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domingo, 8 de junio de 2014

Modalidades de comunicaciones en la aviación comercial



Los que me conocen... saben de mi afición a la aviación ,en la modalidad del ULM (Ultraligeros), hobby que junto con la radio práctico regularmente, pues bien... hay una faceta entre las dos aficiones que es común (las radiocomunicaciones) ,en este caso he visto interesante insertáros este artículo extraido de un blog especializado en aviación, donde hace un estudio pormenorizado de los elementos de radiocomunicación que se usan en la aviación ...

Radioayudas

En este artículo estudiaremos los principios fundamentales de las ondas de radio, los sistemas básicos de radionavegación y el manejo e interpretación de los instrumentos en cabina.
Imagen-0-Portada
 Principios básicos de radio El uso de ondas de radio ha estado siempre muy ligado al desarrollo de la aviación ya que se han empleado tanto en comunicaciones como ayudas a la navegación.
Onda electromagnética
                             Onda electromagnética
Las ondas de radio son en realidad ondas electromagnéticas, de las que se aprovechan determinadas propiedades según nos interese. En el caso del ADF se aprovecha la capacidad de energizar un conductor, en el VOR la diferencia de fase, en el DME la medición de tiempo, etc… Las ondas de radio de frecuencias parecidas tienen propiedades similares, por lo que podemos agruparlas en bandas de características comunes:
  • Muy baja frecuencia (VLF)
    • Frecuencia: de 10 a 30 Khz
    • Características: Baja atenuación a todas las horas del día y épocas del año, por lo que proporciona mucha fiabilidad.
    • Usos típicos: Comunicaciones a larga distancia.
  • Baja frecuencia (LF)
    • Frecuencia: de 30 a 300Khz
    • Características: Propagación nocturna similar a VLF, aunque algo menos segura. Por el día la atmósfera absorbe parte de las ondas y las atenúa ligeramente.
    • Usos típicos: servícios de larga distancia entre puntos fijos y sistemas de ayuda a la navegación (NDB, LORAN-C)
  • Frecuencia media (MF)
    • Frecuencia: de 300Khz a 3Mhz
    • Características: Baja atenuación de noche, pero alta durante el día y mayor en Verano que en Invierno. En general la propagación a grandes distancias es menos segura que en LF y VLF.
    • Usos típicos: Radiodifusión, comunicaciones marítimas, sistemas de navegación (NDB), etc…
  • Frecuencia alta (HF)
    • Frecuencia: de 3 a 30Mhz.
    • Características: Dependiendo del grado de ionización de la alta atmósfera, la distancia de transmisión puede ser considerablemente alta o por el contrario, muy reducida.
    • Usos típicos: Comunicaciones de todo tipo a distancias moderadas y grandes.
  • Muy alta frecuencia (VHF)
    • Frecuencia: de 30 a 300Mhz
    • Características: Propagación en todas direcciones siguiendo aproximadamente la línea visual y sin salvar obstáculos. No se ve afectada por la ionosfera.
    • Usos típicos: Comunicaciones a corta distancia, radiobalizas, VOR, localizador ILS, etc…
  • Ultra alta frecuencia (UHF)
    • Frecuencia: de 300Mhz a 3Ghz
    • Características: Análogas a VHF
    • Usos típicos: Senda de planeo del ILS, DME, SSR, TACAN, GPS, etc…
  • Súper alta frecuencia (SHF)
    • Frecuencia: de 3 a 30Ghz
    • Características: Análogas a VHF
    • Usos típicos: PAR, DOPPLER, MLS.
  • Extra alta frecuencia (EHF)
    • Frecuencia: de 30 a 300Ghz
    • Características: Análogas a VHF
    • Usos típicos: Radar
NDB: El NDB es un radiofaro no direccional (no transmite información de dirección) formado por un equipo emisor en LF o MF y un sistema de antenas. Los NDB son usados como radiofaros en ruta y de localización en las cercanías de los aeropuertos. Las frecuencias asignadas al NDB están comprendidas entre 190 y 1750Khz, aunque en Europa utilizan el rango de 190 a 535Khz. Las antenas de los NDB son verticales y transmiten ondas polarizadas verticalmente. Se entiende como polarización a la dirección del campo eléctrico de la onda. Esto hace que sobre el radiofaro aparezca un cono de confusión o silencio, ya que la emisión vertical es débil.
Fotografía de un NDB.
                                                                 Fotografía de un NDB.
Los NDB transmiten en onda continua, pudiendo transmitir el indicativo por interrupción de la onda portadora (A1A) o modulación en amplitud de la portadora (A2A). Modulación en amplitud (AM) consiste en variar la amplitud de la onda portadora en relación con la información a transmitir, manteniendo constante la frecuencia. Los NDB se identifican por un grupo de dos o tres letras en código Morse internacional. Si el NDB emite su indicativo por modulación en amplitud, éste se transmitirá al menos una vez cada 30 segundos, aunque si el NDB se usa como ayuda a la aproximación y/o espera, transmitirán el indicativo al menos 3 veces cada 30 segundos. Si el NDB emite su indicativo por interrupción de la portadora, éste se dará a intervalos de aproximadamente 1 minuto. En la práctica, sabremos si el NDB transmite su indicativo en A1A cuando lo veamos subrayado en las cartas. Un NDB podrá identificarse por interrupción de la onda portadora si no se emplea total o parcialmente como ayuda a la espera, aproximación o aterrizaje y tiene una zona de servicio clasificada inferior a 50NM.
Ficha de aproximación NDB a la pista 20 de KIDA.
       Ficha de aproximación NDB a la RWY 20
Dependiendo de varios factores (potencia de radiación, latitud, día/noche, frecuencia de transmisión o medio de propagación) el alcance de cada NDB varía. El equipo de a bordo se conoce como ADF, que utilizando su sistema de antenas mide automáticamente la dirección de llegada de las ondas de radio. El componente más importante del ADF es precisamente su sistema de antenas: una direccional y otra de sentido.  Si representáramos el voltaje inducido en una antena direccional o de cuadro, obtendríamos una figura en la que aparecen dos máximos y dos mínimos, por lo que el instrumento de cabina podría apuntar hacia la estación o en sentido opuesto, esto es lo que conocemos como ambigüedad de 180º. Uniendo a la antena de cuadro otra antena (la de sentido o unifilar) eliminamos uno de los mínimos, haciendo que el instrumento de cabina apunte siempre hacia la estación. Las antenas de cuadro y unifilar se encuentran debajo del avión. La caja de control de un ADF consta de los siguientes elementos:
  • OFF: Equipo desconectado.
  • ADF: El equipo funciona con las dos antenas, proporcionando información de la posición de la estación terrestre.
  • ANT: El equipo funciona sólo con la antena de sentido. La aguja del instrumento de abordo indicará una marcación de 90º en la mayoría de casos.
  • BFO: Se utiliza para la recepción del código morse de emisiones tipo A1A.
Equipo de a bordo: Existen dos tipos de indicadores para el ADF: RBI (indicador de marcación) y RMI (indicador radiomagnético).
  • El RBI nos proporciona la marcación relativa a la estación, es decir, el ángulo entre la estación y el eje longitudinal del avión. La rosa de rumbos puede ser fija o móvil manualmente.
  • El RMI nos da la marcación relativa de la estación. El indicador consta de una rosa de rumbos autónoma, accionada por el sistema de brújula giroestabilizada del avión y generalmente de dos agujas indicadoras, una para el ADF y otra para el VOR. Tiene una bandera de fallo, que al desplegarse nos avisa de fallo en la indicación de rumbo.
Errores: Los errores del ADF son normalmente debidos a la propagación, reflexiones ionosféricas, estructura metálica del avión y al sistema de antenas:
  1. Error de noche: De noche, desaparece una de las capas de la ionosfera (capa D). Esta capa durante el día absorbe las radiaciones, haciendo que las ondas se propaguen mediante onda terrestre y que las marcaciones sean bastante exactas, pero de noche, al desaparecer esta capa, aumenta la distorsión y por tanto disminuye la precisión.
  2. Error de costa: Debido a la reflexión de las ondas al pasar de un medio más denso (tierra) a uno menos denso (agua), el ADF puede indicar errores importantes.
  3. Error cuadrantal: Debido a las partes metálicas del avión, las ondas que llegan pueden sufrir errores de refracción a ciertos ángulos.
  4. Error de arrastre: En viraje existe un error de indicación, ya que la velocidad angular de la antena y la del avión no coinciden.
  5. Error de tormenta: Debido a la gran cantidad de electricidad estática que existe en las tormentas, la aguja del RMI o RBI indicará hacia la tormenta en vez de hacia el NDB, ya que la diferencia de potencial es mayor.
  6. Error de montaña: Las zonas montañosas reflejan las ondas de radio, causando indicaciones erróneas en el radiocompás.
Según el Anexo 10 de OACI, el sistema ADF deberá de tener una precisión de ±5º. De noche, debido a la desaparición de la capa D de la ionosfera el error puede llegar hasta los 30º.
Foto de un VOR.
                                                                                        Foto de un VOR.
VOR: El VOR es un radiofaro omnidireccional que trabaja en muy alta frecuencia. Hoy en día es todavía uno de los equipos de navegación más usados en salidas, ruta y aproximaciones de no precisión. El VOR, al trabajar en VHF, elimina muchas de las limitaciones y errores del NDB, ya que no se ve afectado por las perturbaciones atmosféricas, pero tiene el inconveniente de que su alcance queda limitado a la línea visual, lo que significa un menor alcance. El funcionamiento del VOR se basa en la transmisión del equipo de tierra de dos señales (una de fase constante y otra de fase variable) que coinciden en fase en el Norte Magnético y se van diferenciando en un grado de fase por cada grado de giro en azimut. La emisión del VOR está polarizada horizontalmente y trabaja entre 108,00 y 117,975Mhz con las siguientes peculiaridades:
  • Entre 108.00 y 111.975Mhz comparte frecuencia con el localizador del ILS, quedando para el VOR las frecuencias con décimas pares y para el localizador las impares.
  • Desde 112.00 a 117.975Mhz todas las frecuencias están reservadas al VOR.
En la siguiente imagen podemos observar un RBI con su caja de mando.
                                              En la siguiente imagen podemos observar un RBI con su caja de mando.
El alcance de un VOR depende fundamentalmente de su potencia:
  1. HVOR: Tiene una potencia de 200W y un alcance que varía desde 40NM a 14.500 pies a 100NM a 60.000 pies. Es un tipo de VOR que se utiliza en ruta, aproximaciones y salidas.
  2. TVOR: Dispone de una potencia de 50W y se usa fundamentalmente en las cercanías de los aeropuertos como ayuda a las salidas instrumentales y aproximaciones. Su alcance puede ser de 25NM hasta una altitud de 12.000 pies.
  3. LVOR: Tiene la misma potencia y funciones que el TVOR, aunque su alcance llega a 40NM hasta los 18.000 pies.
La identificación del equipo VOR consiste en dos o tres letras en código Morse con un tono de 1020hz ±50 que modula en amplitud la misma señal portadora utilizada para fines de navegación. El indicativo se emitirá a una velocidad que corresponda a 7 palabras por minuto, repitiéndose por lo menos una vez cada 30 segundos. En algunas estaciones, modulando en frecuencia la portadora, se puede transmitir información como por ejemplo el ATIS, a través de un VOR.
 Fotografía de un RMI.
                                                 Fotografía de un RMI.
Equipo de a bordo: La antena del VOR suele tener forma de V y estar colocada en el estabilizador vertical o parte superior del fuselaje. El receptor mide la diferencia de fase entre la señal de referencia y la variable de la frecuencia seleccionada en la caja de control. La caja de control a su vez suele constar de un mando que conecta el equipo y controla el volumen de la recepción del indicativo, dos selectores de frecuencias, uno para los megahercios y otro para las décimas y centésimas de megahercio y una ventanita donde se puede ver la frecuencia seleccionada y otra en espera. Los indicadores en los que se nos puede presentar la información VOR son los siguientes:
  • RMI: El RMI siempre nos proporcionará indicación del QDM (marcación magnética hacia la estación) y QDR (marcación magnética desde la estación) mediante la aguja indicadora.
  • Indicador VOR: El indicador VOR consta de un mando OBS para seleccionar la ruta deseada, bandera TO/FROM que nos indica si estamos volando hacia o desde la estación y CDI, que es la aguja central del instrumento que nos indica la desviación en grados respecto a la ruta seleccionada. En el instrumento hay dibujados 5 puntos a cada lado del centro, cada punto indica un desplazamiento de 2 grados, por lo que tendremos una indicación máxima de hasta 10 grados a cada lado. IMAGEN 8. A la derecha de la foto encontramos un RMI (abajo) junto a un Indicador de VOR.
  • HSI (Indicador de situación horizontal): El HSI es básicamente un indicador VOR inmerso en una rosa de rumbos y consta de los mismos elementos que un indicador de VOR.
Podemos observar una antena VOR en lo alto del estabilizador vertical.
Podemos observar una antena VOR en lo alto del estabilizador vertical.
Errores y precisión La precisión estimada para un VOR es de ±5º (con una probabilidad del 95%). Esta precisión viene dada por los siguientes errores:
  1. Error de la señal de radial: ±3º (probabilidad del 95%)
  2. Error del equipo de a bordo: ±3º (probabilidad del 95%)
  3. Elemento de pilotaje del VOR: ±2.5% (probabilidad del 95%)
El VOR se puede comprobar en un punto determinado del aeropuerto denominado VOT (VOR TEST). El VOT se ajusta de tal forma que el VOR de la aeronave indique cero grados “FROM” (radial 360º) cuando esté situada en lugar adecuado. La señal de un VOT tiene una precisión de ±1º.
A la derecha de la foto encontramos un RMI (abajo) junto a un Indicador de VOR.
A la derecha de la foto encontramos un RMI (abajo) junto a un Indicador de VOR.
Foto de un HSI.
Foto de un HSI.
VOR Doppler Es un VOR, en el que el equipo de tierra consiste en aproximadamente 50 antenas omnidireccionales que se encuentran colocadas alrededor de una central con una configuración circular. El efecto Doppler ocurre por el cambio de antenas por las que se emite, simulando la rotación de la antena. A pesar de que el método de modulación en un DVOR es distinto al de un VOR convencional, ya que la señal de referencia es am y la variable fm, el equipo de a bordo proporcionará las mismas indicaciones independientemente del que se trate.

Extraido de la URL: http://avionypiloto.es/secciones/radioayudas/
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