Jak piloci używają nawigacji lotniczej do lotu

Nawigacja powietrzna jest realizowana różnymi metodami. Metoda lub system wykorzystywany przez pilota do poruszania się po dzisiejszym systemie przestrzeni powietrznej będzie zależał od rodzaju lotu, który nastąpi (VFR lub IFR), które systemy nawigacyjne są zainstalowane w samolocie i które systemy nawigacyjne są dostępne w danym obszarze.

Dead Reckoning and Pilotage

Na najprostszym poziomie nawigacja jest realizowana za pomocą pomysłów znanych jako obliczanie martwe i pilotaż. Pilotaż to termin odnoszący się do wyłącznego korzystania z wizualnych referencji naziemnych. Pilot identyfikuje punkty orientacyjne, takie jak rzeki, miasta, lotniska i budynki oraz nawiguje między nimi. Problem z pilotowaniem polega na tym, że często odniesienia nie są łatwo widoczne i nie można ich łatwo zidentyfikować w warunkach słabej widoczności lub jeśli pilot zejdzie z toru nawet nieznacznie. W związku z tym wprowadzono ideę obliczeń martwych.

Obliczanie martwe wymaga użycia wizualnych punktów kontrolnych wraz z obliczeniami czasu i odległości. Pilot wybiera punkty kontrolne, które są łatwo widoczne z powietrza, a także identyfikowane na mapie, a następnie oblicza czas potrzebny do przelotu z jednego punktu do następnego na podstawie obliczeń odległości, prędkości i wiatru. Komputer pokładowy pomaga pilotom w obliczaniu obliczeń czasu i odległości, a pilot zazwyczaj wykorzystuje dziennik planowania lotu do śledzenia obliczeń podczas lotu.

Nawigacja radiowa

W samolotach wyposażonych w pomoce radionawigacyjne (NAVAIDS) piloci mogą poruszać się dokładniej niż tylko za pomocą obliczeń martwych. Radio NAVAIDS przydaje się w warunkach niskiej widoczności i działa jako odpowiednia metoda tworzenia kopii zapasowych dla pilotów lotnictwa ogólnego, którzy preferują obliczenia zliczeniowe. Są też bardziej precyzyjne. Zamiast latać z punktu kontrolnego do punktu kontrolnego, piloci mogą latać linią prostą do „naprawy” lub lotniska. Specyficzne radio NAVAIDS są również wymagane do operacji IFR.

Istnieją różne rodzaje NAVAIDS radiowych używanych w lotnictwie:

• ADF / NDB: Najbardziej podstawową formą nawigacji radiowej jest para ADF / NDB. NDB to niekierunkowy sygnał radiowy, który stacjonuje na ziemi i emituje sygnał elektryczny we wszystkich kierunkach. Jeśli samolot jest wyposażony w automatyczną wyszukiwarkę kierunku (ADF), wyświetli pozycję samolotu w stosunku do stacji NDB na ziemi. Instrument ADF jest w zasadzie wskaźnikiem strzałki umieszczonym na wyświetlaczu typu karty kompasu. Strzałka zawsze wskazuje kierunek stacji NDB, co oznacza, że ​​jeśli pilot wskaże samolot w kierunku strzałki w sytuacji bezwietrznej, poleci bezpośrednio do stacji. ADF / NDB jest przestarzałym NAVAID i jest systemem podatnym na błędy. Ponieważ jego zasięg jest liniowy, pilot może uzyskać błędne odczyty podczas lotu w górzystym terenie lub zbyt daleko od stacji. System podlega również zakłóceniom elektrycznym i może pomieścić tylko ograniczone samoloty. Wiele z nich jest likwidowanych, ponieważ GPS staje się podstawowym źródłem nawigacji.

• VOR: Obok GPS, system VOR jest prawdopodobnie najczęściej używanym NAVAIDS na świecie. VOR, skrót od VHF Omnidirectional Range, to radiowy NAVAID działający w zakresie bardzo wysokiej częstotliwości. Stacje VOR znajdują się na ziemi i przesyłają dwa sygnały - jeden ciągły 360-stopniowy sygnał odniesienia i drugi zamiatający sygnał kierunkowy.
• Przyrząd pokładowy (OBI) interpretuje różnicę faz między dwoma sygnałami i wyświetla wyniki jako radial na OBI (wskaźnik omni-bearing) lub HSI (wskaźnik sytuacji poziomej), w zależności od tego, jakiego instrumentu używa samolot. W swojej najbardziej podstawowej formie OBI lub HSI przedstawiają promieniście ze stacji, na której znajduje się samolot, oraz to, czy samolot leci w kierunku stacji czy od niej.

• VOR są bardziej dokładne niż NDB i są mniej podatne na błędy, chociaż odbiór jest wciąż podatny tylko na linię widzenia.
• DME: Sprzęt do pomiaru odległości jest jednym z najprostszych i najcenniejszych NAVAIDS. Jest to podstawowa metoda wykorzystująca transponder w samolocie do określenia czasu potrzebnego na sygnał do i ze stacji DME. DME transmituje na częstotliwościach UHF i oblicza odległość skośną. Transponder w samolocie wyświetla odległość w dziesiątych częściach mili morskiej.

• Pojedyncza stacja DME może obsługiwać do 100 samolotów jednocześnie i zazwyczaj współistnieją ze stacjami naziemnymi VOR.
• ILS: System lądowania na instrumentach (ILS) to system podejścia instrumentalnego służący do kierowania samolotu w dół do pasa startowego z fazy podejścia do lotu. Wykorzystuje zarówno poziome, jak i pionowe sygnały radiowe emitowane z punktu wzdłuż drogi startowej. Sygnały te przechwytują, aby dać pilotowi precyzyjne informacje o położeniu w postaci ślizgacza - stałej, stabilizowanej ścieżki zniżania aż do końca drogi startowej. Systemy ILS są obecnie powszechnie stosowane jako jeden z najdokładniejszych dostępnych systemów podejścia.

GPS

Globalny system pozycjonowania stał się najcenniejszą metodą nawigacji w nowoczesnym świecie lotnictwa. GPS okazał się niezwykle niezawodny i precyzyjny i jest prawdopodobnie najczęstszym obecnie używanym NAVAID.

Globalny system pozycjonowania korzysta z 24 satelitów Departamentu Obrony USA, aby dostarczać pilotom precyzyjne dane dotyczące lokalizacji, takie jak pozycja samolotu, tor i prędkość. System GPS wykorzystuje triangulację do określenia dokładnej pozycji samolotu nad ziemią. Aby być dokładnym, system GPS musi mieć możliwość gromadzenia danych z co najmniej trzech satelitów w celu pozycjonowania 2-D oraz 4 satelitów w celu pozycjonowania trójwymiarowego.

GPS stał się preferowaną metodą nawigacji ze względu na dokładność i łatwość użycia. Chociaż z GPS związane są błędy, są one rzadkie. Systemy GPS mogą być używane w dowolnym miejscu na świecie, nawet w górzystym terenie, i nie są podatne na błędy radia NAVAIDS, takie jak linia widzenia i zakłócenia elektryczne.

Praktyczne wykorzystanie NAVAIDS

Piloci będą latać zgodnie z przepisami dotyczącymi lotów z widocznością (VFR) lub przepisami dotyczącymi lotów według wskazań przyrządów (IFR), w zależności od warunków pogodowych. Podczas wizualnych warunków meteorologicznych (VMC) pilot może latać przy użyciu pilotażu i samego obliczania, lub może korzystać z radionawigacji lub technik nawigacji GPS. Podstawowa nawigacja jest nauczana na wczesnych etapach szkolenia w locie.

W warunkach meteorologicznych dla przyrządów (IMC) lub podczas lotu IFR pilot będzie musiał polegać na przyrządach kokpitu, takich jak system VOR lub GPS. Ponieważ latanie w chmurach i nawigowanie za pomocą tych instrumentów może być trudne, pilot musi zdobyć uprawnienia FAA do wykonywania lotów zgodnie z prawem.

Obecnie FAA kładzie nacisk na nowe szkolenia pilotów lotnictwa ogólnego w zaawansowanych technologicznie samolotach (TAA). TAA to samoloty, które posiadają zaawansowane, wysoce techniczne systemy na pokładzie, takie jak GPS. Nawet lekkie samoloty sportowe wychodzą obecnie z fabryki z zaawansowanym sprzętem. Próba użycia tych nowoczesnych systemów kokpitu w locie bez dodatkowego szkolenia może być myląca i niebezpieczna dla pilota, a obecne standardy szkoleniowe FAA nie nadążają za tym problemem.

Zaktualizowany program FITS FAA ostatecznie rozwiązał tę kwestię, chociaż program jest nadal dobrowolny.