Πώς οι πιλότοι χρησιμοποιούν την Πλοήγηση Αέρα για να πετάξουν

Η αεροναυτιλία επιτυγχάνεται με διάφορες μεθόδους. Η μέθοδος ή το σύστημα που χρησιμοποιεί ένα πιλοτικό για την πλοήγηση στο σημερινό σύστημα εναέριου χώρου θα εξαρτηθεί από τον τύπο πτήσης που θα συμβεί (VFR ή IFR), ποια συστήματα πλοήγησης είναι εγκατεστημένα στο αεροσκάφος και ποια συστήματα πλοήγησης είναι διαθέσιμα σε μια συγκεκριμένη περιοχή.

Dead Reckoning και Pilotage

Στο πιο απλό επίπεδο, η πλοήγηση επιτυγχάνεται μέσω ιδεών γνωστών ως νεκρή αναμέτρηση και πλοήγηση. Η πλοήγηση είναι ένας όρος που αναφέρεται στη μοναδική χρήση οπτικών αναφορών εδάφους. Ο πιλότος εντοπίζει ορόσημα, όπως ποτάμια, πόλεις, αεροδρόμια και κτίρια και περιηγείται μεταξύ τους. Το πρόβλημα με την πλοήγηση είναι ότι, συχνά, οι αναφορές δεν φαίνονται εύκολα και δεν μπορούν εύκολα να εντοπιστούν σε συνθήκες χαμηλής ορατότητας ή εάν ο χειριστής απογειωθεί ακόμη και ελαφρώς. Ως εκ τούτου, εισήχθη η ιδέα της νεκράς αναμέτρησης.

Η νεκρή αναμέτρηση περιλαμβάνει τη χρήση οπτικών σημείων ελέγχου μαζί με τους υπολογισμούς χρόνου και απόστασης. Ο πιλότος επιλέγει σημεία ελέγχου τα οποία είναι εύκολα αντιληπτά από τον αέρα και ταυτοποιηθεί επίσης στον χάρτη και στη συνέχεια υπολογίζει το χρόνο που θα χρειαστεί για να πετάξει από το ένα σημείο στο επόμενο, με βάση τον υπολογισμό της απόστασης, της ταχύτητας αέρα και του ανέμου. Ένας υπολογιστής πτήσης βοηθάει τους πιλότους να υπολογίζουν τον υπολογισμό του χρόνου και της απόστασης και ο χειριστής συνήθως χρησιμοποιεί ένα ημερολόγιο προγραμματισμού πτήσης για να παρακολουθεί τους υπολογισμούς κατά τη διάρκεια της πτήσης.

Ραδιοφωνική πλοήγηση

Με τα αεροσκάφη εξοπλισμένα με βοηθήματα ραδιοπλοήγησης (NAVAIDS), οι πιλότοι μπορούν να πλοηγηθούν με μεγαλύτερη ακρίβεια απ 'ό, τι μόνο με τη νεκρή αναμέτρηση. Το ραδιόφωνο NAVAIDS έρχεται σε πρακτικό χειρισμό σε συνθήκες χαμηλής ορατότητας και λειτουργεί ως κατάλληλη εφεδρική μέθοδος για πιλότους γενικής αεροπορίας που προτιμούν τη νεκρή αναμέτρηση. Είναι επίσης ακριβέστερες. Αντί να πετάνε από το σημείο ελέγχου στο σημείο ελέγχου, οι πιλότοι μπορούν να πετάξουν μια ευθεία γραμμή σε ένα "fix" ή ένα αεροδρόμιο. Για τις λειτουργίες IFR απαιτούνται επίσης ειδικές συσκευές NAVAIDS.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ραδιοπλοήγησης NAVAIDS που χρησιμοποιούνται στην αεροπορία:

• ADF / NDB: Η πιο στοιχειώδης μορφή ραδιοπλοήγησης είναι το ζεύγος ADF / NDB. Ένας NDB είναι ένας μη κατευθυντικός ραδιοφωνικός φάρος ο οποίος είναι τοποθετημένος στο έδαφος και εκπέμπει ένα ηλεκτρικό σήμα προς όλες τις κατευθύνσεις. Εάν ένα αεροσκάφος είναι εφοδιασμένο με έναν αυτόματο εντοπιστή κατεύθυνσης (ADF), θα εμφανίσει τη θέση του αεροσκάφους σε σχέση με τον σταθμό NDB στο έδαφος. Το μέσο ADF είναι βασικά ένας δείκτης βέλους τοποθετημένος πάνω από μια οθόνη τύπου κάρτας πυξίδας. Το βέλος δείχνει πάντοτε προς την κατεύθυνση του σταθμού NDB, πράγμα που σημαίνει ότι εάν ο πιλότος δείχνει το αεροσκάφος προς την κατεύθυνση του βέλους σε μια κατάσταση χωρίς ανέμους, θα πετάξει κατευθείαν στο σταθμό. Ο ADF / NDB είναι παρωχημένος NAVAID και είναι ένα σύστημα που είναι επιρρεπές σε σφάλματα. Δεδομένου ότι η εμβέλειά του είναι ορατή, ο πιλότος μπορεί να πάρει λανθασμένες ενδείξεις όταν ταξιδεύει σε ορεινό έδαφος ή πολύ μακριά από το σταθμό. Το σύστημα υπόκειται επίσης σε ηλεκτρικές παρεμβολές και μπορεί να δέχεται μόνο περιορισμένα αεροσκάφη ταυτόχρονα. Πολλοί παροπλίζονται καθώς το GPS γίνεται η κύρια πηγή πλοήγησης.

• VOR: Δίπλα στο GPS, το σύστημα VOR είναι ίσως το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο NAVAIDS στον κόσμο. Το VOR, κοντό για το VHF Omnidirectional Range, είναι ένα ραδιοφωνικό NAVAID που λειτουργεί στην περιοχή πολύ υψηλών συχνοτήτων. Οι σταθμοί VOR βρίσκονται στο έδαφος και μεταδίδουν δύο σήματα - ένα συνεχές σήμα αναφοράς 360 μοιρών και ένα άλλο κατευθυντικό σήμα σάρωσης.
• Το όργανο του αεροσκάφους (OBI) ερμηνεύει τη διαφορά φάσης μεταξύ των δύο σημάτων και εμφανίζει τα αποτελέσματα ως ακτινική επί του OBI (δείκτη ολίσθησης) ή HSI (δείκτης οριζόντιας κατάστασης), ανάλογα με το όργανο που χρησιμοποιεί το αεροσκάφος. Στην πιο βασική του μορφή, το OBI ή το HSI απεικονίζει ποια ακτίνα από το σταθμό βρίσκεται το αεροσκάφος και αν το αεροσκάφος πετάει προς ή μακριά από το σταθμό.

• Τα VORs είναι ακριβέστερα από τα NDB και είναι λιγότερο επιρρεπή στα σφάλματα, αν και η λήψη είναι ακόμα ευαίσθητη μόνο στην οπτική επαφή.
• Το DME: Εξοπλισμός μέτρησης απόστασης είναι ένα από τα πιο απλά και πολύτιμα NAVAIDS μέχρι σήμερα. Είναι μια βασική μέθοδος που χρησιμοποιεί έναν αναμεταδότη στο αεροσκάφος για να καθορίσει το χρόνο που χρειάζεται για να μεταφερθεί ένα σήμα προς και από ένα σταθμό DME. Το DME μεταδίδει σε συχνότητες UHF και υπολογίζει απόσταση κλίσης. Ο αναμεταδότης στο αεροσκάφος εμφανίζει την απόσταση σε δέκατα ενός ναυτικού μιλίου.

• Ένας σταθμός DME μπορεί να χειριστεί έως και 100 αεροσκάφη ταυτόχρονα και συνήθως συνυπάρχουν με σταθμούς εδάφους VOR.
• ILS: Ένα σύστημα προσγείωσης οργάνων (ILS) είναι ένα σύστημα προσέγγισης με όργανα που χρησιμοποιείται για την καθοδήγηση των αεροσκαφών μέχρι τον διάδρομο από τη φάση προσέγγισης της πτήσης. Χρησιμοποιεί τόσο οριζόντια όσο και κάθετα ραδιοσήματα που εκπέμπονται από ένα σημείο κατά μήκος του διαδρόμου. Αυτά τα σήματα αναστέλλουν για να δώσουν στον πιλότο ακριβείς πληροφορίες θέσης με τη μορφή γέφυρας - σταθερής γωνίας, σταθεροποιημένης διαδρομής καθόδου μέχρι το άκρο προσέγγισης του διαδρόμου. Τα συστήματα ILS χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως ως ένα από τα πιο ακριβή συστήματα προσέγγισης που είναι διαθέσιμα.

GPS

Το παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης έχει γίνει η πιο πολύτιμη μέθοδος πλοήγησης στον σύγχρονο κόσμο των αερομεταφορών. Το GPS έχει αποδειχθεί εξαιρετικά αξιόπιστο και ακριβές και είναι ίσως το πιο συνηθισμένο NAVAID που χρησιμοποιείται σήμερα.

Το παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης χρησιμοποιεί 24 δορυφόρους του Υπουργείου Άμυνας των Η.Π.Α. για την παροχή ακριβών δεδομένων θέσης, όπως η θέση του αεροσκάφους, το κομμάτι και η ταχύτητα προς τους πιλότους. Το σύστημα GPS χρησιμοποιεί τριγωνισμό για να καθορίσει την ακριβή θέση του αεροσκάφους πάνω από τη γη. Για να είμαστε ακριβείς, ένα σύστημα GPS πρέπει να έχει τη δυνατότητα να συλλέγει δεδομένα από τουλάχιστον τρεις δορυφόρους για τη θέση 2-D και 4 δορυφόρους για την τοποθέτηση 3-D.

Το GPS έχει γίνει μια προτιμώμενη μέθοδος πλοήγησης λόγω της ακρίβειας και της ευκολίας χρήσης. Αν και υπάρχουν σφάλματα που σχετίζονται με το GPS, είναι σπάνια. Τα συστήματα GPS μπορούν να χρησιμοποιηθούν οπουδήποτε στον κόσμο, ακόμη και σε ορεινό έδαφος, και δεν είναι επιρρεπή στα σφάλματα του ραδιοεπικοινωνιακού συστήματος NAVAIDS, όπως η οπτική επαφή και οι ηλεκτρικές παρεμβολές.

Πρακτική χρήση του NAVAIDS

Οι πιλότοι θα πετούν υπό κανόνες οπτικής πτήσης (VFR) ή κανόνες πτήσης με όργανα (IFR), ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες. Κατά τη διάρκεια των οπτικών μετεωρολογικών συνθηκών (VMC), ένας πιλότος μπορεί να πετάξει χρησιμοποιώντας μόνο πλοήγηση και νεκρή αναμέτρηση ή μπορεί να χρησιμοποιήσει τεχνικές ραδιοπλοήγησης ή πλοήγησης GPS. Η βασική πλοήγηση διδάσκεται στα πρώτα στάδια της εκπαίδευσης πτήσης.

Στις μετεωρολογικές συνθήκες του οργάνου (IMC) ή κατά την πτήση με IFR, ένας χειριστής θα πρέπει να βασίζεται σε όργανα πιλοτηρίου, όπως ένα σύστημα VOR ή GPS. Επειδή η πτήση στα σύννεφα και η πλοήγηση με αυτά τα όργανα μπορεί να είναι δύσκολη, ένας πιλότος πρέπει να κερδίσει μια βαθμολογία FAA Instrument Rating για να πετάξει νόμιμα στις συνθήκες της IMC.

Επί του παρόντος, η FAA δίνει έμφαση στη νέα εκπαίδευση για πιλότους γενικής αεροπορίας σε τεχνολογικά προηγμένα αεροσκάφη (ΤΑΑ). Τα ΤΑΑ είναι αεροσκάφη που διαθέτουν προηγμένα συστήματα υψηλής τεχνολογίας επί του σκάφους, όπως το GPS. Ακόμα και ελαφρά αθλητικά αεροσκάφη έρχονται από το εργοστάσιο με προηγμένο εξοπλισμό αυτές τις μέρες. Μπορεί να προκαλεί σύγχυση και επικίνδυνη για έναν πιλότο να προσπαθήσει να χρησιμοποιήσει αυτά τα σύγχρονα συστήματα πιλοτηρίου κατά τη διάρκεια της πτήσης χωρίς πρόσθετη εκπαίδευση και τα τρέχοντα πρότυπα εκπαίδευσης της FAA δεν συνέχισαν να συμβαδίζουν με αυτό το ζήτημα.

Το επικαιροποιημένο πρόγραμμα FITS της FAA τελικά αντιμετώπισε το ζήτημα, μολονότι το πρόγραμμα εξακολουθεί να είναι προαιρετικό.