VOR- VOR/DME
- VORTAC
La estación de alcance omnidireccional de muy alta frecuencia ( VOR ) [1] es un tipo de sistema de radionavegación VHF de corto alcance para aeronaves , que permite a las aeronaves con un receptor VOR determinar el acimut (también radial), referenciado al norte magnético, entre la aeronave y/o las radiobalizas terrestres VOR fijas . El VOR [2] y el primer sistema DME (1950) [3] (referenciado a 1950 ya que es diferente del DME/N actual) para proporcionar la distancia de alcance oblicuo, se desarrollaron en los Estados Unidos como parte de un programa civil/militar estadounidense para ayudas a la navegación aeronáutica en 1945. La implementación del VOR y el DME (1950) comenzó en 1949 por la CAA (Administración de Aeronáutica Civil) de los EE. UU. La OACI estandarizó el VOR y el DME (1950) en 1950 en el Anexo 1 de la OACI. [4] Las frecuencias para el uso del VOR están estandarizadas en la banda de muy alta frecuencia (VHF) entre 108,00 y 117,95 MHz [5] Capítulo 3, Tabla A. Para mejorar la precisión del acimut del VOR incluso en condiciones de ubicación difíciles, se desarrolló el VOR Doppler (DVOR) en la década de 1960. El VOR es, según las reglas de la OACI, un sistema de navegación de medios primarios para la aviación comercial y general, [6] [7] Los (D)VOR se están desmantelando gradualmente [8] [9] y se están reemplazando por DME-DME RNAV (navegación de área) [5] 7.2.3 y sistemas de navegación basados en satélite como el GPS a principios del siglo XXI. En 2000 había alrededor de 3.000 estaciones VOR operando en todo el mundo, incluidas 1.033 en los EE. UU., pero para 2013 el número en los EE. UU. se había reducido a 967. [10] Estados Unidos está desmantelando aproximadamente la mitad de sus estaciones VOR y otras ayudas a la navegación heredadas como parte de un movimiento hacia una navegación basada en el rendimiento , mientras que aún conserva una "Red Operacional Mínima" de estaciones VOR como respaldo del GPS. [11] En 2015, el Reino Unido planeó reducir el número de estaciones de 44 a 19 para 2020. [8]
Una baliza VOR emite a través de dos o más antenas una señal modulada en amplitud y una subportadora modulada en frecuencia . Comparando la señal de referencia fija de 30 Hz con la señal de acimut rotatorio de 30 Hz se detecta el acimut de una aeronave a un (D)VOR. La diferencia de fase es indicativa del rumbo desde la estación (D)VOR hasta el receptor en relación con el norte magnético. Esta línea de posición se denomina "radial" del VOR. Mientras proporciona la misma señal por el aire en las antenas del receptor VOR. El DVOR se basa en el desplazamiento Doppler para modular la señal de 30 Hz dependiente del acimut en el espacio, conmutando continuamente la señal de unos 25 pares de antenas que forman un círculo alrededor de la antena de referencia central de 30 Hz.
La intersección de radiales de dos estaciones VOR diferentes se puede utilizar para fijar la posición de la aeronave, como en los sistemas de radiogoniometría (RDF) anteriores.
Las estaciones VOR son ayudas a la navegación de corto alcance limitadas a la línea de visión de radio (RLOS) entre el transmisor y el receptor de una aeronave. Dependiendo de la elevación del sitio del VOR y de la altitud de la aeronave, se pueden lograr coberturas operacionales designadas (DOC) de aproximadamente 200 millas náuticas (370 kilómetros) como máximo [5] Att.C, Fig.C-13 . El requisito previo es que la EIRP proporcione, a pesar de las pérdidas, por ejemplo, debido a la propagación y al lóbulo del patrón de antena, una señal suficientemente fuerte en la antena VOR de la aeronave para que pueda ser procesada con éxito por el receptor VOR. Cada estación (D)VOR transmite una señal compuesta de radio VHF , que incluye la señal de navegación y de referencia mencionada, y un identificador de estación y voz adicional opcional. [5] 3.3.5 El identificador de la estación es típicamente una cadena de tres letras en código Morse . Si bien está definido en el Anexo 10, el canal de voz rara vez se usa hoy en día, por ejemplo, para avisos grabados como ATIS . [5] 3.3.6
Un VORTAC es una ayuda a la navegación basada en radio para pilotos de aeronaves que consiste en un alcance omnidireccional VHF ubicado en el mismo lugar y una baliza del sistema de navegación aérea táctica (TACAN). Ambos tipos de balizas proporcionan a los pilotos información sobre el acimut , pero el sistema VOR se utiliza generalmente en aeronaves civiles y el sistema TACAN en aeronaves militares. Sin embargo, el equipo de medición de distancia TACAN también se utiliza para fines civiles porque el equipo DME civil está construido para cumplir con las especificaciones DME militares. La mayoría de las instalaciones VOR en los Estados Unidos son VORTAC. El sistema fue diseñado y desarrollado por Cardion Corporation. El contrato de Investigación, Desarrollo, Prueba y Evaluación (RDT&E) se adjudicó el 28 de diciembre de 1981. [12]
Desarrollado a partir de sistemas de radiotelemetría visual-aural (VAR) anteriores. El desarrollo del VOR fue parte de un programa civil/militar de los EE. UU. para ayudas a la navegación aeronáutica. [2] En 1949, la CAA (Administración de Aeronáutica Civil) de los EE. UU. puso en funcionamiento el VOR para el acimut/rumbo de una aeronave hacia/desde una instalación VOR y el DME UHF (1950) [3] y el primer estándar de equipo de medición de distancia de la OACI [4] . En 1950, la OACI estandarizó el VOR y el DME (1950) en el Anexo 10 ed.1. [4]
El VOR fue diseñado para proporcionar 360 cursos hacia y desde la estación, seleccionables por el piloto. Los primeros transmisores de tubo de vacío con antenas rotadas mecánicamente se instalaron ampliamente en la década de 1950 y comenzaron a ser reemplazados por unidades completamente de estado sólido a principios de la década de 1960. Los DVOR se implementaron gradualmente. Se convirtieron en el principal sistema de navegación por radio en la década de 1960, cuando reemplazaron al antiguo sistema de radiobaliza y de cuatro cursos (rango de frecuencia baja/media) . Algunas de las estaciones de alcance más antiguas sobrevivieron, con las características direccionales de cuatro cursos eliminadas, como radiobalizas no direccionales de baja o media frecuencia ( NDB ).
Se creó una red terrestre mundial de "autopistas aéreas", conocidas en los EE. UU. como Victor airways (por debajo de los 18.000 pies o 5.500 m) y "rutas de jet" (a más de 18.000 pies), que conectan los VOR. Una aeronave puede seguir una ruta específica de una estación a otra sintonizando las estaciones sucesivas en el receptor VOR y luego siguiendo el curso deseado en un indicador magnético de radio o fijándolo en un indicador de desviación de curso (CDI) o un indicador de situación horizontal (HSI, una versión más sofisticada del indicador VOR) y manteniendo un puntero de curso centrado en la pantalla.
A partir de 2005, debido a los avances tecnológicos, muchos aeropuertos están reemplazando las aproximaciones VOR y NDB con procedimientos de aproximación RNAV (GNSS); sin embargo, los costos de actualización de datos y del receptor [13] aún son lo suficientemente significativos como para que muchas aeronaves pequeñas de aviación general no estén equipadas con equipos GNSS certificados para navegación primaria o aproximaciones.
Las señales VOR proporcionan una precisión y una fiabilidad considerablemente mayores que las NDB debido a una combinación de factores. El más importante es que el VOR proporciona un rumbo desde la estación hasta la aeronave que no varía con el viento ni la orientación de la aeronave. La radio VHF es menos vulnerable a la difracción (cambio de rumbo) en torno a las características del terreno y las costas. La codificación de fase sufre menos interferencias de las tormentas eléctricas.
Las señales VOR ofrecen una precisión predecible de 90 m (300 pies), 2 sigma a 2 NM desde un par de balizas VOR; [14] en comparación con la precisión del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) no aumentado, que es inferior a 13 metros, 95%. [14]
Las estaciones VOR, al ser VHF, funcionan en "línea de visión". Esto significa que si, en un día perfectamente despejado, no se puede ver el transmisor desde la antena del receptor, o viceversa, la señal será imperceptible o inutilizable. Esto limita el alcance del VOR (y del DME ) al horizonte, o más cerca si hay montañas de por medio. Aunque los equipos de transmisión de estado sólido modernos requieren mucho menos mantenimiento que las unidades más antiguas, una red extensa de estaciones, necesaria para proporcionar una cobertura razonable a lo largo de las principales rutas aéreas, es un costo significativo en el funcionamiento de los sistemas aeroportuarios actuales.
Por lo general, el identificador de una estación VOR representa una ciudad, un pueblo o un aeropuerto cercano. Por ejemplo, la estación VOR ubicada en el predio del Aeropuerto Internacional John F. Kennedy tiene el identificador JFK.
Los VOR tienen asignados canales de radio entre 108,0 MHz y 117,95 MHz (con un espaciamiento de 50 kHz); esto se encuentra en el rango de frecuencias muy altas (VHF). Los primeros 4 MHz se comparten con la banda del sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS). En los Estados Unidos, las frecuencias dentro de la banda de paso de 108,00 a 111,95 MHz que tienen un primer dígito par de 100 kHz después del punto decimal (108,00, 108,05, 108,20, 108,25, etc.) están reservadas para frecuencias VOR, mientras que las frecuencias dentro de la banda de paso de 108,00 a 111,95 MHz con un primer dígito impar de 100 kHz después del punto decimal (108,10, 108,15, 108,30, 108,35, etc.) están reservadas para ILS. [15]
El VOR codifica el acimut (dirección desde la estación) como la relación de fase entre una señal de referencia y una señal variable. Una de ellas está modulada en amplitud y la otra en frecuencia. En los VOR convencionales (CVOR), la señal de referencia de 30 Hz está modulada en frecuencia (FM) en una subportadora de 9.960 Hz . En estos VOR, la modulación de amplitud se consigue girando una antena ligeramente direccional exactamente en fase con la señal de referencia a 30 revoluciones por segundo. Las instalaciones modernas son VOR Doppler (DVOR), que utilizan una matriz circular de típicamente 48 antenas omnidireccionales y sin partes móviles. La antena activa se mueve electrónicamente alrededor de la matriz circular para crear un efecto Doppler, lo que da como resultado una modulación de frecuencia. La modulación de amplitud se crea haciendo que la potencia de transmisión de las antenas en, por ejemplo, la posición norte sea menor que en la posición sur. Por tanto, el papel de la modulación de amplitud y frecuencia se intercambia en este tipo de VOR. La decodificación en la aeronave receptora ocurre de la misma manera para ambos tipos de VOR: se detectan los componentes AM y FM de 30 Hz y luego se comparan para determinar el ángulo de fase entre ellos.
La señal VOR también contiene un identificador de estación de código Morse de onda continua modulada (MCW) de 7 ppm y, generalmente, contiene un canal de voz de amplitud modulada (AM).
Esta información se envía luego a través de una interfaz analógica o digital a uno de los cuatro tipos comunes de indicadores:
En muchos casos, las estaciones VOR tienen equipos de medición de distancia (DME) o Navegación Aérea Táctica militar ( TACAN ) ubicados conjuntamente ; este último incluye tanto la función de distancia DME como una función de acimut TACAN separada que proporciona a los pilotos militares datos similares a los del VOR civil. Una baliza VOR y TACAN ubicadas conjuntamente se denomina VORTAC . Un VOR ubicado conjuntamente solo con DME se denomina VOR-DME. Un radial VOR con una distancia DME permite fijar la posición de una estación. Tanto los VOR-DME como los TACAN comparten el mismo sistema DME.
Los VORTAC y los VOR-DME utilizan un esquema estandarizado de emparejamiento de frecuencia VOR con canal TACAN/DME [15], de modo que una frecuencia VOR específica siempre se empareja con un canal TACAN o DME específico ubicado en el mismo lugar. En los equipos civiles, se sintoniza la frecuencia VHF y se selecciona automáticamente el canal TACAN/DME apropiado.
Si bien los principios operativos son diferentes, los VOR comparten algunas características con la parte del localizador del ILS y se utiliza la misma antena, equipo de recepción e indicador en la cabina para ambos. Cuando se selecciona una estación VOR, el OBS funciona y permite al piloto seleccionar el radial deseado para usar en la navegación. Cuando se selecciona una frecuencia de localizador, el OBS no funciona y el indicador es controlado por un convertidor de localizador, generalmente integrado en el receptor o indicador.
Una estación VOR da servicio a un volumen de espacio aéreo denominado Volumen de Servicio. Algunas estaciones VOR tienen un área geográfica relativamente pequeña protegida de interferencias de otras estaciones en la misma frecuencia, denominadas "terminales" o T-VOR. Otras estaciones pueden tener protección hasta 130 millas náuticas (240 kilómetros) o más. Se cree popularmente que existe una diferencia estándar en la potencia de salida entre las T-VOR y otras estaciones, pero, de hecho, la potencia de salida de las estaciones está configurada para proporcionar una intensidad de señal adecuada en el volumen de servicio del sitio específico.
En los Estados Unidos, hay tres volúmenes de servicio estándar (SSV): terminal, bajo y alto (los volúmenes de servicio estándar no se aplican a las rutas con reglas de vuelo por instrumentos (IFR) publicadas). [17]
Además, en 2021 se añadieron dos nuevos volúmenes de servicio, "VOR bajo" y "VOR alto", que proporcionan una cobertura ampliada por encima de los 5.000 pies sobre el terreno. Esto permite que las aeronaves sigan recibiendo señales VOR fuera de ruta a pesar del número reducido de estaciones terrestres VOR proporcionadas por la Red Operacional Mínima VOR. [18]
Las estaciones VOR y NDB más antiguas se usaban tradicionalmente como intersecciones a lo largo de las aerovías . Una aerovía típica saltará de una estación a otra en línea recta. Al volar en un avión comercial , un observador notará que la aeronave vuela en líneas rectas, ocasionalmente interrumpidas por un giro hacia un nuevo curso. Estos giros se realizan a menudo cuando la aeronave pasa sobre una estación VOR o en una intersección en el aire definida por uno o más VOR. Los puntos de referencia de navegación también se pueden definir por el punto en el que se cruzan dos radiales de diferentes estaciones VOR, o por un radial VOR y una distancia DME. Esta es la forma básica de RNAV y permite la navegación a puntos ubicados lejos de las estaciones VOR. A medida que los sistemas RNAV se han vuelto más comunes, en particular los basados en GPS , cada vez más aerovías se han definido por dichos puntos, eliminando la necesidad de algunos de los costosos VOR terrestres.
En muchos países existen dos sistemas separados de vías respiratorias en niveles inferiores y superiores: las vías respiratorias inferiores (conocidas en EE. UU. como Victor Airways ) y las rutas aéreas superiores (conocidas en EE. UU. como Jet roads ).
La mayoría de las aeronaves equipadas para vuelo instrumental (IFR) tienen al menos dos receptores VOR. Además de proporcionar una copia de seguridad del receptor principal, el segundo receptor permite al piloto seguir fácilmente un radial hacia o desde una estación VOR mientras observa el segundo receptor para ver cuándo se cruza un radial determinado desde otra estación VOR, lo que permite determinar la posición exacta de la aeronave en ese momento y le da al piloto la opción de cambiar al nuevo radial si lo desea.
A partir de 2008 , los sistemas globales de navegación por satélite[actualizar] (GNSS) basados en el espacio , como el Sistema de posicionamiento global ( GPS ), están reemplazando cada vez más al VOR y otros sistemas terrestres. [20] En 2016, el GNSS se convirtió en una de las principales necesidades de navegación para las aeronaves IFR en Australia. [9]
Los sistemas GNSS tienen un menor costo de transmisión por cliente y proporcionan datos de distancia y altitud. Los futuros sistemas de navegación por satélite, como el Galileo de la Unión Europea y los sistemas de ampliación GPS están desarrollando técnicas para eventualmente igualar o superar la precisión del VOR. Sin embargo, el bajo costo del receptor VOR, la amplia base instalada y la similitud de los equipos receptores con los ILS probablemente extenderán el dominio del VOR en las aeronaves hasta que el costo del receptor espacial caiga a un nivel comparable. A partir de 2008 en los Estados Unidos, las aproximaciones basadas en GPS superaron en número a las aproximaciones basadas en VOR, pero las aeronaves IFR equipadas con VOR superaron en número a las aeronaves IFR equipadas con GPS. [ cita requerida ]
Existe cierta preocupación por el hecho de que la navegación GNSS esté sujeta a interferencias o sabotajes, lo que lleva en muchos países a conservar estaciones VOR para usarlas como respaldo. [ cita requerida ] La señal VOR tiene la ventaja de poder mapear estáticamente el terreno local. [ aclaración necesaria ]
La FAA de los EE. UU. planea [21] desmantelar para 2020 aproximadamente la mitad de las 967 [22] estaciones VOR en los EE. UU., conservando una "Red Operacional Mínima" para brindar cobertura a todas las aeronaves a más de 5000 pies sobre el suelo. La mayoría de las estaciones desmanteladas estarán al este de las Montañas Rocosas , donde hay más superposición en la cobertura entre ellas. [ cita requerida ] El 27 de julio de 2016, se publicó una declaración de política final [23] que especifica las estaciones que se desmantelarán para 2025. Un total de 74 estaciones se desmantelarán en la Fase 1 (2016-2020), y está programado sacar del servicio 234 estaciones más en la Fase 2 (2021-2025).
En el Reino Unido, se mantendrán operativos 19 transmisores VOR al menos hasta 2020. Los de Cranfield y Dean Cross se desmantelaron en 2014, y los 25 restantes se evaluarán entre 2015 y 2020. [24] [25] Se están realizando esfuerzos similares en Australia, [26] y en otros lugares.
En el Reino Unido y los Estados Unidos, está previsto conservar los transmisores DME en el futuro cercano incluso después de que se desmantelen los VOR ubicados conjuntamente. [8] [11] Sin embargo, hay planes a largo plazo para desmantelar DME, TACAN y NDB.
La señal VOR codifica un identificador en código morse, una voz opcional y un par de tonos de navegación. El acimut radial es igual al ángulo de fase entre el tono de navegación anterior y el anterior.
La señal convencional codifica el identificador de la estación, i ( t ) , la voz opcional a ( t ) , la señal de referencia de navegación en c ( t ) , y el componente isotrópico (es decir, omnidireccional). La señal de referencia se codifica en una subportadora F3 (color). La señal variable de navegación se codifica rotando mecánica o eléctricamente una antena direccional, g ( A , t ) , para producir modulación A3 (escala de grises). Los receptores (traza emparejada de color y escala de grises) en diferentes direcciones desde la estación pintan una alineación diferente de la señal demodulada F3 y A3.
La señal Doppler codifica el identificador de la estación, i ( t ) , la voz opcional, a ( t ) , la señal variable de navegación en c ( t ) , y el componente isotrópico (es decir, omnidireccional). La señal variable de navegación está modulada A3 (escala de grises). La señal de referencia de navegación se retrasa, t + , t − , al girar eléctricamente un par de transmisores. El desplazamiento azul Doppler cíclico y el desplazamiento rojo Doppler correspondiente, a medida que un transmisor se acerca y se aleja del receptor, dan como resultado una modulación F3 (color). El emparejamiento de transmisores desplazados igualmente alto y bajo de la frecuencia portadora isotrópica produce las bandas laterales superior e inferior. El cierre y el retroceso igualmente en lados opuestos del mismo círculo alrededor del transmisor isotrópico producen una modulación de subportadora F3, g ( A , t ) .
donde el radio de revolución R = F d C / (2 π F n F c ) es 6,76 ± 0,3 m.
La aceleración del transmisor 4 π 2 F n 2 R (24.000 g) hace que la revolución mecánica sea poco práctica y reduce a la mitad ( desplazamiento al rojo gravitacional ) la relación de cambio de frecuencia en comparación con los transmisores en caída libre.
Las matemáticas que describen el funcionamiento de un DVOR son mucho más complejas que las indicadas anteriormente. La referencia a "rotación electrónica" es una gran simplificación. La principal complicación se relaciona con un proceso que se denomina "mezcla". [ cita requerida ]
Otra complicación es que la fase de las señales de banda lateral superior e inferior deben estar sincronizadas entre sí. La señal compuesta es detectada por el receptor. La operación electrónica de detección desplaza efectivamente la portadora hasta 0 Hz, doblando las señales con frecuencias por debajo de la portadora, sobre las frecuencias por encima de la portadora. De esta manera, las bandas laterales superior e inferior se suman. Si hay un cambio de fase entre estas dos, entonces la combinación tendrá una amplitud relativa de (1 + cos φ). Si φ fuera 180°, entonces el receptor de la aeronave no detectaría ninguna subportadora (señal A3).
La "mezcla" describe el proceso por el cual una señal de banda lateral se conmuta de una antena a la siguiente. La conmutación no es discontinua. La amplitud de la siguiente antena aumenta a medida que disminuye la amplitud de la antena actual. Cuando una antena alcanza su amplitud máxima, la siguiente antena y la anterior tienen amplitud cero.
Al emitir desde dos antenas, el centro de fase efectivo se convierte en un punto entre las dos. De este modo, la referencia de fase se desplaza de forma continua alrededor del anillo, no escalonada, como sucedería con la conmutación discontinua de antena a antena.
En los sistemas de conmutación de antena electromecánicos que se utilizaban antes de que se introdujeran los sistemas de conmutación de antena de estado sólido, la mezcla era un subproducto de la forma en que funcionaban los conmutadores motorizados. Estos conmutadores hacían pasar un cable coaxial por 50 (o 48) entradas de antena. A medida que el cable se movía entre dos entradas de antena, acoplaba la señal en ambas.
Pero la mezcla acentúa otra complicación del DVOR.
Cada antena de un DVOR utiliza una antena omnidireccional. Estas suelen ser antenas de bucle Alford (véase Andrew Alford ). Desafortunadamente, las antenas de banda lateral están muy próximas entre sí, de modo que aproximadamente el 55% de la energía radiada es absorbida por las antenas adyacentes [ cita requerida ] . La mitad de esa energía se vuelve a radiar y la otra mitad se envía de vuelta a lo largo de las alimentaciones de antena de las antenas adyacentes [ cita requerida ] . El resultado es un patrón de antena que ya no es omnidireccional. Esto hace que la señal de banda lateral efectiva se module en amplitud a 60 Hz en lo que respecta al receptor de la aeronave. La fase de esta modulación puede afectar a la fase detectada de la subportadora. Este efecto se denomina "acoplamiento".
La combinación complica este efecto porque, cuando dos antenas adyacentes emiten una señal, crean una antena compuesta.
Imaginemos dos antenas que están separadas por su longitud de onda/2. En la dirección transversal, las dos señales se sumarán, pero en la dirección tangencial se cancelarán. Por lo tanto, a medida que la señal "se mueve" de una antena a la siguiente, la distorsión en el patrón de antena aumentará y luego disminuirá. La distorsión máxima se produce en el punto medio. Esto crea una distorsión de amplitud semirrígida de 1500 Hz en el caso de un sistema de 50 antenas (1440 Hz en un sistema de 48 antenas). Esta distorsión está modulada en amplitud con una modulación de amplitud de 60 Hz (también de unos 30 Hz). Esta distorsión puede sumarse o restarse a la distorsión de 60 Hz mencionada anteriormente según la fase de la portadora. De hecho, se puede añadir un desfase a la fase de la portadora (en relación con las fases de banda lateral) de modo que los componentes de 60 Hz tiendan a anularse entre sí. Sin embargo, hay un componente de 30 Hz que tiene algunos efectos perniciosos.
Los diseños DVOR utilizan todo tipo de mecanismos para intentar compensar estos efectos. Los métodos elegidos son los principales argumentos de venta de cada fabricante, que alaba las ventajas de su técnica frente a la de sus competidores.
Cabe señalar que el Anexo 10 de la OACI limita la modulación de amplitud de la subportadora en el peor de los casos al 40 %. Un DVOR que no empleara alguna técnica para compensar los efectos de acoplamiento y mezcla no cumpliría este requisito.
La precisión prevista del sistema VOR es de ±1,4°. Sin embargo, los datos de prueba indican que el 99,94% de las veces un sistema VOR tiene menos de ±0,35° de error [ cita requerida ] . El monitoreo interno de una estación VOR la apagará o cambiará a un sistema de reserva si el error de la estación excede algún límite. Una baliza VOR Doppler normalmente cambiará o se apagará cuando el error de rumbo exceda 1,0°. [ 14 ] Las autoridades nacionales del espacio aéreo a menudo pueden establecer límites más estrictos. Por ejemplo, en Australia, un límite de alarma primaria puede establecerse tan bajo como ±0,5° en algunas balizas VOR Doppler. [ cita requerida ]
La norma ARINC 711 – 10 del 30 de enero de 2002 establece que la precisión del receptor debe ser de 0,4° con una probabilidad estadística del 95% en diversas condiciones. Se puede esperar que cualquier receptor que cumpla con esta norma funcione dentro de estas tolerancias.
Todas las radiobalizas de navegación deben controlar su propia señal de salida. La mayoría tienen sistemas redundantes, de modo que el fallo de un sistema provocará un cambio automático a uno o más sistemas de reserva. Los requisitos de control y redundancia en algunos sistemas de aterrizaje por instrumentos (ILS) pueden ser muy estrictos.
La filosofía general seguida es que ninguna señal es preferible a una señal pobre.
Las balizas VOR se controlan a sí mismas mediante una o más antenas receptoras ubicadas lejos de la baliza. Las señales de estas antenas se procesan para controlar muchos aspectos de las señales. Las señales controladas se definen en varias normas estadounidenses y europeas. La norma principal es la Norma ED-52 de la Organización Europea para Equipos de Aviación Civil (EuroCAE). Los cinco parámetros principales controlados son la precisión de rumbo, los índices de modulación de la señal de referencia y variable, el nivel de la señal y la presencia de muescas (causadas por fallas individuales de la antena).
Obsérvese que las señales recibidas por estas antenas, en una baliza VOR Doppler, son diferentes de las señales recibidas por una aeronave. Esto se debe a que las antenas están cerca del transmisor y se ven afectadas por los efectos de proximidad. Por ejemplo, la pérdida de trayectoria en el espacio libre de las antenas de banda lateral cercanas será 1,5 dB diferente (a 113 MHz y a una distancia de 80 m) de las señales recibidas de las antenas de banda lateral del lado lejano. Para una aeronave distante no habrá una diferencia medible. De manera similar, la tasa pico de cambio de fase vista por un receptor proviene de las antenas tangenciales. Para la aeronave, estas trayectorias tangenciales serán casi paralelas, pero este no es el caso de una antena cerca del DVOR.
La especificación de precisión de rumbo para todas las radiobalizas VOR se define en el Anexo 10, Volumen 1 del Convenio sobre Aviación Civil Internacional de la Organización de Aviación Civil Internacional .
Este documento establece que el peor rendimiento de precisión de rumbo en un VOR convencional (CVOR) es de ±4°. Se requiere que un VOR Doppler (DVOR) sea de ±1°.
Todas las radiobalizas de navegación se revisan periódicamente para garantizar que funcionan de acuerdo con las normas internacionales y nacionales correspondientes. Esto incluye las radiobalizas VOR, los equipos de medición de distancia (DME), los sistemas de aterrizaje por instrumentos (ILS) y las radiobalizas no direccionales (NDB).
Su rendimiento se mide mediante aeronaves equipadas con equipos de prueba. El procedimiento de prueba VOR consiste en volar alrededor de la baliza en círculos a distancias y altitudes definidas, y también a lo largo de varios radiales. Estas aeronaves miden la intensidad de la señal, los índices de modulación de las señales de referencia y variables, y el error de rumbo. También medirán otros parámetros seleccionados, según lo soliciten las autoridades del espacio aéreo local o nacional. Cabe señalar que se utiliza el mismo procedimiento (a menudo en la misma prueba de vuelo) para verificar el equipo de medición de distancia (DME).
En la práctica, los errores de rumbo pueden superar con frecuencia los definidos en el Anexo 10 en algunas direcciones. Esto suele deberse a efectos del terreno, edificios cerca del VOR o, en el caso de un DVOR, a algunos efectos de contrapeso. Tenga en cuenta que las balizas VOR Doppler utilizan un plano de tierra elevado que se utiliza para elevar el patrón de antena efectivo. Crea un lóbulo fuerte en un ángulo de elevación de 30° que complementa el lóbulo de 0° de las propias antenas. Este plano de tierra se denomina contrapeso. Sin embargo, un contrapeso rara vez funciona exactamente como uno esperaría. Por ejemplo, el borde del contrapeso puede absorber y volver a irradiar señales de las antenas, y puede tender a hacer esto de manera diferente en algunas direcciones que en otras.
Las autoridades nacionales del espacio aéreo aceptarán estos errores de rumbo cuando se produzcan en direcciones que no sean las rutas de tráfico aéreo definidas. Por ejemplo, en zonas montañosas, el VOR puede proporcionar una señal con una intensidad y una precisión de rumbo suficientes sólo a lo largo de una trayectoria de aproximación a la pista.
Las balizas VOR Doppler son inherentemente más precisas que las VOR convencionales porque se ven menos afectadas por los reflejos de colinas y edificios. La señal variable en una DVOR es la señal FM de 30 Hz; en una CVOR es la señal AM de 30 Hz. Si la señal AM de una baliza CVOR rebota en un edificio o colina, la aeronave verá una fase que parece estar en el centro de fase de la señal principal y la señal reflejada, y este centro de fase se moverá a medida que el haz gira. En una baliza DVOR, la señal variable, si se refleja, parecerá ser dos señales FM de intensidades desiguales y fases diferentes. Dos veces por ciclo de 30 Hz, la desviación instantánea de las dos señales será la misma, y el bucle de sincronización de fase se confundirá (brevemente). A medida que las dos desviaciones instantáneas se alejen nuevamente, el bucle de sincronización de fase seguirá la señal con la mayor intensidad, que será la señal de línea de visión. Sin embargo, si la separación de fase de las dos desviaciones es pequeña, será menos probable que el bucle de sincronización de fase se sincronice con la señal verdadera durante un porcentaje mayor del ciclo de 30 Hz (esto dependerá del ancho de banda de la salida del comparador de fase en la aeronave). En general, algunas reflexiones pueden causar problemas menores, pero estos suelen ser de un orden de magnitud menor que en una baliza CVOR.
Si un piloto quiere aproximarse a la estación VOR desde el este, entonces la aeronave tendrá que volar hacia el oeste para llegar a la estación. El piloto utilizará el OBS para girar el dial de la brújula hasta que el número 27 (270°) se alinee con el puntero (llamado índice primario ) en la parte superior del dial. Cuando la aeronave intercepte el radial de 90° (al este de la estación VOR), la aguja se centrará y el indicador To/From mostrará "To". Observe que el piloto configura el VOR para indicar el recíproco; la aeronave seguirá el radial de 90° mientras que el VOR indica que el curso "hacia" la estación VOR es de 270°. Esto se llama "proceder hacia adentro en el radial 090". El piloto solo necesita mantener la aguja centrada para seguir el curso hacia la estación VOR. Si la aguja se desvía del centro, la aeronave girará hacia la aguja hasta que vuelva a estar centrada. Después de que la aeronave pase sobre la estación VOR, el indicador To/From indicará "From" y la aeronave procederá a salir en el radial de 270°. La aguja del CDI puede oscilar o alcanzar su escala máxima en el "cono de confusión" directamente sobre la estación, pero se centrará nuevamente una vez que la aeronave haya volado una corta distancia más allá de la estación.
En la ilustración de la derecha, observe que el anillo de rumbo está configurado con 360° (norte) en el índice principal, la aguja está centrada y el indicador To/From muestra "TO". El VOR indica que la aeronave está en el curso de 360° (norte) hacia la estación VOR (es decir, la aeronave está al sur de la estación VOR). Si el indicador To/From mostrara "From", significaría que la aeronave estaba en el radial de 360° desde la estación VOR (es decir, la aeronave está al norte del VOR). Observe que no hay absolutamente ninguna indicación de en qué dirección está volando la aeronave. La aeronave podría estar volando hacia el oeste y esta instantánea del VOR podría ser el momento en que cruzó el radial de 360°.
Antes de utilizar un indicador VOR por primera vez, se puede probar y calibrar en un aeropuerto con una instalación de prueba VOR o VOT. Un VOT se diferencia de un VOR en que reemplaza la señal direccional variable con otra señal omnidireccional, en cierto sentido transmitiendo un radial de 360° en todas las direcciones. El receptor NAV se sintoniza a la frecuencia VOT, luego se gira el OBS hasta que la aguja esté centrada. Si el indicador lee dentro de los cuatro grados de 000 con la bandera FROM visible o 180 con la bandera TO visible, se considera utilizable para la navegación. La FAA requiere pruebas y calibración de un indicador VOR no más de 30 días antes de cualquier vuelo bajo IFR. [27]
Existen muchos métodos disponibles para determinar el rumbo a seguir para interceptar un radial desde la estación o un curso hacia la estación. El método más común implica el acrónimo TITPIT. El acrónimo significa Sintonizar – Identificar – Girar – Paralelo – Interceptar – Seguir. Cada uno de estos pasos es muy importante para garantizar que la aeronave se dirija hacia donde se le está indicando. Primero, sintonice la frecuencia VOR deseada en la radio de navegación, segundo y más importante, identifique la estación VOR correcta verificando el código Morse que escucha con la carta seccional. Tercero, gire la perilla VOR OBS al radial (DESDE) o curso (HACIA) deseado hacia la estación. Cuarto, incline la aeronave hasta que el indicador de rumbo indique el radial o curso establecido en el VOR. El quinto paso es volar hacia la aguja. Si la aguja está a la izquierda, gire a la izquierda entre 30 y 45° y viceversa. El último paso es, una vez que la aguja VOR esté centrada, gire el rumbo de la aeronave nuevamente hacia el radial o curso para seguir el radial o curso volado. Si hay viento, será necesario un ángulo de corrección del viento para mantener la aguja del VOR centrada.
Existe otro método para interceptar un radial VOR y se alinea más estrechamente con el funcionamiento de un HSI ( Indicador de situación horizontal ). Los primeros tres pasos anteriores son los mismos: sintonizar, identificar y girar. En este punto, la aguja del VOR debe desplazarse hacia la izquierda o la derecha. Al mirar el indicador VOR, los números del mismo lado que la aguja siempre serán los rumbos necesarios para devolver la aguja al centro. Luego, el rumbo de la aeronave debe girarse para alinearse con uno de esos rumbos sombreados. Si se hace correctamente, este método nunca producirá una detección inversa. [ definición necesaria ] El uso de este método garantizará una comprensión rápida de cómo funciona un HSI, ya que el HSI muestra visualmente lo que estamos tratando de hacer mentalmente.
En el diagrama adyacente, una aeronave vuela con un rumbo de 180° mientras se encuentra en un rumbo de 315° desde el VOR. Después de girar la perilla OBS a 360°, la aguja se desvía hacia la derecha. La aguja sombrea los números entre 360 y 090. Si la aeronave vira hacia un rumbo en cualquier lugar de este rango, interceptará el radial. Aunque la aguja se desvía hacia la derecha, la forma más corta de virar hacia el rango sombreado es un giro hacia la izquierda.
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