Tema 3 Radioayudas

7/25/2019 Tema 3 Radioayudas

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Versin: septiembre 2015

SISTEMA DE NAVEGACIN AREA

3. RADIOAYUDAS


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Versin: Septiembre 2015 Pgina 2de 21

2015 ENAIRE

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No puede ser usada, reproducida y/o transmitida por ningn medio, sin la autorizacin expresa

de ENAIRE.


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HOJA DE DATOS

NOMBRE DEL DOCUMENTO:

SISTEMA DE NAVEGACIN AREA3. RADIOAYUDAS

FECHA DE REVISIN:

SEPTIEMBRE 2015


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ndice

RADIOAYUDAS

1.1. Introduccin a las

Radioayudas

1.2. NDB (Non Directional Beacon)

1.2.1. Principio de funcionamiento1.2.2. Descripcin NDB1.2.3. Caractersticas1.2.4. Instalaciones NDB en Espaa

1.2.5. Tendencia futura

1.3. VOR Very high frecuency Omnidirectional Range

1.3.1. Utilizacin del VOR1.3.2. Principio de funcionamiento del VOR1.3.3. Seales VOR1.3.4. Clasificacin del VOR

1.3.4.1. CVOR1.3.4.2. DVOR

1.3.5. Instalaciones VOR en Espaa

1.3.6. Tendencia futura1.4. DME (Distance Measuring Equipment )

1.4.1. Principio de funcionamiento1.4.2. Descripcin del sistema1.4.3. Instalaciones DME en Espaa1.4.4. Tendencia Futura

1.5. ILS (Instrumental Landing System)

1.5.1. Principio de funcionamiento1.5.2. Categoras de funcionamiento operacional del ILS1.5.3. Localizador (LLZ)1.5.4. Senda de descenso (GP)1.5.5. Radiobalizas1.5.6. PAPI (Indicador de trayectoria de aproximacin de precisin)1.5.7. Caractersticas del ILS1.5.8. Instalaciones ILS en Espaa1.5.9. Tendencia futura del ILS


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1. RADIOAYUDAS

1.1. INTRODUCCIN A LAS RADIOAYUDAS

Este mdulo est dedicado a presentar las radioayudas, que se definen como aquellas instalaciones

terrestres destinadas a proporcionar informacin de guiado instrumental a las aeronaves. Las

radioayudas que se tratan en este mdulo son:

- NDB o Radio Faro no Direccional.

- VOR o Radio Faro Omnidireccional de VHF.

- DME o Equipo Medidor de Distancia.

- ILS o Sistema de Aterrizaje Instrumental.

Adems de las radioayudas tambin existen ayudas visuales para la aproximacin y aterrizaje, queproporcionan informacin visual al piloto sobre la desviacin de la aeronave respecto a la trayectoria

de descenso. De estas ltimas slo se mencionar el PAPI (Indicador de Trayectoria de Aproximacin

de Precisin), que puede trabajar independientemente o asociado al ILS.

1.2. NDB (NON DIRECTIONAL BEACON)

El sistema de navegacin NDB tiene como finalidad la determinacin de la desviacin de rumbo

de la aeronave respecto a la estacin NDB, es decir, el NDB proporciona a la aeronave la desviacin del eje

longitudinal de la aeronave respecto del eje aeronave - estacin.

1.2.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

En la imagen que se muestra a continuacin se observa el proceso por el cual se determina la

desviacin de rumbo de la aeronave:


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- El NDB emite una seal omnidireccional.

- Dicha seal es captada por el receptor de a bordo, determinando la direccin de procedencia dela misma gracias a la antena de que est provisto el equipo de a bordo.

Imagen 1.1. Proceso de funcionamiento del NBD

1.2.2. DESCRIPCIN NDB

El NDB sintetiza la seal a travs de sus circuitos electrnicos y la enva a travs de su antena

transmisora.

Est formado por los siguientes elementos:

Oscilador local: Genera una seal de una frecuencia determinada (f0).

Modulador: genera las seales para la manipulacin de la seal portadora (f0) y la seal deidentificacin de la instalacin en Morse.

Amplificador de potencia y filtros: Se encarga de filtrar y amplificar la seal que se va a

transmitir por la instalacin NDB.

Monitor local: se encarga de comprobar que la seal emitida por el transmisor se encuentra

dentro de un margen de tolerancias.

Mezclador: se encarga de combinar las seales que le llegan en la proporcin adecuada.


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Unidad de transferencia y control: en el caso de fallo o seal fuera de lmites de tolerancia,

conmuta para que la seal transmitida sea la del transmisor de reserva.

Acoplador de antena: Dispositivo utilizado para adaptar la impedancia y evitar prdidas de

potencia en la transmisin.

Antena: Dispositivo conductor utilizado para la emisin de energa electro magntica.

1.2.3. CARACTERSTICAS

El margen de frecuencias de emisin de un NDB est entre los 190 KHz y los 1.750 KHz, aunque en

Espaa los NDB emiten con una frecuencia en torno a los 400 Khz. Por emitir en esta banda de

frecuencia la seal NDB tiene las siguientes propiedades:

1. Las transmisiones NDB no estn afectadas por las limitaciones de la lnea de vista, lo que

puede facilitar la recepcin de la seal en presencia de obstculos.

2. La seal se ve afectada por las condiciones atmosfricas, especialmente con los cambios dealtura de la Ionosfera entre el da y la noche. La reflexin de la seal durante la noche en la

Ionosfera puede provocar que la aguja del indicador de a bordo oscile errticamente.Adems en el

caso de existir otro NDB cercano que emita en una frecuencia prxima se puede producir un

solapamiento de las emisiones de los dos NDB.

1.2.4. INSTALACIONES NDB EN ESPAA

Enaire desarrolla y mantiene toda una red de instalaciones NDB en el territorio espaol. En la imagen

que figura a continuacin se muestran las instalaciones NDB en Espaa.


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Imagen 1.2. Instalaciones NBD en Espaa

1.2.5. TENDENCIA FUTURA

Por ser el NDB un sistema de poca precisin y verse afectado por las condiciones atmosfricas, es

previsible una reduccin paulatina de su uso, teniendo en cuenta que se seguir utilizando para la

aviacin deportiva y militar.

1.3. VOR (VERY HIGH FRECUENCY OMNIDIRECTIONAL RANGE)

El radiofaro omnidireccional VOR, es un sistema de navegacin, que determina la desviacin del rumbo

de la aeronave respecto a un radial tomado como referencia, que normalmente es el Norte Magntico.

El indicador de a bordo muestra adems si la aeronave va desde (FROM) o hacia (TO) el VOR.

1.3.1.

UTILIZACIN

DEL VOR

Otras utilidades complementarias del VOR como sistema de navegacin son:

-

Definir los ejes de las aerovas.

-

Definir los puntos de llegada y salida complejos, es decir, donde puedan confluir varias aerovas.


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- Definir puntos del circuito de espera.

1.3.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VOR

La determinacin de la desviacin de la posicin de la aeronave respecto del radial de referencia, se

consigue gracias a la proporcionalidad existente entre esa desviacin y la diferencia de fase entre

una seal de referencia y otra variable.

1.3.3. SEALES VOR

El VOR emite una seal compuesta por una portadora (fo), en la banda de 108-118 Mhz modulada por:

La seal de navegacin SNav): en la banda de frecuencias 108-118MHz que permite

conocer la desviacin de la aeronave respecto al radial de referencia.

Seal de identificacin (Sid): que transmite el indicativo Morse de la estacin en un

tono de 1020Hz, mediante la cual se distingue una instalacin VOR de otra.

Seal de radiotelefona (Srt): que posibilita opcionalmente un canal radiotelefnicotierra-aire. Por ejemplo, actualmente en algunos equipos se transmite la informacin ATIS a

travs de la seal de radiotelefona.

1.3.4. CLASIFICACIN DEL VOR

Atendiendo al modo de funcionamiento, el sistema VOR puede ser VOR convencional o VOR Doppler,

que consiguen el mismo objetivo a travs de dos principios diferentes de funcionamiento:

- CVOR o VOR Convencional.

- DVOR o VOR Doppler.

1.3.4.1. CVOR

La instalacin VOR genera, mediante sus circuitos electrnicos las seales de navegacin (SNav),

radiotelefona (Srt) e identificacin (Sid), y las enva a travs de la antena transmisora. En la imagen sepuede observar el proceso simplificado de generacin y transmisin de dichas seales.


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1.3.4.2. DVOR

El VOR Doppler o DVOR, es un tipo de radiofaro omnidireccional, que proporciona informacin con ms

precisin que el VOR convencional, ya que la informacin de guiado se obtiene transmitiendo una

seal que se ve menos afectada por las interferencias.

Principios de funcionamiento del DVOR:

- El DVOR consta de una antena central y 24 pares de antenas exteriores, situadas estas

ltimas en crculo alrededor de la antena central.

- La antena central transmite la seal de referencia, mientras que las antenas exteriores se

alimentan por pares de antenas enfrentadas, alternativamente y de forma consecutiva.

- El efecto Doppler producido por el giro simulado de las antenas exteriores sintetiza la sealvariable.

- Gracias a la diferencia de fase entre la seal transmitida por la antena central y la seal

transmitida por las exteriores, se determina la desviacin de rumbo de la aeronave respecto al

radial de referencia.


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En la siguiente imagen se muestra el diagrama de bloques de una instalacin DVOR.

Como resumen a lo expuesto anteriormente, se puede afirmar:

El VOR Doppler es un tipo de VOR que garantiza la buena calidad de la seal aun en presencia

de obstculos cercanos.

Debido a esto, se obtienen marcaciones precisas de desviacin de rumbo.

1.3.5. INSTALACIONES VOR EN ESPAA

Enaire, desarrolla y mantiene toda una red de instalaciones VOR en el territorio espaol.


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Imagen 1.5. Instalaciones de VOR/DME en Espaa


A pesar de ser un sistema preciso, se prev que la utilizacin de instalaciones VOR disminuya,dependiendo de la precisin requerida para la navegacin de rea RNAV de cada zona.

1.4. DME (DISTANCE MEASURING EQUIPMENT)

El Equipo Medidor de Distancias (DME) es un sistema de navegacin area que proporciona la

distancia, en millas nuticas (NM), entre el equipo a bordo del avin que interroga y la instalacin DME

situada en tierra que responde.


El sistema DME se compone de un equipo que se encuentra a bordo de la aeronave y una

instalacin emplazada en tierra.

El equipo de a bordo enva una seal que ser la interrogacin, y la instalacin de tierra, despus de

recibirla, espera un tiempo conocido para responder. En el equipo a bordo se selecciona de entretodas las respuestas emitidas por la instalacin de tierra, aquellas que corresponden a su


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secuencia de interrogaciones. El equipo de abordo, adems, mide el tiempo transcurrido desde que

envi la interrogacin hasta que recibe la respuesta y procesa y presenta la distancia a la estacin

DME.

1.4.2. DESCRIPCIN DEL SISTEMA

La instalacin DME, despus de recibir la seal de interrogacin de la aeronave, genera, mediante sus

circuitos electrnicos, una seal de respuesta que transmite a travs de su antena. En la imagen

que aparece a continuacin, se muestra la simplificacin del proceso de cmo se genera esa

seal en una instalacin DME.

Imagen 1.6. Diagrama de bloques de una instalacin DME

Los elementos que intervienen en esta accin son los siguientes:

Equipo Monitor y Alarmas: verifican si la secuencia de pulsos emitida por la instalacin se

encuentra dentro de los lmites de tolerancia exigidos.

Interrogador Monitor: genera pulsos de interrogacin para monitorizar la seal de

respuesta de la instalacin.

Sintetizador: genera la seal portadora.


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Acoplador Direccional: dispositivo entre dos sistemas de transmisin que permite el

acoplamiento o transferencia de energa.

Circulador: dispositivo unidireccional cuya funcin es dirigir la seal de transmisin o recepcin

a su circuito de transmisin o recepcin, respectivamente.

Transmisor: conjunto de componentes encargados de formar la serie de pulsos que

constituyen la seal de respuesta de la instalacin DME.

Receptor: conjunto de componentes encargados de realizar la recepcin de la interrogacin

realizada desde la aeronave.

Por lo general, las instalaciones terrestres DME se encuentran asociadas a instalaciones VOR, NDB

o a la senda de descenso del ILS.

En lo que respecta a las frecuencias de emisin del DME, stas se encuentran en el margen de

frecuencias que comprende de 960 a 1215 MHz, tanto en interrogacin como en respuesta. Al trabajar

en este margen de frecuencias, la transmisin se produce siguiendo la lnea de vista.

1.4.3. INSTALACIONES DME EN ESPAA

Enaire, desarrolla y mantiene toda una red de instalaciones DME en el territorio espaol. A

continuacin se muestran las instalaciones DME asociadas a instalaciones ILS y NDB.


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Aunque el DME es utilizado como sistema complementario de otros, como el VOR o el NDB, la asociacin

de DME puede utilizarse para obtener la posicin de una aeronave por triangulacin si est en la

lnea de vista de al menos tres instalaciones.

Adems, la combinacin de instalaciones DME puede servir como red de apoyo en tierra al sistema

GNSS.

Por esto, y porque con las instalaciones DME se mejorara la precisin para una navegacin de rea

(RNAV), se prev que el nmero de instalaciones DME aumente de acuerdo a las necesidades que

surjan a lo largo del tiempo.

1.5. ILS (INSTRUMENTAL LANDING SYSTEM)

El Sistema de Aterrizaje Instrumental o ILS es un sistema utilizado como ayuda para el aterrizaje,

proporcionando a las aeronaves dentro de su volumen de cobertura, informacin de guiado, (acimutal,

cenital) y de distancia para que el piloto, sin referencias visuales externas, pueda alcanzar un punto de la


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trayectoria de descenso situado a una altura denominada altura de decisin.


El sistema ILS est constituido por tres subsistemas:

Localizador (LLZ): Proporciona gua de desviacin lateral respecto al eje de referencia,

generalmente el eje de la pista.

Senda de descenso (GP): Proporciona gua de desviacin respecto al ngulo de

descenso de referencia, normalmente 3.

Balizas: Proporcionan informacin de distancia respecto al umbral de la pista, marcando el

punto de altura de decisin para categoras I y II.

Estos tres subsistemas marcarn una trayectoria prefijada al avin.

1.5.2. CATEGORAS DE FUNCIONAMIENTO OPERACIONAL DEL ILS

En lo que se refiere al funcionamiento operacional del ILS, se establecen unas categoras que

determinan los lmites de operacin en funcin de la altura de decisin y del alcance visual en pista.

Adems, stas dependen de otros factores tales como la calificacin del piloto que realice la maniobra, el

equipo ILS instalado, el equipo de la aeronave, los procedimientos para baja visibilidad publicados, as

como del servicio de extincin de incendios.

Imagen 1.8. Tabla de categoras de funcionamiento operacional del ILS

Altura de

decision HD)

Valores mnimos de Alcance visual en pista RVR)

Categora I 200 ft 550 mCategora II 200 - 100 ft 350 mCategora IIIA 0 100 ft 200 mCategora IIIB 0 50 ft 50 200 mCategora IIIC Sin limitaciones Sin limitaciones


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1.5.3. LOCALIZADOR (LLZ)

El localizador es el subsistema del ILS que proporciona informacin de acimut a la aeronave durante la

maniobra de aterrizaje.

Emite una seal de navegacin que est formada por una portadora comprendida entre 108 y 112 MHz,

modulada en amplitud por dos seales de frecuencias 90 y 150 Hz, formando dos diagramas de

radiacin denominados "portadora banda lateral" (PBL) y "banda lateral" (BL).

El equipo de a bordo de la aeronave, recibe la seal emitida por el localizador, y detecta la situacin del

nulo de los diagramas emitidos, que se corresponde con la lnea de referencia a seguir.

La seal que transmite el localizador se genera gracias a sus circuitos electrnicos. Esta seal se enva

a travs de la antena transmisora. En la siguiente imagen se puede observar este proceso.

Los elementos que intervienen en este proceso son los siguientes:

Monitores: Detectan, digitalizan y filtran la seal enviada por la instalacin, comparando

cada parmetro con los lmites almacenados mediante un comparador hardware.


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Transmisores / moduladores: se genera la seal transmitida por la instalacin, formada

a partir de la seal de referencia y las de 90, 150 y 1020 hertzios.

Control del transmisor: controla el sistema dependiendo de las alarmas provenientes delos monitores, y de las entradas provenientes del control local, del control remoto, y

opcionalmente del sistema RMS.

Unidad de Monitorizacin remota RMS: Almacena los parmetros de los monitores,

realiza medidas para el mantenimiento y deteccin de fallos y analiza los fallos para localizar

las averas en un mdulo reemplazable.

1.5.4. SENDA DE DESCENSO (GP)

La senda de descenso es un subsistema del ILS que proporciona desviacin sobre un plano de

referencia elegido para proporcionar guiado vertical a la aeronave. El guiado vertical que proporciona la

senda de descenso hace posible que la maniobra sea de precisin.

La senda de descenso emite una seal portadora de 329-335 MHz modulada en amplitud por una

seal de 90 Hz y otra de 150Hz, formando dos diagramas de radiacin denominados "portadora bandalateral" (PBL) y "banda lateral" (BL).

El equipo de a bordo de la aeronave, recibe la seal emitida por la senda de descenso y detecta la

desviacin respecto al nulo de banda lateral (BL).

La seal que transmite la senda de descenso se genera gracias a sus circuitos electrnicos. Esta seal

se enva a travs de la antena transmisora. La imagen que aparece a continuacin refleja este proceso.


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Los elementos que intervienen en este proceso son:

Monitores: Detectan, digitalizan y filtran la seal enviada por la instalacin, comparando cada

parmetro con los lmites almacenados mediante un comparador hardware.

Transmisores / moduladores: se genera la seal transmitida por la instalacin,

formada a partir de la seal de referencia y las de 90 y 150 hertzios.

Control del transmisor: controla el sistema dependiendo de las alarmas provenientes

de los monitores, y de las entradas provenientes del control local, del control remoto, y

opcionalmente del sistema RMS.

Unidad de Monitorizacin remota RMS: Almacena los parmetros de los monitores, realiza

medidas para el mantenimiento y deteccin de fallos y analiza los fallos para localizar las

averas en un mdulo reemplazable.

1.5.5. RADIOBALIZAS

Las radiobalizas informan de la distancia al umbral de la pista al sobrevolar su posicin.


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Pueden existir tres radiobalizas, situadas en la prolongacin del eje de pista. Si la instalacin comprende

slo dos radiobalizas sern la exterior (OM. Outer Marker) y la intermedia (MM. Middle Marker). La

interior (IM. Inner Marker) es la nica que puede suprimirse en caso de Categora I de operacin, a no

ser que por necesidades operacionales se sustituyan las tres por un DME. En este caso, los canales dela senda de descenso (GP) van asociados a los DME.

La baliza exterior (OM) indica el punto donde se comprueba que la altitud marcada en el altmetro es la

publicada para esa trayectoria de descenso en la carta de navegacin. A este punto se le llama punto

de reglaje de altmetro. Las otras dos balizas, la intermedia (MM) y la interior (IM), indican la posicin de

la altura de decisin para las categoras I y II de funcionamiento operacional.

La seal transmitida por las radiobalizasconsta de una seal de 75 MHz, con diferente codificacin Morse

para la identificacin de cada una de ellas. Adems existe un indicador luminoso a bordo de la aeronave,

que se ilumina al pasar por la vertical de cada radiobaliza. Al pasar por encima de la radiobaliza exterior

destella una luz azul en el indicador de a bordo. La luz ser mbar cuando se sobrevuele la baliza

intermedia y blanca cuando se sobrevuele la baliza interior.

1.5.6. PAPI

INDICADOR

DE

TRAYECTORIA

DE

APROXIMACIN

DE PRECISIN)

Como se coment en la introduccin, existen sistemas luminosos que pueden trabajar asociados

al ILS. El PAPI o Indicador de Trayectoria de Aproximacin de Precisin, es un sistema luminoso, que

muestra indicacin de la pendiente de descenso.

Est constituido por cuatro elementos luminosos situados, siempre que se pueda, al lado izquierdo de

la pista. Si la trayectoria que sigue el piloto es la nominal, la indicacin que vera es la siguiente:

De los cuatro elementos luminosos, los dos ms cercanos a la pista son de color rojo y los dos ms

alejados son de color blanco.

1.5.7. CARACTERSTICAS DEL ILS

Algunas de las caractersticas ms destacables que presenta el sistema de aterrizaje por instrumentosson:


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- Proporciona guiado para la aproximacin de precisin, incluso con visibilidad reducida.

-

Proporciona una fcil interpretacin visual en los equipos a bordo de la aeronave.

- Las seales del ILS pueden alimentar al piloto automtico para realizar el aterrizaje.

1.5.8. INSTALACIONES ILS EN ESPAA

Enaire, desarrolla y mantiene toda una red de instalaciones ILS en el territorio espaol. En la

siguiente imagen se pueden observar las instalaciones ILS existentes en Espaa en el ao 2002.

Imagen 1.11. Instalaciones ILS en Espaa

1.5.9. TENDENCIA FUTURA DEL ILS

En lo que respecta al futuro de las instalaciones del sistema de aterrizaje por instrumentos cabe

resaltar dos puntos importantes:

- Seguirn utilizndose las instalaciones que ya se encuentren en funcionamiento.

- Hasta la implantacin del GPS diferencial, se seguir instalando siempre que sea operacional y

econmicamente factible.

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