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3.2 Sistemas de ayuda a la Navegación aérea 3.2.1 Generalidades A lo largo de la historia, las necesidades determinadas por el desarrollo del transporte aéreo han propiciado el desarrollo de diferentes métodos que permitieran la navegación en los distintos escenarios en los que una aeronave se pudie...

3.2 Sistemas de ayuda a la Navegación aérea 3.2.1 Generalidades A lo largo de la historia, las necesidades determinadas por el desarrollo del transporte aéreo han propiciado el desarrollo de diferentes métodos que permitieran la navegación en los distintos escenarios en los que una aeronave se pudiera encontrar, bajo cualquier tipo de condiciones meteorológicas y de visibilidad. Para cada fase de vuelo, se especifican unos requerimientos operacionales relacionados con las prestaciones que deben cumplir los sistemas de navegación que actúen en ella. 3.2.2 Clasificación por parámetros En función de los requisitos exigidos para una operación o fase de vuelo, un sistema de ayuda a la navegación podrá ser considerado como:  Medio principal o primario: Sistema de ayuda a la navegación aprobado para una determinada operación o fase de vuelo que debe satisfacer los requisitos establecidos de precisión e integridad, sin necesidad de cumplir las condiciones de disponibilidad y continuidad en el servicio.  Medio único: Sistema de ayuda a la navegación aprobado para una determinada operación o fase de vuelo que debe cumplir los cuatro requisitos de prestación del sistema.  Medio suplementario: Sistema de ayuda a la navegación aprobado para una determinada operación o fase de vuelo que debe utilizarse juntamente con un sistema considerado como medio único. Debe satisfacer los requisitos de precisión e integridad, sin necesidad de cumplir las condiciones de disponibilidad y continuidad en el servicio. 3.2.3 Clasificación por técnicas que usan y por sus elementos Definición Aquellos que se componen de un equipo de a bordo capaz de calcular y proporcionar al piloto la información de navegación, a partir de los datos suministrados por una infraestructura externa a la aeronave Definición Son aquellos que utilizan una infraestructura auxiliar constituida exclusivamente por instalaciones fijas terrestres Por radioayud as SISTEMAS NO AUTÓNO MOS Tipos B. TERRESTR ES Tipos Definición Aquellos cuya infraestructura externa a la aeronave está constituida exclusivamente por estaciones terrestres fijas, las cuales suministran la información de navegación mediante su codificación y emisión en señales de radiofrecuencia. Estas señales son captadas y decodificadas por el equipo de a bordo del sistema, proporcionando al piloto los datos de posición y guiado Tipos Visuales NDB VOR DME ILS Definición Aquellos cuya infraestructura externa a la aeronave está constituida por agrupamientos de luces, que suministran la información de navegación mediante su disposición sobre el terreno y la utilización de códigos de colores. En este caso, no existe un dispositivo de a bordo específico, siendo el piloto de la aeronave quien debe interpretar la información proporcionada por los elementos luminosos Tipos Definición Sistemas indicadores de pendiente de descenso Luces de aproximación Aquellos cuya infraestructura externa a la aeronave incluye satélites. Estos sistemas, también denominados sistemas GNSS (Global Navigation Satellite System), en sus diferentes variantes (combinación de sistemas globales básicos y sistemas de aumentación), son la base de la implantación del concepto PBN. Aparte de los satélites, todos los sistemas espaciales (excepto los de aumentación ABAS) incluyen infraestructuras terrestres auxiliares. SISTEMAS NO AUTÓNO MOS Tipos Constelaci Definición ones principales GNSS / sistemas de aumentaci ón ABAS. C. ESPACIAL ES Tipos Las constelaciones principales son conjuntos de satélites que proporcionan una cobertura global en toda la superficie terrestre. Cada satélite suministra información de navegación mediante su codificación y emisión en señales de radiofrecuencia. Estas señales son captadas y decodificadas por el equipo de a bordo del sistema, que cuando las recibe simultáneamente de 4 satélites o más, puede proporcionar al piloto los datos de posición y guiado. Todos los receptores certificados GNSS en aeronaves, capaces de generar posición y guiado a partir de las constelaciones, incluyen sistemas de aumentación ABAS integrados para alcanzar los requisitos de prestaciones mínimos exigidos por OACI. SISTEMAS NO AUTÓNO MOS Tipos B.ESPACIALES Tipos Tipos Sistemas Definición de aumentaci ón SBAS GPS (EE.UU.) GLONASS (Rusia) Galileo (Unión Europea) BeiDou / BDS (China) Sistemas de cobertura regional/continental, que utilizan una red de estaciones de referencia terrestres para calcular correcciones e información de integridad, partiendo de los datos recibidos de las constelaciones GNSS. Las correcciones y la información de integridad se envían a las aeronaves mediante satélites en órbita geoestacionaria (GEO). Los receptores SBAS embarcados calculan posición y guiado combinando a bordo la posición obtenida directamente de las constelaciones con los datos emitidos por el sistema SBAS. SISTEMAS NO AUTÓNO MOS B.ESPACIALES Tipos Existen varios sistemas SBAS en el mundo, con grados diferentes de desarrollo. Se pueden destacar: WAAS (EE.UU.) EGNOS (Unión Europea). MSAS (Japón) GAGAN (India) Sistemas de aumentaci ón GBAS SISTEMAS Definición AUTÓNOM OS Tipos Consisten en una estación terrestre situada en el aeropuerto al que presta servicio. La estación monitoriza las señales recibidas desde una constelación principal GNSS y transmite correcciones de pseudodistancia, parámetros de integridad y datos de definición de aproximaciones, localmente pertinentes, a las aeronaves en el área terminal, mediante radiodifusión de datos en VHF (VDB). Los receptores GBAS embarcados calculan posición y guiado combinando a bordo la posición obtenida directamente de las constelaciones con los datos emitidos por el sistema GBAS. Aquellos que se componen de un equipo de a bordo capaz de calcular y proporcionar al piloto la información de posición y guiado de la aeronave, basándose en la medición directa de diferentes parámetros de vuelo (velocidad, presión, etc.) y actitud (se denomina actitud de una aeronave a su posición respecto a sus ejes principales). Son sistemas de altas prestaciones que, al no requerir de una infraestructura externa a la aeronave, se suelen utilizar para la navegación en zonas donde no existe la cobertura de otro tipo de ayudas Radar Doppler Equipos inerciales (INS / Inertial Navigation Systems) 3.3 Sistemas no autónomos, terrestres: Radioayudas 3.3.1 Sistema NDB El NDB (Non Direccional Beacon / Radiofaro no direccional) es un sistema de ayuda a la navegación que proporciona a una aeronave debidamente equipada guiado horizontal, es decir, rumbos. 3.3.1.1 Principio de funcionamiento El sistema NDB se basa en la transmisión de una señal, desde una estación en tierra, que es captada por la aeronave mediante un equipo de a bordo pudiendo obtenerse una marcación definida por la desviación de su eje longitudinal respecto al eje aeronave-estación. Representación del Sistema NDB- 3.3.1.2 Equipo de tierra NDB El equipo en tierra del sistema consta esencialmente de un transmisor convencional que emite una señal de navegación omnidireccional (en todas direcciones). La información se envía a los 360º, por lo que es posible establecer comunicación independientemente del punto en el que se encuentre la aeronave, siempre y cuando se encuentre dentro de la cobertura de la señal. 3.3.1.3 Equipo de a bordo El ADF (Automatic Direction Finder / Radiofaro no direccional) es el componente de a bordo del sistema. Se trata de un equipo antena/receptor instalado en la aeronave, encargado de procesar la señal NDB que se presenta al piloto mediante un instrumento indicador. 3.3.1.4 Navegación NDB Con la marcación que proporciona esta radioayuda, las aeronaves navegan en aproximación hacia o alejamiento desde la estación NDB. Para volar hacia la estación, el piloto deberá virar la aeronave hacia el mismo lado que indica la aguja del equipo de a bordo, hasta que la cabeza de la misma esté alineada con la proa del avión del indicador. Para alejarse de la estación, el piloto deberá maniobrar de modo que la cabeza de la aguja se alinee con la cola del avión del indicador. A través del ADF el piloto puede sintonizar la frecuencia de transmisión de una determinada estación NDB, la cual conoce a través de la carta de navegación. Tras confirmar el indicativo de la estación, la información de guiado es proporcionada al piloto por medio de un indicador visual. Los dos tipos de indicadores más utilizados: a. El indicador tipo RBI (Radio Bearing Indicador / Radio Indicador de Rumbo) consta de una rosa de rumbos fija donde el cero está alineado con el eje longitudinal de un pequeño símbolo del avión, situado en el centro del indicador. La indicación ADF es proporcionada por medio de una aguja central que se desplaza marcando la dirección de procedencia de la señal NDB respecto al eje longitudinal del avión. Representación de la indicación RBI- b. El indicador tipo RMI (Radio Magnetic Indicador/Indicador Radiomagnético) combina la indicación de rumbo de la aeronave con la indicación de la aguja del ADF. Para ello, dispone de una rosa de rumbos móvil que gira solidariamente con el movimiento real del avión, de modo que siempre está centrada de forma que indique el rumbo de la aeronave (240º) y la aguja del indicador marcará el rumbo que debería seguir la aeronave para ir a la estación NDB (170º). Representación de la indicación RMI- 3.3.1.5 Características operacionales Como este sistema únicamente proporciona guiado horizontal, su aplicación es muy diversa, desde la navegación en ruta continental hasta la aproximación de no precisión. La banda de frecuencias en la que trabaja este sistema es LF-MF (baja-media frecuencia), por lo que el alcance de un NDB dependerá principalmente de la frecuencia con la que se emita la señal, aunque también influirán otros factores como la potencia de transmisión y las condiciones atmosféricas. En condiciones normales de propagación de la señal NDB, el margen de error del ADF no es superior a ± 5º. Sin embargo, al tratarse de emisiones en media y baja frecuencia, la señal se ve fácilmente interferida por las condiciones atmosféricas, las señales de radio comerciales o las corrientes estáticas, que afectan sensiblemente a la marcación del instrumento de a bordo. El NDB se emplea en rutas de llegada y salida instrumentales, aproximaciones instrumentales de no precisión y en la navegación en ruta. 3.3.2 Sistema VOR El VOR (Very High Frequency Omnidireccional Range / Radiofaro Omnidireccional de Muy Alta Frecuencia) es un sistema de ayuda a la navegación aérea capaz de proporcionar a una aeronave, debidamente equipada, información para el guiado horizontal (rumbos) respecto a una línea de situación magnética. 3.3.2.1 Principio de funcionamiento El sistema VOR consta de dos elementos, una estación terrestre fija y un equipo instalado a bordo de la aeronave. Estación terrestre VOR La estación de tierra transmite un conjunto de señales electromagnéticas de navegación que generan un haz de líneas de situación magnética (radiales). Representación de los radiales VOR- Las señales de navegación son recibidas y procesadas por el equipo de a bordo de la aeronave, permitiéndole obtener la siguiente información: a. Radial de posición de la aeronave. b. Indicación de la posición relativa de la aeronave respecto al radial. c. Indicación de la posición relativa de la aeronave respecto a la estación. Representación de la información transmitida por el sistema VOR- 3.3.2.2 Equipo de tierra VOR El elemento en tierra del sistema VOR está constituido por una instalación terrestre fija que genera y transmite las señales de navegación, así como un código de identificación formado por un tono de audio de tres letras en Morse. 3.3.2.3 Equipo de a bordo El equipo de a bordo VOR está compuesto por un dispositivo antena/receptor, encargado de recibir y procesar las señales emitidas por la estación terrestre, y un indicador que muestra al piloto la información de navegación. El instrumento indicador de a bordo se compone de los siguientes elementos: a. CDI: Esta información indica mando, es decir, lo que debe hacer el piloto para mantener a la aeronave sobre el radial seleccionado (aguja centrada). b. Indicador TO/FROM: Dispositivo que muestra si la aeronave está volando hacia (TO) o desde (FROM) la estación terrestre. Representación del indicador VOR- 3.3.2.4 Navegación VOR El VOR se usa para volar en acercamiento/alejamiento a/desde la estación terrestre. El proceso es el siguiente: El piloto selecciona, mediante el OBS (selector de radiales), el radial de vuelo deseado. Cuando se realiza esta operación, el plano de situación horizontal se divide en cuatro cuadrantes. En este caso, el piloto ha seleccionado el radial 360º en el OBS- El paso por la estación queda reflejado por el cambio en el indicador TO/FROM. La indicación TO-FROM determina el semiplano de situación de la aeronave. El instrumento marcará FROM cuando la aeronave esté situada en el semiplano que contiene al radial seleccionado, independientemente del rumbo de la aeronave. Cuando el receptor esté situado en cualquier punto del semiplano que contiene a la prolongación del radial seleccionado, aparecerá TO en la ventanilla del indicador (independientemente del rumbo). La indicación del CDI determina el cuadrante de situación (dentro del semiplano de situación), proporcionando la posición del radial seleccionado -o su prolongación- con relación a la aeronave, independientemente del rumbo. El piloto debe maniobrar la aeronave intentando mantener la indicación del CDI centrada, es la línea azul que nos indica si vamos desplazados a derecha/izquierda o vamos correctamente si está centrada. La relación entre el radial de vuelo y la ruta magnética de la aeronave es la siguiente: a. Cuando el avión vuela hacia (TO) la estación (radiales de acercamiento), la diferencia entre la ruta magnética y el radial es de 180º (Rm=RDL+180º). La aeronave vuela con RDL-090 hacia la estación. Su ruta magnética es 270º b. Cuando la aeronave vuela alejándose (FROM) de la estación (radiales de alejamiento), la ruta magnética y el radial coinciden (Rm=RDL) La aeronave vuela con RDL-342 desde la estación. Su ruta magnética es 342º 3.3.2.5 Características operacionales El VOR es un sistema de corto y medio alcance (con valores nominales de unas 200 NM), utilizado para las fases de vuelo en ruta, llegada, salida y aproximación. La banda de frecuencias en la que trabaja (VHF) tienen la ventaja de no estar afectadas por interferencias estáticas o perturbaciones atmosféricas. Sin embargo, la propagación de la energía electromagnética en este rango de frecuencias necesita que exista línea de vista entre el emisor y el receptor (no puede haber ningún obstáculo entre ellos). Este hecho originó el desarrollo del DVOR (VOR Doppler), una variante del sistema, que se basa en el mismo principio de funcionamiento, pero utiliza diferentes técnicas de transmisión, permitiendo mejorar la calidad de la señal de navegación aún en presencia de obstáculos. Con respecto al VOR convencional (CVOR), las frecuencias de transmisión son las mismas, al igual que el equipo de a bordo y la información de navegación, pero tiene la ventaja de proporcionar una mejora global de las prestaciones y una reducción considerable en los de errores de precisión. 3.3.3 Sistema DME El DME (Distance Measuring Equipment / Equipo Medidor de Distancia) es un sistema de ayuda a la navegación que proporciona información de la distancia oblicua entre una aeronave y una estación en tierra. Medida de distancia DME- 3.3.3.1 Principio de funcionamiento El sistema está formado por una estación ubicada en tierra (transpondedor) y un sistema instalado a bordo de la aeronave (interrogador). El funcionamiento básico del sistema consiste en lo siguiente: o El equipo de a bordo DME transmite una serie de señales que son recibidas por el equipo de tierra. o El equipo de tierra procesa las señales y las devuelve al avión que las generó. o Una vez que las señales llegan al avión, el equipo de abordo calcula la distancia al equipo terrestre o El cálculo de la distancia se realiza con el tiempo que emplea la señal en hacer el viaje de ida y vuelta, obteniéndose automáticamente la información en millas náuticas. Funcionamiento del sistema DME- 3.3.3.2 Equipo de tierra DME El equipo en tierra del sistema consta esencialmente de un transmisor/receptor que se encarga de recibir, procesar y enviar las señales a las aeronaves. Estación DME- Cada estación DME dispone de su propia identificación que consistirá en dos o tres letras codificadas en Morse emitidas mediante un tono de audio. La estación DME sólo puede servir a un número determinado de usuarios, aunque dependerá del tipo y de las características operacionales de la instalación. 3.3.3.3 Navegación DME No sirve para la navegación, no proporciona ni radiales ni rumbos, solo distancias. 3.3.3.4 Equipo de a bordo Está formado por una antena transmisora/receptora y un instrumento indicador en el que se visualiza la información de distancia obtenida a bordo. Indicador a bordo de un DME- 3.3.3.5 Características operacionales El uso del DME como medidor de distancia, tiene como ventajas que no está influenciado por las interferencias atmosféricas La banda de frecuencias en las que trabaja el DME hace que en la transmisión de la señal se requiera línea de vista entre emisor y receptor, lo cual limita la cobertura a ángulos bajos y el alcance a unas 200 NM El DME normalmente es un sistema utilizado como complemento a otras radioayudas. Se puede encontrar coemplazado con las siguientes radioayudas: o VOR/DME: Es la instalación más típica. Su utilización es muy adecuada para materializar puntos en el espacio mediante la intersección de un radial VOR y una distancia DME. o NDB/DME: Su aplicación es similar a la del VOR/DME aunque las prestaciones son menores. Es una instalación que se presenta en menor número que la anterior. o ILS/DME: En la mayoría de los casos se instala un DME asociado a un ILS para facilitar información de distancia en la aproximación. Los equipos DME se utilizan también de forma individual para la navegación basada en prestaciones o PBN, para la que es necesaria sintonizar simultáneamente dos o más estaciones y realizar triangulación con ellas. 3.3.4 Sistema ILS El ILS (Instrument Landing System / Sistema de Aterrizaje por Instrumentos) es un sistema de ayuda a la navegación que proporciona a una aeronave debidamente equipada información de precisión para guiado horizontal y vertical, en la fase de aproximación y aterrizaje. La información proporcionada al piloto para el guiado es de azimut (dirección) y trayectoria de planeo (descenso), hasta los mínimos de utilización enmarcados dentro de las categorías operaciones del sistema. 3.3.4.1 Principio de funcionamiento El equipo en tierra del sistema consta de varias estaciones encargadas de transmitir señales a las aeronaves con información de navegación. La información recibida, es interpretada por un equipo de a bordo y presentada al piloto a través de un instrumento indicador. 3.3.4.2 Equipo de tierra ILS El ILS está formado por tres componentes terrestres denominados: a. Localizador (LOC) b. senda de descenso (GP) c. radiobalizas (OM, IM, MM), que son básicamente transmisores de señales. En la actualidad el sistema de radiobalizas está en desuso, sustituyéndose por un DME Emplazamiento de los equipos de tierra del ILS (dimensiones aproximadas)- El objeto de estos tres elementos es guiar al avión en su aproximación a la pista, de forma que se mantenga lo más alineado posible con su eje y descienda con una pendiente aproximada de 3º (pero no necesariamente) recibiendo al mismo tiempo información de la distancia que le resta para completar el aterrizaje. Presentación esquemática de una aproximación ILS- Localizador (LOC, Localizer): Encargado de emitir señales que materializan un plano vertical, con información que permite a las aeronaves mantenerse alineadas con el eje de pista, haciendo notar a bordo cualquier desviación hacia la derecha o izquierda del eje mediante el movimiento de la línea en color azul para orientarnos. Senda de descenso (GP, Glide-Path): Encargado de emitir señales que materializan un plano oblicuo que nace de la zona de toma de contacto de la pista, con información que permite a las aeronaves descender hacia la pista con un ángulo aproximado de tres grados, haciendo notar a bordo cualquier desviación hacia arriba o abajo mediante el movimiento de la línea en color rojo para orientarnos. Radiobalizas: Encargadas de emitir señales con información de distancia al umbral de la pista (comienzo de la parte de pista utilizable para el aterrizaje) Las aeronaves, en su descenso, reciben la información de las radiobalizas cuando pasan por su vertical. Existen tres radiobalizas en función de la distancia que proporcionen: o Exterior (OM, Outer Marker). o Intermedia (MM, Middle Marker). o Interior (IM, Inner Marker). En la actualidad, las radiobalizas han sido sustituidas por DME coemplazado con la senda planeo, ya que da información constante de distancia al umbral. 3.3.4.3 Equipo de a bordo Se trata de un equipo antena/receptor instalado en la aeronave, encargado de procesar las señales recibidas por los componentes terrestres del sistema. La información recibida es procesada e interpretada en el equipo de a bordo y presentada por medio de indicaciones visuales y acústicas. 3.3.4.4 Navegación ILS Las fases de aproximación y aterrizaje son maniobras que requieren gran exactitud por estar navegando cerca del suelo y tener que aterrizar en una pista, por ello las indicaciones de este sistema son precisas y fácilmente interpretadas por los pilotos. El indicador de a bordo del ILS se compone de dos agujas: Indicador a bordo del ILS- La aguja horizontal (raya roja) indicará hacia donde ha de dirigirse la aeronave para interceptar la pendiente correcta de descenso. La aguja vertical (raya azul) indicará hacia donde ha de dirigirse la aeronave para alinearse con el eje de pista. Para volar por la trayectoria correcta de descenso, el piloto deberá maniobrar la aeronave hasta que las agujas del instrumento indicador se mantengan centradas. Indicación a bordo de la senda de planeo (GP)- Mientras se realiza la aproximación, el piloto recibirá las indicaciones de las radiobalizas: . Radiobaliza Exterior (OM): Indicación recibida con un tono audible formado por rayas continuas (Código Morse) y una luz azul parpadeante. . Radiobaliza Intermedia (MM): Indicación recibida con un tono audible formado por puntos y rayas alternadas (Código Morse) y una luz ámbar parpadeante. . Radiobaliza Interna (IM): Indicación recibida con un tono audible formado por puntos continuos (Código Morse) y una luz blanca parpadeante. Indicación a bordo del localizador (LOC)-