¿De qué modo los aviones consigue encontrar la pista de un aeropuerto sin prácticamente ninguna visibilidad? Por cierto los lectores ya habrán oído hablar del ILS (lnstrument Landing System o sistema de aterrizaje por instrumentos), sabiendo que los principales aeropuertos son equipados con este sofisticado sistema de ayuda a la navegación aérea. Sin entrar en demasiados pormenores técnicos de los circuitos electrónicos, explicaremos el modo en que funciona el sistema como un todo, sus ventajas y desventajas, y hasta dónde es perfectamente confiable.
El ILS (Instruments Landing System) es un sistema desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial por técnicos de la RAF (Fuerza Aérea Británica), con la finalidad de permitir la operación de los aviones incluso en condiciones de ausencia de visibilidad. La finalidad básica del sistema es dar informaciones al piloto que le permitan llevar a la aeronave al extremo de la pista, donde puede tornar la decisión de completar o no el aterrizaje.
Las bases del sistema desarrollado durante la guerra son las mismas, pero perfeccionamientos básicos permiten su operación actual en condiciones de mucho mayor confiabilidad y precisión.
Prácticamente todos los aviones comerciales son equipados con el sistema, y las pistas de los grandes aeropuertos poseen este instrumento.
La idea básica consiste en emitir señales de radio, a partir de la pista y de puntos próximos, que puedan ser captados por el avión y procesados, de modo de dar una indicación exacta dela posición relativa de ambos. A continuación veremos cómo se hace eso.
El equipo
En tierra tenemos dos transmisores.
Uno denominado transmisor del localizador ("localizer"), que provee una serial guia de aproximación en azimut a lo largo de la línea central de la pista, y un transmisor de trayecto de descenso, juntamente con un sistema de antena que provee una referencia de altura para la aeronave que se aproxima a la pista.
Además de estos transmisores tenemos dos o tres balizas de marcación (marcadores), que consiste en transmisores con sus propias antenas, ubicadas a una cierta distancia del aeropuerto, proporcionando señales de referencia de la pista (figura 1).
Analicemos el funcionamiento de cada uno de estos equipos de tierra y lo que ocurre también en la aeronave que se acerca.
a) Transmisor del localizador (localizer)
Este equipo está colocado junto a la pista, proporcionando un patrón de irradiación doble, como muestra la figura 2.
El transmisor produce dos lóbulos de irradiación con modulación en las frecuencias de 90 Hz y 150 Hz. El sector modulado em 150 Hz se llama "sector azul" y el otro, modulado en 90 Hz, se denomina “sector amarillo".
La operación del transmisor se hace en la banda de VHF, entre 108 y 112 MHz, siempre con decimales impares, o sea 108,5, 108,7, etc., excepto en el Reino Unido, donde también se usan las frecuencias con decimales pares.
En Buenos Aires, por ejemplo, la frecuencia que ser usa es de 109,7 MHz.
Según podemos ver por el patrón de irradiación, un avión que se aproxime exactamente en la dirección en que se encuentra la antena, recibirá las señales referentes al sector azul y amarillo con la misma intensidad. Sin embargo, si el avión se aproxima más de un lado o del otro, habrá predominancia de una de las señales (figura 3).
Este hecho es empleado por el instrumental interno del avión para indicar justamente si el mismo se encuentra o no en la dirección correcta de aproximación a la pista.
Existe entonces, en el avión, un equipo cuyo diagrama en bloques aparece en la figura 4, y que tiene un display como ilustra la misma figura, que se denomina "Indicador ILS".
En este indicador existen dos agujas. Nos interesa primero la indicadora de dirección (derecha/izquierda), cuyo eje queda en la parte superior del dispaly.
Esta aguja sirve para indicar el giro del avión cuando el mismo se aleja de 1a ruta correcta.
Nota: este articulo es de 1990. Nos sistemas modernos la indicación es toda digital.
Así, si la aguja estuviera hacia la derecha del centro, señalado con una circunferencia mayor, eso significa que el avión está fuera de ruta, siendo necesaria una corrección, desviándose dos puntos hacia la derecha (figura 5).
En la figura 6 tenemos diversas posiciones de aviones en relación al corredor de aproximación, con las indicaciones que se obtienen en la aguja de direccion del ILS.
Vea entonces que, captada la serial del localizador, bastará que el piloto se oriente por esta indicación del ILS para poder llevar el avión en la dirección correcta a la pista.
La precisión del sistema es grande. El haz tiene un com de abertura de 5ª, obteniéndose entonces una indicación máxima de la aguja cuando el avión se desvía 2,5º de su ruta. Cada punto dela escala representa, pues, una "corrección" de medio grado que debe hacerse.
Sin embargo, para llegar a la pista a partir del punto en que se puede usar la señal del localizador, no basta tener la indicación de dirección; A partir del punto en que se pasa a usar a señal del localizador, el avión debe tener una trayectoria de descenso bien definida para llegar a la pista en una altura conveniente ala maniobra de aterrizaje. Esto significa que debe existir también una referencia para el trayecto de descenso, lo que será el fin del segundo transmisor.
b) Transmisor de trayecto de descenso
Este transmisor debe estar ubicado lo más próximo posible del punto en que el avión hará contacto con la pista, como muestra la figura 7.
Para que su serial no sea confundida con al del localizador, 1a frecuencia de operación es diferente. La misma opera en la banda de µHF, entre 329,3 y 335 MHz, con separación entre canales de 300 kHz. La frecuencia más alta se justifica en este caso dada la necesidad de conseguir un haz más estrecho de radiación.
De este modo, la transmisión se concentra en el plano vertical con la producción de dos lóbulos igualmente modulados en 90 Hz y 150 Hz (el superior tiene una modulación de 90 Hz y el inferior de 150 Hz).
La línea en que se obtiene igual profundidad de modulación para las dos señales define el trayecto de descenso, y normalmente está entre 2º y 4ª por encima del horizonte local.
Como en el caso del localizador, si el avión vuela exactamente en la dirección en que las dos profundidades de modulación son iguales, o sea, en la intersección de los lóbulo, habrá indicación de que el mismo está en la ruta correcta.
Esto se hace a través de la segunda aguja del indicador de ILS, que se pone en posición horizontal, como muestra la figura 8.
En la figura 9 vemos los tipos de indicación que pueden ocurrir cuando el avión se encuentra por encima y debajo de la ruta ideal de aproximación.
Bastará entonces que el piloto tome como referencias esta indicación para saber cuándo debe subir o descender, manteniéndose así en la trayectoria correcta de aproximación.
Vea que los dos transmisores, de localización y de trayecto de descenso, normalmente trabajan con frecuencias "emparejadas". Así, para una frecuencia de 109,3 MHz en un transmisor, tendremos 332,9 MHz en el otro, según convenciones establecidas.
Con este procedimiento el piloto no precisa preocuparse por sintonizar las dos frecuencias en la aproximación. Bastará que sintonice una de ellas para que automáticamente el equipo haga la sintonía de la otra.
Juntamente con las señales moduladoras, que identifican los sectores, existen además seriales moduladoras, que identifican los sectores, existen además señales superpuestas para identificación dela estación. Estas señales son moduladas en tono en 1020 Hz, polarizadas horizontalmente, y tienen la identificación dada en código Morse. Esta identificación consiste en dos o tres letras emitidas con la velocidad de 7 palabras por minuto (Por ejemplo: ISP : San Pablo, IGL : Rio de Janeiro Galeão).
Los equipos de ILS poseen además recursos para mantener una comunicación siempre que hubiera necesidad de una ayuda adicional para la aproximación.
c) Marcadores
Normalmente, en la línea de aproximación de las aeronaves en relación ala pista se instalan radiofaros o marcadores, que son usados para dar indicaciones de aproximación. Estos transmisores operan en la frecuencia de 75 MHz e indican al piloto 1a altura en que el avión pasa sobre ellos. Irradian una señal hacia arriba que se vuelve útil hasta una altura de aproximadamente 3.000 pies (1.000 metros).
El transmisor que está más lejos de la pista normalmente queda a una distancia de 3 a 6 millas náuticas (una milla náutica = 1.609,13 m.) y se denomina "marcador externo", transmitiendo una serial modulada con un tono de 400 Hz y también identificándose en Morse, por el accionamiento de una lámpara en el panel.
Cuando el avión pasa sobre este marcador, en los audífonos el piloto oye una serie de pulsos al ritmo de 2 por segundo y, al mismo tiempo se enciende en el panel el marcador azul con guiños de la misma frecuencia.
Tenemos después una marcador intermedio o central, que está instalado alrededor de 1000 metros de la pista (del punto de contacto) y que emite una serie de puntos y trazos alternados que hacen encender una luz ámbar en el display. Final-mente, tenemos el transmisor colocado en la cabecera de la pista, denominado "marcador interno" y que transmite seis puntos de tono agudo por segundo. Este tono tiene una frecuencia de 3000 Hz y hace encender una luz blanca en el panel.
En los mapas de aproximación los marcadores están indicados por abreviaturas estándar. Para el localizador externo tenemos LOM y para el localizador y marcador central tenemos LMN.
Categorias de ILS
Originalmente, el ILS fue desarrollado para proporcionar la posibilidad de un aterrizaje totalmente a ciegas, usando solamente los instrumentos de a bordo. Sin embargo, todavía no se ha llegado a este punto, de modo que, hoy, constituye más una ayuda para la aproximación, quedando la decisión final de aterrizaje, que completa el procedimiento, por cuenta del piloto.
Esta imposibilidad de llegar al punto de reposo final del avión a ciegas completamente, se debe a diversos problemas técnicos que existen en la propia localización del aeropuerto, obstáculos y otros factores que pueden modificar el patrón de las transmisiones.
En 1958 la BOAX (actual British Airways) manifestó interés en perfeccionar el sistema. Con estos progresos, el ILS paso a tener diversas categorías, según el siguiente criterio
Categoría 1 - El ILS es capaz de proporcionar una referencia precisa desde el límite de la cobertura hasta una altura de 200 pies por encima de su punto de referencia, Para el funcionamiento operacional esto significa una la altura de decisión de 200 pies con RVR (distancia de pista) de 800 metros.
Categoría II - El ILS es capaz de proporcionar una referencia precisa desde el límite de cobertura hasta una altura de 50 pies por encima del punto de referencia ILS. Operacionalmente, esto significa una altura de decisión de 200 y 100 metros con RVR de 800 y 400 metros.
Categoría III - El ILS es capaz de proporcionar una referencia precisa desde el límite de cobertura hasta el punto de contacto en la pista.
Operacionalmente esta categoría se divide en 3: IIIA - que tiene la operación hasta la superficie de la pista con RVR de 200 metros; IIIB - con operación hasta la superficie de la pista con RVR de 50 metros; y IIIC - con operación hasta la superficie de la pista y acceso sin referencia externa visual.
(Nota: 1 pie mide 0,30 m.):
Seguridad y limitaciones
Evidentemente debe haber un medio de que el piloto compruebe si las señales recibidas son o no correctas. Para eso existen pruebas de validez que el piloto puede realizar durante su aproximación.
Existen dos banderitas en el indicador que apareció en el display, siendo activadas por la profundidad de modulación. Si la serial no está presente es suprimida la componente que acciona estas banderitas, alertando as el piloto.
La ausencia de serial de audio en el audífono, puede ser percibida fácilmente si el piloto emplea este recurso durante la aproximación, lo que lo alertará respecto a la inoperancia del sistema.
Las limitaciones, por otro lado, pueden ser tanto de orden operacional como de implantación. En el caso de la instalación, se trata de un equipo caro, que exige un mantenimiento especializado igualmente costoso. Como se trata de equipo fijo, pocos aeropuertos están en condiciones de instalar este recurso.
Con relación a problemas operacionales, pueden ocurrir desvíos de las señales en obstáculos en las proximidades del aeropuerto, de modo que el relevo local puede ser causa de indicaciones erróneas.
El propio ritmo de los aterrizajes es reducido con la finalidad de evitar eventuales interferencias ocasionadas por la propia estructura de una aeronave.
En algunos casos hasta la circulación de vehículos en las proximidades de las instalaciones debe ser restringida.
Conclusión
El ILS es apenas uno de los recursos con que cuentan las modernas aeronaves para la realización de viajes seguros. No es preciso decir que los pilotos capaces de utilizar este equipo deben pasar por un prolongado entrenamiento. La seguridad de un vuelo no depende exclusivamente de la perfección del instrumento, sino también de los hombres involucrados en su operación, instalación y mantenimiento.
Existen pocos especialistas en el mantenimiento de tales equipos, lo que significa que la realización de cursos constituye una excelente perspectiva para el estudiante de electrónica y futuro técnico.
Está claro quela instalación o mantenimiento de equipos de aviación no se limita al ILS. Se extiende también a muchos otros instrumentos como el VOR (Very High Frequency Omnidirectional Radio Range). El ADF (Air or Automatic Direction Finder), sistemas de comunicación, radar, etc.
Volveremos en ediciones futuras a hablar de otros recursos usados en la navegación aérea.
Bibliografia:
Rotaer - Manual Auxiliar de Rutas Aéreas
Tecnología del Vuelo - S.E.T. Taylor y H.A.
Parmar - Paraninfo, 1982
Practical Aerial Navigation - Paul Garrison
TAB books, 1980
