En aviación , una aproximación controlada desde tierra ( GCA ) es un tipo de servicio proporcionado por los controladores de tránsito aéreo mediante el cual guían a las aeronaves hacia un aterrizaje seguro, incluso en condiciones meteorológicas adversas, basándose en imágenes de radar primario . Lo más habitual es que una GCA utilice información de un radar de aproximación de precisión (PAR, para aproximaciones de precisión con guía de senda de planeo vertical ) o de un radar de vigilancia de aeropuerto (ASR, que proporciona una aproximación con radar de vigilancia de no precisión sin guía de senda de planeo). El término GCA puede referirse a cualquier tipo de aproximación guiada por radar terrestre, como una PAR, una PAR sin senda de planeo o una ASR. [1] Cuando se proporciona tanto guía vertical como horizontal desde el PAR, la aproximación se denomina aproximación de precisión. Si no se proporciona una senda de planeo del PAR, incluso si se utiliza equipo PAR para guía lateral, se considera una aproximación de no precisión.
El concepto GCA fue desarrollado originalmente por el físico nuclear Luis Álvarez . Originario de la Universidad de California, Berkeley , en 1941 Álvarez fue invitado a unirse al recién inaugurado Laboratorio de Radiación del MIT . El "RadLab" se había formado para desarrollar sistemas de radar basados en el magnetrón de cavidad , revelado a ellos por sus inventores del Reino Unido durante la Misión Tizard a finales de 1940. Cuando Álvarez llegó a Boston , el RadLab ya había desarrollado un prototipo de un nuevo radar antiaéreo conocido como XT-1, que tenía la capacidad de rastrear automáticamente un objetivo seleccionado una vez "fijado" . Las versiones de producción del XT-1 comenzarían a entregarse en 1944 como el famoso SCR-584 . [2]
Álvarez también era piloto de aviones ligeros y estaba al tanto de los problemas que presentaba el aterrizaje de aviones con mal tiempo. Rápidamente preguntó si el XT-1 podría utilizarse para esta función; una vez fijado en un solo avión, el operador del radar podría leer las pantallas del radar y dar instrucciones al piloto para que lo llevara a un punto cercano a la pista. El 10 de noviembre de 1941, se le concedió un tiempo en el XT-1 y midió con éxito la posición de un avión que aterrizaba con la precisión requerida. En la primavera de 1942, el XT-1 se trasladó a Elizabeth City, Carolina del Norte , donde la ruta de aterrizaje se extendía sobre el estuario del río Pasquotank . Aquí el sistema demostró ser incapaz de distinguir entre el avión y su reflejo en el agua. [2]
El XT-1 se basaba en el concepto de escaneo cónico , que aumentaba enormemente la precisión angular del radar al rotar el haz alrededor de un patrón cónico de unos 15 grados de ancho. Esto hacía que el haz recorriera periódicamente el agua cuando apuntaba cerca del horizonte, lo que solía ocurrir cuando el avión se acercaba al suelo. [2]
En mayo de 1942 se desarrolló una nueva metodología que combinaba un radar de vigilancia de aeropuertos (ASR) de banda S que llevaba el avión al área general del aeropuerto, y un segundo radar de banda X , el radar de aproximación de precisión (PAR), con antenas separadas para guía vertical y horizontal que se movían de tal manera que evitaban ver el suelo. [2]
El primer ejemplar del nuevo sistema, conocido como Mark I, comenzó a probarse en noviembre de 1942. Una versión mejorada, Mark II, reemplazó las antenas de escaneo mecánico por una "caja de compresión" con guía de ondas que realizaba el mismo escaneo sin que las antenas se movieran. Mark II también introdujo los "indicadores de posición parcial expandida del plano", [2] que luego fueron reemplazados por el nombre más simple de "escaneo beta".
Cuando el Mark II estuvo listo, las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos ya habían utilizado ampliamente el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) SCS-51 para esta función y no mostraron ningún interés en el nuevo sistema. Sin embargo, en junio de 1942, la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico encargó diez ejemplares de todos modos y le dio el contrato a Gilfillan Brothers en Los Ángeles. [2]
Mientras tanto, las pruebas con el Mark I continuaron. En noviembre de 1942, fue trasladado a la estación de la Guardia Nacional Aérea de Quonset Point , donde Alvarez comenzó a realizar aproximaciones utilizando el sistema. El alférez de la Armada Bruce Giffin enjabonó el parabrisas de su SNB para demostrar su confianza en el sistema. El 1 de enero de 1943, un Consolidated PBY Catalina casi se había quedado sin combustible y se vio obligado a aterrizar a pesar del mal tiempo. El operador del Mark I convenció al PBY para que aterrizara con éxito, el primer "salvamento". [2]
Esta historia llamó la atención del Pentágono y el 14 de febrero de 1943 se llevó a cabo una demostración en el Aeropuerto Nacional de Washington . Esto dio como resultado un contrato inmediato del Cuerpo de Señales del Ejército para 57 ejemplares de lo que llamaron MPN-1A de Gilfillan, mientras que la Marina de los EE. UU. realizó un segundo contrato para 80 MPN-IC de Bendix Radio. Siguieron varios pedidos adicionales, incluido un pedido del Ejército por 200 de ITT . [2]
El Reino Unido se mantuvo en estrecho contacto con sus homólogos del RadLab e inmediatamente expresó su interés en el sistema. El Reino Unido había desarrollado su propio sistema de aproximación de baja precisión basado en el concepto de haz de Lorenz , que dependía únicamente de un receptor de radio de audio normal. Este sistema, el Blind Approach Beacon System , proporcionaba únicamente guía horizontal y no era lo suficientemente preciso como para utilizarlo como sistema de aterrizaje primario. El ILS ofrecía la precisión y la guía vertical requeridas, pero requeriría que se añadieran nuevas radios e instrumentos a cada aeronave. Como el GCA también requería únicamente un receptor de radio normal para su funcionamiento, sería mucho más fácil de utilizar con las vastas flotas de bombarderos. [2]
En junio de 1943, el Mark I fue enviado al Reino Unido a bordo del acorazado HMS Queen Elizabeth y se ubicó en la base de la RAF Elsham Wolds para realizar pruebas. Durante los meses siguientes, se llevaron a cabo más de 270 aproximaciones, incluido el regreso de 21 Avro Lancasters en una misión operativa en la noche del 23 de agosto. Esto condujo a una solicitud de préstamo y arriendo de un radar GCA para cada aeródromo del Mando de Bombardeo de la RAF . Esta orden ayudó a consolidar el interés de Estados Unidos en el sistema, y acordaron dejar el prototipo en el Reino Unido. [2]
Los primeros ejemplares del AN/MPN-1A de producción fueron entregados al Ejército en el otoño de 1944. La primera unidad operativa fue desplegada en Verdún en diciembre. Pronto se entregaron unidades al Pacífico, instaladas en Iwo Jima . Al final de la guerra, la mayoría de los aeródromos de Europa y el Pacífico contaban con uno. [2]
A principios de 1946, tres MPN-1 sobrantes fueron entregados a la Junta de Aeronáutica Civil y colocados en el Aeropuerto Nacional de Washington , el Aeropuerto LaGuardia y el Aeropuerto Midway de Chicago . Esto dio lugar a nuevos pedidos de versiones más desarrolladas de los sistemas ASR y PAR. [2]
La aproximación controlada desde tierra es la técnica de tráfico aéreo más antigua que implementa plenamente el radar para dar servicio a un avión. El sistema era simple, directo y funcionaba bien, incluso con pilotos sin formación previa. Requiere una comunicación estrecha entre los controladores de tráfico aéreo en tierra y los pilotos de las aeronaves que se aproximan. Solo se guía a un piloto a la vez (máximo de dos en determinadas circunstancias). [ cita requerida ] Los controladores supervisan los sistemas de radar de aproximación de precisión dedicados para determinar el curso y la altitud precisos de las aeronaves que se aproximan. Luego, los controladores proporcionan instrucciones verbales por radio a los pilotos para guiarlos hasta el aterrizaje. Las instrucciones incluyen correcciones tanto de la velocidad de descenso (trayectoria de planeo) como del rumbo (curso) necesarias para seguir la trayectoria de aproximación correcta.
En el visor del radar de aproximación de precisión (PAR) se muestran dos pistas:
Si se siguen las órdenes del controlador para mantener la aeronave en la trayectoria de planeo y en la línea central de aproximación, el piloto llegará con precisión a la zona de toma de contacto de la pista. Para garantizar la integridad continua de la comunicación por radio, los controladores deben realizar transmisiones por radio a intervalos mínimos determinados, según el tipo de flujo de aproximación y la fase de la aproximación. Para aterrizar, los pilotos deben tener la pista o el entorno de la pista a la vista antes de alcanzar la "altura de decisión" para las aproximaciones PAR (normalmente entre 100 y 400 pies por encima de la zona de toma de contacto de la pista) o antes del "punto de aproximación frustrada" para las aproximaciones que no son de precisión. La visibilidad mínima publicada y la altura de decisión/altitud mínima de descenso varían según la iluminación de la aproximación y de la pista, los obstáculos en el corredor de aproximación, el tipo de aeronave y otros factores. Los pilotos de vuelos comerciales deben demostrar periódicamente su competencia en la aproximación PAR, y los controladores de GCA deben realizar un número mínimo de dichas aproximaciones al año para mantener la competencia.
Debido a su naturaleza intensiva en mano de obra (normalmente se requiere un controlador GCA para cada aeronave en aproximación final), los GCA ya no se utilizan ampliamente en los aeropuertos civiles y se están descontinuando en muchas bases militares. Sin embargo, los controladores de tráfico aéreo en algunos lugares de los Estados Unidos deben mantener vigente su uso, mientras que la Fuerza Aérea Belga todavía utiliza el PAR para aproximaciones controladas desde tierra a diario. La OTAN ha mantenido activo el GCA mientras que la aviación civil adoptó el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS). Las aproximaciones basadas en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) que proporcionan guía lateral y vertical se están utilizando ampliamente, con mínimos de aproximación tan buenos o casi tan buenos como los del GCA o el ILS. Las aproximaciones modernas con ILS y GPS eliminan la posibilidad de error humano por parte del controlador y pueden dar servicio a muchas aeronaves al mismo tiempo. La aproximación controlada desde tierra es útil cuando la aeronave que se aproxima no está equipada con ayudas de navegación sofisticadas y también puede convertirse en un salvavidas cuando las ayudas de navegación a bordo de una aeronave no funcionan, siempre que funcione una radio de comunicación. En ocasiones, los pilotos cualificados también solicitan la aproximación controlada desde tierra basada en PAR cuando se enfrentan a una emergencia a bordo para aligerar su carga de trabajo. En los Estados Unidos, las aproximaciones instrumentales deben ser supervisadas por un PAR (si existe uno con un curso de aproximación final coincidente) durante determinadas condiciones, como períodos de oscuridad o mal tiempo, según la agencia que lo controle (USAF, US Army, USN o FAA) o a petición del piloto. [1]
Los enfoques controlados desde tierra se han representado en varias películas, entre ellas Strategic Air Command , The Big Lift , Airport , Julie y Skyjacked .
La novela Glide Path de Arthur C. Clarke novela el desarrollo original de GCA.
Clarke contribuyó a la aplicación temprana del GCA. El GCA se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial para permitir que los pilotos que regresaban a la base pudieran aterrizar de manera segura cuando la visibilidad era deficiente. Fue esencial para mantener el flujo de suministros durante el puente aéreo de Berlín en 1948-49.