TERCER TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:

TRANPONDER ATC

Con el rápido crecimiento del transporte aéreo civil internacional y domestico desde la segunda guerra mundial, el control del tráfico aéreo mediante el PSR (Radar Primario de Vigilancia) y los procedimientos, no eran los más adecuados para mantener la seguridad en el aire.

El PSR no cuenta con la cooperación activa del objetivo, la radiación electromagnética se emite a través de impulsos desde una antena direccional en tierra. Los objetos en línea con la radiación reflejaran la energía nuevamente hasta el PSR. Midiendo el tiempo transcurrido y apreciando la dirección de la radiación pueden hallarse la distancia y la marcación del objeto; pero dicho sistema presentaba varios inconvenientes y esto condujo al desarrollo de un SSR (Radar Secundario de Vigilancia Militar) denominado Identificador Amigo-enemigo.

Con este sistema solo los objetivos especialmente equipados provocan un retorno en tierra. Desde entonces este sistema se ha desarrollado y extendido para cubrir el tráfico aéreo civil además del militar; el equipo especial que lleva el avión es el ATC (Transpondedor de Control de Tráfico Aéreo).

El Radar de Vigilancia Secundario forma parte del sistema de vigilancia radar ATC; siendo el PSR la otra parte. Se montan dos antenas coaxialmente, una para PSR y la otra para SSR, y se les hace girar a la vez radiando direccionalmente. El SSR por sí mismo es capaz de proporcionar información de distancia y marcación, por lo que el PSR podría parecer redundante; no obstante, debemos tener en cuenta aviones que no incorporen ATC o posibles problemas.

El transmisor SSR radia impulsos de energía desde una antena direccional. La dirección y temporización de la transmisión SSR va sincronizada con la del PSR. Un avión equipado con un Transpondedor que se halle en el camino de la energía radiada responderá con impulsos de R/F especialmente codificados si reconoce como válida la interrogación. La antena del avión es omnidireccional. La respuesta codificada recibida en tierra es decodificada y se proporciona una indicación apropiada sobre una pantalla al controlador de tráfico aéreo. La respuesta llevara información relativa a identificación, altitud, o de uno o varios mensajes de emergencia.

Bibliografia: Manual Básico de Sistemas de Navegación, ATA 34-43-00, Paginas 178-179.

EQUIPO MEDIDOR DE DISTANCIA (DME)

El equipo medidor de distancia (DME) es un sistema de impulsos de radar secundario que funciona en la banda de 978-1213 MHz, el cual proporciona una indicación continúa y exacta, en la cabina, de la distancia existente entre un avión y el transmisor terrestre (Millas Náuticas), el sistema básico de radar de abordo consta de: un Interrogador (Receptor y Transmisor combinados), un Indicador y una Antena Omnidireccional, capaz de recibir señales polarizadas verticalmente. La distancia es medida y determinada por el interrogador. Cuando una frecuencia de VOR es seleccionada, la frecuencia DME es seleccionada automáticamente.

Empleos del DME:

Proporciona una línea de posición circular cuando se usa un solo DME. Se obtienen posiciones si se emplea junto con el VOR.

Su indicación de distancia es muy útil cuando se realiza aproximación con instrumentos.

Facilita la tarea del ATC en la identificación de radar cuando un avión informa de su posición en función de distancia y dirección desde una estación VOR/DME.

Cuando dos aviones usan DME y vuelan en la misma vía, las distancias positivas de ambos permiten al ATC mantener una separación segura.

Las distancias precisas para el descenso se tienen cuando un Transpondedor funciona junto con ILS.

Proporciona la base para mejores patrones de acercamiento.Con un computador adicional puede llevarse a cabo la navegación por zonas con gran exactitud.

Bibliografia: Manual Básico de Sistemas de Navegación, ATA 34-45-00, Pagina 226.

SISTEMA DE RADIOFARO OMNIDIRECCIONAL (VOR)

El Sistema de Radiofaro Omnidireccional es usado para llevar a cabo el seguimiento de la ubicación y el rumbo actuales, o como auxiliar de navegación.

El sistema VOR está integrado por sistemas en tierra y a bordo del avión que suministran una indicación de la marcación con respecto a una estación terrestre cuya posición es conocida.

En el sistema VOR, se usan ondas de radio en vez de luz. En lugar de faros, se usan transmisores de radio y dos antenas autónomas que transmiten señales de VOR, en la misma frecuencia, ininterrumpidamente. Una antena emite un haz de radio giratorio, mientras la otra emite un haz omnidireccional.

MARCACIÓN:

Se llama marcación al ángulo entre el Norte magnético y la línea que une al avión con la estación VOR sintonizada. El avión es el vértice de dicho ángulo, el que es medido en dirección horaria (es decir, en el sentido de las agujas del reloj) desde el Norte magnético.

La marcación es el curso, relativo al Norte magnético, al que debe dirigirse el avión para llegar a la estación VOR. El rumbo es el ángulo entre el Norte magnético y el eje longitudinal del avión, medido en dirección horaria. Cada sistema VOR en tierra incluye un transmisor y un juego de antenas.

COMPONENTES Y OPERACIÓN:

A bordo del avión pueden encontrarse dos sistemas VOR, cada uno de los cuales incluye un receptor, un panel de control y una antena.

La operación de los receptores de VOR se realiza por medio de los controles de encendido y volumen en los Paneles de Selección de Audio (ASP). Cada uno de los pilotos puede utilizar cualquiera de los dos receptores y oír las señales audibles provenientes de los mismos mediante los controles de volumen. Para apagar el receptor, se debe oprimir el botón correspondiente en el panel ASP.

El instrumento principal que nos muestra la lectura de VOR es el Indicador de Posición Horizontal (HSI). Si bien en el HSI existe un modo de visualización específico de VOR, el piloto verá la lectura de VOR aun cuando el HSI se halla en modo MAP o PLAN.

MAP:

Modo en el cual se muestran en la pantalla todos los datos actuales de situación horizontal (más los datos de ILS, si corresponde).

PLAN:

Modo de operación del HSI en el que se muestran los puntos notables de la trayectoria del avión. Es útil cuando se debe cambiar dicha trayectoria por problemas meteorológicos u otros.

Bibliografia: Manual Básico de Sistemas de Navegación, ATA 34-31-00, Paginas 1, 4, 16,18.

BUSCADOR DE DIRECCION AUTOMATICO (ADF)

El sistema ADF es el nombre que recibe el radiogoniómetro en el avión y sus componentes principales son:

-1antena de cuadro, fija o giratoria
-1 antena de orientación omnidireccional capacitiva
-Unidades acopladoras de antena para evitar errores
-Receptor
-Panel de control y sintonización
-Conexión con ICS y conmutador o interruptor para los indicadores.

Actualmente los ADF trabajan con antenas de cuadro fijas, posicionadas entre sí en forma perpendicular alineadas con los ejes longitudinal y transversal respectivamente, el voltaje inducido en las diferentes bobinas dependerá de igual forma a la dirección de incidencia de la onda, el voltaje inducido en las bobinas pasara a través de unos conductores a las bobinas del estator de un goniómetro, creando aquí un campo electromagnético con las mismas características y dirección del campo de la onda de radio, el rotor o bonina de búsqueda del goniómetro es el elemento conectado al receptor (a través de sus devanados acopladores).

La antena de búsqueda se hace girar a través de un servo-motor el cual se detiene solo cuando detecta un cero en la salida de la antena de búsqueda previamente conmutada con la antena de orientación para deshacer la ambigüedad de los 180°, este servo motor mueve a su vez un sistema sincrónico responsable de mover y posicionar el puntero del indicador dando la ubicación de la estación NDB.

El receptor es superheterodino y llegan a este las señales conmutadas de la antena de cuadro y orientación trabajando en una gama de frecuencia de 100-200Khz y una IF de 144Hz.

El indicador puede ser un RMI (Radio Magnetic Indicator) en el cual se tiene una indicación de rumbo magnético (el dial se mueve en la misma forma que lo hace la brújula gracias a un sincrónico) y el puntero se mueve al compás de la antena (rotor de búsqueda) dando la ubicación del NDB.

La indicación también se puede ver en el RBI (Indicador de Rumbo Relativo) en el cual el dial es fijo o se mueve con una perilla manual y la indicación se da en relación al eje longitudinal del avión.

Bibliografia: Manual Básico de Sistemas de Navegación, ATA 34-37-00, Paginas 111, 112, 114, 115.

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)

La idea que hay detrás del sistema GPS es la de utilizar satélites en el espacio como puntos de referencia para localizaciones terrestres. Mediante la medición muy precisa de las distancias a tres de estos satélites, lo cual se realiza a partir de las medidas de los retardos que han sufrido las señales provenientes de estos satélites, se puede calcular por triangulación la posición en cualquier lugar de la Tierra.

No obstante, existen una serie de factores que afectan a la medida de la distancia: errores en el reloj del satélite, desfase en el reloj del receptor o retardo introducido por la propagación Ionosférica. Por estas razones, las distancias calculadas por el receptor GPS incluyen un término de error constante, denominándose pseudodistancias, y se hace necesaria la obtención de una cuarta medida para determinar su posición exacta.

El sistema GPS fue concebido inicialmente como un proyecto militar que permitiese a soldados y vehículos conocer su posición exacta, por lo que las autoridades estadounidenses decidieron que el sistema estuviera disponible para usos civiles bajo ciertas restricciones. En especial, se introdujo intencionadamente una señal que alterara la precisión con la que los receptores calculan su posición. Este factor de error se conoce con el nombre de disponibilidad selectiva, es aleatoria y varía constantemente, normalmente cuando existe algún conflicto en que se ve involucrado el ejército de los EE.UU.

Este hecho da lugar a la existencia de dos tipos de servicios: Estándar (SPS) y Preciso (PPS). El servicio de posicionamiento estándar permite una precisión horizontal de 100 m y vertical de 156 m, así como una precisión temporal de 340ns. Por el contrario, el servicio preciso está reservado para usuarios autorizados y permite precisiones de 22 m horizontalmente, 27,7 m en vertical, y una precisión temporal de 100ns.

GPS DIFERENCIAL:

Las técnicas de GPS diferencial (DGPS) se utilizan para eliminar los errores introducidos por la disponibilidad selectiva y otras fuentes de error. El DGPS supone la cooperación de dos receptores, uno que es fijo (estación base) y otro que se desplaza alrededor realizando medidas de posición. El receptor fijo es la clave y se encarga de relacionar todas las medidas del satélite con una referencia fija. De este modo, la estación base calcula las correcciones necesarias para que las pseudodistancias coincidan con su posición correcta que es perfectamente conocida. Las correcciones pueden utilizarse en equipos convencionales que operen en un área próxima (unas decenas de kilómetros), y pueden obtenerse precisiones de hasta un par de metros en aplicaciones móviles o incluso mejores en situaciones estacionarias.

Afortunadamente, la gran escala de los sistemas GPS nos ayuda. Los satélites se encuentran tan alejados en el espacio que las pequeñas distancias que viajamos aquí en la Tierra son insignificantes. Por ello, si dos receptores se encuentran muy juntos el uno del otro (unos pocos cientos de kilómetros), la señal que alcanza a ambos habrá recorrido prácticamente el mismo pasillo a través de la atmósfera y sufrirá los mismos errores.

La idea que hay detrás del DGPS consiste en que disponemos de un receptor que mide los errores de temporización y proporciona la información de corrección a los otros receptores que se están moviendo a su alrededor. En los primeros días del GPS, las estaciones de referencia eran establecidas por compañías privadas que tenían grandes proyectos que demandaban una alta precisión. Cualquiera de la zona puede recibir estas correcciones y mejorar considerablemente la precisión de las medidas de su receptor GPS.

Bibliografia: Manual Básico de Sistemas de Navegación, ATA 34-59-00, Paginas 257-260, 268-270.

SISTEMA DE NAVEGACION INERCIAL (INS)

El INS, es un concepto avanzado de la navegación diseñado como parte integral de los sistemas de aviónica. Este sistema le asistirá no sólo en el Curso de la navegación, sino también proporcionará comandos de manejo al piloto automático para dirigir el aeroplano con los puntos de ruta predeterminados a su destino, además de comandos de manejo, la unidad de navegación del INS contiene un GIROCOMPÁS GYMBAL montado que detecta cambios en la actitud del aeroplano en sus ejes de Pitch (Inclinación Longitudinal), Roll (Rotación Horizontal) y Yaw (Guiñada o Cabeceo), para mantener estabilizado el aeroplano y de igual forma el azimut del radar meteorológico; además estas señales también llegan a los instrumentos que muestran la actitud de vuelo de la aeronave. Los acelerómetros, montados, detectan todas las aceleraciones verticales y horizontales (cambios de velocidad).

CARACTERÍSTICAS:

1. Alineación y calibración automática son efectuadas cada vez que el INS es encendido.

2. El INS no requiere ninguna entrada auxiliar de navegación externa al avión.

3. El INS continuamente monitorea su propio funcionamiento y suministra indicaciones de alerta y/o señales de indicación de alerta cuando las señales de salida y los datos mostrados son erróneos.

4. Inserción de posición actual, puntos de ruta, y datos de destino son fácilmente insertados usando un teclado. Cada INS puede ser usado separadamente para insertar datos de puntos de ruta latitud y longitud.

5. Las características del INS pueden ser mejoradas durante el vuelo haciendo un arreglo de la posición cuando un punto de referencia exacto esté disponible.

Bibliografia: Manual Básico de Sistemas de Navegación, ATA 34-70-00, Paginas 303, 304, 309.