații de bord, compus dintr-o stație radar de măsurare a derivei și a vitezei la sol. De asemenea are în compunere o instalație de calcul pentru determinarea drumului parcurs și aflarea coordonatelor de zbor ale aeronavei. Baza acestui sistem o reprezintă radarul Doppler care funcționează pe baza principului Doppler.
Navigația inerțială
Tehnica navigației inerțiale este bine înglobată în metoda navigației autonome, aceasta fiind categorisită astfel, datorită independenței determinării coordonatelor de către procesele fizice externe. Acest sistem are ca scop rezolvarea problemelor de navigație, cele legate de fapt de determinarea elementelor de navigație (distanță, unghiuri, viteze, accelerații). Rezolvarea se face însă pe trei căi, precum:
măsurarea directă sau estimarea prin diverse metode a coordonatelor aeronavei, mai concret, doar a punctului ei;
folosirea unor dispozitive de măsurare a vitezei, poziția fiind rezultată prin integrare;
măsurarea accelerației vehiculului, aceasta fiind integrată de două ori în vederea stabilirii coordonatelor acestuia.
În ceea ce privește scopurile navigației, se pot utiliza și surse de informații privind fenomenele naturale proprii mediului în care se deplasează aeronava, vorbim aici de câmpul magnetic, proprietățile atmosferei, câmpul electric, câmpul gravitațional etc. Se pot astfel folosi și procese fizice create în mod predestinat pentru a deservi scopurilor de navigație. Un astfel de proces fiind îndeplinit de radiațiile electromagnetice. Cu toate acestea, sursa de informații bazată pe utilizarea fenomenelor mecanice rezultate în urma deplasării aeronavei este capabilă să consolideze cu o cât mai mare exactitate accelerația centrului de masă. Această metodă este întru totul specifică în navigația inerțială. Ansamblul de dispozitive tehnice care fac posibilă determinarea coordonatelor poartă numele de navigator inerțial. Acesta din urmă este de fapt un dispozitiv automat care efectuează calcule de navigație, fără o intervenție umană. Denumirea dată acestui procedeu, se poate fundamenta pe faptul că se folosește proprietatea de inerție a corpurilor, el constituind un sistem autonom de navigație.
Avantajele acestui procedeu independent:
funcționarea lui nu poate fi conturbată cu niciun sistem de bruiaj;
informațiile care duc la determinarea poziției aeronavei nu pot fi influențate din exteriorul aeronavei;
poate fi întrebuințat în orice regiune, fie aflat pe sol, fie găsindu-se pe o anumită aeronavă.
Toate acestea fac ca ansamblul de navigație inerțial să fie propice utilizării cu brio mai ales în ceea ce înseamnă tehnică de luptă, anumite misiuni speciale, precum zborurile cosmice.
Ansamblul navigatorilor inerțiali utilizează accelerometre, ele reprezentând instrumente de mare precizie.
Cu toate acestea, nimic nu prezintă cu exactitate rezultatele dorite, deoarece există anumiți factori care influențează într-o maniera inferioară, astfel încât nu oferă o realitate pură. Acest dispozitiv este utilizat în mai multe domenii, cum ar fi cel terestru, maritim, dar cel mai adesea a fost și este utilizat în domeniul aeronautic. Se folosește pentru dirijarea avionului-robot supersonic pe rută, avionului supersonic de pasageri (exemplu: Concorde) etc. Aș vrea să menționez o parte dintre cei mai importanți navigatori inerțiali: N6A, ELLIOT-5, SAGEM-FERRANTI, TELEDYNE, SIGN-1, LN. Sistemul LTN-51 este foarte popular pe aeronavele moderne subsonice, având rolul de a da echipajului o varietate de informații de navigație, cum ar fi conducerea automată a avionului pe ortodromă.
Tipurile de accelerometre sunt variate, datorită construcției și principiilor de funcționare, dar cu toate acestea se prezintă trei elemente comune: carcasa dispozitivului, masa inerțială și elementul de măsurare al accelerației care produce și semnale electrice la ieșire. Accelerometrul funcționează în sistemul de navigație inerțial, pentru obținerea valorii reale a vectorului vitezei la sol. Acesta trebuie să fie amplasat exact în plan orizontal. Atunci când se modifică acest plan viteza măsurată va da un rezultat total eronat, iar pe lângă aceasta se atașează și valoarea componentei gravitației și în consecință poziția avionului va fi afișată eronat.
Platforma inerțială are ca destinație menținerea poziției inițiale în spațiu a triedului de axe sensibile ale accelerometrelor. O altă reprezentare a platformei inerțiale este dată de un sistem mecanic cu trei grade de libertate în mișcare. Pentru fixarea accelerometrelor și a giroscoapelor este folosită o placă suport. Accelerația este transformată în viteză, aceasta realizându-se cu ajutorul unor calculatoare instalate la bordul aeronavelor care intregrează valoarea accelerației. Calculatoarele care compun sistemul inerțial au fost inițial de tip analogice însă s-a renunțat la ele pentru cele de tip numeric, din cauza dezavantajelor dispozitivelor elecromagnetice pe care le conțineau. Calculatorul a devenit o mașină electronică de calcul special modelată cu scopul de a permite obținerea datelor de navigație necesare. Pe lângă prezentarea datelor de navigație pe ecranul indicator, calculatorul mai oferă semnale electrice care sunt necesare pilotului automat și semnale de corecție pentru stabilitatea platformei inerțiale.
Sisteme de radionavigație neautonome
Ansamblul sistemelor de radionavigație neautonome sau combinate este divizat în sisteme de radionavigație goniometrice, telemetrice, combinate goniometrice, hiperbolice și sisteme spațiale de navigație. Pentru un rezultat precis, aceste sisteme necesita lucru cu sisteme sau aparaturi speciale. Principalele sisteme utilizate de forțele aeriene române sunt sisteme neautonome, cum ar fi sistemul VOR, sistemul ILS, GPS etc.
Sistemele de radionavigație goniometrice
Sistemele de radionavigație goniometrice determină unghiurile de la bord, cât și cele de la sol, dar acest sistem este strâns legat de sistemul de radionavigație telemetric, cu interogare atât de la sol, cât și de la bord.
Radiogoniometrele sunt utilizate pentru determinarea azimutului aeronavelor raportat cu o direcție de referință dată. Aceste radiogoniometre se găsesc atât la bordul aeronavelor, cât și pe suprafața terestră. Radiogoniometrele și radiofarurile fac parte din categoria echipamentelor goniometrice.
Radiogoniometrul are rolul de a determina azimutul punctului în care este situată sursa de radiație electromagnetică. Radiofarul nedirectional este de fapt un radioemițător care emite semnalul utilizat de goniometru. NDB-ul ajută la determinarea, la bordul aeronavelor, a azimutului sau a abaterii aeronavei de la linia drumului obligat (LDO). NDB-urile sunt categorisite în radiofaruri azimutale și radiofaruri de pantă și direcție. Măsurarea azimutului se face automat privind căutarea și orientarea antenei de recepție pe direcția sursei de radiație. În privința radiofarului de pantă și direcție măsurarea se face manual de către operator. Determinarea azimutului (direcției) se efectuează în concordanță cu nivelul semnalului care ramifică radiogoniometrele în două categorii, vizând cel mai înalt semnal sau cel mai scăzut semnal, în funcție de care se determină direcția.
Radiogoniometrele automate (RGTA) terestre, în funcție de semnalele pe unde ultrascurte emise de stația radio de la bord, sunt destinate azimutului aeronavelor în raport cu punctul de instalare a RGTA. Aceste RGTA pot fi utilizate și ca elemente a sistemelor de aterizare și ca echipament de recunoaștere a aeronavelor.
Radiocompasuri automate de bord (RCA) sunt de fapt goniometre automate destinate pentru măsurarea la bord a gismentului stației de radioemisie plasată la sol. Gismentul este definit ca unghiul măsurat în plan orizontal dintre partea din față a axei longitudinale a aeronavei și direcția ortodromică către radiostația terestră. RCA sau ARK are în componență un sistem de antene direcționale (antene cadru) și una nedirecțională (antenă dipol), echipament de radiorecepție, cu un receptor de semnale, pupitru de comandă și indicatoare. Gama frecvențelor de lucru este cuprinsă între 150-1799,5 KHz. Acest sistem este utilizat pe timpul executării procedurilor premergătoare aterizării și în zborul pe liniile aeriene. Radiostațiile de aducere apropiate și îndepărtate prezintă o comutare automată.
Semnalele obținute de la antenele directivă și nedirectivă sunt implementate în făgașul de determinare a semnalului ce conține informația utilă, adică gismentul. Informația obținută la ieșirea radioreceptorului este transmisă la dispozitivul de măsurare având o legătură de reacție directivă. ARK-ul are rolul de a anula unghiul de discordanță dintre axa diagramei de directivitate a antenei – cadrul mobil – și direcția către stația goniometrată, el fiind un sistem de urmărire închis.
Radiocompasul de la bord și radiofarurile nedirecționale NDB (Non Directional Beacon) formează sistemul de navigație al radiogoniometriei de bord pentru distanțe scurte, medii și uneori lungi. La momentul actual sunt cele mai răspândite mijloace de navigație din lume, ele fiind de fapt stații de radioemisie obișnuite, având frecvențe stabilizate pe cristal. Gama de frecvență atribuită NDB-urilor este cuprinsă între 200-1750 KHz, cu o putere de la 10 W până la 5 KW.
Denumirea de radiofar nedirecțional rezultă din faptul că determinarea unui relevment din jurul unui radiofar nu ar fi completă fără elementul cap compas, ceea ce arată că informația de navigație furnizată nu este direcțională în cuprinsul celor 360° ale radiofarului.
În domeniul navigației sunt necesare anumite radiofaruri nedirecționale pentru îndeplinirea unor funcții, cum ar fi:
radiofaruri nedirecționale de rută utilizate pe căile aeriene în vederea asigurării navigației de-a lungul axului acestora. Aceste radiofaruri sunt amplasate la o distanță cuprinsă între 100-150 km, utilizând o putere de 200-300 W. În zonele mai puțin populate sau deasupra suprafețelor maritime radiofarurile nedirecționale pot oferi informații de navigație la peste 600 km distanță pe timp de zi și 390 km pe timp de noapte, puterea de emisie oscilând între 1-5 KW;
radiobalizele sunt radiofaruri nedirecționale de mică putere cuprinsă între 20-50 W.
Acestea sunt folosite numai pentru efectuarea procedurii de apropiere după instrumente în vederea aterizării. Radiobalizele care exercită acest scop se amplasează la distanțe cuprinse între 0 și 18 km față de pragul pistei și de regulă în axul acesteia, ele putând fi în număr de 1-3. Dacă pe un aeroport există sistem ILS radiobalizele se vor amplasa alături de markerul exterior și de cel intermediar. Radiobalizele pot și utilizate și ca radiofar de așteptare, ele fiind amplasate în zona aeroporturilor pentru a reglementa fluxul de avioane în caz că traficul este mai intens, descongestionând mijloacele de apropiere de procedurile de așteptare.
Orice radiofar nedirecțional trebuie să emită un semnal de identificare format din 2-3 litere ce aparțin alfabetului Morse, iar radiofarurile ce sunt amplasate pe navele oceanice pot emite un semnal completat de cifre. Semnalul de identificare transmis de radiofarurile de rută se emite o dată la fiecare 30 secunde, în schimb radiobalizele și cele de așteptare transmit semnalul de identificare de cel puțin 8 ori pe minut.
Radiofarul direcțional pe unde ultrascurte VOR (VHF Omnidirectional Range System) propagă informații pe distanțe scurte și medii sub 400 km. Acest sistem asigură efectuarea zborului de îndepărtare și de apropiere față de radiofarul omnidirecțional VOR, controlează zborul în distanță și direcție pentru determinarea vitezei la sol, a locului aeronavei, a abaterii laterale și a derivei. Pe lângă acestea el oferă posibilitatea efectuării procedurilor de apropiere după instrumente.
Sistemul VOR se bazează pe determinarea unui unghi α format de nordul magnetic al stației de sol și aeronavă, văzut din centrul antenei VOR de sol.
Radiofarurile VOR funcționează în gama undelor ultrascurte, adică pe banda frecvențelor foarte înalte VHF, cu valori între 112-118 MHz, având 100 de canale cu un ecart de 50 KHz. În cazuri excepționale banda de frecvență poate fi cuprinsă între 108-112 MHz, aceste frecvențe putând folosi doar numere pare, utilizând decât 20 de canale. Radiofarul VOR emite și un semnal caracteristic ce este utilizat pentru identificare, formând o grupare de 2-3 litere din codul Morse, modulând astfel unda purtătoare cu o frecvență de 1020 Hz. Aceste radiofaruri se utilizează atât pentru navigația pe rută, balizând căile aeriene, cât și pentru efectuarea procedurilor. Puterea de emisie pentru cele de rută este de 200 W, iar pentru cele pentru proceduri sau punctele terminale ale căilor aeriene este de 50 W, cele din urmă purtând numele de TVOR (Terminal VOR).
Cu cât înălțimea de zbor crește, crește și distanța de acțiune a radiofarurilor VOR, astfel încât la 1000 ft această distanță devine 50 de mile nautice și crește până la 200 de mile nautice peste FL300. Din cauza unor interferențe cu alte mijloace de radionavigație, radiofarul VOR are impusă o limită de distanță până la care poate fi utilizat, astfel încât recepționarea unui semnal să fie neperturbată, precizia de navigație pe tronsoanele de căi aeriene să fie bine ancorată. Această limită duce la stabilirea unor puncte de schimbare a informației de navigație de la mijlocul de radionavigație aflat în spatele aeronavei, la cel aflat în fața acestuia – COP (Change Over Point) –.
Făcând o comparație între sistemul VOR și NDB putem determina anumite beneficii, astfel:
relevmentul avionului se determină independent față de capul magnetic, aceasta mărind precizia indicațiilor;
este lipsit de influența radiodeviației;
paraziții atmosferici și cei staticei, provocați de vitezele mari de zbor, nu influențează cu nimic precizia indicațiilor.
Radiogoniometrul pe frecvențe VDF (VHF Direction Finder) împreună cu stația de radiolegătură de la bord constituie un sistem goniometric de radionavigație. Dispozitivul special de antenă al VDF-ului permite determinarea direcției spre avionul la bordul căruia funcționează stația de radiolegătură, cu ajutorul indicatorului vizual, acustic sau cu ajutorul tubului catodic.
Radiogoniometrele pe frecvență VDF, pentru bătaia și precizia în determinarea relevmentelor, depind de calitatea și tipul acestora, de puterea emițătoarelor stațiilor de radiolegătură de la bordul aeronavei.
Aceste radiogoniometre transmit informații la o distanță de 150-180 km, când aeronavele se află în zbor la o înălțime de 3000-5000 m și la o distanță de 300 km, când aeronavele zboară între 8000-10000 m. Eroarea medie pe care o pot avea relevmentele determinate este de ±1°-1,5°.
Radiogoniometrele pe frecvențe VDF pot fi utilizate pentru:
aducerea avionului la aerodromul de aterizare prin executarea zborului de apropiere față de radiogoniometrul pe frecvențe VDF;
procedura de apropiere în condiții de zbor IFR;
controlul drumului prin determinarea liniei de poziție și a locului avionului.
Cu ajutorul acestor sisteme goniometrice se pot obține doar relevmente.
Este indicat ca radiogoniometrele pe frecvență VDF să nu fie utilizate pe timp de război deoarece există legături avion-sol.
Sistemele de radionavigație telemetrice
Radiotelemetrul este echipamentul radiotehnic neautonom care este destinat pentru determinarea distanței dintre aeronavă și un punct ales de la sol. Acest echipament măsoară de fapt intervalul de timp situat între momentul emiterii impulsului radio de către emițătorul terestru și momentul recepției acestuia de către radioreceptorul de bord. Acest tip de radiotelemetru face parte din categoria radiotelemetrelor fără răspuns.
Radiotelemetrele fac parte din grupul echipamentelor de navigație neautonome care funcționează în impulsuri. În componența sistemelor goniotelemetrice VOR/DME pot exista și radiotelemetre, alcătuind canalul de măsurare a distanței, dar elementele componente putând funcția și fără radiofarul telemetric DME.
Când vorbim de un regim de urmărire bazat pe micșorarea frecvenței de interogare amintim de cei mai importanți factori privind creșterea capacității de selectare a telemetrelor. Este clar că frecvența impulsurilor de interogare este strâns legată de caracteristicile de care dispune radiotelemetrul. Orice telemetru care are o valoare constantă a perioadei de succesiune a impulsurilor de interogare prezintă o creștere a frecvenței de translație a impulsurilor de răspuns direct proporțională cu numărul de aeronave.
Transponderul este sistemul telemetric reprezentat de un echipament de bord care funcționează numai cuplat cu un radar secundar de supraveghere amplasat la sol. Acest sistem se folosește în zonele cu un trafic aerian intens pentru controlul traficului aerian. Funcționarea este bazată pe principiul radarului, emiterea prin impulsuri proprii atunci când este solicitat de către interogatorul radarului secundar.
Caracteristicile tehnice ale transponderului se evidențiază prin:
frecvența de emisie – 1090 MHz;
frecvența de recepție – 1030 MHz;
distanța de acțiune – aproximativ 450 km;
puterea de emisie – aproximativ 500 W.
Transponderul are rolul de a prelua una dintre cele mai importante informații legate de înălțimea de zbor.
Echipamentul de măsurare a distanței DME (Distance Measuring Equipment) este o stație radio bazată pe un transponder care calculează distanța între aeronavă și antenă, masurând distanța într-un anumit timp a semnalelor receptate de aeronavă. Acest echipament de măsurare a distanței poate fi asociat cu un radar secundar, dar având principul de funcționare invers față de acesta.
Pentru a se determina distanța de la un transponder aflat la sol prin pulsații radio trimise și primite aeronavele folosesc acest echipament de măsurare a distanței.
Un transponder DME poate transmite informații privind distanța către 100-200 de aeronave simultan. Când această limită a transponderului este depășită se evită suprasaturația astfel încât se limitează sensibilitatea receptorului.
Pentru semnalele slabe, mai îndepărtate, transponderul nu mai trimite un răspuns, ceea ce duce la o micșorare a încărcăturii transponderului. Prin această metodă se evită suprasaturația.
Inițial acest sistem DME a fost destinat pentru îndeplinirea rolului de transponder IFF (Identification Friend or Foe).
Echipajul de la bordul aeronavei poate utiliza sistemul DME în gama de frecvențe cuprinsă între 960-1213 MHz, banda fiind divizată în 126 de canale pentru interogare și tot atâtea pentru răspunsul transponderului, frecvențele de interogare și de răspuns fiind diferite între ele cu 63 MHz.
Stația DME de la sol răspunde cu o secvență identică de perechi de semnale de răspuns, având o întârziere precisă de 50 microsecunde, receptorul de la bord permițând trecerea doar perechilor de semnal cu interval corect între ele. Gama de frecvență pe care sunt trimise perechile de semnal de la transponderul DME de la sol este cuprinsă între 962-1150 MHz, iar recepționarea se face pe aceeași gamă de frecvențe.
Cu ajutorul sistemului DME se poate determina chiar și viteza aeronavei față de sol, monitorizând schimbările de poziție ale aeronavei față de stația de la sol. Cu toate acestea o mai mare precizie este determinată în momentul în care aeronava zboară spre o stație sau dinspre ea.
Sistemele de radionavigație combinate goniometrice
Din cadrul acestui grup de sisteme de radionavigație combinate goniometrice fac parte sistemul TACAN și Radarul primar.
Sistemul TACAN (Tactical Air Navigation System) este utilizat pentru determinarea distanței și azimutului față de stația de la sol, precum sistemul VOR/DME. Acest sistem este compus dintr-un interogator de bord și un echipament de sol, acesta din urmă fiind destinat pentru răspuns. Pentru determinarea distanței se parcurge același proces ca în cazul sistemului DME. În privința măsurării azimutului, acesta se determină utilizând caracteristici de directivitate rotitoare, principiul utilizat fiind aproximativ similar cu cel aplicat în cazul sistemului VOR.
Sistemul TACAN utilizează metoda fizică de măsurare pentru funcționarea canalului de azimut din sistem. (fig. 2.4)
Canalul de azimut este caracterizat prin faptul că se aplică o metodă cu două canale de măsurare. Radiofarul de azimut are o diagramă de directivitate cu mai mulți lobi, este formată dintr-o cardioidă, iar funcția periodică de unghi în plan orizontal este suprapusă peste aceasta. Turația cu care se rotește diagrama de directivitate este de 15 rot/sec, ceea ce face că în banda de frecvențe cuprinse între 15-135 Hz amplitudinea semnalelor recepționate să dispună de o anumită modulație.
Fig. 2.4 Canalul de formare al sistemului TACAN
a – diagrama de directivitate al sistemului de antenă;
b – semnalul recepționat;
c – schema structurală simplificată a echipamentului de bord;(TPMA – traseul precis de măsurare al azimutului, TGMA – traseul grosier de măsurare al azimutului);
d – semnalele la intrarea fazometrului din TGMA.
Funcția de azimut este divizată în nouă perioade de 40° geometrice, aceasta făcând ca faza înfășurătoarei să fie definită ca funcție de azimut a punctului de recepție. Funcția este univocă când se utilizează frecvența de 15 Hz, dar există și un dezavantaj în ceea ce privește erorile de determinare a azimutului care sunt egale ca număr cu cele pentru măsurarea fazei.
Pentru determinarea grosieră a azimutului se folosește frecvența de 15 Hz dispusă pe cadranul grosier univoc. Pentru măsurarea precisă a azimutului cu ajutorul cadranului de precizie se folosește frecvența de 135 Hz. Putem menționa că sistemul TACAN pentru semnalul azimutal implică caracter de impuls. Înfășurătoarea formată la rotirea DDA și transmiterea ei fără distorsiuni limitează la o perioadă de rotație a antenei numărul de impulsuri care se produc, cât și forma lor.
Transmiterea semnalelor de referință printr-un grup de impulsuri emise se face doar în cazul în care maximul principal sau suplimentar al DDA trece prin direcția nord a meridianului magnetic.
În vederea sincronizării generatoarelor de bord se utilizează semnale de referință cuprinse în gama de frecvență 15-135 Hz. Sistemul TACAN, prin echipamentul său de bord din canalul de azimut, beneficiază de două căi, care sunt de fapt identice, folosite pentru determinarea grosieră și precisă a azimutului. La baza acestor căi este bine înglobat principiul compensării.
Radarul primar este un sistem de navigație combinat goniometric care înglobează și proprietăți ale sistemelor telemetrice. El emite semnale de frecvență foarte înaltă care sunt reflectate de către ținte sau mediul înconjurător.semnalele reflectate sunt recepționate, apoi prelucrate în vederea identificării datelor de navigație.
Stațiile radar cuprind cele mai complexe instalații, definite de:
antenă (A);
comutator de antenă (CA);
emițător (E);
receptor (R);
indicatori (I);
sistem de alimentare (SA);
sistem automat de urmărire (antenă receptor SUA);
sistem de transmitere a datelor (STD).
Radarul primar beneficiază de anumite avantaje precum:
permiterea măririi puterii de vârf datorată transmiterii semnalelor sub formă de impulsuri, ceea ce face de fapt să se mărească distanța de acțiune și precizia;
folosirea unor antene caracterizate de o directivitate foarte îngustă, ceea ce face ca poziția antenei să fie capabilă să capteze informații despre direcția pe care se află obiectivul semnalat;
semnalarea prezenței coordonatelor obiectivului prin utilizarea undelor electromagnetice;
în funcție de viteza de propagare a undelor electromagnetice, care este egala cu viteza luminii în spațiul liber, se determină distanța la care se află obiectivul, condițiile meteorologice nefavorabile putând deteriora precizia determinării distanței.
Cu ajutorul acestui radar primar se pot identifica informații utile pentru rezolvarea anumitor probleme de navigație.
Sisteme de radionavigație hiperbolice
Încă de pe vremea celui de-al doilea război mondial s-a realizat un lanț de sisteme de radionavigație hiperbolice. Sistemele au fost exploatate conform fig. 3.2, doar că nu au avut o viață lungă, ele fiind scoase din funcție pe parcursul utilizării sistemelor de radionavigație prin satelit.
Figura 3.2 Sisteme de navigație hiperbolice și durata de operabilitate aproximativă
Denumirea de sisteme de navigație hiperbolice provine de la liniile de poziție care se determină cu ajutorul lor și poartă numele de hiperbole. Aceste se construiesc pe două focare, fiind de fapt două puncte de referință, având numele de familie de hiperbole.
Hiperbola este linia care unește toate punctele care au aceeași diferență în distanță între două puncte fixe numite focare, unde focarele sunt numite stăpân și sclav. (fig. 2.5)
M S
Fig. 2.5 Familia de hiperbole
Sistemul LORAN (Long Range Navigation) este un sistem de radionavigație pentru distanțe mari.
Sistemul de navigație pe distanțe lungi a apărut în SUA în jurul anilor 1940. El a fost folosit pentru prima dată cu succes în navigația maritimă și apoi aeriană pe timpul celui de-al doilea război mondial. Acest sistem a fost perfecționat după anul 1944, astfel încât să poată utiliza undele spațiale, pe lângă cele terestre folote până atunci, mărindu-i astfel raza de acțiune la peste 1500 km. A primit omologare de către ICAO ca sistem standard de radionavigație îndepărtată, numindu-se LORAN A sau LORAN Standard. Sistemul omologat face parte din categoria sistemelor diferențial-telemetrice, având în compunere grupe de stații de radioemisie terestră și stații de recepție a semnalelor de bord.
O pereche de stații se identifică după următorii parametrii: canalul de lucru, indicii de bază și indicele specific. (fig. 3.6)
Figura 3.6. Situația stațiilor terestre și stabilirea liniilor de poziție
Sistemul LORAN Standard sau denumit LORAN A aparține sistemelor diferențial telemetrice, având în componență grupe de stații de radioemisie terestre, cât și stații de recepție a semnalelor de bord. Acest sistem a fost îmbunătățit astfel încât noul sistem care a intrat în exploatare poartă denumirea de LORAN Special sau LORAN C. Distanța dintre stația de bază și stația secundară este cuprinsă între 1000-1500 km.
LORAN C este un sistem hiperbolic care operează pe frecvența de 100 KHz. Acest sistem utilizează principiile diferențial-telemetrice-fazice în impulsuri, măsurând difența de timp dintre momentul recepționării la bordul aeronavei a grupărilor de impulsuri provenite de la transmițătorul principal și o serie de impulsuri provenite de la 4 transmițătoare secundare.
Sistemul LORAN A și C, și sistemul LORAN D, care reprezintă variata mobilă a sistemului LORAN C, funcționează după același principiu.
La folosirea unui sistem LORAN se identifică perechea de stații necesară pentru determinarea poziției, acest lucru fiind extrem de important. Stațiile LORAN emit impulsuri a căror structură permit recunoașterea emițătorului. Pornind de la măsurarea pe trei stații, un mobil la sol își poate calcula poziția cu precizie de sute de metri și își poate calibra ceasul cu precizie mai bună de o secundă. Acoperirea se extinde numai în emisfera nordică.
Canalul de lucru corespunzător frecvenței purtătoare a stației:
LORAN A:
canalul 1 – 1950 KHz;
canalul 2 – 1850 KHz;
canalul 3 – 1900 KHz;
LORAN C – canalul C – 100 KHz;
LORAN C Special – canalul S – 100 KHz.
Frecvența de repetare sau numărul de impulsuri pe secundă sunt reprezentative pentru indicele de bază, conform tabelului următor. (tabelul 2.1)
Tabelul 2.1
Indicele de bază include și indicele specific, manifestându-se printr-o mică variație a frecvenței acestuia. Indicii specifici se găsesc în număr de 8, fiind numerotați de la 0 la 7.
Sistemul LORAN C și cel Special pot avea 4 sateliți secundari. (fig. 2.6)
Fig. 2.6 Determinarea hărții de navigație
În vederea determinării locului aeronavei trebuie să se aleagă încă o pereche de stații astfel situate încât să determine a doua linie de poziție. Intersecția celor două linii de poziție rezultă locul aeronavei. Pentru a determina linia de poziție la bordul aeronavei se folosește receptorul, indicatorul și calculatorul de bord, astfel încât se măsoară diferența de timp dintre două semnale succesive emise atât de stația principală, cât și de cea secundară. Combinarea unui generator și indicatorul receptorului determină crearea celor două linii de desfășurare orizontale, generatorul având rolul de a păstra sincronizarea desfășurării cu frecvența de repetare a impulsului.
Cu toate că acest sistem este destinat pentru navigația îndepărtată, el se folosește pentru navigația apropiată. Cuplarea receptorului de bord la calculatorul de bord lasă frâu liber în baza informațiilor primite să se efectueze transformarea liniilor de poziție a ambelor perechi de stații în coordonate geografice rectangulare sau polare în legătură directă cu necesitățile și modul de lucru selectat. (fig.2.7)
Fig 2.7 Detaliu al hărții LORAN
Acoperirea sistemului LORAN se întinde din sud-estul Asiei, până în nordul Pacificului, peste Statele Unite ale Americii, nordul Atlanticului și Europa.
Sistemul DECCA are ca principiu de funcționare undele întreținute nemodulate, el fiind un sistem de radionavigație hiperbolică care operează atât în domeniul aviației, cât și al marinei.
Compunerea acestui sistem este divizată în 4 stații de emisie terestre, una dintre, la fel ca la sistemul LORAN, reprezintă stația principală. Cele 3 stații rămase sunt amplasate în stea având o distanță față de cea principală cuprinsă între 100-200 km, ele fiind numite stații secundare (fig. 2.8). Ansamblul celor 4 stații poartă denumirea de lanț DECCA.
Fig. 2.8 Schema unui lanț DECCA
Funcționarea stațiilor terestre de emisie este canalizată în banda de frecvență cuprinsă între 70-130 KHz. Semnalele emise, având o distanță de 450 km față de stațiile terestre, sunt folosite atât de aeronavele care zboară la orice înălțime, cât și în domeniul terestru și maritim.
Componența unui lanț DECCA este definită de 20 de zone, fiecare dintre ele fiind marcată cu o literă. Orice zonă este împărțită în fâșii, în schimb numărul fâșiilor dintr-o zonă oscilează în concordanță cu culoarea perechii de stații. Acestea sunt folosite pentru determinarea de precizie astfel:
perechea roșie are 24 de fâșii numerotate de la 0 la 23;
perechea verde are 18 fâșii numerotate de la 30 la 47;
perechea violet are 30 de fâșii numerotate de la 50 la 79.
Cu ajutorul unui farometru special – decometru – fiecare fâșie este împărțită în 100 de subdiviziuni.
La bordul aeronavei sunt situate 3 decometre care poartă numele culorii specifice. Decometrele se pot citi datorită celor două ace indicatoare și a unui sector mobil. În vederea determinării poziției aeronavei sunt tipărite hărți speciale imprimate conform culorilor ce reprezintă hiperbolele lanțurilor DECCA.
În vederea tranformării coordonatelor DECCA în coordonate rectangulare, cât și în vederea utilizării pilotului automat se folosește calculatorul OMNITRAC. Acest calculator se folosește în principal pentru rezolvarea problemelor de navigație, însă el poate coopera și cu elementele furnizate de către receptoarele de bord ale sistemelor VOR, DME, TACAN și chiar radarul Doppler. Pe lângă toate acestea acest calculator îi dă pilotului frâu liber pentru introducerea manuală a diverselor informații obținute din estimările acestuia. Când este folosit pilotul automat el poate acționa direct în vederea executării manevrelor necesare pentru menținerea rutei calculate.
Sistemul DECTRA (DECCA Tracking and Ranging) este un sistem hiperbolic destinat navigației pe distanțe mari. El derivă din sistemul DECCA și poate folosi chiar unele din stațiile terestre ale acestuia. Pentru prima oară a fost experimentat în anul 1957, în zona Atlanticului de Nord, între localitățile Prestwick din Scoția și Gander din Terra Nova. (Fig. 3.8.)
Sistemul se compune de asemenea din 4 stații terestre care formează un lanț și care lucrează în banda de frecvență de 70 KHz. Amplasarea stațiilor este însă diferită de cea a sistemului DECCA. Astfel, linia de bază a unei perechi de stații este de numai 100-200 km, în schimb distanța între ambele perechi este foarte mare, fiind aproximativ de 3.700 km. Datorită distanței mici dintre stația principală și secundară se pot considera practic în locul hiperbolelor, drepte tangente la acestea (asimptote).
Figura 3.8. Amplasarea sistemelor DECTRA
La ambele capete ale sistemului apare un evantai pe direcții de zbor predeterminate, acestea fiind datorate distanțelor mici dintre stația principală și cea secundară, hiperbolele fiind asemănate cu drepte tangente la acestea (fig. 2.9).
Fig. 2.9 Rețeaua de hiperbole DECTRA
Este nevoie de o a treia rețea de hiperbole care ia naștere în urma lucrului conjugat a perechii de stații cu o stație care aparține altei perechi, aceasta din urmă fiind situată la o distanță de 3700 km. Pentru că distanța este destul de pronunțată, hiperbolele au o curbură foarte puțin sesizabilă, iar parametrul este precum niște drepte perpendiculare pe linia de legătură, care face legătură dintre stațiile de la extremitați. Hiperbolele formate poartă numele de hiperbolele distanțelor.
Din cele menționate mai sus reiese faptul că, cu ajutorul a doar trei stații se poate determina poziția aeronavei.
La bordul aeronavei pe lângă cele 3 decometre ale sistemului DECCA, mai este nevoie încă unul care indică distanța față de stația terestră de referință.
Sisteme spațiale de navigație
Sistemul GPS (Global Positioning System) este un sistem care funcționează pe baza măsurării timpului și distanței prin folosirea sateliților și a computerelor pentru a măsura și determina poziția oricărui loc de pe suprafața Pământului. Acest sistem a fost dezvoltat și finanțat de către departamentul apărării al SUA, el fiind de fapt un sistem de apărare.
Avantajele sistemului:
asigură acoperire planetară fără sincope sau discontinuități, iar numărul de utilizatori simultani fiiind nelimitat;
determină cu o mare precizie poziția geografică, viteza și ora universală;
indiferent de condiții el asigură o continuă funcționare;
poate fi folosit și în alte domenii decât aviație;
cu ajutorul lui se poate determina viteza vântului.
Sistemul GPS are în componență 3 segmente de bază(fig. 2.11):
segmentul spațial – constă în 24 de sateliți de radionavigație, 3 dintre aceștia sunt de rezervă, ce emit semnale radio în spațiu. Dispunerea sateliților este pe 6 orbite plane a câte 4 sateliți fiecare dispuse sub un unghi de 55° față de Ecuator, astfel încât se găsesc în același punct la fiecare 24 h, dar cu 4 minute mai devreme în fiecare zi. Altitudinea la care se situează este de aproximativ 20813 km. Din orice punct de pe Pământ se pot vizualiza 5-8 sateliți (fig 2.10);
Fig. 2.10 Dispunerea sateliților pe orbite
segmentul de control – are rolul principal bazat pe actualizarea datelor de navigație a sateliților, aceasta fiind construită dintr-un sistem de stații de căutare-monitorizare situată pe întreaga planetă în zona Ecuatorului și o stație principală de control. Această rețea de control a sateliților aflată la sol este situată după cum urmează:
stația principală de control este situată în Colorado Springs, ea fiind singura care poate transmite date spre sateliți astfel încât poate actualiza efemeridele și datele de timp. Această stație beneficiază și de o stație de control de rezervă care este situată la Onizuka. Stația principală de control mai are rolul și de a monitoriza starea de funcționare a fiecărui satelit;
stațiile de monitorizare măsoară semnale încorporate în efemeride, adică poziții curente ale sateliților și corecții de ceas pentru fiecare satelit, rezultatele acestor măsurători împreună cu datele meteorologice și alte informații sunt transmise către stația principală de control. Orice stație de monitorizare recepționează semnale de la toți sateliții vizibili. Aceste stații de monitorizare sunt situate în Colorado Springs, Hawaii, Ascension, Diego Garcia, Kwajalein;
Fig. 2.11 Cele 3 segmente de bază ale sistemului GPS
segmentul utilizator constă din comunitatea de utilizatori și receptori GPS care au rolul de a transforma semnalele furnizate de către sateliți în poziție, viteză și timp estimate. Operarea cu ajutorul acestui sistem este disponibilă în 4 dimensiuni: timp, latitudine, longitudine și altitudine. Prin recepția semnalului unui singur satelit este furnizată este furnizată dimensiunea timp. Prin recepția informațiilor provenite de la cel puțin 3 sateliți se pot determina latitudinea, cât și longitudinea. Altitudinea se poate calcula cu ajutorul unui satelit suplimentar. Din cele menționate mai sus putem observa că pentru a determina cele 4 dimensiuni este necesară recepția a cel puțin 4 sateliți. Acest segment variază în funcție de echipamentul fiecărui utilizator, ele putând fi portabile, de putere, de acuratețe redusă, precum cele utilizate pentru uz personal, și cele foarte precise care își au domeniul de utilizare în aviație și geodezie. În zilele noastre majoritatea echipamentelor GPS, care depășesc un procent de 70, sunt utilizate în afara sferei aviatice. Aceste echipamente sunt folosite adesea pentru: automobile, iachting, seturi pentru excursioniști etc. Aplicațiile geodezice (cartografie, arhitectură, construcții) reprezintă cel mai important segment unde echipamentele sunt foarte precise. În domeniul aviației seturile GPS sunt într-un continuu progres de folosire, fiind nucleul centralei de navigație, cele mai utilizate fiind pentru zborurile pe distanțe mari și medii, dar într-o oarecare măsură și pentru procedura de apropiere.
Sistemul GPS se bazează pe captarea undelor radio, beneficiind de o infrastructură de câțiva sateliți emițători care înpânzesc întreaga lume. Acești sateliți emit continuu două semnale cu frecvențe diferite L1(=1575,42 MHz) și L2(=1272,6 MHz). Cele două frecvențe modulează un semnal numeric în fază și în impulsuri.
Cu ajutorul unui singur receptor, care este de fapt serviciul standard, deschis comunității civile, se deslușește o precizie de aproximativ 100 m în plan orizontal, iar aproximația în plan vertical fiind de 150 m. În funcție de receptor precizia poate atinge 20-40 m pentru acei utilizatori ce dispun de cheile de acces.
Armata dispune de un serviciu precis, rezervat doar ei, care garantează o precizie de 16 m în cele 3 dimensiuni. Pentru a ajunge la această precizie este obligatoriu necesară utilizarea cheilor de acces.
Fig. 2.12 Recepționarea semnalelor de la sateliți pentru stabilirea poziției
Fiecare satelit are propriul său pachet de coduri pe care îl transmite pe frecvența 1575,42 MHz, această bandă fiind pentru uz civil, de 1000 de ori pe secundă. Satelitul este cel care emite permanent poziția sa și ora exactă conform UTC (Universal Time Coordonated). Distanța dintre satelit și receptor o putem determina ușor, știind poziția exactă a satelitului și ora transmisiei, și apoi măsurând timpul parcurs de pachetul de coduri emis de satelit până la receptor. Sateliții sunt astfel așezați încât ei asigură funcționarea a cel puțin 4 sateliți la orice oră (fig 2.12).
Orice pachet de date transmis conține o indicație precisă asupra timpului. În componența receptorilor GPS sunt ceasuri exacte și software corespunzător, astfel încât precizia poziției prin receptarea și procesarea datelor de la cel puțin 3 sateliți să asigure o fixare bidimensională, iar 4 sateliți să asigure o fixare tridimensională, spre exemplu poziția la sol și altitudinea.
Caracteristicile sistemului GPS:
structura semnalului emis de satelit – cheia funcționării precise a sistemului GPS, ea repezintă controlul exact al componentelor semnalului emis. Controlul semnalului emis se realizează de către cele 4 ceasuri atomice aflate la bordul satelitului, 2 cu cesiu și 2 cu rubidiu. Semnalul este transmis pe cele două unde purtătoare L1 și L2 care modulează două tipuri de coduri (PRN codes, specifice fiecărui satelit) fiind folosite pentru determinarea distanței utilizator-satelit. Pe L1 este modulat primul cod numit Standard Positioning Service (C/A code), iar cel de-al doilea cod este modulat pe ambele purtătoare numindu-se Precise Positioning Service (P-code). Alături de cele două coduri este transmis și un mesaj de navigație. Utilizatorii civili beneficiază de codul C/A, iar codul P intră în utilizarea doar de către militari și anumiți utilizatori care beneficiază de autorizație. Aceste coduri au rolul de a identifica oricare satelit, ele fiind și cele care scad precizia determinărilor făcute de către cei care nu dețin codul P;
formatul mesajului de navigație – este divizat în 5 părți care conțin date referitoare la efemeridele satelitului, coeficienți cu privire la modelarea ionosferei, timpul sistemului, informații cu privire la funcționarea satelitului și date care vizează deriva ceasului, toate acestea fiind înșiruite de-a lungul a 30 de secunde;
referința de timp a sistemului – ceasurile atomice de la bordul sateliților sunt calibrate astfel încât originea lor să fie 6 ianuarie 1980, dată care s-a făcut sincronizarea cu ora UTC. Diferența dintre UTC și timpul GPS nu depășește o milisecundă;
sistemul de coordonate de referință – este utilizat sistemul WGS-84. Cu ajutorul acestui sistem se definește de fapt forma elipsoidului terestru, masa și viteza sa unghiulară, dar și parametrii privind modelul gravitațional al Terrei. Sistemul WGS-84 depinde de parametrii de mai sus deoarece este utilizat numai în vederea determinării coordonatelor terestre, cât și în vederea determinării orbitelor sateliților GPS.
Cu toate că este cel mai utilizat sistem din zilele noastre sistemul GPS prezintă erori rezultate din efectul a 6 factori:
erori troposferice: modelele matematice utilizate furnizează o bună aproximare a acestor erori pe care utilizatorul le poate evita pe o altă cale prin care se pot măsura fizic parametrii troposferei (presiune, temperatură, umiditate);
erorile ionosferice: efectele ionosferice sunt datorate moleculelor ionizate de gaz din ionosferă care perturbă într-o măsură cât mai mare propagarea undelor;
multi-traiectele și fenomenele de mascare: în jurul receptorului există un mediu foarte important, reflexia undelor pe un obstacol provocând o deformare care este dăunătoare timpului de traiect (imobile, munți etc);
erorile ceasurilor sateliților;
erorile ceasurilor receptoarelor;
noțiunea de GDOP (PDOP, HDOP, VDOP, TDOP) care reprezintă diluarea geometrică a preciziei: este strâns legată de poziția geometrică a sateliților unul față de celălalt. DOP reprezintă expresia matematică a calității soluției bazată pe geometria sateliților. În urma unui studiu s-a realizat că sateliții care nu au o distribuție uniformă oferă o poziție mai puțin exactă, cea mai bună precizie se obține când unul dintre sateliți se află la verticală, iar ceilalți trei se află la orizontală, cu un unghi de 120° între ei. Cea mai mică precizie o dau 4 sateliți care sunt situați în același plan orbital. Receptorul sistemului GPS este singurul care poate alege sateliții, iar în funcție de așezarea sateliților unul față de celălalt, dacă ei sunt prea apropiați unul față de celălalt sau prea depărtați, dau erori de regiune. Toate acestea depind de calitatea receptorului care dau cea mai mică GDOP. Cu toate acestea pot apărea erori care depind și de poziția geografică a utilizatorului, de aceea s-au realizat tabele care precizează corecții care necesită introducerea în concordanță cu poziția geografică.
Metoda inerțială de navigație constă în principal prin exploatarea la bordul vehiculului a senzațiilor datorate mișcării absolute a acestuia având în vedere prezența câmpului gravitațional local. Această metodă folosește în calculul coordonatelor vehiculului accelerația sa, care este determinată cu ajutorul unor dispozitive speciale, care poartă numele de accelerometre.
Sistemul integrat GPS-INS are o precizie mult mai mare decât orice alt sistem independent. INS-ul ajută GPS-ul pentru a reduce susceptibilitatea de bruiaj, sensibilitatea de manevre, timpul de achiziție și reachiziție a sateliților, cât și a erorilor de viteză. Dar pe de altă parte GPS-ul ajută INS-ul în a reduce propagarea erorilor în timp, erorile necompensate ale senzorilor și timpul de aliniere în aer (fig. 2.13).
Fig. 2.13 Sistemul integrat GPS-INS
Integrarea sistemelor GPS-INS beneficiază de caracteristici de performanță complementare, cum ar fi:
sistemul INS este un sistem total independent, autonom, pe când sistemul GPS depinde în totalitate de disponibilitatea sateliților;
sistemul GPS prezintă o eroare constantă în timp, pe când eroarea de poziție a sistemului INS este direct proporțională în timp;
GPS-ul beneficiază de o soluție cu o frecvență scăzută, pe când soluția INS-ului are o frecvență mare și este destul de silențioasă;
INS-ul oferă date de o mare precizie, pe când GPS-ul dispune de un nivel limitat;
sistemul GPS beneficiază de autoinițializare în zbor, pe când sistemul INS are nevoie de inițializare (aliniere specifică la sol).
În zilele noastre implementarea sistemului GPS-INS este adesea întâlnită la bordul elicopterelor militare, care oferă acestora posibilitatea de a executa misiuni noi și de a îmbunătăți considerabil calitatea celorlalte misiuni. Se pot înlănțui o sumedenie de avantaje pe care le oferă prezența acestui sistem în cazul elicopterelor militare, cum ar fi:
posibilitatea ca alături de alte echipamente să fie efectuate misiuni în orice condiții;
posibilitatea de a asigura cu ajutorul undelor radio date despre coordonatele elicopterului unei stații aflate la sol sau a unui alt elicopter care poate asigura o mai bună coordonare a misiunilor colective;
prin cunoașterea cu precizie a atitudinii aeronavei, precum și a altor date de pilotaj, face ca actul de pilotaj să fie ușurat;
fiind cunoscută eroarea, care este de ordin foare mic, a coordonatelor aeronavei, se simplifică foarte mult zborul pe traiect, cât și se micșorează timpul de atingere a destinației prin eliminarea unor posibile erori de orientare.
SISTEMELE DE RADIONAVIGAȚIE AMPLASATE PE AERONAVA
C-27J SPARTAN
La bordul avionului C-27J Spartan există o capabilitate încorporată de mânuire a unor sisteme avansate de radionavigație. Astfel ele sunt operate digital ceea ce aduce în vigoare procesul de îmbunătățire al acestor sisteme, ele devenind din ce în ce mai complexe. Fiecare dintre pilot și copilot are acces la aceleași echipamente de radionavigație.
Sistemul de radionavigație este compus din următoarele subsisteme:
2 subsisteme VOR/ILS;
2 subsisteme TACAN;
1 subsistem LF-ADF;
1 subsistem V/UHF-DF;
2 GPS;
2 EGI;
1 radar meteo LPCR;
2 altimetre radar;
1 GCAS;
1 TCAS combinat cu 2 IFF;
1 sistem de rezervă în caz de avarie.
Subsistemul VOR/ILS este proiectat să acționeze ca un sistem cu funcție dublă, VOR și ILS lucrând în același timp, dar totodată poate funcționa și doar precum un VOR sau ILS.
Sistemul de navigație apropiată VOR este un mijloc de navigație pentru distanțe mici, care folosește un ansamblu de stații de emisie la sol și un receptor prevăzut cu organe specializate la bordul avionului.
VOR-ul permite pilotului să determine relevmentul magnetic în raport cu o stație terestră, deci îndeplinește aceeași funcție pe care o îndeplinește un radiogoniometru pe frecvențe VHF, dar fără intervenția operatorului de la sol. Acesta oferă indicații vizuale permanente.
VOR-ul permite rezolvarea următoarelor probleme de navigație:
Executarea zborului de îndepărtare/apropiere față de stația VOR de la sol;
Controlul zborului în distanțe și direcții prin determinarea Vs, a punctelor avionului, a ALU și a derivei Δ;
Să efectueze proceduri de apropiere după instrumente.
Complexul sistemului de navigație apropiată VOR se compune atât din echipamentul de la sol, cât și din echipamentul aflat la bordul aeronavelor.
Compunerea sistemului instalat la bordul aeronavelor:
Sisteme de antene;
Receptorul VOR;
Panoul de comandă;
Selectorul manual de radiale sau relevmente, OBS;
Indicatorul relevmentelor magnetice RMI;
Indicatorul de abatere de la drumul ales CDI;
Indicatorul de sens TO/FROM;
Blocul de alimentare.
Funcționarea sistemului de navigație apropiată VOR:
VOR-ul furnizează informația direcțională prin emiterea a 360 de radiale magnetice, la a căror origine se află antena stației.
Zona cu efect de con reprezintă zona de ambiguitate aflată la verticala radiofarului omnidirecțional VOR, de forma unui con cu unghiul la vârf de 100° lipsită de indicațiile de direcție. Față de sistemul VOR are avantajul că relevmentul aeronavei se determină independent de capul magnetic și nu este influențat de perturbațiile atmosferice.
Sistemul de navigație apropiată VOR asigura indicarea cu precizie a unei singure informații importante, și anume poziționarea aeronavei pe unul din radialele din jurul echipamentului de la sol, fară a indica totodată și poziția în lungul acestuia sau direcția în care se îndreaptă aeronava.(Fig. 2.5.)
Fig. 2.5. Liniile radioelectronice ale antenei VOR.
Radioaliniamentul sau axa radioelectrică este o emisiune care realizează o caracteristică specială într-o zonă îngustă fixă a spațiului. VOR-ul reprezintă o perfecționare a acestor aliniamente radio, realizând o infinitate de radioaliniamente în jurul stației emițătoare de unde și numele său omnidirecțional.
Informația de relevment poate fi folosită pentru a zbura spre sau de la o stație pentru orice drum obligat selectat de la bord, ambiguitatea de 180° a indicației fiind rezolvată prin indicatorul TO/FROM din instrumentația de bord.
În zonele în care declinația magnetică nu este constantă de-a lungul unui tronson de cale aeriană determinat de două stații VOR, aliniate fiind după nordul magnetic, diferența între radialele celor două stații va fi mai mare sau mai mică de 180. Acesta este un alt motiv pentru care referința de navigație trebuie schimbată de-a lungul căii aeriene la atingerea punctului desemnat.
În general receptoarele sistemului VOR sunt construite astfel încât să îi permită recepționarea semnalelor oferite de radiofarul de direcție ILS. Pentru a trece dintr-un mod ILS într-un mod VOR se realizează comutarea receptorului pe frecvența corespunzătoare sistemului ales.
Întrucât este necesară o mai mare atenție și precizie pentru interceptarea axului pistei sistemul de aducere la aterizare după instrumente ILS completează radiofarurile omnidirecționale ale VOR-ului și, pe lângă acestea, mai conlucrează cu radiobalize, echipamentul pentru măsurarea distanței DME, încât și cu balizajul luminos.
ILS (Instrumental Landing System) este un sistem instrumental de aducere la aterizare, având o apropiere de precizie cu indicarea axului pistei și a pantei de coborâre la apropierea finală de radiofarul de direcție și cel de pantă, precum și de două sau mai multe radiomarkere. Acest sistem, în funcție de rolul său, determină:
informații de dirijare – radiofaruri de pantă și direcție;
informații despre distanță – radiomarkere și DME;
informații vizuale – lumini de apropiere, pragul PDA, precum și balizajul PDA.
În banda de frecvențe 108,10-111,95 MHz radiofarul de direcție emite pe unul din cele 40 de canale ILS. Pilotul primește semnale despre poziția axului pistei. Semnalul de direcție este emis de la capătul îndepărtat al PDA asigurând o lățime a fasciculului de 100 ft. Dirijarea cu ajutorul radiofarului intră în funcțiune de la o distanță de 18 mile nautice, altitudinea de lucru fiind cuprinsă între 100 ft și 4500 ft.
Radiofarul de pantă emite pe unul dintre cele 40 de canale ILS cu banda de frecvență cuprinsă între 329,15-335,00 MHz. Semnalul emis este similar cu cel furnizat de radiofarul de direcție. Prin acest semnal sunt detectate informații despre coborâre – pantă de aterizare – până la înălțimea de luare a deciziei specificată în procedurile de apropiere ILS. Față de pragul pistei radarul de pantă este situat între 750 ft și 1250 ft, iar în lateral față de axul pistei între 250 ft și 650 ft, transmițând un fascicul de 1,4° deschidere. Radiofarul de pantă are un unghi de protecție de 3° deasupra orizontalei ceea ce face să se intersecteze petala emisă de MM (midle marker) la aproximativ 200 ft deasupra nivelului solului și OM (outer marker) la 1400 ft. Eficiența pantei de aterizare se regăsește pe o distanță de 10 mile nautice.
Radiomarkerele emit o petală eliptică de 1000 ft la verticala antenei cu dimensiunile 2400 ft lățime și 4200 ft lungime. La bordul aeronavelor receptoarele radiomarker sunt folosite pe sensibilitate mică, astfel încât să aibă o recepție bună a semnalelor marker ILS.
În mod obișnuit se găsesc trei radiomarkere asociate cu sistemul ILS: OM, MM, IM (inner marker). La trecerea verticalei markerelor pilotul primește informații cu privire la:
OM – indică poziția la care o aeronavă va intercepta panta de aterizare ILS la o înălțime stabilită;
MM – indică distanța de 3500 ft față de pragul PDA și semnalizează faptul că aeronava trebuie să se găsească la aproximativ 200 ft față de cota pistei;
IM – indică punctul la care aeronava a atins înălțimea de luare a deciziei.
Sistemul ILS, care de fapt reprezintă un sistem de aterizare instrumentală, este un ansamblu de mijloace radiotehnice situate pe sol și la bordul aeronavelor, oferindu-i pilotului oportunitatea să execute orice misiune indiferent de condițiile meteorologice, precum menținerea direcției precise de apropiere la aterizare, conform planului vertical ce trece prin axul pistei, coborârea sub un unghi predeterminat păstrând o pantă care să ducă la puctul optim de contact cu PDA și determinarea a 2-3 distanțe față de pragul pistei.
Sistemul TACAN are destinația și modul de funcționare conform prezentării din capitolul anterior. Sistemul de pe avionul C 27J are o acoperire de până la 390 mile nautice când e setat pe modul aer-sol și 200 mile nautice în modul aer-aer, iar altitudinea maximă fiind de 70000 de picioare.
Acest sistem transmite mai întâi date despre azimut, iar apoi calculează și distanța. Sistemul TACAN funcționează în două moduri:
RX: oferă doar date despre azimut;
RX TX: oferă date despre azimut și distanță.
Scopul fiecărui sistem TACAN este acela de a oferi echipajului date de parametrii de navigație precum:
identificarea statiei de la sol prin codul Morse;
informații despre azimut;
date despre distanță;
abaterea de la traiect.
Sistemul EGI (Embedded Global Positioning Inertial Navigation Systems) conține întreaga comportare a sistemului de navigație, care furnizează ieșiri de accelerație liniară și unghiulară, viteza liniară și unghiulară, poziție (înclinare latitudinala si longitudinala, azimut), cap magnetic si real, altitudine si timp sincronizat Universal Time Coordinated (UTC).
Pe aeronava C 27J sunt două receptoare EGI independente. Fiecare sistem conține un sistem de navigație inerțială și un sistem de poziționare globală. Pilotul beneficiază de directive automate, astfel primeste si proceseaza comenzile de pornire si modurile de lucru, datele de initializare si datele despre presiunea barometrica.
Sistemul EGI conlucrează cu sistemul de avionică prin magistrala de navigație. Acest sistem recepționează unde radio de la sateliți care constituie date de intrare pentru receptorul GPS.
Pilotul are libera alegere de a opera cu diverse moduri de lucru, exceptând faza inițială în care are loc alinierea automată a sistemelor. Inserarea, vizualizarea cât și monitorizarea datelor se efectuează prin intermediul următoarelor display-uri și panouri de control destinate fiecărui pilot: CNI-MU, CMDU, SAMU. (fig. …)
CNI-MU SAMU CMDU
Figura ….Panori de comandă și display-uri de pe C 27J
Sistemul folosește toate intrările disponibile ale senzorilor inerțiali, ale GPS și altitudinea baro, ca și alți senzori externi (Doppler, Radar, TACAN, Poziții fixe). Se menține un istoric al zborului curent, evenimentele de navigație fiind înregistrate în ordinea în care apar.
Sistemul TCAS (sistemul de alertă trafic și evitare a coliziunii) este un sistem cu rolul de a reduce riscul de ciocnire a aeronavelor în aer. Sistemul mai este cunoscut sub numele de ACAS (sistem de evitare a coliziunii în aer).
TCAS-ul este independent de serviciul de trafic aerian. El informează și recomandă manevre echipajului în cazul apropierii unei aeronave. Acest sistem se bazează pe comunicarea dintre două sau mai multe aeronave care se află într-un conflict de trafic și care au la bord transponder. Sistemul nu poate asigura nici-o protecție pentru aeronavele care nu au un transponder integrat.
Pe aeronava C 27J este amplasat sistemul TCAS II care furnizează consiliere de trafic și recomandă manevre de evitare pe verticală. Are două moduri de afișare în cabină.
Supravegherea, cât și rezolvarea problemelor de trafic ale sistemului vor conlucra cu un transponder Mode S. Coordonarea dintre sistem și transponder asigură evitarea cu succes a unei posibile coliziuni, aceasta face ca pilotul să execute imediat și lin indicațiile de evitare a coliziunii.
Un plus ce îl aduce acest sistem este datorat faptului că monitorizează 45 de aeronave, afișând 30 de aeronave și rezolvă simultan problemele de trafic a 3 aeronave.
Informațiile TCAS privind manevrele de evitare sunt afișate pe PFD (Primary Flight Display), iar cele de poziționare a aeronavelor pe ND (Navigation Display).
Acest sistem preia informații de la IFF, date despre altitudine radarul altimetric, date legate poziția aeronavei de la sistemul EGI, drumul magnetic al aeronavei. Sistemul prelucrează aceste informații și transmite avertizări vizuale și acustice echipajului.
Sistemul IFF este un transponder de identificare amic/inamic. Acesta execută automat identificarea unei aeronave dacă și transponderula aeronavei respective are setat același cod.
Sistemul prezintă 6 moduri de interogare. Modurile 1, 2 și 4 sunt modurile utilizate de aeronavele militare, numai că modul 4 este criptat.
Sistemul GCAS (Ground Collision Avoidance System) este un program integrat în calculatorul de misiune care are rolul de a avertiza piloții prin semnale sonore și vizuale în cazul unei iminente apropieri de sol.
Principalii senzori cu care conlucrează sistemul GCAS sunt radioaltimetrul, altimetrul barometric, indicatorul pantei de aterizare după sistemul ILS și senzori care semnalizează poziția trenului de aterizare și a flapsului. Astfel este folosită o combinație de parametrii, printre care:
timpul de răspuns al echipajului;
performanțele aeronavei;
poziția aeronavei;
altitudinea barometrică;
înălțimea;
inerția aeronavei;
caracteristicile terenului;
viteza aeronavei;
configurația aeronavei.
Avertizările sunt prioritizate astfel:
Avertizare inițială: consultativ – nu necesită neapărat un răspuns din partea pilotului;
Avertizare intermediară: necesită un răspuns promt, dar moderat asupra comenzilor de zbor, în 3-5 secunde;
Avertizare urgentă: solicită o acțiune imediată și agresivă asupra comenzilor de zbor, în 1-2 secunde.
Sistemul GCAS avertizează echipajul în următoarele cazuri:
Rată de coborăre excesivă;
Rată de apropiere de sol excesivă;
Pierderea excesivă a altitudinii după decolare;
La decolare, în cazul unei piste insuficient de lungă;
Coborârea sub panta de aterizare;
În cazul coborârii sub altitudinea de siguranță (fig. ….);
Configurație de decolare necorespunzătoare.
Figura Coborărea sub altitudinea de siguranță
Sistemul GCAS este conceput astfel să ajute piloții când zborul se execută în condiții meteorologice grele pentru a aduce în siguranță avionul la sol.
Sistemul ADF (Automatic Direction Finder) este un sistem combinat care funcționează pe principiul compasului radio și mai mult de atât el indică direcția din care provine semnalul radio pe o frecvență cuprinsă între 100-2199,5 KHz. Pe aeronava C-27 J Spartan este instalat un singur sistem ADF care oferă informații de navigație (cap, relevment, gisment) afișate pe display-uri.
Acest sistem are două utilizări:
dispozitiv automat de găsire a direcției – determină automat și continuu direcția către stația de la sol pe care este acordat. Informațiile recepționate sunt trimise către computerul de misiune pentr a fi afișate pe display-ul CMDU PFD;
receptor de voce – primește raporturi meteo de la stațiile din raza sa, semnale radio generale de la stațiile comerciale de radiodifuzare și este receptorul de rezervă pentru comunicații. Informațiile audio sunt transmise către ICS/CSU pentru identificarea auditivă a stației selectate.
Sistemul V/UHF Direction Finder funcționează pe același principiu precum sistem LF ADF, doar că utilizează frcvențe de ordinul MHz. Este utilizat pentru indicarea direcției către o stație radio (sau VOR, TACAN, ILS). Sistemul funcționează corelat cu stația radio și atâta timp cât este selectat modul DF pe HSI vor fi afișate datele de navigație pentru stația de la sol pe care este acordat.
V/UHF DF are o singură unitate care este compusă dintr-o antenă fixă, un amplificator de semnal și o unitate de procesare audio. Informațiile sunt recepționate analog și sunt convertite în informații digitale, astfel ele pot fi citite pe display-uri.
Radarul meteo LPCR (Low Power Color Radar) este utilizat pentru maparea solului și pentru detectarea vremii. Modurile de mapare a solului sunt îmbunătățite prin utilizarea tehnicilor monopuls.
Sistemul radar conlucrează cu calculatorul de misiune în scopul de a afișa date de poziție și stare a vremii pe un display color. Acesta funcționează în diferite moduri pe care pilotul le poate selecta. Un avantaj al acestui sistem este datorat utilizării independente a modului de lucru atât de către pilot, cât și de către copilot.
După pornirea radarului este efectuat automat un test al sistemului după care acesta intră în modul stand-by, antena poziționându-se pe elevație și azimut 0.
Sistemul prezintă 6 moduri de operare:
map – MAP;
weather – WX;
skin paint – SP;
monopulse ground map – MGM;
windshear – WS;
beacon (ground and airborne) – BCN;
precision measurement – PRCN.
La bordul aeronavei este amplasat un singur sistem radar LPCR.
Altimetrul radar este utilizat pentru măsurarea distanței dintre aeronavă și nivelul solului între -10 și 50000 ft. La bordul aeronavei regăsim două altimetre radar cu funcții complet redundante, fiecare sistem consistând dintr-o unitate de recepție/transmitere, o antenă receptoare și una transmițătoare.
În timpul zborului se folosește un singur altimetru, celălalt aflându-se în modul stand-by. Înălțimea radar este afișată pe CMDU PFD, puțin mai în stânga, sub scala înălțimii. Atunci când aeronava se află la sau sub înălțimea de referință setată de pilot afișarea acesteia se va converti din alb în portocaliu. Sistemul comunică cu calculatorul de misiune prin intermediul magistralei de navigație.
Indiferent de selectarea sursei atât a pilotului, cât și a copilotului informația va fi aceeași pentru ambii piloți.
În cazul în care altimetrul radar utilizat se defectează echipajul poate folosi cel de-al doilea altimetru radar care se află în stand-by.
4. EFECTUAREA UNUI ZBOR DE ANTRENAMENT INTRE LROP-LRBC PE AVIONUL DE TRANSPORT C-27J
1.Zborul de antrenament LROP-LRBC
Introducere
Prin prima parte a studiului de caz se vor urmarii evidentierea pasilor strict necesari pentru efectuarea unui zbor IFR pe ruta din punct de vedere a mijloacelor de radionavigatie utilizate. Se vor detalia astfel procedurile de baza, care se utilizeaza in vederea efectuarii zborului intre cele doua puncte ale rutei stabilite.
Scopul studiului de caz
Fiecare procedura utilizata are o importanta deosebita, iar prin descrierea lor se va intelege ca ele sunt absolut necesare si au un caracter obligatoiu, punctand astfel zborul IFR. Atunci cand conditiile meteorologice sunt reduse, cu ajutorul acestor proceduri se asigura venirea aeronavelor la aterizare in conditii de siguranta.
Obiective
Voi avea in vedere:
pregatirea zborului pe ruta;
efectuarea planului de zbor ;
procedurile pentru ruta LROP – LRBC:
-Procedura de rulaj LROP;
-Procedura ILS LROP RWY O8R;
-Procedura SID;
-Procedura STAR;
-Procedura ILS LRBC RWY34;
-procedura de rulaj LRBC;
Continutul studiului de caz:
In vederea operabilitatii aeronavelor in orice conditii meteorologice, care prevad si o vizibilitate redusa, pentru fluidizarea traficului mai ales in zonele cu un trafic mare, in zonele de aerodrom, pentru usurarea muncii controlorilor de trafic aerian, dar si pentru asigurarea sigurantei aeriene, s-au stabilit proceduri de indepartare de la aerodromul de baza sau de apropire fata de un aerodrom, pe care pilotul are obligativitatea de a le respecta. Aceste proceduri asigura in esenta urmarea traiectului, evitarea obstacolelor care se afla in procesul de decolare, urmarea traiectoriei, oferind instructiuni in vederea anularii abaterii de la LDO in plan vertical, in cazul aeronavelor care se afla in procesul de apropiere si venire la aterizare. Fiecare procedura pe care pilotul doreste sa o efectueze,trebuie executata numai cu aprobarea organului ATC si daca vor avea loc modificari, pilotul va respecta intocmai instructiunile transmise de organul ATC.
Performanta aeronavei prezinta un efect direct in spatiul aerian, iar vizibilitatea obliga la diferite manevre asociate cu procedurile de apropiere instrumentale,care sunt variate. Un factor important de performanta a aeronavei este viteza acesteia. Criteriul, care conduce la o clasificare a aeronavelor, este dat de viteza indicata la prag (viteza de aterizare), aceasta fiind egala cu viteza de angajare inmultita cu 1,3 sau viteza de siguranta in configuratia de aterizare la masa maxima certificata pentru aterizare inmultita cu 1,23. Din calculele efectuate s-a realizat o categorisire a aeronavelor, astfel orice tip de aeronava este incadrata intr-o singura categorie, dintre cele de mai jos:
-Categoria A – mai putin de 90 Kt IAS;
-Categoria B – intre 91 Kt si 120 Kt IAS;
-Categoria C – intre 121 Kt si 140 Kt IAS;
-Categoria D – intre 141 Kt si 165 Kt IAS;
-Categoria E – peste 166 Kt IAS.
Din cele de mai sus rezulta ca avionul de transport C-27J Spartan face parte din categoria C, deoarece viteza indicata se incadreaza intre 121 Kt si 140 Kt.
In Ministerul Apararii Nationale pentru executarea oricarui tip de zbor este obligatorie aprobarea de catre seful Statului Major al Fortelor Aeriene.In urma aprobarii, fiecare pilot isi procura informatiile necesare pe ruta aprobata, in cazul ales de mine, pe ruta LROP- LRBC(figura…). Se vor avea in vedere pistele in serviciu atat de pe aerodromul de plecare, de aterizare, cat si pe cele de rezerva, conditiile meteorologice prezente atat pe ruta cat si la fiecare aerodrom in parte. Un alt aspect care se are in vedere este legat de zonele restrictionate.
In vederea completarii planului de zbor (Anexa 1-flight plan) se are in vedere in primul camp, notarea datelor echipajului. Orele care trebuiesc notate in planul de zbor vor fi ore UTC, din patru cifre, iar timpul necesar estimat –EET- se va scrie din patru cifre, in ore si minute. Serviciilor ATS si COM le revine sarcina de a complete campul 3, exceptand cazul in care responsabilitatea pentru emiterea planului de zbor a fost delegata altui organ de trafic.
Campul 7 este reprezentat de identificarea aeronavei printr-un maxim de 7 caractere, care in cazul avionului C-27J este compus din indicativul pentru detinatorul aeronavei, care este format din 3 si urmat de numarul de identificare a zborului.
Campul 8 contine reguli de zbor si tipul acestuia.In casuta destinata pentru reguli de zbor, pilotul va complete cu una din urmatoarele litere:
-I daca zboara IFR;
-V daca zboara VFR;
-Y daca zboara intai IFR , apoi VFR;
-Z daca zboara intai VFR , apoi IFR, in cazul ales se va complete cu I.
Pentru a completa tipul zborului se va alege una din literele de mai jos:
– S daca este cursa regulata ;
-N daca este cursa neregulata ;
-G daca este aviatie generala ;
-M daca este aviatie militara ;
-X daca este o alta categorie decit cele de mai sus. Atunci cand acest lucru este cerut de
autoritatea ATS, in cazul de fata fiind necesara trecerea literei M.
Campul 9 este destinat pentru trecerea numarului aeronavei format din 2 caractere si a tipului aeronavei, in cazul de fata C27J, cat si categoria turbulentei de siaj formata dintr-un singur caracter ales din urmatoarele:
-H – heavy – pentru o masa de decolare mai mare de 136.000kg (300.000lb) ;
-M – medium – pentru o masa de decolare intre 7.000kg (15.500lb) – 136.000kg ;
-L – light – pentru o masa de decolare mai mica de 7.000kg (15.500lb).
Campul 10 cuprinde echipamentul de radiocomunicatie, de navigatie si de apropiere,iar prima litera fiind N(nu cuprinde niciun echipament) si S(cuprinde echipamentele mentionate, uramat de literele corespunzatoare echipamentelor aflate la bordul aeronavei :
Echipamentul standard este considerat VHF RTF, ADF, VOR/DME si ILS , in afara de cazul cind o alta combinatie este recomandata de autoritatea ATS respectiva. Atunci cand se utilizeaza litera Z , se specifica in cimpul 18 echipamentul respectiv, precedat de COM/ si/sau NAV/ .
In subcamp se inscrie echipamentul radar secundar (SSR) printr-un caracter ce va indica echipamentul SSR aflat la bord in stare de functionare , astfel:
-N – fara transponder ;
-A – transponder Mod A (4 cifre – 4096 coduri) ;
-C – transponder Mod A (4 cifre – 4096 coduri) si Mod C ;
-X – transponder Mod S fara identificarea aeronavei si a presiunii-altitudine;
-P – transponder Mod S , incluzind presiune-altitudine;
-I – transponder Mod S , incluzind identificarea aeronavei, dar fara presiune-altitudine;
-S – transponder Mod S , inclusiv identificarea aeronavei si presiune-altitudine;
Campul 13 cuprinde aerodromul de plecare si ora, format din 8 caractere, dintre care primele 4 fiind literele atribuite aerodromului de plecare – LROP si urmatoarele 4 fiind cifre , care reprezinta ora de plecare UTC.
Campul 15 cuprinde:
-viteza de croaziera formata din 5 caractere :1-unitatea de masura K(Kilometri), N(noduri) sau M(Mach);
-nivelul de croaziera continand primul character una dintre literele:
F(nivel de zbor) si 3 cifre, S(nivel metric standard) urmat de 4 cifre, A(altitudinea in sute de picioare) si 3 cifre sau M(altitudinea in zeci de metri) si 4 cifre.
-ruta, in cazul ales parcurgerea tariectului punct cu punct: DENAK T74 LAPKA T74 URELA T74 FOCSA T74 GORUN,sau pe scurt: DENAK T74 GORUN.
Campul 16 cuprinde: – aerodromul de destinatie – LRBC;
-Timpul total de zbor estimate in ore si minute;
– aerodromuri de rezerva: LRBS si LRIA;
Campul 18 cuprinde informatii diverse, precum date despre inmatriculare,numele operatorului etc.
Campul 19 ofera informatii suplimentare :
Autonomia:E/urmat de 4 cifre, rezultand autonomia de zbor in ore si minute;
Persoane la bord: P/numarul total de persoane aflate la bord;
Echipament urgenta/supravietuire: R/(Radio) cu taierea primei litere U, V sau E, daca frecventa nu e disponibila; S/(Echipament de supravietuire) prin taierea literei destinate tipului de echipament, la fel procedandu-se si in cazul J/(veste de salvare).D(numarul barcilor) se noteaza prin 2 numere, specificandu-se capacitatea prin 3 caractere, cu specificarea daca sunt acoperite sau prin taierea lui c, daca nu sunt acoperite si indicarea culorii pe care o are barca. A/(culoarea aeronavei si semnele particulare) in aceasta casuta se insereaza culaorea aeronavei, in cazul ales –GREY. N/(observatii),daca se taie N inseamna ca nu sunt observatii, in caz contrar se specifica observatiile, iar in caseta cu C/(pilot), se scrie numele pilotului comandant.
In caseta din stanga se completeaza numele unitatii sau persoanei care a completat planul de zbor si se indica acceptarea planului de zbor in functie de cerintele stabilite de furnizorul ATS.
In caseta din dreapta se insereaza datele privind introducerea datelor COM sau a numerelor de telefon ale celui care a depus planul de zbor, in caz de urgente.
Planul de zbor trebuie sa fie activat cu minimum jumatate de ora inainte de decolare.
In vederea executarii zborului, pe langa planul de zbor(Anexa 2), sunt necesare o inlantuire de alte pregatiri,care in esenta au destinatie comuna. Pilotul va trebui sa pregateasca o serie de proceduri de indepartare, sosire si apropiere in vederea atingerii obiectivului, mai bn spus de a ajunge la destinatie in siguanta conform reglementarilor aeronautice. Orice procedură de venire instrumentală la aterizare solicită ca aeronava să evolueze într-un spațiu aerian sigur. Pentru a se menține condiția de siguranță a spațiului aerian evoluția solicitată pentru aeronavă trebuie să fie posibilă iar limitările în altitudine aplicabile trebuie să fie în concordanță cu ceea ce se dorește a fi executat. Urmărirea procedurii duce aeronava către pista/aerodromul pentru aterizare și implicit o apropie de sol, ceea ce impune limitări de securitate sporite. Până când tehnologia navigației bazată pe semnale 3-D furnizate prin satelit va deveni aplicabilă pe scară largă, sistemele de ghidare de-a lungul traiectoriei și pe pantă rămân bazate pe echipament dispus la sol, care din pacate induce erori permanente.
Considerând că erorile tolerate sunt cunoscute și că design-ul procedurii ce detaliază traiectoria de urmat ia în considerare aceste erori, rezultă că procedura respectivă este utilă. Desigur, este necesar ca pilotul sau pilotul automat să fie capabil de a menține o acuratețe minimă, pentru a pozitiona aeronava în spațiul aerian specificat. O procedură de aterizare instrumentală poate avea cinci segmente separate, fiecare dintre acestea având un rol bine determinat. Oricare din cele cinci segmente incepe și se termină la puncte bine definite. Cu toate acestea este posibil ca segmentele respective să demareze din puncte specificate, chiar în absența unei terminații bine definite. De exemplu, segmentul final de apropiere în cazul unei proceduri de apropiere de precizie poate avea originea în punctul de intersecție dintre nivelul de zbor la altitudine intermediară și panta normală de aterizare.
O procedura contine un ansamblu de manevre care se executa in zonele terminale si in zonele din apropierea aerodromului, in vederea realizarii tranzitiei de la procedura de indepartare la faza de zbor pe ruta si apoi spre procedura de apropiere si aterizare pe o pista stabilita sau in continuare pana la reluarea zborului pe ruta sau mai mult intrarea intr-o zona de asteptare. Fiind dat faptul ca lucrarea este legata de sistemele de radionavigatie,in cele ce urmeaza voi prezenta cum se executa zborul efectiv intre LROP – LRBC cu ajutorul procedurilor si a mijloacelor de radionavigatie.
Dupa ce echipajul a urcat la bordul aeronavei, se incepe pregatirea cabinei pentru decolare, astfel pentru ruta stabilita sunt necesare procedurile pentru rulajul la sol (Anexa 2), procedurile SID (Anexa3) si procedurile ILS pentru aerodromul de plecare in cazul in care avem o problema si trebuie sa venim la aterizare pe acelasi aerodrom. La bordul aeronavei vor fi prezente toate procedurile, deoarece in orice moment situatia zborului poate suferi modificari. Înainte de a demara operațiunile necesare unei proceduri instrumentale, este necesar ca pilotul sa obțina aprobarea controloruli de trafic (ATC-ului). Atât procedurile de îndepărtare de aerodrom cât și cele de apropiere și aterizare sunt publicate, pilotul fiind obligat să aibă la îndemână hărțile necesare (cu reprezentarea tipărită a procedurii). Dacă, la ordinul ATC-ului este necesară degajarea către alt aerodrom, cu care echipajul nu este familiarizat și nici nu se află în posesia hărților de navigație corespunzătoare, atunci ATC-ul este obligat să aducă la cunoștința echipajului procedura respectivă, inclusiv pentru cazurile de întrerupere a comunicațiilor și de evitare a aterizării. Pentru a se putea utuliza orice tip de procedura, care furnizeaza informatii in vederea ghidarii cu acuratete a aeronavei, sunt necesare echipamente corespunzatoare, care ofera datele solicitate.
Pentru fiecare platforma de parcare exista anumite proceduri standard de rulaj care se cer a fi repectate daca organul de trafic aerian solicita o astfel de procedura. De asemenea organul de trafic poate sa omita aceste proceduri si sa directioneze pilotul pe caile de rulare in alta ordine, din motive de trafic sau de timp. Pentru a rula dupa indicatiile date de organul de trafic aerian este necesara o harta cu schema aerodromului, care cuprinde suprafetele de miscare si suprafetele de manevra (pista, cai de rulaj).
In cazul nostru procedura este foarte simpla deoarece platforma unde sunt parcate aeronavele militare este in continuarea cai de rulaj Hotel. Pentru pista 08R se ruleaza pe bretela Hotel pana la punctul de asteptare 08R pe Hotel, pentru ca apoi aeronava sa se alinieze si sa fie gata pentru decolare pe pista 08R.
Harta de rulaj pe aerodromul de plecare.(nu stiu detalii despre asta).ti-am pus la sfarsit pozele- iti scrii tu anexele cum ai nevoie
Procedura ILS 08R (anexa 4)- este o procedura de apropiere de precizie sau de non-precizie atunci cand nu avem indicatii de panta electronica (GS OUT). Aceasta procedura este necesara sa o avem pregatita daca din anumite motive trebuie sa ne intoarcem pe aerodromul de unde am decolat. Aici putem include inrautatirea situatiei meteorologice, inrautatirea starii de sanatate a pilotului sau aparitia unei proceduri de urgenta la bordul aeronavei.
Pilotul introduce in sistem datele de pe procedura ILS . Pentru inceput, in pupitrul de comanda CNRP se va introduce frecventa ILS 110,3 Hz, aceasta aflandu-se in modul standby , ea fiind utilizata numai in caz de urgenta pentru aterizarea pe LROP. Se introduce frecventa utilizata de VOR 171,1 Hz si frecventa pentru ADF care este 267,5Hz. In pupitru de comanda SAMU – se vor selecta cu ajutorul PTRS, sistemele VOR si ADF pentru executarea decolarii. Un alt camp care trebuie sa fie abordat este OVERLAYS, unde se selecteaza mijloacele de radionavigatie (TCAS),TACPLOT-urile, ruta, aerodromul. Pilotul poate sa se selecteze ruta in doua moduri, astfel: puntul de iesire din TMA si punctul de intrare in apropierea LRBC, precum DENAK T74 GORUN sau introducerea in sistem punct cu punct DENAK-LAPKA-URELA- FOCSA-GORUN. Adesea se utilizeaza cea de-a doua varianta, ea fiind pe harta foarte explicit prezentata. Prin actionarea butonului INAV, avionul va efectua zborul conform rutei date, ceea ce face ca pilotul sa aibe timpul necesar in vederea pregatirii aeronavei pentru aterizare. In vederea decolarii pilotul poate folosii HDG-ul pe directia pistei sau un radial ales, insa adesea se pune cursorul pe directia pistei, in baza careia se executa si decolarea.
Procedura RNAV SID reprezinta procedura standard de plecare de la aerodrom, aceste proceduri RNAV utilizandu-se tot mai frecvent, iar la Otopeni in momentul de fata se folosesc numai proceduri RNAV SID, cele standard sunt interzise. Pentru a putea folosi aceste proceduri aeronava trebuie sa fie echipata cu sisteme ce permit navigatia RNAV si mai ales dupa anumite standarde P-RNAV 1 (Precision RNAV) ceea ce semnifica o abatere mai mica de o mila de la LDO 90% din timp. Aeronava C 27J este echipata cu asemenea echipamente si poate zbura dupa proceduri RNAV. Navigatia RNAV presupune navigatia dupa anumite puncte stabilite pe hartile de navigatie si care pot fi identificate cu sistemele RNAV de la bordul aeronavei (GPS, INS). Un amanunt important este acela ca, ultimul punct al proceduri este destinat pentru iesirea din TMA Bucuresti. Procedura se utilizeaza pentru o cat mai buna fluidizare in activitatea de zbor, astfel dupa ce pilotul si-a introdus datele necesare in sistem si primeste aprobarea organului ATC pentru procedura respectiva, in cazul de fata DENAK1K, isi va pune cursorul pe 079˚,aceasta fiind directia de decolare. Dupa decolare si dupa ce se ajunge la inaltimea de siguranta se continua zborul pe directie 9 NM pana la punctul OP884, pana aici viteza nu trebuie sa depaseasca 270KT, se va efectua apoi un viraj pentru a intra pe curs 349˚, zburand pe o distanta de 21NM pana la punctul EKSUN. Se executa un viraj dreapta pe curs 048˚ si se continua zborul pe o distanta de 8NM, pana ce se ajunge la punctul DENAK(punct de iesire din TMA). Zborul va fi in urcare astfel ca la DENAK sa va ajunge FL110 sau mai sus.
Dupa ce se ajunge la nivelul de zbor indicat,( in cazul acesta este unul impar pentru ca se zboara spre est si anume alegem FL170), se poate incepe pregatirea cabinei pentru aterizare, acest lucru depinde de nivelul de experienta al pilotului, insa cabina trebuie sa fie gata inainte de coborare. Inainte de a incepe introducerea datelor in sistem, pilotul va intra in legatura cu BCTw , pentru a cere pista in serviciu. Aceata informatie fiind utila pentru procedura de aterizare.
Design-ul și modul de concepere al unei proceduri de apropiere și aterizare instrumentală este în general dictat de particularitățile terenului din jurul aerodromului. De asemenea procedura mai poate fi influențată și de tipul de operațiuni ce pot fi efectuate, dar și de tipul de aeronave care utilizează aceste proceduri. Toți acești factori influențează și determina tipurile de mijloace de navigație necesare pistei sau aerodromului în cauză. Restricțiile spațiului aerian al aerodromului afectează și ele planul șau modul de concepere al acestor proceduri.
Ultimul punct al traiectului de pe ruta este GORUN, iar de la acest punct se intra pe procedura STAR (Anexa 5), folosim procedura STAR GORUN 6A RWY 34. Urmatorul punct de pe procedura se introduce in sistem dupa coordonate sau adesea se introduce in functie de mijloacele de radionavigatie, in cazul de fata, dupa VOR, definind astfel distanta si radialul fata de sursa VOR.
In sistem, se introduc datele pentru LRBC, astfel in panoul CNRP se defineste frecventa VOR 109,4 Hz BCU, aceasta fiind prioritara, iar in standby se afla frecventa ILS 110,7 Hz IBC, utilizata dupa ce avionul va ajunge in axul pistei la o distanta fata de pragul pistei de 7,6 NM. Pe langa acestea se mai introduce si frecventa ADF 426Hz. In panoul de comanda SAMU, se va tasta OVERLAYS pentru a putea selecta apoi TACPLOT, cu ajutorul caruia pilotul isi poate construi cu usurinta arcul DME. In mod normal arcul DME are o alta destinatie,cea de pozitionare pe harta a zonei periculoase. Astfel de marcari pe harta, se utilizeaza in jurul poligoanelor si zonelor restrictionate. Se va insera punctul fata de care se va construi arcul DME, in cazul de fata, la PTRS se vor introduce VOR 1-2, care lucreaza pe aceeasi frecventa si ADF-ul.Pentru ca arcul DME sa apara pe harta, in CNI-MU-MCINDEX, in cadrul TACPLOT se va insera distanta de 12NM definita fata de BCU, de la aceasta distanta se va incepe virajul spre dreapta, care se desfasoara pe o distanta de 1NM, iar apoi se va intra pe arcul DME cu raza de 11NM. Aceste informatii fiind luate de pe procedura STAR. La indemana pilotului este alegerea vis-a-vis de executarea procedurii STAR, ea se poate executa in functie de radial si astfel se va selecta cu ajutorul cursorului 005˚(185˚+180˚),ceea ce inseamna ca se zboara dupa sursa VOR. Cursorul se fixeaza pe radial, imediat dupa ce se trece de punctul GORUN.
Astfel dupa ce am ajuns la GORUN, la altitudinea de 4000 ft urmam procedura GORUN 6A. Se continua zborul pe curs 005 ˚ inca 4 NM pana la o distanta de 13 NM fata de VOR/DME BCU pe un radial de 185˚ fata de BCU, se executa apoi un viraj dreapta pentru a mentine arcul DME la 11 NM fata de BCU si se coboara la 3300 ft. Se continua zborul pe arc pana cand aeronava se pozitioneaza pe un radial de 150˚ fata de VOR BCU, in acest timp aeronava poate fi configurata pentru aterizare, iar apoi se executa un viraj stanga in coborare spre 2600 ft spre IF (Intermediate Fix) pe cursul de aterizare 340˚ pentru a intercepta Localizer-ul, indicatiile de directie.
Procedura ILS34 (Anexa 6 )se va insera in sistem in ordine, in functie de un punct care este situat in centrul pistei, in cazul ales, acesta fiind IBC. Se va scrie punctul intermediar IF fata de care se incepe procedura de apropiere in acest caz, adica statia VOR cu radialul 133˚ la o distanta prestabilita fata de BCU de 7,9NM, cu ajutorul cursorului se stabileste cursul de urmat, adica la cursor se selecteaza 340˚, acesta fiind cursul final de interceptare a pantei. Se va avea in vedere intersectia cu directia center line-lui, in functie de primul radiofar de pe procedura ILS, care se afla la o distanta de 6,3NM fata de IBC pentru pista in serviciu 340˚. Tot aici la 6.3 NM fata de prag se intercepteaza panta si se incepe coborarea sub un unghi standard de 3 grade. La 4 NM exita un punct unde se verifica altitudinea care ar trebui sa fie de 1865 ft. Se continua coborare pana la altitudinea de decizie care este 200 ft pe radioaltimetru sau 791 ft pe altimetrul barometric. Se ia decizia de aerizare si se continua vizual, in cazul in care nu sunt referinte vizuale ale pistei se rateaza conform procedurii astfel: se urca pe capul de aterizare pana la 3400 ft si se executa viraj stanga catre VOR BCU in urcare la 4000 ft pentru un holding sau cum decide organul ATC.
Aceasta procedura de apropiere poate fi si de non-precizie daca nu avem indicatii electronice de panta si astfel coborarea se face cu o rata de aproximativ 743 ft/min la o viteza de 140 KT si exista pe procedura indicatii de altitudine din mila in mila. De asemenea altitudinea minima de decizie este 329 ft pe radioaltimetru sau 920 ft pe altimetrul barometric.
In caz de ratare, in sistem trebuie sa fie scrise date despre IBC si distanta la care trebuie sa se faca ratarea. Daca pilotul doreste sa execute procedurile de apropiere si de aterizare dupa ruta „desenata”, va ramane pe sursa INAV.
Inainte de GORUN, dupa ce toate datele sunt introdu-se in sistem , se va cere aprobarea de coborare organului ATC. Coborarea va incepe inainte de GORUN, adica de la FL 190 astfel incat la GORUN sa fie atins FL60. Mai exact, sistemul va atentiona pilotul cu un mesaj de coborare pe panoul CNI-MU, astfel :,‚Reset ALT SEL”, ceea ce il si indeamna pe pilot la cererea aprobarii ATC. De la GORUN se va cobori conform procedurii pana la punctul D13BCU. Astfel aeronava va urma directia 005˚,ajungand pe o distanta de 4 NM la inaltimea de 4000m, aceasta inaltime fiind citita, dupa cum spuneam mai sus, la D 13NM fata de BCU. Imediat dupa ce s-a trecut de punctul GORUN si se incepe virajul in coborare pentru a intra pe arcul DME, se va selecta pe cursu final 340˚, zburand astfel dupa sursa VOR sau dupa HDG. Zborul pe arcul DME cu raza de 11NM se va executa in coborare,iar mentinerea razei se va face prin micsorarea HDG-lui. La citirea radialul 150˚si inaltimii de 3300m se va schimba HDG de interceptare a pistei..Radialul 150˚pe aceasta procedura este finele arcului DME. Din acest punct se va executa un viraj in coborare spre IF( punctul de interceptare a liniei de centru a pistei) , care se afla la inaltimea de 2600m.Un amanunt care apare pe panoul de citire este acela ca HDG-ul de interceptare este cu ±30˚fata de directia adevarata de aterizare, astfel noul HDG pentru pista 340˚, va fi 10˚(340˚+ 30˚). Pe panoul CNRP se selecteaza frecventa ILS care se afla pe standby, sursa VOR fiind deja preselectata. Pe langa acestea se cupleaza Mod Approach, ceea ce face ca HDG-ul sa se dezactiveze automat. Dupa ce se intercepteaza panta, pe PFD se va citi LOC CAPT si apoi se va selecta HDG-ul final 340˚.
O procedură de apropiere instrumentală reprezintă „o succesiune de manevre predeterminate prin referință la instrumentele de zbor, cu o protecție specifică fața de obstacole, de la reperul apropierii inițiale sau de acolo de unde este aplicabil de la originea unei rute de sosire definite până la un punct de la care o autorizare poate fi efectuată și după care dacă aterizarea nu a fost efectuată, până la o poziție la care se aplică criteriile de trecere a obstacolelor pentru procedura de asteptare sau zborul pe rută. Procedura de apropiere insrumentală se efectuaeză în vecinătatea aerodromului după străbaterea stratului de tranziție (fiind situat imediat sub cel mai jos nivel de zbor)” [Federal Aviation Administration, "Instrument Approach Procedure". Pilot/Controller Glossary (P/CG).( 2010-08-26. Retrieved 2010-11-25).]
Pentru o aeronavă care operează în zbor IFR( instrumental flight rules) o procedură intrumenatlă de apropiere este definită ca fiind o serie de manevre predeterminate pentru realizarea transferului de unei aeronave în condiții de zbor instrumental, de la inecputul apropierii inițiale și până la un anumit punct de unde se poate face aterizarea. Aceasta procedura de apropiere instrumentală este prescrisă și aprobată pentru fiecare aeroport în parte de catre autoritatea compenentă în acest domeniu.
Procedurile de apropiere se clasifcă în doua mari categorii: proceduri de precizie și proceduri nonprecizie. Diferența dintre aceste proceduri constă în faptul că în cazul procedurilor de precizie aeronava este ghidată atât lateral cât și vertical, iar o aeronavă care execută o procedură non-precizie primește doar ghidare laterală.
Procedurile de apropiere sunt în general utilizate atunci când aeronava execută zborul în condiții IMC fără a fi asistat de către un controlor de trafic aerian, pentru ca aeronava să ajunga în condiții de securitate sporită la aerodrom. Procedurile de apropiere ușurează munca pilotului, întrucat acestea sunt prescrise pentru fiecare aerodrom în parte, ele trebuind urmate, aducând astfel pilotul într-un punct final al traectului unde vizibiliatea este bună pentru efectuarea unei aterizări vizuale sau instrumentale, sau într-un punct în care acesta poate excuta activitățile necesare pentru o apropiere ratată dacă vizibilitatea este sub media minimă.
Cele cinci segmente de care am vorbit mai sus impartite astfel:
1. Segmentul de sosire – arrival segment;
2. Segmentul inițial – initial segment;
3. Segmentul intermediar – intermediate segment;
4. Segmentul final – final segment;
5. Segmentul apropierii întrerupte – missed approach segment.
În secțiune verticală fiecare segment este aclătuit din arii primare și arii secundare localizate simetric față de linia centrală a fiecărui segment al apropierii; „în ariile primare se aplică valoarea integrală a înălțimii minime de trecere a obstacolelor MOC ( Minimum Obstacle Clearance), iar în ariile secundare această valoare se reduce la linia zero spre limitele exterioare. Înălțimea minimă de trecere a obstacolelor are valori diferite pentru fiecare segment al apropierii” [International Civil Aviation Organization. Procedures for air navigation services, Aircraft Operations, vol. I, Flight procedures, 2006 ( Doc 8186, OPS/ 611) ].
Segmentul de sosire al unei apropierii asigură tranziția de la faza de zbor pe rută la faza de apropiere, prin legarea unui punct de pe o rută ATS cu un reper sau mijloc radionavigație folosit în inițierea procedurii de apropiere, denumit reper al apropierii inițiale-IAF (initial approach fix). În aria primară a acestui segment se asigură o înălțime de trecere a obstacolelor de 300m. Când există controlul radar în TMA, segmentul de sosire poate fi substituit prin vectorizarea aeronavelor spre un reper sau spre un punct al segmentului intermediar, punct de la care pilotul poate continua executarea procedurii de apropiere conform hărții.
Segmentul apropierii inițiale începe la IAF și se termină la referul apropierii intermediare IF, asigurându-se în aria primară o înălțime minimă de trecere a obstacolelor de 300m. „În zonele unde nu sunt amplasate corespunzător mijloacele de radionavigație, pentru desemnarea acestor repere ale apropierii inițiale și intermediare, se stabilesc proceduri de inversare sau proceduri de asteptare pentru manevrarea aeronavelor în apropierea inițială. Alegerea uneia sau alteia dintre aceste proceduri sau tipuri de manevre, în faza de proiectare, se face în funcție de mărimea volumului de spațiu aerian disponibil și de direcțiile de apropiere ale rutelor de sosire.” (Lt.Cdor. Chirea, Ion – Manual ( culegere de lecții) necesar executării zborului pe rută, Boboc, 2005. )
Volumul spațiului aerian disponibil pentru o procedură nu poate să incomodeze realizarea altei proceduri decât dacă în faza de proiectare s-a ținut cont de acest lucru și acest lucru este specificat în harta procedurii.
Segmentul intermediar permite pilotului pregătirea aeronavei pentru segmentul final, din punct de vedere al vitezei. Din acest motiv, de regulă segmentul intermediar trebuie să fie orizontal astfel încăt direcția lui să coincidă cu direcția segmantului final. Segmentul apropierii intermediare începe la reperul apropierii intermediare IF și se termină la reperul apropierii finale, FAF (final approach fix).
În aria primară a segmentului intermediar se asigură o înalțime minimă de trecere a obstacolelor de 150 m.
Pe segmentul final al apropierii sunt efectuate alinierea și coborârea pentru aterizare. Apropierea finală se poate executa la o pistă pentru o aterizare directă sau la un aerodrom pentru o aterizare cu manevre la vedere.
Mai exista si Segmentul final cu aterizare directă. Pilotul pentru a putea efectua o aterizare directa trebuie să se indeplinească următoarele condiții:
-Să se fi efectuat o procedură de apropiere instrumentală până la segmentul apropierii finale;
– Traectul apropierii finale să formeze cu prelungirea axului pistei un unghi de maxim 300 și distanța între pragul pistei și punctul în care traectul apropierii finale intersectează prelungirea axului pistei să nu fie mai mică de 900m.
– Distanța de la punctul în care s-a atins în coborâre valoare MDA/H, cu referință vizuală stabilită, până la zona de contact să permită coborârea cu o valoare normală a vitezei vericale (maxim 1000ft/min) folosind manevre normale.
Când cel puțin una dintre aceste condiții nu este îndeplinită, continuarea procedurii prin aterizare directă nu este autorizată, acest lucru fiind specificat prin harta procedurii de apropiere instrumentală.
Segmentul final al unei apropieri fără pantă electronică începe la un reper sau mijloc de radionavigație numit reper al apropierii finale FAF și se termină la punctul apripierii întrerupte MAP (Missed Approach Point), având o lungime optimă de 9Km, iar maximă de 19 km. Reperul apropierii finale se traversează la o altitudine specificată și se inițiază coborârea cu un gradient publicat până la A/H iar apoi până la MDA/H. Atunci când informațiile de distanță sunt disponibile, se asigură profilul de coborâre sub forma unui tabel cu distanțe și altitudinii corespunzătoare recomandate.
În coborâre valoarea MDA/H poate fi atinsă înainte de MAP, caz în care, în condiții de zbor IMC fie se poate iniția procedura de întrerupere a apropierii, fie se zboară la orizontală până la MAP în așteptarea stabilirii de referințe vizuale. În acest punct dacă nu s-a stabilit referința vizuală trebuie obligatoriu inițiată procedura de întrerupere a apropierii pentru a se asigura conformarea cu criteriile de trecere a obstacolelor.
Segmentul final al unei proceduri de apropiere de precizie ILS începe la punctul apropierii finale FAP (Final Approach Point), care este un punct în spațiu pe direcția ILS unde altitudinea apropierii intermediare intersectează traiectoria de coborâre ILS-GP si se termină la punctul apropierii întrerupte MAP.
Pentru executarea procedurii de apropiere instrumentală de precizie, pe segmentul final trebuie să existe un reper de radionavigație publicat ( de regulă este radiomarkerul exterior) la vericala căruia să se poată verifica la bord corectitudinea indicațiilor traiectoriei pantei de coborâre GP. Numai în cazul în care rezultatul verificării este corect se admite continuarea procedurii de apropiere, în condiții IMC, până la minima de operare. În cazul în care nu există OM sau echivalentul său, pilotul trebuie să decidă fie să continue, fie să întrerupă procedura de apropiere înainte de a coborî pe segmentul final al apropierii sub o înălțime de 1000ft deasupra cotei
aerodromului.
Când una dintre componentele sistemului ILS este inoperantă va rezulta una sau o combinație din situațiile următoare:
– Când radiofarul de direcție este inoperant procedura de apropiere ILS nu este autorizată, ca urmare nu se va executa;
– Cînd radiofarul de pantă este inoperant procedura de apropiere ILS se transformă în procedură de apropiere ILS cu GP AUT care este publicată de regulă suprapusă cu procedura ILS. Autorizarea procedurii flosind doar radarul de direcție se va face de către APP prin titlul procdurii cu precizare că panta ILS nu funcționează;
– Când radiomarkerul exterior este inoperant și fără posibilitate de înlocuire,procedura de apropiere ILS nu poate fi autorizată. În cazul în care acest fapt s-a constatat doar pe durata zborului pe segmentul final, în condiții de zbor IMC, se va demara imediat procedura de întrerupere a aterizării.
Segmentul de întrerupere a apropierii, acest tip de procedura se stabilește pentru fiecare procedură de apropiere instrumentală in parte, indiferent de natura acesteia, fie destinata apropierii de precizie sau nonprecizie. În cazul unei întreruperi a procedurii se stabilește o singură variantă de acțiune, adică o altă procedură ce va trebui urmată, în funcțiie de condițiile terenului pe care se afla aeroportul. Această procedură poate fi însă inlocuită prin vectorizare radar atunci când se consideră necesar.
Procedurile de întrerupere ale apropierii pot fi executate în linie dreapta sau cu viraj.
BIBLIOGRAFIE
NAVIGAȚIA INERȚIALĂ-MIHAI M.NIȚĂ,IOAN I.ARON-editura militara –bucuresti,1971
ATP- 40 (A) Doctrina pentru controlul spațiului aerian pe timp de criză sau război.
Manualul EUROCONTROL de management al spațiului aerian privind aplicarea conceptului de utilizare flexibilă a spațiului aerian.
F.A./AA-1 Manualul pentru luptă al Apărării Antiaeriene cu baza la sol,București, 2004.
FA- 5 Manualul operațiilor împotriva forțelor aeriene ale inamicului, București, 2004.
Manualul pentru întrebuințarea unităților subunităților de radiolocație Rdlc- 1, București, 2004.
Kayton M. și Fried Walter – Avionics Navigation System – Pilotțs Guide, Aero Products, 1973
Anghel, Ene – Manual de navigație, Editura Militară, București, 1977.
Hladiuc, Eusebiu și Popescu, Viorel Alexandru – Navigație aeriană, Editura Junimea, Iași, 1977.
Cîrciu Ionică, „Sisteme radioelectronice de aviație și comunicații”, Academia Forțelor Aeriene „Henri Coandă”, Brașov, 2006
Mihai M. Niță, Ioan I. Aron, „Navigație inerțială”, editura militară, București, 1971
Giurgiu Mircea, „Navigația Radio”, Școala militară de ofițeri de aviație „Aurel Vlaicu”, 1987
Petruța Ioan Dumitru, „Radioelectronică de aviație”, vol II, Academia Militară Tehnică, București, 1992
F.A./L.-3/3 Manualul pentru marcarea, iluminarea și infrastructura de aerodrom, Marian Viocu, MApN – SMFA, bucurești 2011
Girgiun M. – Navigația aeriană estimată, Editura Școlii Militare de Ofițeri de Aviație ”Aurel Vlaicu”, Boboc, 1985.
Comandamentul Aviației Militare – Manualul de navigație aeriană Ediția a II-a, Tipografia Militară a Ministerului Apărării Naționale, București, 1987.
Girgiun M. – Navigația radio, Editura Școlii Militare ”Aurel Vlaicu”, Boboc, 1987.
Oxford Aviațion Training – General Navigation, Editura Jeppesen GmbH, Frankfurt, 2001.
Oxford aviation training – Radio Navigation, Editura Jeppesen GmbH, Frankfurt, 2001.
Ing. Boboc, Dănuț, Ing. Farkas, Alexandru, Ing Maria, Mihai – Curs privind instalarea, reglarea și exploatarea sistemelor ILS, Târgu Mure, 2007.
Cîrciu, Ionică – Sisteme radioelectronice de aviație, Editura AFA, Brașov, 2008.
Popovici, Dumitru și Popescu, Constantin – Navigație aeriană, București, 2008.
JEPPESEN & Comp. – Airway Manual, 2009
JEPPESEN & Comp. – Instrument Rating Course, 2009
MARCONI – Distance Measurement Equipement.
MARCONI – The automatic Direction Finder ADF-260.
Institute of Air Navigation Services – NAV – GNSS, Editura EUROCOPTER, Luxembourg, 2012.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Aspecte introductive în navigație Navigația aeriană este componenta de bază din ansamblul unui zbor, care la rândul ei implică studierea metodelor,… [310745] (ID: 310745)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.