En aviación , una aproximación controlada en tierra ( GCA ) es un tipo de servicio proporcionado por los controladores de tráfico aéreo mediante el cual guían a las aeronaves hacia un aterrizaje seguro, incluso en condiciones climáticas adversas, basándose en imágenes de radar primarias. Más comúnmente, un GCA utiliza información de un radar de aproximación de precisión (PAR, para aproximaciones de precisión con guía de trayectoria de planeo vertical) o de un radar de vigilancia de aeropuerto (ASR, que proporciona una aproximación por radar de vigilancia de no precisión sin guía de trayectoria de planeo). El término GCA puede referirse a cualquier tipo de aproximación guiada por radar terrestre, como PAR, PAR sin senda de planeo o ASR. [1] Cuando se proporciona guía tanto vertical como horizontal desde el PAR, la aproximación se denomina aproximación de precisión. Si no se proporciona una trayectoria de planeo PAR, incluso si se utiliza equipo PAR para guía lateral, se considera una aproximación que no es de 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 recientemente inaugurado Laboratorio de Radiación del MIT . El "RadLab" se había formado para desarrollar sistemas de radar basados en el magnetrón de cavidad , revelado por sus inventores en el 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 anti -radar de avión 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 avioneta y era consciente de los problemas para aterrizar aviones con mal tiempo. Rápidamente preguntó si el XT-1 podría usarse para esta función; Una vez fijado en un solo avión, el operador del radar podía leer las pantallas del radar y dar instrucciones al piloto para que los hablara hasta un punto cercano a la pista. El 10 de noviembre de 1941, se le concedió tiempo en el XT-1 y midió con éxito la posición de un avión de aterrizaje 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 . En este caso, el sistema se mostró incapaz de distinguir entre el avión y su reflejo en el agua. [2]
XT-1 se basó en el concepto de escaneo cónico , que aumenta en gran medida la precisión angular del radar al girar el haz alrededor de un patrón en forma de cono de aproximadamente 15 grados de ancho. Esto provocó que el haz barriera 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 aeroportuaria (ASR) de banda S que llevaba la aeronave al área general del aeropuerto, y un segundo radar de banda X , el radar de aproximación de precisión (PAR), con Antenas para guía vertical y horizontal que se movían de tal manera que no vieran el suelo. [2]
El primer ejemplo 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 con una "caja de compresión" de guía de ondas que realizaba el mismo escaneo sin que las antenas se movieran. Mark II también introdujo los "indicadores de posición del plan parcial ampliado", [2] luego reemplazados por el nombre más simple "escaneo beta".
Cuando el Mark II estuvo listo, las Fuerzas Aéreas del Ejército de EE. UU. ya habían desplegado 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, otorgando el contrato a Gilfillan Brothers en Los Ángeles. [2]
Mientras tanto, las pruebas con el Mark I continuaron. En noviembre de 1942 se trasladó a la estación de la Guardia Nacional Aérea de Quonset Point, donde Álvarez comenzó a disparar aproximaciones utilizando el sistema. El alférez de la Marina Bruce Giffin enjabonó el parabrisas de su SNB para demostrar su confianza en el sistema. El 1 de enero de 1943, un PBY Catalina consolidado casi se quedó sin combustible y se vio obligado a aterrizar a pesar del mal tiempo. El operador del Mark I convenció al PBY para que realizara un aterrizaje exitoso, el primer "salvado". [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 resultó en un contrato inmediato del Cuerpo de Señales del Ejército para 57 ejemplares de lo que llamaron MPN-1A de Gilfillan, mientras que el La Marina de los EE. UU. firmó un segundo contrato para 80 MPN-IC de Bendix Radio. Siguieron varias órdenes adicionales, incluida una orden del Ejército de 200 de ITT . [2]
El Reino Unido mantuvo un estrecho contacto con sus homólogos de RadLab e inmediatamente expresó 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 usarlo como sistema de aterrizaje primario. El ILS ofrecía la precisión y la guía vertical requeridas, pero requeriría agregar nuevas radios e instrumentos a cada avión. Como el GCA también requería sólo un receptor de radio normal para su funcionamiento, sería mucho más fácil de utilizar con las enormes flotas de bombarderos. [2]
En junio de 1943, el Mark I fue enviado al Reino Unido a bordo del acorazado HMS Queen Elizabeth y estacionado en 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 Lancaster en misión operativa la noche del 23 de agosto. Esto llevó a una solicitud de préstamo y arrendamiento de un radar GCA para cada aeródromo del Comando de Bombarderos de la RAF . Este pedido 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 se entregaron al ejército en el otoño de 1944. La primera unidad operativa se colocó 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 tenían uno. [2]
A principios de 1946, se entregaron tres MPN-1 sobrantes a la Junta de Aeronáutica Civil y se colocaron 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 en tierra es la técnica de tráfico aéreo más antigua que implementa completamente el radar para dar servicio a un avión. El sistema era sencillo, 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. Sólo se guía a un piloto a la vez (máximo 2 en determinadas circunstancias). [ cita necesaria ] Los controladores monitorean los sistemas de radar de aproximación de precisión dedicados para determinar el rumbo 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 las correcciones necesarias tanto para la velocidad de descenso (ruta de planeo) como para el rumbo (rumbo) para seguir la trayectoria de aproximación correcta.
Se muestran dos pistas en el alcance del radar de aproximación de precisión (PAR):
Siguiendo las órdenes del controlador para mantener la aeronave de aterrizaje tanto en la trayectoria de planeo como en la línea central de aproximación, el piloto llegará con precisión a la zona de aterrizaje de la pista. Para asegurar la integridad continua de las comunicaciones por radio, se requiere que los controladores realicen transmisiones de radio en ciertos intervalos mínimos dependiendo del tipo de flujo de aproximación y la fase de la aproximación. Para aterrizar, los pilotos deben tener a la vista la pista o el entorno de la pista antes de alcanzar la "altura de decisión", para aproximaciones PAR (generalmente 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 no -Aproximaciones de precisión. La visibilidad mínima publicada y la altura de decisión/altitud mínima de descenso varían según la iluminación de aproximación y de pista, los obstáculos en el corredor de aproximación, el tipo de aeronave y otros factores. Los pilotos de vuelos comerciales periódicamente deben demostrar competencia en aproximaciones PAR, y los controladores GCA deben realizar un número mínimo de aproximaciones de este tipo en un año para mantener la competencia.
Debido a su naturaleza intensiva en mano de obra (normalmente se requiere un controlador GCA para cada avión en la aproximación final), los GCA ya no se utilizan ampliamente en aeropuertos civiles y están descontinuados en muchas bases militares. Sin embargo, los controladores de tráfico aéreo en algunos lugares de los Estados Unidos deben mantener la moneda en su uso, mientras que la Fuerza Aérea Belga todavía utiliza el PAR para aproximaciones controladas en tierra a diario. La OTAN ha mantenido activo el GCA mientras la aviación civil adoptaba el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS). Los enfoques basados en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) que proporcionan orientación tanto lateral como vertical se están generalizando, con mínimos de aproximación tan buenos o casi tan buenos como GCA o ILS. Los enfoques ILS y GPS modernos eliminan la posibilidad de error humano por parte del controlador y pueden dar servicio a muchas aeronaves al mismo tiempo. La aproximación controlada en tierra es útil cuando la aeronave que se aproxima no está equipada con ayudas a la navegación sofisticadas y también puede convertirse en un salvavidas cuando las ayudas a la navegación a bordo de la aeronave no funcionan, siempre que funcione una radio de comunicación. En ocasiones, la aproximación controlada en tierra basada en PAR también es solicitada por pilotos cualificados cuando se enfrentan a una emergencia a bordo para aligerar su carga de trabajo. En los Estados Unidos, las aproximaciones por instrumentos deben ser monitoreadas por un PAR (si existe uno con un rumbo de aproximación final coincidente) durante ciertas condiciones, como horas de oscuridad o mal tiempo, dependiendo de la agencia de control (USAF, Ejército de EE. UU., USN o FAA). o a petición del piloto. [1]
Las aproximaciones controladas desde tierra han sido representadas en varias películas, incluidas Strategic Air Command , The Big Lift , Airport , Julie y Skyjacked .
La novela Glide Path de Arthur C. Clarke ficcionaliza el desarrollo original de GCA.
Clarke contribuyó a la aplicación temprana de GCA. GCA se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial para permitir a los pilotos que regresaban a la base aterrizar de forma segura cuando la visibilidad era mala. Fue esencial para mantener el flujo de suministros durante el puente aéreo de Berlín en 1948-1949.