Conceptos de Navegacion Aerea

7/30/2019 Conceptos de Navegacion Aerea

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Captulo 1. Conceptos de Navegacin Area

1.1. Introduccin

La navegacin puede definirse como el conjunto de tcnicas utilizadas para desplazarse entre un par depuntos conocidos, llamados origen y destino, siguiendo una trayectoria tambin conocida.

Implcita en esta definicin est el procesamiento de informacin: Es necesario conocer laposicin en cadamomento, y ello implica poseer (de alguna manera) la informacin necesaria y aplicarle los procedimientosy algoritmos adecuados para obtener dicha posicin. La manera como se obtenga la informacin requeridadeterminar el tipo de navegacin que est siendo utilizada.

Si bien durante mucho tiempo el trmino navegacin estuvo asociado esencialmente a barcos, el desarrollode la aviacin le agreg una nueva dimensin: Adems de la posicin horizontal (latitud y longitud), ahoranecesitaremos tambin la altura de la aeronave para asegurarnos que no nos acercamos peligrosamente aalgn obstculo. Hablamos entonces de navegacin 3D.

Finalmente, el gran congestionamiento del espacio areo en muchas partes del mundo hace necesarioagregar otra variable ms: El tiempo. El tener disponible un sistema de navegacin que permita mantenersincronizadas las operaciones de las aeronaves facilita el introducir ms aeronaves en el mismo espacioareo sin comprometer la seguridad. sta es la navegacin 4D, y est siendo desarrollada actualmente.

1.2. Tipos de navegacin

1.2.1. Navegacin visual

En este tipo de navegacin, el piloto debe identificar visualmente varios puntos de referencia a lo largo de suruta. De esa manera podr determinar su posicin correcta y hacer las correcciones necesarias en caso deexistir desviaciones.

1.2.2. Navegacin a estima

Llamada en ingls dead reckoning, representa el proceso mediante el cual, a partir de una posicin previaconocida (llamadafix), y sabiendo el vector velocidad de la aeronave y el tiempo transcurrido, se obtiene(por integracin en funcin del tiempo) la posicin actual de la aeronave.

Figura 1-1. Navegacin a estima


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Este tipo de navegacin tiene el inconveniente que los errores son acumulativos, es decir: Una pequea

desviacin en las estimaciones iniciales de la posicin se va convirtiendo con el paso del tiempo en un granerror, tal y como indica la siguiente figura.

Figura 1-2. Error acumulativo en la navegacin a estima

Es por esta razn que la navegacin a estima debe combinarse con otros tipos de navegacin (el visual, porejemplo) para obtener una correccin de la posicin que permita empezar una iteracin "fresca" del mtodo.

Tambin es conveniente acotar que la navegacin a estima en aeronutica se usa para conocer la posicin en2D. Para obtener la altura se utilizan las indicaciones que proporcionan instrumentos como el altmetrobaromtrico.

1.2.3. Navegacin autnoma

Se habla de navegacin autnoma cuando sta se realiza sin necesidad de utilizar puntos de referencia en latierra ni otras ayudas. Al principio requiere partir de una posicin conocida y en la realidad es necesariocotejar los resultados cada cierto tiempo usando otro tipo de navegacin.


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La ms comn de estas es laNavegacin inercial, donde se utiliza un Sistema de Navegacin Inercial (INSpor sus siglas en ingls) que consiste en una plataforma estabilizada con girscopos que sirve como marcode referencia.

Dentro de dicha plataforma, unos acelermetros permiten medir los cambios de velocidad y, medianteintegracin sucesiva de los datos, obtener la posicin de la aeronave y su actitud[1].

Debido a que la plataforma giro-estabilizada no es perfecta, en los clculos se van introduciendo erroresacumulativos que deben ser corregidos mediante fuentes externas al cabo de un cierto tiempo de vuelo(variable segn la calidad del INS utilizado).

1.2.4. Navegacin basada en ayudas

En este caso, contamos con la asistencia de dispositivos instalados en tierra que nos asisten como puntos dereferencia en nuestra navegacin. Pueden funcionar por radio o ser de naturaleza visual.

1.2.4.1. Ayudas de radio (Radioayudas)

Las radioayudas se pueden clasificar segn el tipo de informacin que proporcionan:

Direccin a un punto fijo: Este tipo de ayudas simplemente indica, mediante una aguja, la direccinen la que tendra que volar el piloto para llegar a un punto de referencia dado. A este tipo perteneceel sistema ADF/NDB.

Azimutales: El azimut es el ngulo horizontal formado entre un eje de referencia (por ejemplo elvector radioayuda-norte magntico), y el vector radioayuda-aeronave. En esta clasificacin entran,entre otros, el VOR y el ILS/LLZ.

Usar una radioayuda azimutal a menudo se denomina navegacin theta, por la notacin que recibehabitualmente el ngulo proporcionado (azimut).

Cenitales: En este caso se proporciona el ngulo vertical entre el eje de referencia radioayuda-horizonte y el vector radioayuda-aeronave. El ILS/GS es el ejemplo tpico.

De distancia: Este tipo de ayudas proporcionan la distancia (o "telemetra") entre radioayuda yaeronave. Como esta distancia a menudo se denota como "rho", se habla entonces de navegacinrho. A esta categora pertenece el DME.

1.2.4.2. Ayudas visuales

Utilizadas casi desde los inicios mismos de la aviacin, por lo general estn asociadas a la operacin de

aterrizaje: De punto fijo: Permiten identificar fcilmente desde lo lejos un punto de referencia importante. El

faro aeronutico es el ejemplo tpico. De direccin: Proporcionan al piloto informacin valiosa sobre la direccin de, por ejemplo, el

viento (manga de viento) o el eje de la pista (luces de eje de pista). De elevacin: En este caso se indica al piloto el ngulo vertical con el que se aproxima a la pista.

Entran en esta categora los sistemas de luces PAPI, VASIS, etc.

1.2.5. Navegacin por satlite

Los ltimos avances en la tecnologa espacial estn generando una revolucin en la manera como se realizala navegacin. De hecho, se estima que antes del 2020 los sistemas basados en navegacin por satlitesustituyan a casi todos los dems sistemas utilizados actualmente.
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Estos sistemas reciben el nombre genrico de GNSS (Global Navigation Satellite Systems) porque sucobertura es mundial. Los representantes ms importantes son:

GPS: Sistema estadounidense de origen militar, es actualmente el ms conocido y desarrollado.Empez a operar a principios de la dcada de 1980 y se estn ejecutando planes para sumodernizacin.

GLONASS: La respuesta sovitica al GPS, con las dificultades econmicas de la ex-URSS cay aniveles de inoperatividad. Sin embargo, hay planes de reactivarlo gracias a la ayuda de la Unin

Europea. GALILEO: Es el futuro sistema GNSS, totalmente civil, actualmente en desarrollo por parte de la

Unin Europea. Poseer caractersticas que lo harn mucho ms avanzado que el GPS.

Es muy importante acotar que en la actualidad ninguno de los sistemas GNSS operativos pueden utilizarse,por s solo, como mtodo nico de navegacin area. Hay dos causas principales para esto:

En primer lugar, el sistema GPS es de naturaleza militar y no hay garanta de que opere continuamente paralos usuarios civiles.

En segundo lugar, ninguno de los sistemas GNSS proporciona actualmente integridad, es decir, la garantade que el piloto recibir rpidamente y de manera automtica la advertencia de que el sistema tiene una fallay dej de funcionar adecuadamente.

Es por esta razn que se han desarrollado sistemas adicionales a los GNSS que los complementan. stos sonlos llamados Sistemas de Aumento y existen bsicamente tres categoras:

SBAS: Sistemas de aumento basados en satlites. Proporcionan satlites auxiliares con funcionesespecficas que complementan a los GNSS y los hacen aptos para navegacin en ruta yaproximaciones a la pista. Los ejemplos son WAAS (estadunidense), EGNOS (europeo) y MSAS(japons).

GBAS: Sistemas de aumento basados en instalaciones en tierra. El ejemplo tpico es el LAAS (an endesarrollo) y son de corto alcance y enfocados a la asistencia en el aterrizaje. ABAS: Sistemas de aumento basados en instrumentos a bordo de la aeronave. Combinan informacin

de varios instrumentos aeronuticos y en funcin de esto monitorizan el estado de los satlitesGNSS. RAIM es uno de ellos.

Notas

[1] Se define como actitud de una aeronave los ngulos que su morro y alas forman con la referencia quees el horizonte. De esa manera hablamos de actitud morro arriba, ala izquierda abajo, etc.

1.3. Definiciones bsicas sobre navegacin area

A continuacin encontrar una serie de definiciones que es necesario tener en cuenta para abordar temas mscomplejos relacionados con la navegacin area.

1.3.1. Trayectoria, ruta, tramo y waypoints

Trayectoria: Se define como el conjunto de puntos del espacio por los cuales pasa la aeronave durante suvuelo.

Ruta: Es la curva resultante de proyectar la trayectoria sobre la superficie de la Tierra.
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Waypoints: Son puntos conocidos a lo largo de la ruta, y a menudo resaltan por alguna razn en particular(Lugares de reporte obligatorio, puntos de interseccin de aerovas, etc.).

Tramo: Llamado en ingls "leg" (pierna), se define como un segmento de ruta comprendido entre doswaypoints.

La siguiente figura ilustra la relacin entre los conceptos anteriores:

Figura 1-3. Trayectoria, ruta, tramo y waypoints

1.3.2. El Norte

El aparentemente simple concepto de "Norte" engloba una serie de definiciones que es necesario conocer ydiferenciar adecuadamente:

Norte geogrfico: Es el que viene dado por la interseccin del eje de rotacin de la Tierra con lasuperficie de la misma[1]. Es llamado tambin "Norte verdadero", y en l confluyen todos los

meridianos. Norte magntico: Es el punto donde la mayor parte de las lneas de fuerza del campo magntico

terrestre entran en la superficie. Se puede detectar utilizando instrumentos tales como la brjula y la"flux valve" (equivalente a la brjula en las aeronaves modernas).

Es importante hacer notar que el norte geogrfico y el magnticoNO coinciden, y que adems elnorte magntico cambia su posicin con el tiempo.

Declinacin magntica: Es el ngulo de desviacin entre las posiciones del norte magntico ygeogrfico, vistas desde un punto en particular. Se denota como D y se considera positiva cuando elngulo medido est hacia el Este del norte verdadero, y negativo en caso contrario.

En trminos prcticos, lo anterior significa que si sobre un punto de la superficie terrestre la brjulamarca un rumbo de 115, y sabemos que la declinacin magntica en ese punto es 4 E, el rumboverdadero sern 119.
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En la figura a continuacin se representa la declinacin magntica para dos puntos diferentes de lasuperficie terrestre. Note que en uno de ellos la geometra es tal que la declinacin es cero.

Figura 1-4. Declinacin magntica en dos puntos diferentes de la Tierra

Lneas isgonas: Se llaman as a las lneas que, sobre las cartas de navegacin o los mapas, unenpuntos que tienen la misma declinacin magntica. Son tambin denominadas Lneas Isognicas.Adicionalmente, si una lnea corresponde a puntos con declinacin 0, se habla deLnea Agnica.

Seguidamente se presenta un mapa mundial con los valores de la declinacin magntica para el ao2000.

Figura 1-5. Declinacin magntica - Ao 2000


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Norte de la Brjula: Es el norte magntico tal y como lo indica a bordo el instrumento adecuado(brjula oflux valve). No indica realmente el norte magntico pues el instrumento comete errores pordiversas razones (presencia de masas metlicas cercanas, lneas de campo magntico que no son

horizontales, etc.). Desviacin magntica: Es el error angular cometido por la brjula oflux valve. El fabricante de la

aeronave puede corregirla hasta cierto punto.

El esquema a continuacin presenta la relacin entre los nortes geogrfico, magntico y de la brjulacon sus correspondientes diferencias angulares.

Figura 1-6. Los diferentes nortes y sus diferencias angulares


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Norte de la Cuadrcula: Cuando se navega a grandes latitudes (muy al norte o muy al sur delplaneta), no tiene sentido guiarse por el norte magntico debido, entre otras cosas, a las grandesdeclinaciones implicadas.

Es por ello que se define arbitrariamente elNorte de la Cuadrcula como el norte indicado por losmeridianos de la carta de navegacin que se est usando para navegar.

1.3.3. Curso, derrota, rumbo y marcacin

Curso deseado: Es el ngulo entre el norte (cualquiera que se est usando: Magntico, geogrfico, etc) y lalnea recta que une dos waypoints sucesivos en la ruta. En ingls se denomina "Desired Track", y se abreviaDTK.

Derrota: Es el ngulo entre el norte y la lnea tangente a la ruta (dicha tangente corresponde, por cierto, alvector velocidad de la aeronave). En ingls se le llama "Track" o TK.

Error transversal: El error transversal o "Cross-Track Error" (XTE) es la distancia perpendicular entre laposicin de la aeronave y la lnea que representa al curso deseado.

Es conveniente tener en cuenta que la diferencia entre el curso deseado (DTK) y la ruta realmente seguida(TK) por lo general es producida por factores externos tales como el viento cruzado (en el caso de lasaeronaves) o las corrientes marinas (si se habla de barcos).


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Rumbo: El rumbo o "Heading" (HDG) es el ngulo entre el norte y el eje longitudinal de la aeronave (haciadonde apunta su nariz). No coincide necesariamente con el vector velocidad (Track) dado que es posible, porejemplo, que el piloto modifique el rumbo para contrarestar un viento cruzado.

Marcacin: Se define como el ngulo entre el norte y la lnea recta que une a un punto de referencia dadocon la aeronave. A menudo, el punto de referencia coincide con alguna instalacin importante en tierra talcomo una radioayuda. En ingls se le llama "Bearing".

Note que el "bearing" depender siempre del punto que se est tomando como referencia.

La siguiente ilustracin presenta la relacin entre los conceptos anteriores.

Figura 1-7. Curso, derrota, rumbo y marcacin

1.3.4. Tiempos estimados en ruta y de llegada

ETE:Estimated Time En-route es el tiempo estimado que tardar la aeronave en su ruta desde el punto deorigen hasta el punto de destino.

ETA:Estimated time for Arrival es el tiempo estimado que falta para que la aeronave arribe a su punto dedestino propuesto.

Notas

[1] En realidad esta definicin incluye tambin al polo sur geogrfico. El norte ser entonces el que seencuentra en el hemisferio con mayor cantidad de tierra emergida sobre el nivel del mar.
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Captulo 2. Radioayudas a la Navegacin Area

2.1. Introduccin

Hoy en da las radioayudas conforman la columna vertebral del sistema de navegacin area mundial.Introducidas en el primer tercio del siglo XX, su desarrollo ha ido aparejado al de la electrnica, lo queexplica algunas de las caractersticas que algunas de ellas presentan. La asistencia que ofrecen a lastripulaciones de las aeronaves es invaluable, y son en buena medida responsables del extraordinario nivel deseguridad en el transporte areo moderno.

Por otro lado, en el momento actual la infraestructura de las radioayudas se encuentra en una fase detransicin. La aparicin y desarrollo de los Global Navigation Satellite Systems (GNSS) est cambiandocompletamente el panorama de las ayudas a la navegacin. Por ello, se prev que prximamente muchas delas radioayudas utilizadas actualmente sean reemplazadas por sistemas basados en satlites.

Sin embargo, a pesar de lo anterior es importante entender los fundamentos del funcionamiento de las

radioayudas pues el intervalo de transicin podr extenderse hasta un par de dcadas. Mientras tanto, esnecesario seguir utilizando la infraestructura instalada y sacarle el mximo provecho posible.

Esta seccin tiene como objetivo explicar someramente las bases del funcionamiento de las radioayudas msutilizadas actualmente.

2.2. Conceptos sobre las Ondas Electromagnticas

2.2.1. Caractersticas generales

Como su nombre lo indica, las radioayudas basan su funcionamiento en las ondas de radio. Por ello, esnecesario empezar explicando los conceptos bsicos asociados a las ondas en general y a las ondaselectromagnticas en particular (de las cuales las ondas de radio son apenas un subconjunto).

En este sentido, es menester empezar definiendo lo que es una onda electromagntica: Es un tipo deradiacin en forma de onda que se caracteriza por poseer dos campos: Un campo elctrico y otro campomagntico, oscilando perpendicularente entre s. El esquema a continuacin (tomado de la Wikipedia)representa una onda electromagntica:

Figura 2-1. Onda electromagntica


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Siguen a continuacin una serie de conceptos que es necesario repasar para entender mejor elcomportamiento de estas ondas y sus aplicaciones.

Ciclo: Se denomina ciclo a cada patrn repetitivo de una onda.

Perodo: Es el tiempo que tarda la onda en completar un ciclo.

Frecuencia: Nmero de ciclos que completa la onda en un intervalo de tiempo. Si dicho intervalo es de unsegundo, la unidad de frecuencia es elHertz (Hz). Otras unidades de frecuencias muy utilizadas (en otrosmbitos) son las "revoluciones por minuto" (RPM) y los "radianes por segundo" (rad/s).

El perodo y la frecuencia estn relacionados de la siguiente manera:

Amplitud: Es la medida de la magnitud de la mxima perturbacin del medio producida por la onda.

Longitud: La longitud de una onda viene determinada por la distancia entre los puntos inicial y final de unciclo (por ejemplo, entre un valle de la onda y el siguiente). Habitualmente se denota con la letra griegalambda.

Un factor importante a tener en cuenta es que el tamao y diseo de las antenas est fuertementeinfluenciado por la longitud de onda. Por ejemplo, una antena dipolo sencilla debe tener una longitudlambda/2 para que sintonice de manera ptima las ondas de longitud lambda.

Los conceptos anteriores estn representados en la siguiente figura tomada de la Wikipedia:

Figura 2-2. Propiedades de una onda

Velocidad: Las ondas se desplazan a una velocidad que depende de la naturaleza de la onda y del medio porel cual se mueven. En el caso de la luz, por ejemplo, la velocidad en el vaco se denota "c" y vale299.792.458 m/s (aproximadamente 3.10^8 m/s).

Los conceptos de velocidad, longitud y frecuencia estn interrelacionados. Para el caso de las ondaselectromagnticas (de las cuales la luz es un ejemplo), la relacin es:


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Fase: La fase de una onda relaciona la posicin de una caracterstica especfica del ciclo (como por ejemploun pico), con la posicin de la misma caracterstica en otra onda. Puede medirse en unidades de tiempo,distancia, fraccin de la longitud de onda o (ms comnmente) como un ngulo.

Tome en cuenta que la definicin de fase conlleva implcita la comparacin de dos ondas de la mismafrecuencia, pues en caso contrario no tiene mucho sentido dicha comparacin.

La siguiente figura, tomada de la wikipedia, muestra varias ondas con diferentes fases.

Figura 2-3. Ondas con diferentes fases

Polarizacin: La polarizacin representa la orientacin como la onda oscila, y en el caso particular de las

ondas electromagnticas, la orientacin en la oscilacin del campo elctrico. A menudo esta orientacin esuna lnea y por ello se habla tpicamente de ondas con polarizacin vertical u horizontal, es decir, cuando elcampo elctrico oscila en un plano con esas direcciones.

Figura 2-4. Polarizacin de las ondas electromagnticas

Adicionalmente, es posible que el campo elctrico cambie su orientacin conforme la onda avanza. Se hablaentonces de ondas conpolarizacin circular(ver la siguiente figura).

Figura 2-5. Onda con polarizacin circular

Diagramas de radiacin: Las ondas electromagnticas utilizadas por las radioayudas tpicamente se emiteno reciben utilizando diferentes tipos de antenas. Dependiendo del tipo de antena utilizada, la energaelectromagntica puede o no emitirse (o recibirse) con igual intensidad en todas las direcciones.

Se denomina entonces diagrama de radiacin (o emisin) a un diagrama polar que represente la intensidadrelativa de la seal electromagntica en funcin del azimut alrededor de la antena.


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A continuacin se presentan dos diagramas de radiacin tomados de la Wikipedia. El de la izquierda es enforma de "ocho" y es muy usado en aviacin, mientras que el de la derecha representa una antenanodireccional (cuya emisin o recepcin no depende de la direccin).

Figura 2-6. Diagramas de radiacin

2.2.2. Concepto de modulacin

Cuando comparamos el rango de frecuencia tpico de la voz humana (400 Hz a 4000 Hz) con el rango defrecuencia de las ondas de radio (a partir de los 30 kHz, aproximadamente), inmediatamente nos damos

cuenta que no es posible convertir directamente de sonido a radio. Es necesario llevar a cabo un procesointermedio para transmitir una onda de baja frecuencia utilizando una de mayor frecuencia.

Definimos entonces laModulacin como el proceso de alterar las caractersticas de una onda (llamadaportadora o carrier) para que transporte informacin.

Son varios los parmetros de la portadora que podemos alterar, pero los ms habituales en el contextoaeronutico son la amplitud y la frecuencia.

AM: En este caso, se modifica la amplitud de la portadora en proporcin directa a la seal moduladora. Estefue el primer mtodo para la emisin de radio comercial.

En la siguiente figura (tomada de la Wikipedia) se esquematiza la modulacin AM:

Figura 2-7. Modulacin en amplitud (AM)


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FM: En esta forma de modulacin la informacin se representa mediante variaciones de la frecuenciainstantnea de la onda portadora.

La modulacin FM se representa en la siguiente figura (tomada de la Wikipedia):

Figura 2-8. Modulacin en frecuencia (FM)


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Bandas laterales: En comunicaciones va radio se denomina as a las bandas de frecuencias superiores y/oinferiores a la de la portadora que aparecen por causa del proceso de modulacin.

Canal: Se denomina canal a una banda de radiofrecuencia especfica que ha sido asignada para un uso dadopor medio de acuerdos internacionales.

Por ejemplo, los canales de voz en aeronutica tiene un ancho predefinido de 50 kHz, lo que incluye elespacio para la banda de voz, las bandas laterales que aparezcan al modular, y unos margenes en losextremos para separarlos adecuadamente de los canales adyacentes.

2.2.3. El espectro electromagntico

Se denomina espectro electromagntico a todo el rango posible de radiacin electromagntica. Esto incluyelas ondas de radio, los infrarrojos, la luz, los ultravioletas, los rayos X, gamma, etc.

En funcin de lo anterior, el espectro radioelctrico o deRadio Frecuencia (RF) se refiere a la porcin delespectro electromagntico en el cual las ondas electromagnticas pueden generarse alimentando a unaantena con corriente alterna.

La tabla a continuacin presenta las bandas de RF ms importantes:

Abreviatura Nombre Frecuencia Algunos usos

VLF Very Low Frequency 3-30 kHz Loran-C

LF Low Frequency 30-300 kHz ADF/NDB

MF Medium Frequency 300-3000 kHz ADF/NDB

HF High Frequency 3-30 MHz COMM larga distancia

VHF Very High Frequency 30-300 MHz VOR, COMM ACFT

UHF Ultra High Frequency 300-3000 MHz DME, radar, GNSS

SHF Super High Frequency 3-30 GHz Radar, COMM microondas

EHF Extremely High Frequency 30-300 GHz Radioastronoma

Recuerde que a mayor frecuencia la longitud de onda se reduce, razn por la cual es posible encontrartambin la tabla anterior en funcin de la longitud y clasificando el espectro en ondas kilomtricas,decimtricas, milimtricas, etc.

2.2.4. Propiedades de la propagacin

Las caractersticas de la propagacin de las ondas electromagnticas son importantes para comprenderalgunas de las caractersticas de los sistemas que las utilizan. Por eso, en esta seccin se repasarn los

aspectos ms importantes de la propagacin.

Hay algunas propiedades generales de la propagacin que son independientes de la frecuencia de la onda RFde la cual estemos hablando:


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La velocidad de una onda electromagntica es constante mientras no cambie de medio depropagacin.

La velocidad de una onda electromagntica en el vaco es siempre c = 299.792.458 m/s. Las ondas electromagnticas tienden a reflejarse en objetos de tamao similar a su longitud de onda

(lambda). Las ondas electromagnticas se propagan en lnea recta mientras no sufran influencias externas ni

cambien de medio de propagacin.

Es oportuno recordar que la reflexin es el cambio abrupto en la direccin de la onda cuando sta llega a launin de dos medios diferentes, regresando al medio original.

Por otro lado, la refraccin es el cambio en velocidad de una onda cuando pasa de un medio a otro. Es dehacer notar que a menudo el cambio en velocidad implica un cambio de direccin (dado que la velocidad esun vector). Vase la siguiente figura proporcionada por la Wikipedia:

Figura 2-9. Fenmeno de refraccin

Un concepto estrechamente relacionado con el de la refraccin es el del ngulo lmite o ngulo crtico.Cuando el ngulo de incidencia de la onda con respecto a la normal es mayor que dicho ngulo, la onda serefleja en vez de refractarse.

La expresin para el ngulo lmite es la siguiente, donde n1 y n2 son los ndices de refraccin de los mediosde origen y destino, respectivamente.

Finalmente, pero no por ello menos importante, hay que tener en cuenta que la potencia de una ondaelectromagntica va disminuyendo mientras se aleja de la fuente con una relacin inversamente proporcionalal cuadrado de la distancia.

Por otro lado, hay propiedades de la propagacin que son fuertemente dependientes de la frecuencia de laonda. Si bien no hay una separacin estricta entre cada caso, se suele dividir a las ondas en tres grandes tipossegn su forma predominante de propagacin:

2.2.4.1. Ondas de tierra

Las ondas de tierra u ondas de suelo se caracterizan porque aprovechan las propiedades conductivas delterreno (tierra, agua, etc.) para propagarse. De esta manera, son capaces de sortear grandes obstculos yllegar muy lejos, con un alcance casi global. A pesar de su nombre, no es necesario estar en el suelo parapoder recibirlas.


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Este tipo de propagacin es predominante en las frecuencias bajas (VLF, LF y MF, principalmente), y porello se requiere de grandes antenas y mucha potencia para emitirlas y recibirlas.

El hecho de que su alcance sea tan grande limita su uso, pues plantea problemas potenciales deinterferencias entre estaciones muy lejanas. Asimismo, su trayectoria puede ser difcil de predecir dado quese refractan en las fronteras entre medios diferentes, como por ejemplo las costas (tierra/agua). El Loran-Ces una de las pocas radioayudas que utiliza este tipo de ondas.

2.2.4.2. Ondas ionosfricas

Las ondas de ionosfricas u ondas de cielo aprovechan las caractersticas elctricas de la ionosfera parapropagarse, usndola como una especie de "espejo". En realidad, ms que una reflexin es una refraccinprogresiva limitada por el ngulo crtico (lo que implica que cierta cantidad de energa se escapa al espacio).Es predominante en las frecuencias medias: MF y HF.

Evidentemente, una propagacin de este tipo se ve fuertemente influenciada por la geometra relativa entreemisor, ionosfera y receptor. Para complicar la situacin, la posicin y caractersticas de la ionosfera sonaltamente variables, pues dependen del sol. Por eso, la situacin es diferente durante el da y durante la

noche, y cambia segn la estacin del ao y el ciclo solar. Adicionalmente, el terminator(frontera entre elda y la noche) tambin afecta la propagacin.

Debido a esta compleja situacin aparecen "zonas de oscuridad", es decir, zonas donde no hay recepcinporque ninguna onda a rebotado con la geometra adecuada para proporcionar cobertura. Asimismo, esposible que haya mltiples rebotes sucesivos (proporcionando un alcance muy largo pero inestable).

Otro problema que presentan estas ondas es el efecto fadding: A cierta distancia del emisor, el receptorpuede recibir la misma onda pero que ha seguido caminos diferentes (una parte se propag como onda detierra y otra como de cielo), ocasionando interferencia destructiva y resultando en una seal que aparece ydesaparece rpidamente.

En el mbito aeronutico, el ADF/NDB y las comunicaciones de largo/medio alcance utilizan este tipo depropagacin.

2.2.4.3. Ondas de lnea de vista

Las ondas de este tipo se propagan en lnea recta, de forma anloga a como lo hara la bala de un rifle.Debido a lo anterior, su alcance es limitado y no pueden rodear obstculos de tamao medio.

Esta limitacin se convierte en una ventaja dado que entonces es posible reutilizar las frecuencias una y otravez si los emisores/receptores estn lo suficientemente alejados entre s. Adems, las frecuencias altas (VHFy superior) en donde este tipo de propagacin predomina son mucho menos susceptibles a la interferenciapor causa de estticos.

Debido a sus ventajas, la inmensa mayora de las comunicaciones y aplicaciones aeronuticas modernas(VOR, DME, ILS, GNSS y un largo etctera) se hace con ondas de lnea de vista

2.3. Radioayudas

NOTA: Esta parte de la gua est muy esquemtica. Complemente esta informacin con sus apuntes y est

atento a futuras modificaciones.Hay mltiples maneras de clasificar a las radioayudas, pero la que se utilizar aqu es segn su funcin.


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2.3.1. Radioayudas en ruta

Las radioayudas en ruta tienen como funcin principal asistir a las tripulaciones de vuelo de las aeronaves enlas fases de crucero y aproximacin primaria. Tienen un alcance largo/medio.

2.3.1.1. ADF/NDB

El sistema ADF/NDB es uno de los ms antiguos todava en operacin. ste proporciona al piloto ladireccin desde la aeronave (que posee el receptor ADF) hasta una estacin emisora en tierra. Los emisorespueden ser especializados (NDB) o pueden utilizarse las estaciones de radio comercial AM. Esta versatilidades una de las caractersticas por la cual ha estado vigente durante largo tiempo.

El ancho de banda del sistema va de 200 kHz a 1750 kHz, aunque estos nmeros varan segn la zona delmundo. En Europa, por ejemplo, los NDB van desde 255 a 415 kHz y de 519 a 525 kHz.

Este ancho de banda lo coloca en el rango de la MF, con una longitud de onda entre 170 y 1500 m. Lapolarizacin de la seal es vertical.

Los NDB emiten una seal modulada en AM que consiste en el cdigo de tres letras de la estacincodificadas en Morse. El alcance va de 25 a 100 NM, y aunque en principio el alcance potencial de la MF esmayor, los problemas de propagacin (en particular el efectofadding) limitan el alcance efectivo.

Por lo general, a bordo de las aeronaves la seal es integrada con seales provenientes de otros sistemas y sepresenta a los pilotos por medio del RMI (Radio Magnetic Indicator), que conjuga ADF, VOR yflux-valve(norte magntico).

El ADF es afectado, aparte de por el efectofadding, por problemas tales como cambios de polarizacin alsortear obstculos y estticos producidos por tormentas. En conjunto, la precisin media del sistema va de 3a 5 grados.

Una caracterstica adicional (aunque no limitada exclusivamente al ADF), es la existencia de un cono desilencio. sta es una zona sin cobertura que nace en la parte superior de la antena del emisor y va creciendoen sentido vertical, formando un cono invertido. A menudo sirve a los pilotos para saber que se est volandoencima de la radioayuda. El ngulo del cono de silencio de un NDB tpicamente es menor a 45.

2.3.1.2. VOR

A diferencia del ADF/NDB, el VOR proporciona al piloto informacin sobre bearing (marcacin) entre laaeronave, el transmisor VOR y el norte magntico.

El ancho de banda del sistema va de 108 MHz a 118 MHz (VHF).

Para llevar a cabo su funcin, el VOR emite dos seales:

Una seal de referencia de 30 Hz modulada en FM sobre una subportadora de 9960 Hz. Una seal variable en azimut, modulada en AM.

El receptor VOR a bordo del avin descubre su posicin comparando la diferencia de fase entre la seal dereferencia (alineada con el norte magntico) y la seal variable en azimut.

Aparte de las seales de navegacin, el VOR tambin es capaz de emitir un canal de audio de 300 a 3000Hz, transmitiendo voz y/o la identificacin de tres letras en Morse de la estacin.

El error del VOR oscila entre 1 y 2, lo que lo hace un sistema bastante apropiado para la navegacin enruta que se lleva a cabo actualmente.


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2.3.2. Radioayudas para el aterrizaje

Como su nombre lo indica, la funcin principal de estas radioayudas es asistir al piloto en la fase deaproximacin final y aterrizaje. Su alcance es corto.

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