Hoe piloten luchtvaartnavigatie gebruiken om te vliegen

Luchtnavigatie wordt bereikt door verschillende methoden. De methode of het systeem dat een piloot gebruikt om door het luchtruimsysteem van de lucht te navigeren, hangt af van het soort vlucht dat zal optreden (VFR of IFR), welke navigatiesystemen op het vliegtuig zijn geïnstalleerd en welke navigatiesystemen in een bepaald gebied beschikbaar zijn.

Dead Reckoning and Pilotage

Op het meest eenvoudige niveau wordt de navigatie bereikt door ideeën die bekend staan als dead reckoning en pilotage.

Pilotage is een term die uitsluitend betrekking heeft op visuele grondverwijzingen. De piloot identificeert landmarks, zoals rivieren, steden, luchthavens en gebouwen en navigeert onder hen. Het probleem met loodsen is dat vaak de verwijzingen niet makkelijk te zien zijn en niet gemakkelijk kunnen worden geïdentificeerd bij weinig zichtbaarheidsvoorwaarden of als de piloot zelfs een beetje uit het spoor komt. Daarom werd het idee van de doodrekening geïntroduceerd.

Doodrekening omvat het gebruik van visuele controlepunten, samen met tijd- en afstandberekeningen. De piloot kiest controlepunten die gemakkelijk vanuit de lucht worden gezien en ook op de kaart worden geïdentificeerd en berekent vervolgens de tijd die het zal nemen om van het ene punt naar het volgende te vliegen op basis van de afstands-, lucht- en windberekeningen. Een vliegcomputer helpt piloten bij het berekenen van de tijd- en afstandberekeningen en de piloot gebruikt meestal een vluchtplanningslogboek om de berekeningen tijdens de vlucht bij te houden.

Radio Navigatie

Met vliegtuigen uitgerust met navigatiehulpmiddelen (NAVAIDS), kunnen piloten nauwkeuriger navigeren dan bij het alleen met de dode rekenen. Radio NAVAIDS komen handig in gebruik bij weinig zichtbaarheid en fungeren als een geschikte back-upmethode voor algemene luchtvaartpiloten die de voorkeur geven aan dead reckoning. Ze zijn ook nauwkeuriger.

In plaats van vliegen van het controlepunt naar het controlepunt, kunnen piloten een rechte lijn vliegen naar een "fix" of een luchthaven. Specifieke radio NAVAIDS zijn ook nodig voor IFR operaties.

Er zijn verschillende soorten radio NAVAIDS gebruikt in de luchtvaart:

ADF / NDB: De meest elementaire vorm van radionavigatie is het ADF / NDB-paar. Een NDB is een nondirectionele radiobacon die op de grond wordt gestationeerd en in alle richtingen een elektrisch signaal uitzendt. Als een vliegtuig uitgerust is met een automatische richtingzoeker (ADF), zal het de positie van het vliegtuig tonen in relatie tot het NDB-station op de grond. Het ADF-instrument is in principe een pijlaanwijzer geplaatst over een kompaskaart-type display. De pijl wijst altijd in de richting van het NDB-station, wat betekent dat als de piloot het vliegtuig in de richting van de pijl in een niet-windsituatie wijst, hij direct naar het station vliegt.
De ADF / NDB is een verouderde NAVAID, en het is een systeem dat fouten is. Aangezien het assortiment line-of-sight is, kan een piloot foutieve aflezingen krijgen tijdens het vliegen in bergachtig terrein of te ver van het station.Het systeem is ook onderhevig aan elektrische storingen en kan tegelijkertijd slechts een beperkt vliegtuig opnemen. Veel worden ontmanteld omdat GPS de primaire navigatiebron wordt.
VOR: Naast GPS is het VOR-systeem waarschijnlijk de meest gebruikte NAVAIDS ter wereld. VOR, kort voor VHF Omnidirectional Range, is een radio-gebaseerde NAVAID die actief is in het zeer hoge frequentiebereik. VOR-stations bevinden zich op de grond en verzenden twee signalen - één continu 360-graden referentiesignaal en een ander veegrichtingsignaal.

Het vliegtuiginstrument (OBI) interpreteert het faseverschil tussen de twee signalen en toont de resultaten als een radiaal op de OBI (omni-bearing indicator) of HSI (horizontale situatie indicator), afhankelijk van welk instrument het vliegtuig gebruikt. In zijn meest fundamentele vorm geeft de OBI of HSI aan welke radiaal van het station waar het vliegtuig zich bevindt en of het vliegtuig naar of weg van het station vliegt.

VOR's zijn nauwkeuriger dan NDB's en zijn minder vatbaar voor fouten, hoewel de ontvangst nog steeds vatbaar is voor alleen zichtbaar.
DME: Distance Measuring Equipment is tot nu toe een van de meest eenvoudige en waardevolle NAVAIDS. Het is een basismethode met behulp van een transponder in het vliegtuig om de tijd te bepalen die nodig is om een signaal te kunnen reizen naar en van een DME-station. DME zendt op UHF frequenties en berekent schuine afstand afstand. De transponder in het vliegtuig toont de afstand in tienden van een zeemijl.

Een enkele DME-station kan tegelijkertijd maximaal 100 vliegtuigen hanteren en bestaan meestal samen met VOR-grondstations.
ILS: Een instrument landingssysteem (ILS) is een instrument aanpak systeem waarmee vliegtuigen naar de baan worden geleid vanaf de aanpakfase van de vlucht. Het gebruikt zowel horizontale als verticale radiosignalen die uit een punt langs de baan worden uitgezonden. Deze signalen onderscheppen om de piloot precieze locatie informatie in de vorm van een glijbaan te geven - een constante hoek, gestabiliseerde afkomstpad helemaal naar beneden aan het aanlooppunt van de baan. ILS-systemen worden in grote mate gebruikt vandaag als een van de meest nauwkeurige aanpak systemen beschikbaar.

GPS

Het wereldwijde positioneringssysteem is uitgegroeid tot de meest waardevolle navigatiemethode in de moderne luchtvaartwereld. GPS is bewezen enorm betrouwbaar en nauwkeurig en is waarschijnlijk de meest voorkomende NAVAID die vandaag in gebruik is.

Het wereldwijde positioneringssysteem maakt gebruik van 24 U. S. Department of Defense satellieten om precieze locatiegegevens te verstrekken, zoals vliegtuigpositie, spoor, snelheid en piloten. Het GPS-systeem maakt gebruik van triangulatie om de exacte positie van het vliegtuig over de aarde te bepalen. Om accuraat te zijn, moet een GPS-systeem de mogelijkheid hebben om gegevens te verzamelen van ten minste drie satellieten voor 2-D-positionering en 4 satellieten voor 3-D-positionering.

GPS is de voorkeur gegeven aan het navigeren door de nauwkeurigheid en het gebruiksgemak. Hoewel er fouten bij GPS zijn, zijn ze zeldzaam. GPS-systemen kunnen overal in de wereld worden gebruikt, zelfs in bergachtig terrein, en ze zijn niet vatbaar voor de fouten van radio NAVAIDS, zoals line-of-sight en elektrische storing.

Praktisch gebruik van NAVAIDS:

Piloten vliegen onder visuele vluchtregels (VFR) of instrumentregelingen (IFR), afhankelijk van de weersomstandigheden. Tijdens de visuele meteorologische omstandigheden (VMC) kan een piloot vliegen door loodsen en dode rekeningen alleen te gebruiken, of hij kan gebruik maken van radio navigatie of GPS navigatie technieken. Basisnavigatie wordt geleerd in de vroege stadia van de vluchtopleiding.

Bij instrument meteorologische omstandigheden (IMC) of tijdens het vliegen van IFR zal een piloot moeten vertrouwen op cockpitinstrumenten, zoals een VOR of GPS-systeem. Omdat vliegen in de wolken en het navigeren met deze instrumenten lastig kunnen zijn, moet een piloot een FAA Instrument Rating verdienen om legaal te vliegen in IMC-omstandigheden.

Momenteel benadrukt de FAA nieuwe training voor algemene luchtvaartpiloten in technologisch geavanceerde vliegtuigen (TAA). TAA zijn vliegtuigen die hoogwaardige technische systemen aan boord hebben, zoals GPS. Zelfs lichte sportvliegtuigen komen tegenwoordig uit de fabriek met geavanceerde apparatuur. Het kan verwarrend en gevaarlijk zijn voor een piloot om deze moderne cockpit-systemen in vlucht te gebruiken zonder extra training, en de huidige FAA-opleidingsnormen hebben dit probleem niet opgelost.

Het FAAS-geactualiseerde FITS-programma heeft het probleem definitief aangepakt, hoewel het programma nog steeds vrijwillig is.