Sisteme de ghidare la aterizare

Introducere

Evaluarea apropierii până la pista şi manevrele de aterizare care

trebuie executate sunt părţile cele mai dificile in cazul pilotării la

vedere. Astfel, in timpul apropierii trebuie nu numai sã se

supravegheze foarte atent viteza dar simultan şi constant, sã se

asigure corecţiile necesare în toate din cele trei dimensiuni pentru a

putea urma, în ordinea corecta, traiectoria optima de zbor. Pentru

simplificarea acestor manevre se folosesc sisteme de semnalizare a

pistei si a trasei ideale de coborâre.

Menţinerea unei pante de apropiere exacte fără ajutorul

sistemelor vizuale de indicare a pantei de apropiere, a devenit şi mai

dificilă odată cu introducerea motoarelor turboreactoare. Vechile

aeronave cu elice răspundeau aproape imediat la mărirea puterii

motorului deoarece, rotindu-se mai repede, elicele accelerau curentul

de aer care intra în contact cu aripile, fapt care antrena creşterea

imediată a portanţei. Turboreactoarele nu numai că răspund mult mai

lent la modificările comenzilor privind puterea motoarelor dar nici nu

au un efect direct asupra curentului de aer de la suprafaţa aripii, astfel

ca trebuie ca întreaga masă a aeronavei să fie supusă unei acceleraţii

în urma unei creşteri de putere a motoarelor pentru ca din aceasta să

rezulte o creştere a portanţei si implicit a traiectoriei de zbor.

Sisteme de navigaţie pentru aterizare

Aterizarea avioanelor pe vizibilitate redusă dar în deplină

securitate utilizând instrumentele de la bordul avionului, a fost o

problemă care a preocupat aviaţia de transport încă de la începutul

creării sale. Primele sisteme de aterizare după instrumente au apărut

în Germania în anul 1932 (sistemul Lorenz) apoi prin perfecţionări

treptate s-a ajuns la un sistem standardizat în întreaga lume, numit ILS.

La ora actuală el reprezintă sistemul principal pentru efectuarea

procedurilor de apropiere pe toate aeroporturile deschise traficului de

pasageri şi marfă. Dacă se ţine seama că sistemul ILS constituie şi baza

procedurii de aterizare automată, se poate admite că sistemul este în

plină evoluţie. In viitor sistemul MLS (Microwave Landing System) va

înlocui sistemul deja clasicul ILS. Acesta este conceput cu o precizie

ridicata de ghidare la aterizare cu precizie de centimetrii, permiţând

implementarea sistemelor de aterizare automata controlata de la sol.

In present exista câteva sisteme MLS instalate in lume, dar acestea vor

coexista mult timp împreună cu sistemul ILS.

Sistemul de aterizare instrumentala ILS (Instrument

Landing System) este folosit de peste 40 de ani si este sistemul cu

cea mai mare acurateţe pentru ghidare la aterizare general acceptat.

Este format din localizatorul LLZ (Localizer), un emiţător VHF

directional, emiţătorul de panta GS (Glideslope) UHF si markere

verticale OM, MM.

Sistemul ILS reprezintă un complex de mijloace radiotehnice la

sol şi la bordul avionului, care permit pilotului sa aterizeze în orice

condiţii meteorologice, astfel:

permite menţinerea direcţiei de apropiere la aterizare,

corespunzătoare planului vertical ce trece prin axa pistei ;

păstrând direcţia de apropiere la aterizare, avionul poate să

coboare sub un unghi predeterminat, adică să păstreze o pantă,

astfel încât să ajungă la punctul optim de contact cu pista ;

să determine 2 distanţe faţă de pragul pistei, marcate pe harta

si cunoscute de echipaj – la momentul trecerii prin pozitiile

cunoscute si marcate (respectiv la trecerea pe deasupra

emitatoarelor marker) echipajul primeste un semnal sonor

specific.

Un sistem ILS se compune dintr-un complex de instalaţii,

dispozitive, agregate, etc, dispuse la sol şi la bordul avionului.

la sol:

- un radiofar de direcţie (aliniament);

- un radiofar de pantă;

- 2 sau 3 radiomarkere;

- dispozitive pentru controlul funcţionării corecte

(monitoare);

- dispozitive de comandă şi semnalizare la distanţă;

- sistem de alimentare propriu (de rezervă).

la bord:

- un receptor pentru semnalele

radiofarului de direcţie si un receptor

pentru semnalele radiofarului de

pantă;

- un indicator cu două ace în

cruce (CDI);

- un receptor pentru semnalele radiomarkerelor;

- dispozitiv de semnalizare optică şi sonoră a recepţionării

semnalelor radiomarkerelor.

Radiofarul de direcţie (LLZ) sau aliniament este amplasat în

partea opusă direcţiei de aterizare, dincolo de pragul pistei, în

prelungirea axei, la o distanţă ce variază între 200 şi 500 m. Puterea de

emisie a radiofarului este în jurul lui 50W, iar gama de frecvenţe

utilizată este cuprinsă între 108,1 MHz şi 112 MHz. El dispune în

principiu de două antene dipol prevăzute cu un reflector parabolic, care

permite acoperirea unui sector de ± 70° faţă de axa pistei pe o

distanţă de aproximativ 45 km la 600 m înălţime de zbor.

Frecvenţa purtătoare a emiţătorului este modulată în amplitudine

simultan cu frecvenţele de 90 şi 150 Hz formând două diagrame

radiante care prin suprapunere dau naştere unui fascicol sub forma

unui sector îngust de 5° şi a cărui bisectoare este axa pistei. Acesta se

mai numeşte şi fascicolul de faţă al radiofarului de direcţie. Pentru un

observator care se găseşte la intrarea pistei, cu faţa spre radiofar,

modulaţia de 150 Hz se află la dreapta, iar cea de 90 Hz la stînga axei

pistei.

Emiţătorul radiofarului de

direcţie mai este modulat

periodic cu o frecvenţă de 1.020

Hz corespunzătoare semnalului

de identificare al sistemului,

format din 3 litere din alfabetul

Morse. Durata de transmitere

este de 5 semnale pe minut.

Fiecare radiofar de

direcţie este format din două

echipamente de emiţătoare

identice, unul de bază şi unul de

rezervă, precum şi un dispozitiv de control automat al funcţionării (mo-

nitor). În cazul apariţiei unei defecţiuni în funcţionarea vreunui bloc,

dispozitivul comută automat al doilea echipament, semnalizând acest

lucru la panoul principal de comandă şi control.

Radiofarul de pantă (GP) este amplasat la o distanţă cuprinsă

între 125 şi 380 m faţă de pragul de aterizare al pistei şi lateral la 120 -

185 m. Puterea de emisie a radiofarului este în jurul a 20W, iar gama

de frecvenţă utilizată este 328 - 355,4 MHz, deci gama frecvenţelor

ultraînalte (UHF). Antena specială formată de regulă din două elemente

montate pe un pilon vertical, permite prin ajustare stabilirea unui unghi

de pantă cuprins între 2° şi 4°, dintre care cel optim este de 2,5°.

Distanţa de acţiune între limitele de 8° faţă de axa pistei este de

aproximativ 18 km la o înălţime de zbor de 600 m.

Ca şi la radiofarul de direcţie, frecvenţa purtătoare a emiţătorului

este modulată în amplitudine simultan cu frecvenţa de 90 şi 150 Hz,

formând două diagrame de radiere care se suprapun. Acestea

constituie un sector de 1° a cărui bisectoare este planul înclinat ce

trece prin panta de coborâre stabilită. Modulaţia de 150 Hz este

amplasată dedesubtul pantei, iar cea de 90 Hz deasupra acesteia.

Comparativ cu sectorul de direcţie, sectorul de pantă este mult mai

îngust ceea ce presupune o fineţe a manevrelor avionului în plan

vertical mult mai pronunţată.

Radiomarkerele sunt amplasate în axa pistei la distanţe stabilite

prin norme. Ele sunt în număr de 3, din care practic, pentru sistemele

ILS de categoria I şi în majoritatea cazurilor de categoria a II-a, se

utilizează numai două. Ele lucrează pe frecvenţa de 75 MHz, la fel ca şi

celelalte radiomarkere de pe lângă radiofarurile nedirecţionale de rută

sau radio-balize.

Puterea lor de emisie este în jurul de 2,5W, ceea ce asigură o

diagramă de radiere verticală suficientă pentru efectuarea procedurilor

de apropiere după instrumente. Ca şi radiofarul de direcţie şi de pantă,

radiomarkerele au un dispozitiv de control automat al funcţionării.

Scopul radiomarkerului exterior (OM) este acela de a permite

aeronavelor din zbor, în etapa apropierii intermediare şi finale, să

verifice înălţimea obligată de zbor şi distanţa faţă de pragul pistei. De

obicei, în punctul radiomarkerului exterior se amplasează şi o

radiobaliză (LOM) care ajută la efectuarea procedurii.

Scopul radiomarkerului intermediar (MM) este acela de a indica

pe vizibilitate redusă momentul ghidajului vizual după reperele de la

sol.

Radiomarkerul interior (IM, doar uneori exista), atunci când este

prevăzut în sistem, poate fi amplasat la o distanţă cuprinsă între 75 şi

450 m şi la maximum 30 m lateral de ax. Frecvenţa purtătoare este

modulată în amplitudine cu 3,000 Hz transmiţând pentru identificare în

mod continuu 6 puncte pe secundă. Durata de zbor a unui avion în

cuprinsul diagramei de radiere în condiţiile arătate la radiomarkerul

exterior este de 3 ± 1 secundă.

Scopul radiomarkerului interior este acela de a avertiza echipajul

în condiţii de vizibilitate foarte reduse asupra imediatei apropieri de

pragul pistei. De regulă, când se instalează un radiomarker interior,

distanţa lui faţă de prag corespunde înălţimii de luarea deciziei pentru

panta nominală a sistemului.

Clasificarea sistemelor ILS

Ţinând cont de fiabilitatea şi integritatea agregatelor şi

dispozitivelor componente, precum şi de gradul de precizie, sistemele

ILS se clasifică în 5 categorii de performanţe care determină

exploatarea operaţională a unui aerodrom:

- Sistemul ILS de categoria I este sistemul cu performanţa cea

mai scăzută, care permite efectuarea procedurii de apropiere

pînă la o înălţime de luarea deciziei de 60 m, şi o vizibilitate

orizontală de 800 m.

- Sistemul ILS de categoria a II-a are o performanţă mai ridicată,

permiţînd efectuarea procedurii de apropiere până la o înălţime

de luarea deciziei de 30 m şi o vizibilitate orizontală de 400 m.

Majoritatea aeroporturilor internaţionale sunt dotate cu sisteme

de categoria a II-a.

- Sistemul ILS de categoria a III-a A permite efectuarea procedurii

de apropiere până la o înălţime de luarea deciziei de 0 m şi o

vizibilitate orizontală de 200 m.

- Sistemul ILS de categoria a III-a B permite efectuarea procedurii

de apropiere pînă la o înălţime de luarea deciziei de 0 m şi o

vizibilitate orizontală de 50 m.

- Sistemul ILS de categoria a III-a C are performanţa cea mai

ridicată, permiţînd ghidajul avionului pe timpul apropierii finale

şi pe pistă cu o înălţime de luarea deciziei de 0 m şi o

vizibilitate orizontală de asemenea de 0 m.

Sisteme de iluminare la sol

Iluminarea pistei cu un sistem de balizare dedicat este extrem de

importanta, localizarea vizuala pistei la aterizare fiind absolut esenţială

pentru încheierea zborului in condiţii de siguranţă. Totodată, in cazul

aeroporturilor mari, balizarea pistei, a cailor de rulare si a platformelor

cu lumini colorate specific asigura dirijarea la sol a avioanelor, acestea

urmând liniile de culoare după un algoritm care este transmis

echipajelor de către turnul de control.

Caracteristicile sistemului de balizare luminoasă al aeroportului

pot fi clasificate în patru rubrici principale şi anume:

configuraţia;

culoarea;

intensitatea luminoasă;

bătaia (acoperire, distanţa la

care poate fi văzut

dispozitivul);

Configuraţia şi culoarea sunt

elemente care furnizează informaţiile

esenţiale pentru orientarea dinamică (in zbor sau mers) a avioanelor.

Configuraţia furnizează informaţii de dirijare iar culoarea oferă pilotului

date privind poziţia aparatului.

Intensitatea luminoasă şi bătaia (acoperirea) sunt

caracteristici esenţiale ale luminilor necesare pentru a se asigura un

randament bun al configuraţiei şi culorii.

Aceste patru elemente sunt

valabile pentru toate dispozitivele

luminoase ale aeroportului dar variază

foarte mult în funcţie de diferiţi factori

cum ar fi dimensiunile aeroportului

şi/sau condiţiile de vizibilitate.

Iluminarea pistei si a traseului de

sol este esenţială atât la aterizare cat si

la decolare, balizajul indicând o serie de

informaţii de poziţie necesare

echipajului atunci când se afla la sol sau

in imediata apropiere (verticala) a

pistei. De menţionat faptul ca exista mai multe standarde privitoare la

configuraţia balizajului, aceasta variind in funcţie de tipul si

configuraţia pistei, precum si de categoria aeroportului. Indiferent de

situaţie, sistemul de balizaj trebuie sa semnalizeze cel puţin

următoarele:

Axul pistei (alb – marcaj

premergător);

Latralele pistei (alb);

Capul pistei (verde);

Finalul pistei (roşu);

La apropiere si aterizare, sistemele

de iluminare la sol au rolul sa orienteze

echipajul către pista, transmiţând

acestuia atât informaţia de panta care

trebuie urmărită in vederea executării

unei aterizări corecte. Se remarca 2

sisteme de semnalizare general folosite

pe aeroporturi:

Indicator vizual de panta (VASI

– Visual Approach Slope Indicator) este

un sistem de semnalizare a poziţiei

avionului fata de panta de coborâre

ideală, sistemul fiind compus din 4

blocuri luminoase bicolore (alb si roşu), amplasate lateral fata de pista,

la 150m si 300m fata de începutul pistei si care pot prezenta

următoarele semnale:

ALB – ALB = avionul este prea sus

ALB – ROSU = poziţie corecta

ROSU – ROSU = avionul este prea jos

Sistemul VASI este eficient in cazul aeroporturilor mici si suficient

de precis pentru avioane mici (acestea fiind mai uşor manevrabile si

Prea JOS CORECT Prea SUS

necesitând distante mai mici pentru oprire), dar, se poate dovedi

insuficient de precis pentru ghidarea avioanelor mari. Astfel, in cazul

aeroporturilor moderne (de clasa superioara) se apelează la soluţii de

semnalizare de precizie mai buna, capabile sa transmită pilotului

informaţii exacte privitoare la panta de coborâre.

Sistemul de indicare a pantei la apropiere de precizie

(PAPI – precision approach path indicator) este realizat dintr-un

ansamblu de 4 blocuri luminoase bicolore (alb si roşu), amplasate in

laterala stânga a pistei si care pot semnaliza următoarele:

ALB ALB ALB ALB = mult prea sus (panta peste 3.5º)

ALB ALB ALB ROSU = prea sus (panta 3.2º – 3.5º)

ALB ALB ROSUROSU = panta normala (3.0º)

ALB ROSUROSUROSU = prea jos (panta 2.8º – 2.5º)

ROSUROSUROSUROSU = mult prea jos (panta sub 2.5º)

Marcaje la pista

Marcajele pentru destinaţia pistei constau intr-un număr de doua

cifre iar in cazul pistelor paralele, acest număr este însoţit de o litera:

numărul de doua cifre exprima direcţia magnetica pe care este

situata pista in grade fata de Nord, rotunjit la cel mai apropiat

număr întreg de ordinul zecilor si apoi împărţit la 10. De

exemplu, pista 36 este aliniata la ~360º fata de nord, pista 9 va

desemna o pista aliniata la ~90º fata de nord iar pista 1-7 va fi

aliniata la ~170º fata de nord. In cazul in care pista poate fi

folosita in ambele direcţii, vor fi marcate ambele capete ale

pistei, numerele fiind decalate cu 180º. Astfel, pista 9 devine

pista 27 când este folosita din direcţia opusa. Pentru claritatea

transmisiei radio, fiecare cifra este pronunţată separat.

in cazul pistelor paralele, fiecare număr este însoţit de o litera,

L(left – pista stanga), C(center – pista centrala) si R(right – pista

drepta), după cum urmează, in ordine de la stânga la dreapta

privind dinspre direcţia de apropiere:

- 2 piste paralele: L R

- 3 piste paralele: L C R

- 4 piste paralele: L R L R

- 5 piste paralele: L C R L R

Numerele si cifrele trebuie sa aibă forma si proporţiile arătate in figura

următoare:

Sistemul NDB (Nondirectional Beacon) de la sol folosit împreună

cu echipamentul de la bordul aeronavei ADF (Automatic Direction

Finding), este un mijloc de radionavigaţie pentru apropieri de non-

precizie. Acest sistem foloseşte frecvente joase si medii (190-1.750

kHz).

Exista doua tipuri de NDB: NDB Local care este de putere scăzuta

si este folosit pentru aeroporturi pentru ghidare la aterizare si NDB de

ruta, de putere ridicata (in zone oceanice poate ajunge la câteva sute

de mile), care este folosit pentru navigaţia pe cai aeriene si pentru

zonele de aşteptare.

In prezent aproape toate aeroporturile sunt dotate cu NDB. In

viitor se plănuieşte înlocuirea lor cu alte sisteme de acurateţe ridicata

ca GPS (Global Position Sysem).