Sistema de aterrizaje por instrumentos - Instrument landing system

Diagrama de una aproximación al sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS)
Vista del componente principal del ILS, el localizador, que proporciona guía lateral. El transmisor y la antena están en la línea central en el extremo opuesto de la pista desde el umbral de aproximación. Foto tomada en la pista 06L del Aeropuerto Internacional de Montreal – Trudeau, Canadá.

En la aviación , el sistema de aterrizaje por instrumentos ( ILS ) es un sistema de navegación por radio que proporciona una guía de corto alcance a las aeronaves para permitirles acercarse a una pista por la noche o con mal tiempo. En su forma original, permite que una aeronave se acerque hasta que esté a 200 pies (61 m) sobre el suelo, dentro de 12 milla (800 m) de la pista. En ese punto, la pista debería ser visible para el piloto; si no es así, realizan una aproximación frustrada . Llevar la aeronave tan cerca de la pista mejora drásticamente las condiciones climáticas en las que se puede realizar un aterrizaje seguro . Las versiones posteriores del sistema, o "categorías", han reducido aún más las altitudes mínimas.

ILS utiliza dos señales de radio direccionales , el localizador (frecuencia de 108 a 112 MHz), que proporciona guía horizontal, y la senda de planeo (frecuencia de 329,15 a 335 MHz) para la vertical. La relación entre la posición de la aeronave y estas señales se muestra en un instrumento de la aeronave , a menudo punteros adicionales en el indicador de actitud . El piloto intenta maniobrar la aeronave para mantener estos indicadores centrados mientras se acercan a la pista a la altura de decisión . Los marcadores opcionales proporcionan información sobre la distancia a medida que avanza la aproximación, incluido el marcador central colocado cerca de la posición de la altura de decisión. ILS también puede incluir iluminación de alta intensidad al final de las pistas.

Se desarrollaron varios sistemas de aterrizaje basados ​​en radio entre las décadas de 1920 y 1940, en particular el haz de Lorenz, que tuvo un uso relativamente amplio en Europa antes de la guerra. El sistema SCS-51 desarrollado en EE. UU. Fue más preciso y, al mismo tiempo, agregó guía vertical. Se instalaron muchos equipos en bases aéreas del Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial , lo que llevó a ser seleccionado como estándar internacional después de la formación de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) en 1947. Se han desarrollado varios sistemas de aterrizaje competidores, incluido el aproximación controlada desde tierra (GCA) basada en radar y el más reciente sistema de aterrizaje por microondas (MLS), pero pocos de estos sistemas se han implementado. ILS sigue siendo un estándar generalizado hasta el día de hoy.

La introducción de aproximaciones de precisión que utilizan sistemas GPS de bajo costo está llevando a la sustitución de ILS. Proporcionar la precisión requerida con GPS normalmente requiere solo una señal de aumento omnidireccional de baja potencia para ser transmitida desde el aeropuerto, que es dramáticamente menos costosa que los transmisores múltiples, grandes y potentes requeridos para una implementación ILS completa. Para 2015, la cantidad de aeropuertos de EE. UU. Que admiten aproximaciones LPV similares a ILS superó la cantidad de sistemas ILS, y se espera que esto conduzca a la eventual eliminación de ILS en la mayoría de los aeropuertos.

Principio de funcionamiento

Aviones ILS

Un sistema de aterrizaje por instrumentos funciona como un sistema de aproximación por instrumentos basado en tierra que proporciona una guía lateral y vertical de precisión a una aeronave que se aproxima y aterriza en una pista , utilizando una combinación de señales de radio y, en muchos casos, conjuntos de iluminación de alta intensidad para permitir una aterrizaje seguro durante condiciones meteorológicas instrumentales (IMC) , como techos bajos o visibilidad reducida debido a la niebla, la lluvia o la nieve.

Sistemas de vigas

Las radioayudas anteriores para el aterrizaje a ciegas generalmente tomaban la forma de sistemas de haces de varios tipos. Estos normalmente consistían en un transmisor de radio que estaba conectado a un interruptor motorizado para producir un patrón de puntos y rayas en código Morse . El conmutador también controlaba a cuál de las dos antenas direccionales se enviaba la señal. La señal resultante enviada al aire consiste en puntos enviados a un lado de la pista y guiones al otro. Las vigas eran lo suficientemente anchas para que se superpusieran en el centro.

Para utilizar el sistema, una aeronave solo necesitaba un receptor de radio convencional. A medida que se acercaban al aeropuerto, sintonizaban la señal y la escuchaban en sus auriculares. Oirían puntos o guiones si estuvieran al costado de la pista, o si estuvieran correctamente alineados, los dos se mezclarían para producir un tono constante, la señal equis . La precisión de esta medición dependía en gran medida de la habilidad del operador, que escuchaba la señal en los auriculares en un avión ruidoso y, a menudo, se comunicaba con la torre al mismo tiempo.

La precisión del sistema era normalmente del orden de 3 grados. Si bien esto fue útil para llevar la aeronave a la dirección de la pista, no fue lo suficientemente preciso como para llevar la aeronave de manera segura al alcance visual con mal tiempo; un avión normalmente desciende a una velocidad de aproximadamente 3 a 5 grados, y si estuvieran 3 grados por debajo de eso, se estrellarían. Las vigas se utilizaron solo para guía lateral, y el sistema no fue suficiente por sí solo para realizar aterrizajes en condiciones de lluvia o niebla intensas. Sin embargo, la decisión final de aterrizar se tomó a solo 300 metros (980 pies) del aeropuerto.

Concepto ILS

El sistema ILS, desarrollado justo antes del comienzo de la guerra, utilizó un sistema de señales más complejo y una matriz de antenas para lograr una mayor precisión. Esto requiere una complejidad significativamente mayor en la estación terrestre y los transmisores, con la ventaja de que las señales pueden decodificarse con precisión en la aeronave utilizando componentes electrónicos simples y mostrarse directamente en instrumentos analógicos. Los instrumentos se pueden colocar frente al piloto, eliminando la necesidad de que un operador de radio monitoree continuamente las señales y transmita los resultados al piloto a través del intercomunicador .

La clave de su funcionamiento es un concepto conocido como índice de modulación de amplitud , una medida de la fuerza con la que se aplica la modulación de amplitud a la frecuencia portadora subyacente . En los sistemas de haces anteriores, la señal se encendía y apagaba por completo, lo que corresponde a un índice de modulación del 100%. La determinación del ángulo dentro del haz se basa en la comparación de la fuerza audible de las dos señales.

En ILS, un sistema más complejo de señales y antenas varía la modulación de dos señales en todo el ancho del patrón de haz. El sistema se basa en el uso de bandas laterales , frecuencias secundarias que se crean cuando se mezclan dos señales diferentes. Por ejemplo, si uno toma una señal de radiofrecuencia a 10 MHz y la mezcla con un tono audible a 2500 Hz, se producirán cuatro señales, en las señales originales en 2500 y 10000000, así como en las bandas laterales 9997500 y 10002500. El original 2500 La señal de modulación de Hz es de frecuencia demasiado baja para viajar lejos de una antena, pero las otras tres señales son todas de radiofrecuencia y pueden transmitirse de manera efectiva.

ILS comienza mezclando dos señales de modulación a la portadora, una a 90 Hz y otra a 150. Esto crea una señal con cinco frecuencias de radio en total, la portadora y cuatro bandas laterales. Esta señal combinada, conocida como CSB para "portadora y bandas laterales", se envía de manera uniforme desde una matriz de antenas. El CSB también se envía a un circuito que suprime la portadora original, dejando solo las cuatro señales de banda lateral. Esta señal, conocida como SBO para "solo bandas laterales", también se envía al conjunto de antenas.

Para la guía lateral, conocida como el localizador , la antena normalmente se coloca en el extremo más alejado de la pista y consta de múltiples antenas en un conjunto normalmente de aproximadamente el mismo ancho de la pista. Cada antena individual tiene un desfasador que se aplica solo al SBO de modo que la señal se retrasa 90 grados en el lado izquierdo de la pista y la avanzada 90 en el derecho. Además, la señal de 150 Hz se invierte en un lado del patrón, otro cambio de 180 grados. Debido a la forma en que las señales se mezclan en el espacio, las señales SBO interfieren destructivamente y se eliminan entre sí a lo largo de la línea central, dejando solo el CSB. En cualquier otro lugar, a ambos lados de la línea central, el SBO no se cancelará por completo.

Un receptor frente a la matriz recibirá ambas señales mezcladas. Usando filtros electrónicos simples, la portadora original y las dos bandas laterales pueden separarse y demodularse para extraer las señales originales moduladas en amplitud de 90 y 150 Hz. Luego se promedian para producir dos señales de corriente continua (CC). Cada una de estas señales representa no la fuerza de la señal original, sino la fuerza de la modulación relativa a la portadora, que varía a lo largo del patrón de transmisión. Esto tiene la gran ventaja de que la medición del ángulo es independiente del rango.

Las dos señales de CC se envían luego a un voltímetro convencional , con la salida de 90 Hz tirando de la aguja hacia la derecha y la otra hacia la izquierda. A lo largo de la línea central, las dos bandas laterales se cancelarán y ambos voltajes serán cero, dejando la aguja centrada en la pantalla. Si la aeronave está muy a la izquierda, la señal de 90 Hz producirá un fuerte voltaje de CC y la señal de 150 Hz, ninguna, tirando de la aguja completamente hacia la derecha. Esto significa que el voltímetro muestra directamente tanto la dirección como la magnitud del viraje necesario para que la aeronave vuelva a la línea central de la pista. Como la medición compara diferentes partes de una sola señal completamente en la electrónica, proporciona una resolución angular de menos de un grado y permite la construcción de un enfoque de precisión .

Aunque el esquema de codificación es complejo y requiere una cantidad considerable de equipo de tierra, la señal resultante es mucho más precisa que los sistemas antiguos basados ​​en haces y es mucho más resistente a formas comunes de interferencia. Por ejemplo, la estática en la señal afectará a ambas sub-señales por igual, por lo que no tendrá ningún efecto en el resultado. De manera similar, los cambios en la intensidad general de la señal a medida que la aeronave se acerca a la pista, o los cambios debidos al desvanecimiento , tendrán poco efecto en la medición resultante porque normalmente afectarían a ambos canales por igual. El sistema está sujeto a efectos de distorsión por trayectos múltiples debido al uso de frecuencias múltiples, pero debido a que esos efectos dependen del terreno, generalmente tienen una ubicación fija y pueden explicarse mediante ajustes en la antena o desfasadores.

Además, debido a que es la codificación de la señal dentro del haz lo que contiene la información del ángulo, no la fuerza del haz, la señal no tiene que estar bien enfocada en el espacio. En los sistemas de haz más antiguos, la precisión del área equisignal era una función del patrón de las dos señales direccionales, lo que exigía que fueran relativamente estrechas. El patrón ILS puede ser mucho más amplio. Normalmente se requiere que los sistemas ILS se puedan utilizar dentro de los 10 grados a cada lado de la línea central de la pista a 25 millas náuticas (46 km; 29 mi) y 35 grados a cada lado a 17 millas náuticas (31 km; 20 mi). Esto permite una amplia variedad de caminos de aproximación.

La senda de planeo funciona de la misma manera general que el localizador y usa la misma codificación, pero normalmente se transmite para producir una línea central en un ángulo de 3 grados sobre el horizonte desde un punto al lado de la pista en lugar del final. La única diferencia entre las señales es que el localizador se transmite utilizando frecuencias portadoras más bajas, utilizando 40 canales seleccionados entre 108,10 MHz y 111,95 MHz, mientras que la senda de planeo tiene un conjunto correspondiente de 40 canales entre 328,6 y 335,4 MHz. Las frecuencias más altas generalmente dan como resultado que las antenas de transmisión de senda de planeo sean más pequeñas. Los pares de canales no son lineales; El canal 1 del localizador está en 108.10 y se empareja con la senda de planeo en 334.70, mientras que el canal dos es 108.15 y 334.55. Hay huecos y saltos a través de ambas bandas.

Tipo común de ilustración que muestra ejemplos engañosos de localizador ILS y emisiones de senda de planeo.

Muchas ilustraciones del concepto ILS a menudo muestran que el sistema funciona de manera más similar a los sistemas de haz con la señal de 90 Hz en un lado y 150 en el otro. Estas ilustraciones son inexactas; ambas señales se transmiten a través de todo el patrón de haz, es su profundidad relativa de modulación lo que está cambiando.

Usando ILS

Se publica una carta de procedimiento de aproximación por instrumentos (o ' placa de aproximación ') para cada aproximación ILS a fin de proporcionar la información necesaria para volar una aproximación ILS durante las operaciones de reglas de vuelo por instrumentos (IFR) . Un cuadro incluye las frecuencias de radio utilizadas por los componentes ILS o ayudas a la navegación y los requisitos mínimos de visibilidad prescritos.

Una aeronave que se aproxima a una pista es guiada por los receptores ILS en la aeronave realizando comparaciones de profundidad de modulación. Muchas aeronaves pueden enviar señales al piloto automático para realizar la aproximación automáticamente. Un ILS consta de dos subsistemas independientes. El localizador proporciona una guía lateral; la pista de planeo proporciona una guía vertical.

Localizador

La estación de localización de la pista 27R del aeropuerto de Hannover en Alemania

Un localizador (LOC o LLZ hasta la estandarización de la OACI) es un conjunto de antenas normalmente ubicado más allá del extremo de salida de la pista y generalmente consta de varios pares de antenas direccionales.

El localizador permitirá que la aeronave gire y haga coincidir la aeronave con la pista. Después de eso, los pilotos activarán la fase de aproximación (APP).

Pendiente de planeo (G / S)

Estación de pista de deslizamiento para la pista 09R del aeropuerto de Hannover en Alemania
Ante esta pantalla, el piloto debe corregir hacia la izquierda y un poco hacia arriba.

El piloto controla la aeronave para que el indicador de pendiente de planeo permanezca centrado en la pantalla para garantizar que la aeronave esté siguiendo la trayectoria de planeo de aproximadamente 3 ° por encima de la horizontal (nivel del suelo) para permanecer por encima de las obstrucciones y alcanzar la pista en el punto de toma de contacto adecuado (es decir, proporciona guía vertical).

Limitaciones

Debido a la complejidad del localizador ILS y los sistemas de senderos de planeo, existen algunas limitaciones. Los sistemas de localización son sensibles a las obstrucciones en el área de transmisión de señales, como grandes edificios o hangares. Los sistemas de pendiente de planeo también están limitados por el terreno frente a las antenas de pendiente de planeo. Si el terreno está inclinado o irregular, los reflejos pueden crear una trayectoria de planeo desigual, provocando desviaciones no deseadas de la aguja. Además, dado que las señales ILS apuntan en una dirección mediante el posicionamiento de las matrices, la pendiente de planeo solo admite aproximaciones en línea recta con un ángulo de descenso constante. La instalación de un ILS puede resultar costosa debido a los criterios de ubicación y la complejidad del sistema de antena.

Las áreas críticas ILS y las áreas sensibles ILS se establecen para evitar reflejos peligrosos que afectarían la señal radiada. La ubicación de estas áreas críticas puede evitar que las aeronaves utilicen ciertas calles de rodaje, lo que genera retrasos en los despegues, mayores tiempos de espera y una mayor separación entre aeronaves .

Variante

Identificación

Además de las señales de navegación mencionadas anteriormente, el localizador proporciona la identificación de instalaciones ILS transmitiendo periódicamente una señal de identificación de código Morse de 1.020 Hz . Por ejemplo, el ILS de la pista 4R en el Aeropuerto Internacional John F. Kennedy transmite IJFK para identificarse, mientras que la pista 4L se conoce como IHIQ. Esto permite a los usuarios saber que la instalación está funcionando normalmente y que están sintonizados con el ILS correcto. La estación de pista de planeo no transmite ninguna señal de identificación, por lo que el equipo ILS depende del localizador para la identificación.

Vigilancia

Es esencial que el piloto detecte inmediatamente cualquier falla del ILS para proporcionar una guía segura. Para lograrlo, los monitores evalúan continuamente las características vitales de las transmisiones. Si se detecta alguna desviación significativa más allá de los límites estrictos, el ILS se apaga automáticamente o los componentes de navegación e identificación se eliminan del transportista. Cualquiera de estas acciones activará una indicación ('bandera de falla') en los instrumentos de una aeronave que usa el ILS.

Curso posterior del localizador

Las antenas localizadoras modernas son muy direccionales . Sin embargo, el uso de antenas más antiguas y menos direccionales permite que una pista tenga una aproximación de no precisión llamada rumbo de retorno del localizador . Esto permite que la aeronave aterrice utilizando la señal transmitida desde la parte posterior de la matriz del localizador. Las antenas altamente direccionales no proporcionan una señal suficiente para soportar un rumbo inverso. En los Estados Unidos, las aproximaciones de curso inverso se asocian típicamente con sistemas de Categoría I en aeropuertos más pequeños que no tienen un ILS en ambos extremos de la pista principal. Los pilotos que vuelan en un rumbo inverso deben ignorar cualquier indicación de pendiente de planeo.

Balizas de balizamiento

En algunas instalaciones, se proporcionan balizas de señalización que funcionan a una frecuencia portadora de 75 MHz. Cuando se recibe la transmisión de una baliza, se activa un indicador en el panel de instrumentos del piloto y el tono de la baliza es audible para el piloto. La distancia desde la pista en la que se debe recibir esta indicación se publica en la documentación de esa aproximación, junto con la altura a la que debe estar la aeronave si se establece correctamente en el ILS. Esto proporciona una verificación del funcionamiento correcto de la senda de planeo. En las instalaciones modernas de ILS, se instala un DME , ubicado junto con el ILS, para aumentar o reemplazar las balizas de señalización. Un DME muestra continuamente la distancia de la aeronave a la pista.

Sustitución de DME

El equipo de medición de distancia (DME) proporciona a los pilotos una medición de rango inclinado de la distancia a la pista. Los DME están aumentando o reemplazando marcadores en muchas instalaciones. El DME proporciona al piloto un monitoreo más preciso y continuo del progreso correcto en la pendiente de planeo ILS y no requiere una instalación fuera de los límites del aeropuerto. Cuando se utiliza junto con un ILS, el DME a menudo se ubica a medio camino entre los umbrales de pista recíprocos con el retardo interno modificado para que una unidad pueda proporcionar información de distancia a cualquiera de los umbrales de pista. Para aproximaciones en las que se especifica un DME en lugar de balizas, el DME requerido se indica en el procedimiento de aproximación por instrumentos y la aeronave debe tener al menos una unidad DME operativa o un sistema GPS aprobado por IFR (un sistema RNAV que cumpla con TSO-C129 / - C145 / -C146), para iniciar la aproximación.

Iluminación de aproximación

Algunas instalaciones incluyen sistemas de luces de aproximación de intensidad media o alta (abreviado ALS). La mayoría de las veces, se encuentran en aeropuertos más grandes, pero muchos aeropuertos pequeños de aviación general en los EE. UU. Tienen luces de aproximación para respaldar sus instalaciones ILS y obtener mínimos de baja visibilidad. El ALS ayuda al piloto en la transición del vuelo instrumental al visual y a alinear la aeronave visualmente con la línea central de la pista. La observación del piloto del sistema de iluminación de aproximación en la Altitud de Decisión permite que el piloto continúe descendiendo hacia la pista, incluso si las luces de pista o de pista no se pueden ver, ya que el ALS cuenta como entorno de final de pista. En los EE. UU., Un ILS sin luces de aproximación puede tener mínimos de visibilidad CAT I ILS tan bajos como 34 millas (1.2 km) (alcance visual en la pista de 4.000 pies (1.200 m)) si las superficies de franqueamiento de obstáculos requeridas están libres de obstrucciones. Visibilidad mínima de 12 milla (0,80 km) (alcance visual en la pista de 2,400 pies (730 m)) son posibles con una aproximación CAT I ILS apoyada por un ALS de 1,400 a 3,000 pies de largo (430 a 910 m) y 38 millas (600 m) de visibilidad 1.800 pies (550 m) de alcance visual es posible si la pista tiene luces de borde de alta intensidad, zona de toma de contacto y luces de línea central, y un ALS de al menos 2.400 pies (730 m) ) de largo (consulte la Tabla 3-3-1 "Valores mínimos de visibilidad" en la Orden de la FAA 8260.3C). En efecto, ALS extiende el entorno de la pista hacia la aeronave que aterriza y permite operaciones con poca visibilidad. Los enfoques ILS de CAT II y III generalmente requieren sistemas de luz de aproximación complejos de alta intensidad, mientras que los sistemas de intensidad media generalmente se combinan con enfoques ILS de CAT I. En muchos aeropuertos sin torres , el piloto controla el sistema de iluminación ; por ejemplo, el piloto puede presionar el micrófono siete veces para encender las luces en la intensidad alta, cinco veces en la intensidad media o tres veces en la intensidad baja.

Altitud / altura de decisión

Una vez establecido en una aproximación, el piloto sigue la ruta de aproximación ILS indicada por el localizador y desciende por la ruta de planeo hasta la altura de decisión. Ésta es la altura a la que el piloto debe tener una referencia visual adecuada al entorno del aterrizaje (por ejemplo, iluminación de aproximación o de pista) para decidir si continuar el descenso hasta un aterrizaje; de lo contrario, el piloto debe ejecutar un procedimiento de aproximación frustrada, luego intentar la misma aproximación nuevamente, probar una aproximación diferente o desviarse a otro aeropuerto.

Categorías de ILS

Aproximación y aterrizaje por instrumentos de precisión ICAO / FAA / JAA (EASA)
Categoría Altura de decisión RVR
I > 200 pies (60 m) > 550 m (1800 pies) o visibilidad> 800 m (2600 pies)
II 100-200 pies (30-60 m) OACI:> 350 m (1200 pies)
FAA / JAA (EASA):> 300 m (1000 pies )
III A <100 pies (30 m) > 700 pies (200 m)
III B <50 pies (15 m) OACI / FAA: 150 a 700 pies (50 a 200 m)
JAA (EASA): 250 a 700 pies (75 a 200 m)
III C sin límite ninguno

Los aviones más pequeños generalmente están equipados para volar solo un CAT I ILS. En aeronaves más grandes, estas aproximaciones suelen estar controladas por el sistema de control de vuelo con la tripulación de vuelo supervisando. CAT I se basa únicamente en las indicaciones del altímetro para la altura de decisión, mientras que las aproximaciones CAT II y CAT III utilizan radioaltímetro (RA) para determinar la altura de decisión.

Un ILS debe apagarse ante la detección interna de una condición de falla. Las categorías superiores requieren tiempos de respuesta más cortos; por lo tanto, se requiere que el equipo ILS se apague más rápidamente. Por ejemplo, un localizador CAT I debe apagarse dentro de los 10 segundos posteriores a la detección de una falla, pero un localizador CAT III debe apagarse en menos de 2 segundos.

Operaciones especiales CAT II y CAT III

Señales de calle de rodaje que indican la categoría ILS de una pista como CAT II / III

A diferencia de otras operaciones, los mínimos meteorológicos CAT III no proporcionan suficientes referencias visuales para permitir un aterrizaje manual. Los mínimos de CAT IIIb dependen del control de despliegue y la redundancia del piloto automático, porque solo dan tiempo suficiente para que el piloto decida si la aeronave aterrizará en la zona de toma de contacto (básicamente CAT IIIa) y para garantizar la seguridad durante el lanzamiento (básicamente CAT IIIb ). Por lo tanto, un sistema de aterrizaje automático es obligatorio para realizar operaciones de Categoría III. Su confiabilidad debe ser suficiente para controlar el aterrizaje de la aeronave en operaciones CAT IIIa y mediante el lanzamiento a una velocidad de rodaje segura en CAT IIIb (y CAT IIIc cuando esté autorizado). Sin embargo, se ha otorgado una aprobación especial a algunos operadores para aproximaciones CAT III voladas a mano utilizando una guía de visualización frontal (HUD) que proporciona al piloto una imagen vista a través del parabrisas con los ojos enfocados en el infinito, de la guía electrónica necesaria para aterrizar. el avión sin verdaderas referencias visuales externas.

En los Estados Unidos, los aeropuertos con aproximaciones CAT III tienen listados para CAT IIIa y IIIb o simplemente CAT III en la placa de aproximación por instrumentos (Procedimientos de terminales de EE. UU.). Los mínimos RVR CAT IIIb están limitados por la iluminación de la pista / calle de rodaje y las instalaciones de apoyo, y son consistentes con el plan del sistema de control de guía de movimiento en la superficie del aeropuerto (SMGCS). Las operaciones por debajo del RVR de 600 pies requieren luces de eje de calle de rodaje y luces de barra de parada rojas de calle de rodaje. Si los mínimos RVR CAT IIIb en un extremo de la pista son 600 pies (180 m), que es una cifra común en los EE. UU., Las aproximaciones ILS a ese extremo de la pista con RVR por debajo de 600 pies (180 m) califican como CAT IIIc y requieren un rodaje especial. procedimientos, iluminación y condiciones de aprobación para permitir los aterrizajes. La orden de la FAA 8400.13D limita CAT III a 300 pies RVR o mejor. La Orden 8400.13D (2009) permite la autorización especial de aproximaciones CAT II a pistas sin luces de aproximación ALSF-2 y / o luces de zona / línea central de toma de contacto, lo que ha ampliado el número de posibles pistas CAT II.

En cada caso, se requiere una aeronave debidamente equipada y una tripulación debidamente calificada. Por ejemplo, CAT IIIb requiere un sistema operativo en caso de fallas, junto con una tripulación calificada y actualizada, mientras que CAT I no. Un HUD que permite al piloto realizar maniobras de aeronave en lugar de un sistema automático se considera operativo en caso de falla. Un HUD permite que la tripulación de vuelo vuele la aeronave utilizando las señales de guía de los sensores ILS de modo que si hay dudas sobre un aterrizaje seguro, la tripulación puede responder de manera adecuada y oportuna. HUD se está volviendo cada vez más popular entre las aerolíneas "alimentadoras" y la mayoría de los fabricantes de aviones regionales ahora ofrecen HUD como equipo estándar u opcional. Un HUD puede proporcionar la capacidad de despegar con poca visibilidad.

Aterrizaje CAT IIIA ( autoland )

Algunas aeronaves comerciales están equipadas con sistemas de aterrizaje automático que permiten que la aeronave aterrice sin pasar de los instrumentos a las condiciones visuales para un aterrizaje normal. Dichas operaciones en tierra automática requieren equipo, procedimientos y capacitación especializados, e involucran a la aeronave, el aeropuerto y la tripulación. Autoland es la única forma en que algunos aeropuertos importantes, como el aeropuerto Charles de Gaulle, permanecen operativos todos los días del año. Algunos aviones modernos están equipados con sistemas de visión de vuelo mejorados basados ​​en sensores infrarrojos, que proporcionan un entorno visual similar al de un día y permiten operaciones en condiciones y en aeropuertos que de otro modo no serían adecuados para un aterrizaje. Los aviones comerciales también utilizan con frecuencia dicho equipo para despegues cuando no se cumplen los mínimos de despegue .

Tanto para sistemas de aterrizaje automáticos como HUD, el equipo requiere una aprobación especial para su diseño y también para cada instalación individual. El diseño toma en consideración requisitos de seguridad adicionales para operar una aeronave cerca del suelo y la capacidad de la tripulación de vuelo para reaccionar ante una anomalía del sistema. El equipo también tiene requisitos de mantenimiento adicionales para garantizar que sea capaz de soportar operaciones de visibilidad reducida.

Por supuesto, casi todo este trabajo de formación y cualificación de pilotos se realiza en simuladores con diversos grados de fidelidad.

Usar

En un aeropuerto controlado, el control de tráfico aéreo dirigirá la aeronave al rumbo del localizador a través de los rumbos asignados, asegurándose de que las aeronaves no se acerquen demasiado entre sí (mantengan la separación), pero también evitando retrasos tanto como sea posible. Varias aeronaves pueden estar en el ILS al mismo tiempo, a varias millas de distancia. Se dice que una aeronave que ha girado hacia el rumbo de entrada y está dentro de dos grados y medio del rumbo del localizador (desviación de media escala o menos mostrada por el indicador de desviación de rumbo) se establece en la aproximación. Normalmente, una aeronave se establece por lo menos 2 millas náuticas (3,7 km) antes del punto de referencia de aproximación final (intercepción de la senda de planeo a la altitud especificada).

La desviación de la aeronave de la ruta óptima se indica a la tripulación de vuelo por medio de un dial de visualización (un remanente de cuando un movimiento de medidor analógico indicó una desviación de la línea de rumbo a través de voltajes enviados desde el receptor ILS).

La salida del receptor ILS va al sistema de visualización (pantalla de cabeza hacia abajo y pantalla de cabeza hacia arriba si está instalada) y puede ir a una computadora de control de vuelo. Un procedimiento de aterrizaje de aeronave puede acoplarse donde el piloto automático o la computadora de control de vuelo vuela directamente la aeronave y la tripulación de vuelo monitorea la operación, o desacoplarse donde la tripulación de vuelo vuela la aeronave manualmente para mantener centrados el localizador y los indicadores de senda de planeo.

Historia

Indicador Luftwaffe AFN 2, construido en 1943

Las pruebas del sistema ILS comenzaron en 1929 en los Estados Unidos. Un sistema básico, totalmente operativo, se introdujo en 1932 en el Aeropuerto Central de Berlín- Tempelhof (Alemania) llamado LFF o " Lorenz beam " debido a su inventor, la empresa C. Lorenz AG. La Junta de Aeronáutica Civil (CAB) de los Estados Unidos autorizó la instalación del sistema en 1941 en seis ubicaciones. El primer aterrizaje de un avión de pasajeros estadounidense programado usando ILS fue el 26 de enero de 1938, cuando un Boeing 247 D de Pennsylvania Central Airlines voló desde Washington, DC a Pittsburgh, Pensilvania, y aterrizó en una tormenta de nieve utilizando solo el Instrument Landing System. El primer aterrizaje completamente automático con ILS se produjo en marzo de 1964 en el aeropuerto de Bedford en el Reino Unido.

Mercado

Los ingresos del mercado de sistemas de aterrizaje por instrumentos fueron de 1,215 millones de dólares en 2019, y se espera que alcancen los 1,667 millones de dólares en 2025, con una tasa compuesta anual de 5,41% durante 2020-2025, incluso con los efectos negativos de la pandemia de COVID-19 .

Proveedores

Los principales fabricantes en el mercado de sistemas de aterrizaje por instrumentos son:

Alternativas

  • El sistema de aterrizaje por microondas (MLS) permitió aproximaciones curvas. Se introdujo en la década de 1970 para reemplazar ILS, pero cayó en desgracia debido a la introducción de sistemas basados ​​en satélites. En la década de 1980, hubo un gran esfuerzo en Estados Unidos y Europa para establecer la MLS. Pero una combinación de la renuencia de las aerolíneas a invertir y el auge del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) resultó en que no se adoptara en la aviación civil. En ese momento, ILS y MLS eran los únicos sistemas estandarizados en la aviación civil que cumplían con los requisitos para aterrizajes automáticos de Categoría III. El primer MLS de Categoría III para la aviación civil se puso en servicio en el aeropuerto de Heathrow en marzo de 2009 y se retiró del servicio en 2017.
  • El Transponder Landing System (TLS) se puede utilizar donde un ILS convencional no puede funcionar o no es rentable.
  • El rendimiento del localizador con guía vertical (LPV) se basa en el Sistema de aumento de área amplia (WAAS), LPV tiene mínimos similares a ILS para aeronaves debidamente equipadas. En noviembre de 2008, la FAA ha publicado más enfoques LPV que procedimientos ILS de Categoría I.
  • El sistema de aumento basado en tierra (GBAS) ( sistema de aumento de área local en los Estados Unidos) es un sistema crítico para la seguridad que aumenta el servicio de posicionamiento estándar GNSS (SPS) y proporciona niveles mejorados de servicio. Es compatible con todas las fases de las operaciones de aproximación, aterrizaje, salida y superficie dentro del volumen de cobertura VHF. Se espera que GBAS desempeñe un papel clave en la modernización y en la capacidad de operaciones en todo clima en los aeropuertos CATI / II y III, la navegación del área terminal, la guía de aproximación frustrada y las operaciones de superficie. GBAS proporciona la capacidad de dar servicio a todo el aeropuerto con una sola frecuencia (transmisión VHF) mientras que ILS requiere una frecuencia separada para cada extremo de pista. GBAS CAT-I se considera un paso necesario hacia las operaciones más estrictas de aproximación y aterrizaje de precisión CAT-II / III. El riesgo técnico de implementar GBAS retrasó la aceptación generalizada de la tecnología. La FAA, junto con la industria, ha desplegado estaciones GBAS prototipo probadamente seguras que mitigan el impacto de la deformación de la señal del satélite, el error diferencial de la ionosfera, el error de efemérides y el multitrayecto.

Futuro

La llegada del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) proporciona una fuente alternativa de guía de aproximación para aeronaves. En los EE. UU., El Sistema de aumento de área amplia (WAAS) ha estado disponible en muchas regiones para proporcionar una guía de precisión a los estándares de Categoría I desde 2007. El Servicio de superposición de navegación geoestacionaria europea equivalente (EGNOS) fue certificado para su uso en aplicaciones de seguridad de la vida en marzo 2011. Como tal, la cantidad de sistemas ILS Cat I puede reducirse, sin embargo, no hay planes en los Estados Unidos para eliminar gradualmente ningún sistema Cat II o Cat III.

El Sistema de Aumento de Área Local (LAAS) está en desarrollo para proporcionar mínimos de Categoría III o inferiores. La oficina del Sistema de aumento basado en tierra (GBAS) de la FAA está trabajando actualmente con la industria en previsión de la certificación de las primeras estaciones terrestres GBAS en Memphis, TN; Sydney, Australia; Bremen, Alemania; España; y Newark, Nueva Jersey. Los cuatro países han instalado sistemas GBAS y están involucrados en actividades de evaluación técnica y operativa.

El equipo de Honeywell y la FAA obtuvo la aprobación de diseño del sistema de la primera aprobación no federal de EE. UU. Del mundo para LAAS Categoría I en el Aeropuerto Internacional Newark Liberty, operaciones en septiembre de 2009 y aprobación operativa el 28 de septiembre de 2012.

En Noruega, un sistema de aterrizaje basado en D-GPS , llamado SCAT-I , está en funcionamiento en algunos aeropuertos de pista corta .

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Notas

Referencias

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