Modifica immagine
Anteprima immagine
Ricerca Google Immagini - Copia l'URL dell'immagine trovata
Scegli una fonte e clicca "Cerca"
Il VOR-DME e dal 1949 il sistema standard ICAO di navigazione a corto e medio raggio, sulle cui stazioni a terra e ancora in parte costruita la fitta rete di aerovie che convogliano la totalita del traffico commerciale. Il sistema consente di conoscere in ogni istante la posizione tramite un rilevamento fornito dal VOR e la distanza lungo di esso fornita dal DME.
Come avremo modo di spiegare meglio piu avanti, le stazioni VOR e quelle DME sono entita a se stanti e funzionanti in modo indipendente l'una dall'altra. Il piu delle volte vengono appaiate o coubicate come in figura 6.72, in modo che la distanza dalla stazione DME equivalga alla distanza alla quale l'aereo si trova dalla stazione VOR lungo la radiale.
Esistono pero anche stazioni VOR non accompagnate da una stazione DME, cosi come esistono stazioni DME non accoppiate a una stazione VOR. Il possesso di una sola o di entrambe le funzioni e messa opportunamente in evidenza sulle carte di navigazione.
Il principio di funzionamento del sistema VOR (figura 6.73) e basato sulla "creazione" da parte della stazione a terra di 360 radiali ottenute con l'emissione di due segnali elettromagnetici progressivamente sfasati tra di loro, da 0° in corrispondenza della direzione del nord magnetico della stazione, fino a 359°. Il ricevitore di bordo - misurando lo sfasamento tra i due segnali - e in grado di indicare su quale radiale si trova l'aereo.
Il principio puo essere facilmente visualizzato immaginando di disporre di due segnali luminosi provenienti da una stessa sorgente:
Facendo in modo che la luce pulsante lampeggi quando il fascio rotante passa per la direzione del nord magnetico, in quell'istante i due segnali sono in fase, e il loro sfasamento aumenta mano a mano che il fascio rotante continua il suo giro.
Ammesso che il fascio rotante compia un giro ogni minuto, l'osservatore puo determinare il suo rilevamento dalla sorgente (cioe il suo QDR, o la radiale sulla quale si trova) semplicemente misurando l'intervallo di tempo tra l'istante in cui vede lampeggiare la luce pulsante e l'istante in cui il fascio rotante lo investe, passando per la sua posizione.
Come detto, il trasmettitore VOR usa lo stesso principio, emettendo un primo segnale che ha fase costante in tutte le direzioni e un secondo la cui fase cambia rispetto a quella del primo di 1° per ogni grado di variazione azimutale intorno alla stazione: il primo e il segnale di riferimento, mentre il secondo e il segnale variabile.
Le stazioni VOR (in basso in figura 6.73) emettono nella banda VHF da 108.00 a 117.95 MHz con intervalli di 50 KHz. Dei 200 canali cosi disponibili, 40 - da 108.10 a 111.95 con primo decimale dispari - sono riservati agli ILS (vedere il prossimo capitolo 8). Oltre ai segnali di navigazione, l'emissione porta quello di identificazione in frequenza audio di 1.020 Hz costituito da tre lettere in alfabeto Morse trasmesse 6 volte al minuto. Inoltre puo portare eventuali trasmissioni in radiotelefonia (voice) volte a diffondere informazioni meteo, informazioni ATIS, o altro.
| Tipo | Banda | Potenza | Portata |
|---|---|---|---|
| HVOR (High) | 112.00 - 117.95 MHz | 200 watt | fino a 40 NM sopra 1.000 ft |
| LVOR (Low) | 112.00 - 117.95 MHz | 200 watt | fino a 40 NM da 1.000 a 18.000 ft |
| TVOR (Terminali) | 108.00 - 111.85 MHz | 50 watt | fino a 25 NM da 1.000 a 12.000 ft |
A seconda delle attrezzature e dei principi usati per modulare la portante, le stazioni VOR vengono definite convenzionali (CVOR) o Doppler (DVOR). I ricevitori di bordo funzionano comunque sia con le une sia con le altre.
Gli apparati VOR di bordo sono costituiti da un ricevitore e da un indicatore.
Il ricevitore si puo presentare come un'unita a se stante denominata NAV, oppure puo essere accoppiato a un ricetrasmettitore VHF per le comunicazioni (figura 6.74): in questo caso l'unita prende la denominazione di COMM/NAV. Qualunque sia la configurazione, il ricevitore NAV e dotato di:
L'antenna del ricevitore VOR puo essere fatta in uno dei tre diversi modi illustrati in figura 6.74:
Selezionare una qualunque radiale equivale a dividere lo spazio intorno alla stazione VOR in due semipiani A e B (figura 6.76) delimitati dalla radiale selezionata e da quella a essa opposta. L'indice e spostato a destra quando l'aereo si trova nel settore A e a sinistra quando l'aereo si trova nel settore B, mentre e al centro quando l'aereo si trova sulla radiale selezionata o su quella a essa opposta, indipendentemente dalla prua dell'aereo.
Contemporaneamente le due radiali ortogonali alla radiale selezionata dividono lo spazio intorno alla stazione (figura 6.77) in altri due semipiani che si possono chiamare del FROM e del TO. Infatti, quando l'aereo si trova oltre le due radiali ortogonali dalla parte della radiale selezionata, la bandierina compare nella finestrella del FROM, mentre quando l'aereo si trova dall'altra parte la bandierina compare nella finestrella del TO.
Quando invece l'aereo si muove dal settore A verso il settore B o viceversa, l'indice comincia a muoversi dalla sua posizione di fondo scala - a destra o a sinistra - nel momento in cui l'aereo giunge sulla radiale che si trova 10° prima di quella selezionata. Mano a mano che l'aereo taglia le radiali sempre piu prossime a quella selezionata, l'indice si avvicina al centro di un punto bianco ogni 2°, e si sposta dalla parte opposta quando l'aereo cambia settore.
La figura 6.79 rappresenta otto indicatori VOR relativi ad altrettanti aerei disposti in quella posizione reciproca rispetto alla radiale selezionata, riassume quanto abbiamo finora spiegato. Essa mette anche in evidenza lo stretto settore dell'OFF, largo circa 5° a cavallo delle radiali ortogonali a quella selezionata.
Capita spesso di sentir dire che le indicazioni del VOR possono essere istintive o antiistintive. Cerchiamo di chiarire cosa si intende con questi termini, ricordando che il VOR fornisce solo le indicazioni sopra descritte, e che spetta a chi lo usa di far si che tali indicazioni risultino piu o meno agevoli da interpretare.
Consideriamo l'indicatore numero 8: per il pilota che sta volando parallelamente alla radiale selezionata (da sud a nord), l'indicazione e istintiva, in quanto l'indice gli dice che la radiale selezionata e alla sua (del pilota) destra. Ora supponiamo che il pilota esegua una virata di 180° e inverta la rotta (immaginare l'indicatore 8 capovolto). Durante la virata e mentre l'aereo vola poi in senso inverso, l'indicazione del VOR non cambia assolutamente: essa rimane TO con indice a destra. Solo che adesso il pilota ha la radiale selezionata sulla sua sinistra, e quindi per lui l'indicazione del VOR - che, ripetiamo, non e mutata in alcun modo - e diventata antiistintiva.
L'uso che si puo fare durante la navigazione aerea delle informazioni ottenute dal VOR e lo stesso che abbiamo in precedenza descritto per le stazioni radiogoniometriche e per l'ADF. La differenza consiste nella maggior semplicita - e quindi nella facilita - con cui si possono ricavare i rilevamenti da e per la stazione a terra. Per usare il VOR, dopo averlo acceso e aver selezionato nel ricevitore la frequenza della stazione desiderata, e buona norma di sicurezza controllarne il segnale di identificazione.
Ruotare l'OBS fino ad avere l'indice al centro con la bandierina in TO. Il valore che si legge sotto il riscontro della corona graduata corrisponde al QDM. Per dirigere sulla stazione basta orientare l'aereo in modo da far segnare al direzionale lo stesso valore del QDM.
La figura 6.80 mostra gli strumenti di un aereo che sta dirigendo su una stazione VOR lungo il QDM 270°, cioe lungo la radiale 090°, ma in avvicinamento alla stazione. Il pilota sapra di aver raggiunto la stazione quando la bandierina cambia da TO a FROM.
Le operazioni da eseguire per intercettare e seguire una radiale in avvicinamento al VOR sono le seguenti:
Cio fatto, se non c'e vento laterale, gli strumenti mantengono invariate le loro indicazioni. Se invece c'e vento, mantenendo costante la prua, il CDI si muove in modo da indicare da quale parte l'aereo e stato spostato rispetto al QDM: CDI a destra vento da destra, e viceversa.
La figura 6.82 illustra come viene intercettato e mantenuto il QDM 345° (radiale 165° percorsa in avvicinamento alla stazione VOR). Il pilota - una volta portato l'OBS su 345° - sapendo di avere il QDM alla sua destra, ha deciso di intercettarlo con un angolo di 30°. Nella posizione 1 si vede percio che il direzionale indica una prua di 015° (345° + 30°), e il VOR indica che il QDM selezionato si trova a destra, distante ancora piu di 10°.
Ruotare l'OBS fino ad avere il CDI al centro con la bandierina in FROM. Il valore letto sotto il riscontro della corona graduata corrisponde al QDR. Volendolo seguire per allontanarsi dalla stazione basta orientare l'aereo in modo da far segnare al direzionale il valore del QDR.
Le operazioni da eseguire per intercettare e seguire una radiale in allontanamento dal VOR sono le seguenti:
Con il VOR e semplicissimo fare il fix quando si abbiano a portata di ricezione due stazioni a terra e si stia usando una carta strumentale (le carte strumentali riportano la direzione del nord magnetico di ogni stazione). In tal caso basta leggere i due QDR sui quali l'aereo si trova rispetto alle due stazioni, e tracciarli sulla carta. Poiche l'operazione puo essere fatta in pochi secondi, si puo ritenere sufficientemente corretto il fix dato dal punto di incontro dei due QDR.
Quando si naviga lungo una rotta avendo ragionevole certezza di poterla mantenere con precisione - come, per esempio, nei casi in cui la rotta e determinata da una radiale VOR o da un rilevamento NDB - disponendo di una stazione VOR ubicata grosso modo al traverso della posizione dell'aereo (figura 6.85), la velocita al suolo puo essere determinata nel modo seguente:
La velocita al suolo si ottiene moltiplicando per 60 (minuti in un'ora) la distanza tra le radiali espressa in miglia nautiche, e dividendo il prodotto per i minuti impiegati a percorrerla. Esempio: D = 30 NM, Δt = 18 m, GS = 30 × 60 / 18 = 100 Kt.
Per riassumere il funzionamento e l'impiego del VOR analizziamo le diverse situazioni illustrate in figura 6.86:
Il sistema opera nella banda di frequenze UHF comprese tra 1.025 e 1.150 MHz con intervalli di 1 MHz, e ha percio disponibili 126 canali. L'interrogatore emette coppie di impulsi opportunamente spaziati, che innescano la risposta del transponder nel momento in cui vengono ricevute dalla stazione a terra.
La risposta ricevuta dall'apparato di bordo - costituita da una serie di impulsi aventi la stessa spaziatura degli impulsi di interrogazione - viene elaborata da un computer che, tenendo conto della velocita di propagazione degli impulsi pari alla velocita della luce, trasforma il tempo impiegato a ricevere il segnale di ritorno, in distanza espressa in miglia nautiche tra l'aereo e la stazione al suolo.
Sia l'apparato di bordo sia la stazione a terra trasmettono e ricevono attraverso un'unica antenna (figura 6.87). Quella di bordo ha di solito la forma di una piccola pinna installata sotto il ventre dell'aereo, mentre quella di terra e un'antenna omnidirezionale. Ogni 30 secondi le stazioni al suolo emettono il proprio segnale di riconoscimento, costituito da tre lettere in alfabeto Morse modulate sulla frequenza di 1.350 Hz.
La progettazione e realizzazione del TACAN in campo militare - parallelamente a quella del VOR in campo civile - si rese necessaria sia per le limitazioni che il VOR presenta in vicinanza di ostacoli, sia per l'impossibilita di farlo funzionare da piattaforme non perfettamente orizzontali, e quindi anche dal ponte delle portaerei.
La banda di frequenze di funzionamento, i canali, e le spaziature degli impulsi sono gli stessi usati per il DME, cosicche il TACAN e perfettamente compatibile con le apparecchiature di bordo DME. Grazie a cio, dalla coubicazione delle emittenti VOR e TACAN nascono le stazioni VORTAC, dalle quali gli aerei civili ricevono informazioni azimutali mediante il VOR e informazioni di distanza mediante il DME, mentre gli aerei militari ricevono tutte le informazioni mediante il TACAN.
Secondo quanto stabilito dall'Annesso 10, i canali DME e le frequenze VHF dei VOR/LOC vengono sempre abbinati in modo da formare coppie fisse. In tal modo la sintonizzazione del ricevitore VOR/LOC sulla frequenza di un VOR o di un Localizzatore ILS porta automaticamente anche alla sintonizzazione dell'apparato DME di bordo sulla frequenza della stazione DME coubicata con quel VOR o con quel Localizzatore.
Per ricevere da una stazione TACAN le informazioni di distanza, basta inserire nel ricevitore VOR/LOC la frequenza VHF (a volte definita frequenza "fantasma") tramite la quale avviene la sintonizzazione del canale DME impiegato da quella stazione, riportata dalle carte di navigazione: nell'esempio di figura 6.87, per ricevere il DME del TACAN di PIA si deve usare la frequenza VHF di 117.40 MHz.
Per quanto riguarda l'identificazione delle stazioni VOR-DME o LOC-DME, l'intervallo di 30 secondi che intercorre tra due successive emissioni del DME viene diviso in quattro parti, tre delle quali sono occupate dal segnale del VOR o del LOC, e una da quello del DME, distinguibile per la tonalita piu alta.
La differenza e comunque trascurabile quando l'aereo non si trova nelle immediate vicinanze della stazione, o quando non vola ad altissima quota. Indicativamente la differenza tra le distanze - considerata come errore dello strumento - e trascurabile in quanto minore dell'1%, quando la distanza in miglia nautiche dell'aereo dalla stazione e pari o maggiore della quota dell'aereo espressa in migliaia di piedi. Per esempio, volando a 10.000 piedi di altezza, la differenza tra le distanze puo essere trascurata finche l'aereo si trova a 10 miglia o piu dalla stazione.
Nel momento in cui l'aereo transita sulla verticale della stazione, l'errore diventa massimo in quanto la lettura del DME e pari alla quota dell'aereo, mentre la distanza sul terreno e zero.
Una terza funzione svolta dal DME - consequenziale alle prime due - e il calcolo del tempo in minuti primi necessario a giungere sulla stazione (TTS = Time To Station). Questa indicazione e ovviamente valida solo quando l'aereo si muove direttamente verso la stazione.
La figura 6.87 mostra un indicatore DME capace di offrire simultaneamente letture di distanza, velocita al suolo, e tempo alla stazione, che puo alternativamente essere collegato ai ricevitori VOR di bordo, oppure essere sintonizzato autonomamente (in figura e sintonizzato sulla frequenza VHF di 112.30 MHz).
Viene montato nel cruscotto al posto del direzionale quando e delegato a svolgere anche la funzione di strumento primario di navigazione, ma piu spesso viene montato al posto dell'ADF.
Lo strumento mostrato in figura 6.89 - del tipo piu semplice - ha l'indice a doppia barra che si orienta solo verso le stazioni NDB sintonizzate nel ricevitore ADF, e l'indice a barra semplice che si orienta solo verso le stazioni VOR sintonizzate nel ricevitore VHF/NAV. Esistono pero anche modelli dotati di un doppio commutatore, che consente di far orientare ognuno dei due indici indifferentemente verso un VOR o un NDB. Ovviamente, per orientare entrambi gli indici verso due VOR o verso due NDB si deve disporre due ricevitori VHF/NAV e due ricevitori ADF.
Poiche la rosa dell'RMI, cioe il direzionale, indica costantemente la prua magnetica, le punte dei due indici consentono la lettura diretta dei rilevamenti verso le stazioni (QDM), mentre le code consentono la lettura diretta dei rilevamenti dalle stazioni (QDR). La figura 6.89 mostra un aereo in allontanamento da una stazione VOR lungo la radiale 193°, mentre attraversa il QDM 290°/QDR 110° di un NDB.
La figura 6.90 mostra un HSI elettromeccanico comune sugli aerei dell'aviazione generale, mentre la versione elettronica EHSI - che sta gradualmente soppiantando la prima - e mostrata in figura 2.92. Anche se l'EHSI e molto piu versatile, nell'aspetto e modo di impiego non differisce sostanzialmente dall'HSI, i cui elementi costitutivi sono brevemente descritti di seguito:
Con l'aiuto della visualizzazione offerta dall'HSI, la navigazione VOR risulta assai facilitata:
Lo strumento consente di visualizzare l'angolo di intercettamento, compreso tra la linea di fede e la punta dell'indicatore di rotta. L'intercettamento e ultimato quando la barra si porta al centro. Per seguire il QDM basta poi virare verso la punta dell'indicatore di rotta fin sotto la linea di fede.
In figura 6.91 e chiaramente illustrato il procedimento seguito da un pilota che deve intercettare il QDM 360° di una stazione VOR. Al punto 1 il pilota ha selezionato il QDM da intercettare portando la punta dell'indicatore di rotta su 360°, e si e messo parallelo virando per prua nord; il triangolino TO/FROM indica che la stazione e davanti all'aereo, mentre la barra di deviazione indica che per effettuare l'intercettamento deve virare a sinistra.
Percio al punto 2 il pilota accosta a sinistra fino a portare la linea di fede a contatto dell'estremita della barra di deviazione, e procede per prua 315°; l'illustrazione permette di vedere come lo strumento sintetizzi con grande chiarezza la posizione reciproca tra l'aereo, la direzione del nord, e la radiale da intercettare.
Al punto 3 la barra di deviazione comincia a rientrare, e il pilota riduce l'angolo di intercettamento cosi da tenere la linea di fede a contatto con l'estremita della barra. Al punto 4, a intercettamento avvenuto, il pilota mantiene la prua su 355°, cosi da neutralizzare l'azione del vento da sinistra.
Per intercettare un sentiero ILS il procedimento e praticamente lo stesso (figura 6.92). In posizione 1 l'aereo sta giungendo sul LOM con prua 015°. L'indicatore di rotta e gia su 210°, che e l'orientamento del localizzatore. In posizione 2 e all'uscita dalla virata di procedura; la barra di deviazione sta entrando e il pilota sta chiudendo per mantenere la linea di fede sull'estremita della barra; gli indici del glide slope indicano che l'aereo e ancora sotto il sentiero. In posizione 3 l'aereo, essendo la barra centrata, e stabilizzato sul localizzatore e, essendo gli indici del glide slope pure al centro, e stabilizzato anche sul piano di planata. La prua e tenuta leggermente a destra per contrastare il vento.
Per determinare, intercettare e seguire un QDR si applica lo stesso procedimento del QDM, solo che il triangolino TO/FROM si trova spostato dalla parte della coda dell'indicatore di rotta.
Anche quando non riceve alcun segnale di navigazione, l'HSI puo essere utilmente impiegato per visualizzare la posizione dell'aereo rispetto a una determinata direzione, rappresentata dall'indicatore di rotta opportunamente orientato. L'applicazione puo tornare utile quando sia desiderabile visualizzare la posizione dell'aereo rispetto a una pista, per esempio durante gli avvicinamenti a vista, oppure durante i rullaggi sui grandi aeroporti con numerose piste e vie di rullaggio tra le quali va individuata la pista in uso.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Frequenze VOR | 108.00 - 117.95 MHz |
| Intervallo canali VOR | 50 KHz |
| Canali VOR totali | 200 (160 VOR + 40 ILS) |
| Frequenza identificazione VOR | 1.020 Hz |
| Frequenze DME | 1.025 - 1.150 MHz |
| Canali DME | 126 |
| Frequenza identificazione DME | 1.350 Hz |
| Portata HVOR | fino a 40 NM (>1.000 ft) |
| Portata LVOR | fino a 40 NM (1.000-18.000 ft) |
| Portata TVOR | fino a 25 NM (1.000-12.000 ft) |
| Sensibilita CDI | 2° per punto |
| CDI fondo scala | 10° dalla radiale |
| Tipo | Uso | Banda | Portata |
|---|---|---|---|
| HVOR | Aerovie superiori (High) | 112.00 - 117.95 MHz | 40 NM (>1.000 ft) |
| LVOR | Aerovie inferiori (Low) | 112.00 - 117.95 MHz | 40 NM (1.000-18.000 ft) |
| TVOR | Terminali | 108.00 - 111.85 MHz | 25 NM (1.000-12.000 ft) |
| CVOR | Convenzionale | Tecnica di modulazione convenzionale | |
| DVOR | Doppler | Tecnica di modulazione Doppler | |
| Componente | Funzione |
|---|---|
| OBS | Omni Bearing Selector - selettore radiale |
| CDI | Course Deviation Indicator - indice deviazione |
| TO/FROM | Indica posizione rispetto alla stazione |
| OFF/NAV | Bandierina rossa - segnale assente/debole |
| Formula | Descrizione |
|---|---|
| GS = 60 × D / Δt | Velocita al suolo (D in NM, Δt in minuti) |
| QDM | Indice al centro + TO = rotta verso stazione |
| QDR | Indice al centro + FROM = radiale attuale |
| Situazione | Indicazione |
|---|---|
| Verso stazione + TO selezionato | ISTINTIVA |
| Verso stazione + FROM selezionato | ANTIISTINTIVA |
| Via dalla stazione + FROM selezionato | ISTINTIVA |
| Via dalla stazione + TO selezionato | ANTIISTINTIVA |
| Condizione | Errore |
|---|---|
| Distanza (NM) >= Quota (migliaia ft) | < 1% (trascurabile) |
| Sulla verticale della stazione | Massimo (DME = quota) |
| Volo al traverso/circolare | GS indicata = 0 |
| Strumento | Componenti | Funzione |
|---|---|---|
| RMI | Direzionale + ADF | Lettura diretta QDM/QDR |
| HSI | Direzionale + VOR/LOC/GS | Situazione orizzontale completa |
| EHSI | HSI elettronico | Versione digitale dell'HSI |
| Tipo | Componenti | Uso |
|---|---|---|
| VOR-DME | VOR + DME | Azimut + distanza (civile) |
| TACAN | DME militare + azimut | Azimut + distanza (militare) |
| VORTAC | VOR + TACAN | Civile: VOR+DME / Militare: TACAN |
| Acronimo | Significato |
|---|---|
| VOR | VHF Omnidirectional Range |
| DME | Distance Measuring Equipment |
| TACAN | Tactical Air Navigation |
| VORTAC | VOR + TACAN coubicati |
| OBS | Omni Bearing Selector |
| CDI | Course Deviation Indicator |
| RMI | Radio Magnetic Indicator |
| HSI | Horizontal Situation Indicator |
| EHSI | Electronic HSI |
| TTS | Time To Station |
| GS | Ground Speed (velocita al suolo) |