Los principios básicos de la navegación aérea son idénticos a los de la navegación general , que incluye el proceso de planificar, registrar y controlar el movimiento de una nave de un lugar a otro. [1]
La navegación aérea exitosa implica pilotar una aeronave de un lugar a otro sin perderse, sin infringir las leyes que se aplican a las aeronaves ni poner en peligro la seguridad de quienes están a bordo o en tierra . La navegación aérea se diferencia de la navegación de naves de superficie en varios aspectos; Los aviones viajan a velocidades relativamente altas, lo que deja menos tiempo para calcular su posición en ruta. Normalmente, las aeronaves no pueden detenerse en el aire para determinar su posición en su tiempo libre. Las aeronaves están limitadas en términos de seguridad por la cantidad de combustible que pueden transportar; Por lo general, un vehículo de superficie puede perderse, quedarse sin combustible y simplemente esperar a que lo rescaten. Para la mayoría de los aviones no existe ningún rescate en vuelo. Además, las colisiones con obstáculos suelen ser mortales. Por lo tanto, el conocimiento constante de la posición es fundamental para los pilotos de aviones.
Las técnicas utilizadas para la navegación en el aire dependerán de si la aeronave vuela bajo reglas de vuelo visual (VFR) o reglas de vuelo por instrumentos (IFR). En este último caso, el piloto navegará utilizando exclusivamente instrumentos y radioayudas a la navegación como balizas, o según las indicaciones bajo control radar del control de tráfico aéreo . En el primer caso, un piloto navegará en gran medida utilizando " estimación " combinada con observaciones visuales (conocidas como practicaje ), con referencia a mapas apropiados. Esto se puede complementar con ayudas a la navegación por radio o sistemas de posicionamiento por satélite .
El primer paso en la navegación es decidir adónde se desea ir. Un piloto privado que planifica un vuelo bajo VFR generalmente utilizará una carta aeronáutica del área que se publica específicamente para uso de los pilotos. Este mapa representará de manera destacada el espacio aéreo controlado , las radioayudas para la navegación y los aeródromos , así como los peligros para volar, como montañas, altas antenas de radio, etc. También incluye suficientes detalles del terreno (pueblos, carreteras, áreas boscosas) para ayudar a la navegación visual. En el Reino Unido , la CAA publica una serie de mapas que cubren todo el Reino Unido a distintas escalas y se actualizan anualmente. La información también se actualiza en los avisos a los aviadores , o NOTAM.
El piloto elegirá una ruta, teniendo cuidado de evitar espacios aéreos controlados que no estén permitidos para el vuelo, zonas restringidas, zonas peligrosas, etc. La ruta elegida se traza en el mapa y las líneas trazadas se denominan track . El objetivo de toda navegación posterior es seguir la ruta elegida con la mayor precisión posible. Ocasionalmente, el piloto puede optar por seguir en una pierna una característica claramente visible en el terreno, como una vía de ferrocarril, un río, una carretera o una costa.
Cuando una aeronave está en vuelo, se mueve con respecto a la masa de aire a través de la cual vuela; por lo tanto, mantener una trayectoria precisa en tierra no es tan fácil como podría parecer, a menos que no haya ningún viento, algo que ocurre muy raramente. El piloto debe ajustar el rumbo para compensar el viento y poder seguir la trayectoria en tierra. Inicialmente, el piloto calculará los rumbos a volar para cada tramo del viaje antes de la salida, utilizando las direcciones y velocidades del viento pronosticadas proporcionadas por las autoridades meteorológicas para tal efecto . Estas cifras son generalmente precisas y se actualizan varias veces al día, pero la naturaleza impredecible del clima significa que el piloto debe estar preparado para realizar más ajustes en vuelo. Un piloto de aviación general (GA) a menudo utilizará una computadora de vuelo (un tipo de regla de cálculo ) o una computadora de navegación electrónica diseñada específicamente para calcular los rumbos iniciales.
El principal instrumento de navegación es la brújula magnética . La aguja o tarjeta se alinea con el norte magnético , que no coincide con el norte verdadero , por lo que el piloto también debe tener en cuenta esto, lo que se llama variación (o declinación) magnética. La variación que se aplica localmente también se muestra en el mapa de vuelo. Una vez que el piloto ha calculado los rumbos reales requeridos, el siguiente paso es calcular los tiempos de vuelo para cada tramo. Esto es necesario para realizar una navegación a estima precisa . El piloto también debe tener en cuenta la velocidad inicial más lenta durante el ascenso para calcular el tiempo hasta la cima del ascenso. También es útil calcular el punto máximo del descenso, o el punto en el que el piloto planearía comenzar el descenso para aterrizar.
El tiempo de vuelo dependerá tanto de la velocidad de crucero deseada del avión como del viento: un viento de cola acortará los tiempos de vuelo, un viento en contra los aumentará. La computadora de vuelo tiene escalas para ayudar a los pilotos a calcularlas fácilmente.
El punto de no retorno , a veces denominado PNR, es el punto de un vuelo en el que un avión tiene suficiente combustible, más cualquier reserva obligatoria, para regresar al aeródromo del que partió. Más allá de este punto, esa opción está cerrada y el avión debe dirigirse a algún otro destino. Alternativamente, con respecto a una región grande sin aeródromos, por ejemplo un océano, puede significar el punto ante el cual está más cerca de dar la vuelta y después del cual está más cerca de continuar. De manera similar, el punto de tiempo igual, denominado ETP (también punto crítico), es el punto del vuelo en el que tomaría el mismo tiempo continuar volando en línea recta o regresar al aeródromo de salida. El ETP no depende del combustible, sino del viento, lo que genera un cambio en la velocidad respecto al suelo desde y hacia el aeródromo de salida. En condiciones de viento nulo, el ETP se ubica a medio camino entre los dos aeródromos, pero en realidad se desplaza dependiendo de la velocidad y dirección del viento.
La aeronave que vuela a través del Océano, por ejemplo, tendría que calcular las ETP para un motor inoperativo, la despresurización y una ETP normal; todos los cuales podrían ser en realidad puntos diferentes a lo largo de la ruta. Por ejemplo, en situaciones de despresurización y un motor inoperativo, la aeronave se vería obligada a reducir altitudes operativas, lo que afectaría su consumo de combustible, velocidad de crucero y velocidad de avance. Por tanto, cada situación tendría una ETP diferente.
A los aviones comerciales no se les permite operar a lo largo de una ruta que esté fuera del alcance de un lugar adecuado para aterrizar si ocurre una emergencia como una falla de motor. Los cálculos de ETP sirven como estrategia de planificación, de modo que las tripulaciones de vuelo siempre tengan una "salida" en caso de emergencia, lo que permite un desvío seguro hacia la alternativa elegida.
La etapa final es anotar por qué áreas pasará la ruta o por las que pasará, y tomar nota de todas las cosas que se deben hacer: qué unidades ATC contactar, las frecuencias apropiadas, puntos de notificación visual, etc. También es importante tener en cuenta qué regiones de configuración de presión se ingresarán, de modo que el piloto pueda solicitar el QNH (presión del aire) de esas regiones. Finalmente, el piloto debe tener en mente algunos planes alternativos en caso de que la ruta no pueda volar por algún motivo, siendo las condiciones climáticas inesperadas las más comunes. En ocasiones, es posible que se le solicite al piloto que presente un plan de vuelo para un destino alternativo y que lleve combustible adecuado para ello. Cuanto más trabajo pueda hacer un piloto en tierra antes de la salida, más fácil le resultará en el aire.
La navegación con reglas de vuelo por instrumentos (IFR) es similar a la planificación de vuelo con reglas de vuelo visual (VFR), excepto que la tarea generalmente se simplifica mediante el uso de cartas especiales que muestran rutas IFR de baliza a baliza con la altitud segura más baja (LSALT), rumbos. (en ambos sentidos), y distancia marcada para cada ruta. Los pilotos IFR pueden volar en otras rutas, pero luego deben realizar todos esos cálculos ellos mismos; el cálculo de LSALT es el más difícil. Luego, el piloto debe observar el clima y las especificaciones mínimas para aterrizar en el aeropuerto de destino y los requisitos alternativos. Los pilotos también deben cumplir con todas las reglas, incluida su capacidad legal para utilizar una aproximación por instrumentos en particular, dependiendo de la última vez que realizaron una.
En los últimos años, las estrictas rutas de vuelo de baliza a baliza han comenzado a ser reemplazadas por rutas derivadas de técnicas de navegación basada en la performance (PBN). Cuando los operadores desarrollan planes de vuelo para sus aeronaves, el enfoque PBN los alienta a evaluar la precisión, integridad, disponibilidad, continuidad y funcionalidad generales de las ayudas a la navegación agregadas presentes dentro del espacio aéreo aplicable. Una vez que se han tomado estas determinaciones, el operador desarrolla una ruta que sea más eficiente en tiempo y combustible, respetando al mismo tiempo todas las preocupaciones de seguridad aplicables, maximizando así las capacidades de desempeño general tanto de la aeronave como del espacio aéreo.
Según el enfoque PBN, las tecnologías evolucionan con el tiempo (por ejemplo, las balizas terrestres se convierten en balizas satelitales) sin que sea necesario volver a calcular la operación subyacente de la aeronave. Además, las especificaciones de navegación utilizadas para evaluar los sensores y equipos disponibles en un espacio aéreo se pueden catalogar y compartir para informar las decisiones de actualización de equipos y la armonización continua de los diversos sistemas de navegación aérea del mundo.
Una vez en vuelo, el piloto debe esforzarse por seguir el plan; de lo contrario, perderse es muy fácil. Esto es especialmente cierto si vuela en la oscuridad o sobre un terreno monótono. Esto significa que el piloto debe respetar los rumbos, alturas y velocidades calculados con la mayor precisión posible, a menos que vuele según las reglas de vuelo visual . El piloto visual debe comparar periódicamente el terreno con el mapa ( practicaje ) para garantizar que se sigue la ruta, aunque generalmente se calculan y planifican los ajustes. Por lo general, el piloto volará durante algún tiempo según lo planeado hasta un punto donde las características del terreno sean fácilmente reconocibles. Si el viento es diferente al esperado, el piloto debe ajustar el rumbo en consecuencia, pero esto no se hace mediante conjeturas, sino mediante cálculo mental, a menudo utilizando la regla de 1 en 60 . Por ejemplo, un error de dos grados en la mitad del recorrido se puede corregir ajustando el rumbo cuatro grados en sentido contrario para llegar a la posición al final del tramo. Este también es un punto para reevaluar el tiempo estimado de la etapa. Un buen piloto se volverá experto en aplicar una variedad de técnicas para mantener el rumbo.
Si bien la brújula es el instrumento principal utilizado para determinar el rumbo, los pilotos generalmente se refieren al indicador de dirección (DI), un dispositivo accionado giroscópicamente que es mucho más estable que una brújula. La lectura de la brújula se utilizará para corregir periódicamente cualquier desviación ( precesión ) del DI. La brújula en sí solo mostrará una lectura constante cuando la aeronave haya estado en vuelo recto y nivelado el tiempo suficiente para permitirle estabilizarse.
Si el piloto no puede completar un tramo (por ejemplo, debido al mal tiempo o la visibilidad cae por debajo de los mínimos permitidos por la licencia de piloto), el piloto debe desviarse a otra ruta. Dado que se trata de un tramo no planificado, el piloto debe poder calcular mentalmente rumbos adecuados para dar la nueva trayectoria deseada. Usar la computadora de vuelo en vuelo generalmente no es práctico, por lo que se utilizan técnicas mentales para obtener resultados aproximados y listos. Generalmente se tiene en cuenta el viento asumiendo que el seno A = A, para ángulos menores de 60° (cuando se expresa en términos de una fracción de 60°; por ejemplo, 30° es la mitad de 60° y el seno 30° = 0,5). , que es suficientemente precisa. Un método para calcular esto mentalmente es el código de reloj . Sin embargo, el piloto debe estar especialmente atento al realizar desvíos para mantener el conocimiento de la posición.
Algunas desviaciones pueden ser temporales, por ejemplo para evitar una nube de tormenta local. En tales casos, el piloto puede girar 60 grados con respecto al rumbo deseado durante un período de tiempo determinado. Una vez libre de la tormenta, puede girar 120 grados en la dirección opuesta y volar en esa dirección durante el mismo período de tiempo. Esta es una maniobra de 'estrella de viento' y, sin vientos arriba, lo colocará nuevamente en su trayectoria original con un tiempo de viaje incrementado por la longitud de un tramo de desvío.
Otra razón para no depender de la brújula magnética durante el vuelo, además de calibrar el indicador de rumbo de vez en cuando, es que las brújulas magnéticas están sujetas a errores causados por las condiciones de vuelo y otras interferencias internas y externas en el sistema magnético. [2]
Muchos aviones GA están equipados con una variedad de ayudas a la navegación, como buscador de dirección automático (ADF), navegación inercial , brújulas , navegación por radar , rango omnidireccional VHF (VOR) y sistema de navegación global por satélite (GNSS).
ADF utiliza balizas no direccionales (NDB) en tierra para activar una pantalla que muestra la dirección de la baliza desde la aeronave. El piloto puede utilizar este rumbo para dibujar una línea en el mapa que muestre el rumbo de la baliza. Utilizando una segunda baliza, se pueden trazar dos líneas para localizar la aeronave en la intersección de las líneas. Esto se llama corte transversal. Alternativamente, si la trayectoria toma el vuelo directamente sobre una baliza, el piloto puede usar el instrumento ADF para mantener el rumbo relativo a la baliza, aunque "seguir la aguja" es una mala práctica, especialmente en presencia de un fuerte viento cruzado: el piloto La trayectoria real girará en espiral hacia la baliza, no lo que se pretendía. Los NDB también pueden dar lecturas erróneas porque utilizan longitudes de onda muy largas , que se desvían y reflejan fácilmente por las características del suelo y la atmósfera. Los NDB siguen utilizándose como forma común de navegación en algunos países con relativamente pocas ayudas a la navegación.
VOR es un sistema más sofisticado y sigue siendo el principal sistema de navegación aérea establecido para aeronaves que vuelan bajo IFR en aquellos países con muchas ayudas a la navegación. En este sistema, una baliza emite una señal especialmente modulada que consta de dos ondas sinusoidales desfasadas . La diferencia de fase corresponde al rumbo real relativo al norte magnético (en algunos casos, el norte verdadero) al que se encuentra el receptor de la estación. El resultado es que el receptor puede determinar con seguridad la orientación exacta de la estación. Nuevamente, se utiliza un corte transversal para señalar la ubicación. Muchas estaciones VOR también cuentan con equipos adicionales llamados DME ( equipo de medición de distancia ) que permitirán que un receptor adecuado determine la distancia exacta desde la estación. Junto con el rumbo, esto permite determinar una posición exacta a partir de una sola baliza. Para mayor comodidad, algunas estaciones VOR también transmiten información meteorológica local que el piloto puede escuchar, tal vez generada por un sistema automatizado de observación de superficie . Un VOR que comparte ubicación con un DME suele ser un componente de un TACAN .
Antes de la llegada del GNSS , la Navegación Celestial también era utilizada por navegantes capacitados en bombarderos militares y aviones de transporte en caso de que todas las ayudas electrónicas a la navegación se apagaran en tiempo de guerra. Originalmente, los navegantes utilizaban un astrodomo y un sextante regular , pero entre los años 1940 y 1990 se utilizó el sextante periscópico más aerodinámico. Desde la década de 1970, los aviones de pasajeros utilizaron sistemas de navegación inercial , especialmente en rutas intercontinentales, hasta que el derribo del vuelo 007 de Korean Air Lines en 1983 impulsó al gobierno de Estados Unidos a poner el GPS a disposición del uso civil.
Finalmente, una aeronave puede ser supervisada desde tierra utilizando información de vigilancia procedente, por ejemplo, de radar o multilateración . Luego, el ATC puede enviar información al piloto para ayudar a establecer la posición, o puede decirle al piloto la posición de la aeronave, dependiendo del nivel de servicio ATC que esté recibiendo el piloto.
El uso de GNSS en aviones es cada vez más común. GNSS proporciona información muy precisa sobre la posición, altitud, rumbo y velocidad de avance de la aeronave. GNSS pone a disposición del piloto GA la precisión de navegación que antes estaba reservada a grandes aviones equipados con RNAV . Recientemente, muchos aeropuertos incluyen aproximaciones por instrumentos GNSS . Las aproximaciones GNSS consisten en superposiciones de aproximaciones de precisión y no precisión existentes o aproximaciones GNSS independientes . Las aproximaciones que tienen las alturas de decisión más bajas generalmente requieren que el GNSS sea aumentado por un segundo sistema, por ejemplo, el Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS) de la FAA.
Los navegantes de vuelo civiles (un puesto de tripulación en su mayoría redundante, también llamado "navegador aéreo" o "navegador de vuelo"), se emplearon en aviones más antiguos, generalmente entre finales de la década de 1910 y la década de 1970. El tripulante, ocasionalmente dos miembros de la tripulación de navegación en algunos vuelos, era responsable de la navegación del viaje, incluida la navegación a estima y la navegación celeste . Esto era especialmente esencial cuando los viajes se realizaban sobre océanos u otras grandes masas de agua, donde originalmente no estaban disponibles las radioayudas para la navegación. (La cobertura satelital ahora se proporciona en todo el mundo). A medida que se pusieron en funcionamiento sofisticados sistemas electrónicos y GNSS , la posición del navegador fue discontinuada y su función fue asumida por pilotos-navegadores con doble licencia, y más tarde por los pilotos principales del vuelo (Capitán y Primer Oficial), lo que resultó en una reducción en el número de Posiciones de tripulación aérea para vuelos comerciales. Como la instalación de sistemas de navegación electrónicos en los paneles de instrumentos del Capitán y del FO era relativamente sencilla, la posición del navegante en la aviación comercial (pero no necesariamente en la aviación militar) se volvió redundante. (Algunos países encargan a sus fuerzas aéreas que vuelen sin ayudas a la navegación durante tiempos de guerra , por lo que siguen requiriendo la posición de un navegante). La mayoría de los navegantes aéreos civiles fueron retirados o despedidos a principios de la década de 1980. [3]
Citas
Bibliografía