Por:

Laura soto

Gabriel calle

Mauricio herrera

RADIOAYUDAS

¿QUÈ SON LAS RADIOAYUDAS?

Sistemas electrónicos cuyo funcionamiento consiste en una emisión constante de ondas de Radio.

Estas ondas son captadas por el avión que haya sintonizado la frecuencia de esa radioayuda.

Son sistemas que emiten señales capaces de indicar a un avión la altura en la que vuela y la dirección que lleva.

Si existe algún elemento perturbador y estas radioayudas no pueden cumplir con sus funciones, el piloto no conocerá dónde y a qué altitud está volando.

Es un radiofaro que permite a una aeronave conocer su posición angular con respecto a las estación utilizando como referencia el norte magnético.

El sistema VOR tiene dos componentes, uno la estación de tierra que es un transmisor omnidireccional que trasmite en todas direcciones una señal al aire, en frecuencias específicas generando e indicando 360 rutas denominadas radiales, separadas por un grado entre sí.

Dicha señal puede ser decodificada por el otro componente que es el sistema de recepción del avión, permitiendo determinar en que posición se encuentra, respecto de la estación de tierra.

VOR: (Very High Frequency Omni-Directional Range. )

la señal es recibida por el equipo VOR de cualquier aeronave que se encuentre dentro del rango de alcance (max. unos 240 km) y tenga sintonizada la frecuencia de dicha estación (que puede variar de 108 a 118 MHz modulada en AM).

La radiofrecuencia emitida por un VOR contiene o está modulada por tres señales.

Una es la identificación de la estación en código Morse, que permite al piloto identificar la estación.

Las otras dos son ondas senoidales de 30 Hz cuyas fases varían entre sí. Se les llama señal de referencia y señal variable respectivamente.

La señal de referencia: se transmite por un diagrama omnidireccional modulando en FM una subportadora de 9960 hz que a su vez modula en AM a la portadora de RF del VOR

Aspectos importantes:

La señal variable: Se transmite por medio de un diagrama giratorio que produce una modulación de AM en la portadora.

Cuando la variable va cambiando su fase según la dirección en la que sea emitida, el instrumento del avión mide el tiempo que transcurre desde que la señal pasa por el Norte hasta que llega al avión y con ese dato calcula en qué posición se encuentra el avión con respecto al Norte del VOR, es decir, en qué radial está. 

El equipo VOR en la aeronave recibe la señal VOR y demodula sus tres señales.

Compara la señal de referencia con la variable y determina la diferencia de fase entre las dos.

De esta manera puede conocerse en qué radial del VOR sintonizado se encuentra la aeronave con respecto al norte magnético terrestre.

Una analogía sencilla para explicar el funcionamiento de un VOR es la utilización de un sistema de luces:

Supongamos que desde el VOR se emiten dos luces, una roja y otra blanca, con el siguiente diagrama de radiación:

Funcionamiento:

la luz roja es un haz muy estrecho que está girando a una velocidad angular conocida. Esta luz solo se ve cuando está apuntando directamente a la aeronave.

la luz blanca es omnidireccional, se ve desde todas las direcciones, pero solo se enciende durante un instante cuando la luz roja apunta al norte magnético.

Si en la aeronave se pone en marcha un cronómetro cuando se ve la luz blanca y se detiene cuando se ve la roja, se obtiene un tiempo que, conocida la velocidad angular de la luz roja, nos permitirá conocer el ángulo respecto al norte magnético en el que se encuentra.

En el VOR verdadero esto se realiza por medio de las dos señales de 30 hz transmitidos por diagramas de radiación distintos.

Las dos señales de 30 hz estan en fase cuando el receptor se coloca en el norte magnético de la estación y, debido al giro de la VARIABLE, van desfasandose proporcionalmente al ángulo que se desplace este.

En conclusión todo consiste en medir la diferencia de fase entre dos señales de 30 hz, una que modula en AM y otra en FM.

El VOR es utilizado como la radioayuda principal para la navegación aérea. La señal emitida por el VOR no es afectada por fenómenos atmosféricos, pero no puede atravesar el terreno, y por lo tanto la distancia a la que puede ser detectado varía según el lugar en el que se encuentre y el tipo de VOR. Además cuanto menor es la altura de la aeronave, menor es la distancia desde la cual se puede captar la señal.

Dato curioso:

Los HVOR (High-altitude VOR) pueden ser captados entre los 18.000 y 60.000 pies de altura, a una distancia de hasta 200nm.

Los LVOR (Low-altitude VOR) garantizan una recepción desde las 40nm a una altitud menor a 18.000 pies.

TVOR (Terminal VOR) son utilizados en las cercanías de aeropuertos, y cubren una distancia de hasta 25nm a baja altura.

Hay 3 tipos de estación VOR:

La precisión predecible de un VOR es ± 1,4°. Sin embargo, datos de prueba indican que el 99,94% del tiempo con un sistema VOR tiene menos que ± 0,35° de error. Los sistemas VOR son internamente monitoreados y comunican cualquier error de la estación que exceda 1,0°.

La confiabilidad y precisión que tiene esta radioayuda asegura su operación bajo cualquier condición meteorológica, en cualquier momento y con fines de orientación y establecimiento de una posición específica. Le indica al piloto si navega hacia o desde una estación en tierra, ayudando también a establecer patrones de espera y aproximaciones por instrumentos.

PRECISIÓN:

Como ocurre con otras formas de radionavegación aérea utilizadas actualmente, es posible que el VOR sea reemplazado por sistemas satelitales como el GPS(Global Positioning System).

El GPS es capaz de localizar la posición horizontal de una aeronave con un error de sólo 20 m.

Si se utiliza el GPS combinado con el WASS (Wide Area Augmentation System), el error se reduce a un cubo de 4m de lado.

Futuro:

ILS:

Ayuda de aproximación y aterrizaje establecido por OACI (Organización

de Aviación Civil Internacional)

● Facilita al piloto en la aproximación y aterrizaje en un aeropuerto con condiciones de baja visibilidad.

● Disminuye las interrupciones de servicio debido a condiciones meteorológicas adversas

● Aumenta la capacidad de manejo de tráfico de un aeropuerto

El ILS se compone de:

● Localizador (Localizer)● Senda de descenso (Glide Slope)● El sistema ILS radia frecuencias de la

banda VHF y UHF, para su localizador (Localizer ) y su senda de descenso (Glide Slope ).

Redundancia● En los sistemas aeronáuticos deben ser

muy confiables

● Cada una de las ayudas horizontal – vertical, transmite con un equipo y otro se deja de reserva

Localizador● Proporciona un camino de señales de radio a

lo largo del eje de la pista, guía al piloto mediante el desplazamiento horizontal de una aguja en un medidor diferencial, denominado CDI (Indicador de Desviación de curso)

● Usa señales VHF como información de guía, radia a través de un arreglo de antenas polarizadas horizontalmente, con el propósito de extender la pista con dichas señales de radio

Localizador

● La información de guía es modulada por dos señales una de 90 Hz y otra de 150 Hz, dentro de la banda de frecuencias (108 - 112) MHz.

● El localizador esta compuesto de una caseta, equipo transmisor, sistema radiante de polarización horizontal, equipo de supervisión y equipo de control.

● El arreglo de antenas se ubica normalmente en la prolongación del eje de la pista a uno 300 m del extremo de la misma, la caseta se sitúa fuera del eje entre (80 – 100) m de distancia con respecto a este

● Para producir las indicaciones de volar a la derecha, volar a la izquierda, su utilizan los tonos de 90 y 150 Hz, si se vuela a la derecha del eje predomina la señal de 150 Hz, si se vuela a la izquierda del eje predomina la señal de 90 Hz, el eje de la pista está definido por la igualdad de modulación de ambos tonos sobre la portadora

Senda de descenso● Proporciona una trayectoria de descenso, a lo

largo del rumbo definido por el localizador, define el máximo y el mínimo del ángulo de descenso para el aterrizaje.

● En el campo radiado por las antenas predomina la señal de 150 Hz por debajo del ángulo de descenso y la de 90 Hz por encima, siendo la trayectoria de descenso la que se forma por los puntos donde las señales de 90 y 150 Hz tienen igual nivel.

● la senda de descenso no emite ninguna señal de identificación. La banda de frecuencias asignada es la de 329 a 335 MHz en el espectro de UHF.

● En el equipo abordo se dispone de una aguja horizontal que indica al piloto el ángulo de descenso, si la aguja está desplazada hacia arriba, significa que la aeronave se encuentra volando demasiado bajo, para lo cual predomina la señal de 150 Hz, y el piloto deberá hacer la corrección del descenso y centrar la aguja para el ángulo dentro del límite.

Radiobalizas● Operan a 75 MHz se utiliza para indicar la altura y posición

aproximadas a las que se encuentra el avión.

● Radiobaliza exterior (OM, outer marker): localizada a 7.2 km del umbral de la pista, emite dos rayas en morse con un tono de 400 Hz, ayuda a los chequeos de distancia, altura y funcionamiento del equipamento

● Radiobaliza intermedia (MM, middle marker): se localiza para que en condiones de poca visibilidad informe del contacto inminente con la pista, emite puntos y rayas alternativos en morse en un tono de 1300 Hz

● Radiobaliza interior (IM, Inner marker): se localiza para que en condiciones de baja visibilidad indique que se esta a punto de cruzar el umbral de la pista, emite puntos en morse en un tono de 3000 Hz

Es un sistema electrónico que permite establecer la distancia oblicua en Millas Nauticas (N.M) entre una aeronave que lo contiene y una estación emisora.

Generalmente ligado a la aeronáutica, el DME es uno de los sistemas de ayuda a la navegación habitualmente presentes en cualquier aeronave.

DME (Distance Measuring Equipment)

http://www.pyrochta.ch/english/PageSimulationen/dme/dme.html

Una característica importante es la de que el equipo interrogador abordo, genera sus impulsos de interrogación a una frecuencia aleatoria, para que no exista confusión con respuestas que no corresponden a las interrogaciones de la misma aeronave.

Logra reemplazar los radiofaros: estación emisora de radio que envía de forma automática y continúa señales como ayuda a la navegación aérea y marítima.

Están instalados en la misma caseta que el VOR y comparten una misma instalación de antena (la del DME puesta directamente encima de la del VOR).

Al sintonizar el piloto la frecuencia de algún VOR en particular, automáticamente también se sintonizará la frecuencia de su DME asociado

Características

Ejemplos

http://www.am-avionics.com/productos/dme/kdi572.html

En equipos antiguos la frecuencia se selecciona sintonizándolo en el equipo como una radio típica, pero en equipos actuales se selecciona automáticamente al sintonizar la radioayuda a la que está asociado.

1. El avión interroga con una secuencia de pares de pulsos separados un tiempo medido en μs.

2. El equipo de tierra (transponedor o respondedor) que recibe esta señal la retrasmite de nuevo con un retardo de 50 μs.

3. El equipo del avión calcula el tiempo trascurrido desde que preguntó, le descuenta 50 μs y lo divide por dos.

4. Este tiempo se multiplica por la velocidad de la luz dando la distancia al equipo de tierra.

Nota: Cada canal o estación terrena tiene asignadas dos frecuencias, una de interrogación y otra de respuesta, que difieren entre sí en 63MHz.

Principio de funcionamiento

d = (t- τ) c / 2

1 N.M. = 1852 km = 6076 pies

La milla náutica es una unidad de longitud empleada en navegación marítima y aérea. En la actualidad, la definición internacional, adoptada en 1929, es el valor convencional de 1852 m, que es aproximadamente la longitud de un arco de 1' (un minuto, la sesentava parte de un grado) de meridiano terrestre.

Ecuaciones

La radioayuda esta dotada de un detector que limita la cantidad de respuestas a un máximo de 2700 por segundo, lo que equivale a 100 aeronaves.

Cada sistema DME en la nave tiene la capacidad de distinguir entre todas las respuestas emitidas por la estación terrestre cual es la que realmente le corresponde.

Si se incrementa el número de aeronaves que utilizan el transpondedor, en forma indefinida, se tendría el problema de que el intervalo de tiempo de las respuestas se saturaría, lo que aumentaría la posibilidad de que el equipo abordo confundiese una respuesta y dar una lectura errónea de distancia.

Capacidad del sistema

DME funciona en la banda de frecuencias de 960 a 1215 MHz (UHF), con una separación de canales adyacentes de 1 MHz. Cada estación tiene asignadas dos frecuencias, una para interrogación y otra para respuesta, las cuales están separadas por 63 MHz, según las normas proporcionadas por la OACI(Organización de Aviación Civil Internacional)

1215 – 960 = 255 – 3 (guarda) = 252 / 2 (pregunta-respuesta) = 126

Espectroscopia

Con el fin de aumentar la eficiencia espectral se introducen dos tipos de codificación en los impulsos, lo que aumenta el número de canales a 252 en la banda autorizada.

Los canales han sido ordenados de 1 a 126 y en dos series o modos X y Y.

Ya que un avión dispone de dos frecuencias de navegación utilizables al mismo tiempo, a una radioayuda correspondiente a VHF (VOR) esta asociada una de UHF(DME).

Espectroscopia

Con el propósito de poder distinguir entre los modos (X y Y), y de discriminar cualquier tipo de interferencia en la banda cada pulso de interrogación o respuesta está compuesto en realidad por un par de impulsos.

Para el modo X las interrogaciones y respuestas tienen una separación de 12 microsegundos.

Para el modo Y las interrogaciones tienen una separación de 36 microsegundos y las respuestas una de 30 microsegundos.

Ancho de cada impulso : 3.5 microsegundos

Cifrado de los pulsos

La cobertura suele estar comprendida entre 75 N.M. y 200 N.M.

Esta depende de la potencia del equipo, la ganancia de la antena, la altitud de la aeronave, el entorno, línea vista entre la estación y la aeronave.

Cobertura

Para distancias grandes la precisión tiende a ser despreciable y para distancias cortas éste valor puede ser muy significativo.

La distancia de verdadero interés es la proyección sobre el terreno.

Por ejemplo: la aeronave esta sobre la radioayuda, se tiene el máximo error que será la altura entre el transpondedor y la nave (N.M).

Precisión

Precisión

?? =

Error de precisión = (http://www.ivaoth.org/training/how_to/how_to_dme_arc.htm

desempeña tareas como efectuar las interrogaciones al transpondedor en tierra, calcular el tiempo en el que son respondidas las interrogaciones efectuadas, presentar la información en la aeronave a través de los indicadores DME y presentar la identificación de la estación terrestre.

Para garantizar la continuidad del servicio se provee de redundancia de equipos abordo, es decir, dos interrogadores, dos antenas y dos indicadores de distancia.

interrogador DME

Sistema DME del interrogador

el equipo dispone de la posibilidad del cálculo de la ground speed (GS) o del tiempo estimado (ETE) para llegar a la estación. Esta sólo será una medida fiable si nos dirigimos a ella directamente.

En un avión la velocidad se mide respecto al aire que cruza y se mide en nudos (N.M/h), pero su velocidad respecto al suelo siempre será distinta pues el mismo aire que sustenta al avión también esta en movimiento respecto a la superficie terrestre: un avión puede volar a 900km/h respecto al aire pero este mismo aire se desplaza a 60km/h, suponiendo que el avión y el aire se dirigen al mismo rumbo su velocidad respecto al suelo será de 960km/h.

Otras opciones de cálculo