Sistema de aterrizaje por instrumentos

En aviación , el sistema de aterrizaje por instrumentos ( ILS ) es un sistema de navegación por radio de precisión que proporciona una guía de corto alcance a las aeronaves para permitirles aproximarse a una pista de noche o con mal tiempo. En su forma original, permite que una aeronave se aproxime hasta que esté a 200 pies (61 m) sobre el suelo, dentro de una media milla (800 m) de la pista. En ese punto , la pista debe ser visible para el piloto; si no lo es, realiza una aproximación frustrada . Llevar la aeronave tan cerca de la pista aumenta drásticamente el rango de condiciones climáticas en las que se puede realizar un aterrizaje seguro . Otras versiones del sistema, o "categorías", han reducido aún más las altitudes mínimas, los rangos visuales de la pista (RVR) y las configuraciones del transmisor y el monitoreo diseñadas dependiendo de los patrones climáticos normales esperados y los requisitos de seguridad del aeropuerto.

El 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 guía 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 los indicadores centrados mientras se aproxima a la pista hasta la altura de decisión . Las balizas marcadoras opcionales proporcionan información de distancia a medida que avanza la aproximación, incluido el marcador central (MM), colocado cerca de la posición de la altura de decisión (CAT 1). Los marcadores se están eliminando en gran medida y se están reemplazando por equipos de medición de distancia (DME). El ILS generalmente incluye iluminación de alta intensidad al final de las pistas para ayudar al piloto a localizar la pista y realizar la transición desde la aproximación a un aterrizaje visual. ^[1]

Entre los años 1920 y 1940 se desarrollaron varios sistemas de aterrizaje basados ​​en radio, en particular el haz de Lorenz , que se utilizó relativamente ampliamente en Europa antes de la Segunda Guerra Mundial . El sistema SCS-51, desarrollado en Estados Unidos, era más preciso y, al mismo tiempo, añadía guía vertical. Se instalaron muchos equipos en bases aéreas del Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial , lo que llevó a que se lo seleccionara como estándar internacional después de la formación de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) en 1947. Se han desarrollado varios sistemas de aterrizaje competitivos, incluido el sistema de aproximación controlada desde tierra (GCA) basado en radar y el más reciente sistema de aterrizaje por microondas (MLS), pero pocos de estos sistemas se han desplegado. El ILS sigue siendo un estándar generalizado hasta el día de hoy.

La introducción de aproximaciones de precisión mediante sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) en lugar de requerir una costosa infraestructura aeroportuaria está llevando a la sustitución de los ILS. Para proporcionar la precisión requerida con GNSS normalmente solo se requiere una señal de aumento omnidireccional de baja potencia que se transmite desde el aeropuerto, lo que es mucho menos costoso que los múltiples transmisores grandes y potentes necesarios para una implementación completa de ILS. En 2015, el número de aeropuertos estadounidenses que admiten aproximaciones LPV similares a ILS superó el número de instalaciones de ILS ^[2] , y se espera que esto conduzca a la eliminación final de los ILS en la mayoría de los aeropuertos.

Un sistema de aterrizaje por instrumentos funciona como un sistema de aproximación por instrumentos basado en tierra que proporciona una guía lateral y vertical precisa 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 un aterrizaje seguro durante condiciones meteorológicas instrumentales (IMC) , como techos bajos o visibilidad reducida debido a niebla, lluvia o nieve.

Las ayudas de radio anteriores para aterrizajes a ciegas solían adoptar 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 interruptor también controlaba a cuál de las dos antenas direccionales se enviaba la señal. La señal resultante enviada al aire consta de puntos enviados a un lado de la pista y rayas al otro. Los haces eran lo suficientemente anchos como para superponerse en el centro. ^[3]

Para utilizar el sistema, un avión sólo necesitaba un receptor de radio convencional. A medida que se acercaban al aeropuerto sintonizaban la señal y la escuchaban en sus auriculares. Oían puntos y rayas (código Morse "A" o "N"), si estaban al costado de la pista, o si estaban correctamente alineados, los dos se mezclaban para producir un tono constante, la equiseñal . La precisión de esta medición dependía en gran medida de la habilidad del operador, que escuchaba la señal en auriculares en un avión ruidoso, a menudo mientras se comunicaba con la torre. ^[3]

La precisión del sistema era normalmente del orden de 3 grados en acimut. Si bien esto era útil para llevar la aeronave a la dirección de la pista, no era lo suficientemente preciso para llevar la aeronave al alcance visual con seguridad en condiciones meteorológicas adversas; los haces de radio de rumbo se utilizaban solo para orientación lateral y el sistema no era suficiente por sí solo para realizar aterrizajes con lluvia intensa o niebla. Sin embargo, la decisión final de aterrizar se tomó a solo 300 metros (980 pies) del aeropuerto. ^[3]

El ILS, desarrollado justo antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial , utilizaba un sistema de señales y una red de antenas más complejo 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 se pueden decodificar con precisión en la aeronave utilizando una electrónica simple y mostrarse directamente en instrumentos analógicos. ^[3] Los instrumentos se pueden colocar frente al piloto, eliminando la necesidad de que un operador de radio controle continuamente las señales y transmita los resultados al piloto a través del intercomunicador .

La clave para su funcionamiento es un concepto conocido como el índice de modulación de amplitud , una medida de la intensidad con la que se aplica la modulación de amplitud a la frecuencia portadora . En los sistemas de haz anteriores, la señal se activaba y desactivaba por completo, lo que correspondía a un índice de modulación del 100%. La determinación del ángulo dentro del haz se basa en la comparación de la intensidad audible de las dos señales. sa En ILS, un sistema más complejo de señales y antenas varía la modulación de dos señales en todo el ancho del patrón del 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 se toma una señal de radiofrecuencia a 10 MHz y se mezcla con un tono audible a 2500 Hz, se producirán cuatro señales, en las frecuencias de las señales originales de 2500 y 10000000 hertz, y bandas laterales de 9997500 y 10002500 hertz. La frecuencia de la señal original de 2500 Hz es demasiado baja para viajar lejos de una antena, pero las otras tres señales son todas de radiofrecuencia y pueden transmitirse de manera efectiva. ^[4]

El ILS comienza mezclando dos señales moduladoras con 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 (carrier and sidebands), se envía de manera uniforme desde un conjunto de antenas. La 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 (sidebands only), también se envía al conjunto de antenas. ^[4]

Para la guía lateral, conocida como localizador , la antena normalmente se coloca centralmente en el extremo más alejado de la pista y consta de múltiples antenas en una matriz normalmente de aproximadamente el ancho de la pista. Cada antena individual tiene un cambio de fase particular y un nivel de potencia aplicado solo a la señal SBO de modo que la señal resultante se retrasa 90 grados en el lado izquierdo de la pista y avanza 90 grados 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 casi se eliminan entre sí a lo largo de la línea central, dejando predominando la señal CSB. En cualquier otra ubicación, a ambos lados de la línea central, las señales SBO y CSB se combinan de diferentes maneras de modo que predomina una señal moduladora. ^[4]

Un receptor situado delante del conjunto recibirá ambas señales mezcladas. Mediante filtros electrónicos sencillos, la portadora original y las dos bandas laterales se pueden separar y demodular para extraer las señales originales moduladas en amplitud de 90 y 150 Hz. Estas señales se promedian para producir dos señales de corriente continua (CC). Cada una de estas señales representa no la intensidad de la señal original, sino la intensidad de la modulación relativa a la portadora, que varía a lo largo del patrón del haz. Esto tiene la gran ventaja de que la medición del ángulo es independiente del alcance. ^[4]

Las dos señales de CC se envían entonces 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, los dos tonos moduladores de las bandas laterales se cancelarán y ambos voltajes serán cero, dejando la aguja centrada en la pantalla. Si el avión está muy a la izquierda, la señal de 90 Hz producirá un fuerte voltaje de CC (predomina), y la señal de 150 Hz se minimiza, tirando de la aguja completamente hacia la derecha. Esto significa que el voltímetro muestra directamente tanto la dirección como la magnitud del giro necesario para llevar el avión de regreso a la línea central de la pista. ^[4] Como la medición compara diferentes partes de una sola señal completamente en electrónica, proporciona una resolución angular de menos de un grado y permite la construcción de una aproximación de precisión . ^[4]

Aunque el esquema de codificación es complejo y requiere una cantidad considerable de equipo terrestre, la señal resultante es mucho más precisa que los sistemas antiguos basados ​​en haces y es mucho más resistente a las formas comunes de interferencia. Por ejemplo, la estática en la señal afectará a ambas subseñales por igual, por lo que no tendrá 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 múltiples frecuencias, pero como esos efectos dependen del terreno, generalmente son fijos en la ubicación y se pueden tener en cuenta mediante ajustes en la antena o en los desfasadores. ^[4]

Además, como es la codificación de la señal dentro del haz la que contiene la información del ángulo, no la intensidad del haz, la señal no tiene que estar muy enfocada en el espacio. En los sistemas de haz más antiguos, la precisión del área de equiseñal era una función del patrón de las dos señales direccionales, que exigía que fueran relativamente estrechas. El patrón ILS puede ser mucho más amplio. Normalmente se requiere que las instalaciones 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 trayectorias de aproximación. ^[5]

La senda de planeo funciona de la misma manera general que el localizador y utiliza la misma codificación, pero normalmente se transmite para producir una línea central en un ángulo de 3 grados por encima de la horizontal ^[a] desde una antena 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 que irradian la senda de planeo sean más pequeñas. Los pares de canales no son lineales; el canal 1 del localizador está en 108,10 y está emparejado con la senda de planeo en 334,70, mientras que el canal dos está en 108,15 y 334,55. Hay huecos y saltos a través de ambas bandas. ^{[5] [6]}

Muchas ilustraciones del concepto ILS muestran que el sistema funciona de forma más similar a los sistemas de haz, con la señal de 90 Hz en un lado y la de 150 en el otro. Estas ilustraciones son inexactas; ambas señales se irradian a través de todo el patrón del haz, es su diferencia relativa en la profundidad de modulación (DDM) la que cambia según la posición de la aeronave que se aproxima.

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

Los receptores ILS de la aeronave guían a la aeronave que se aproxima a una pista mediante 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 guía lateral y la senda de planeo proporciona guía vertical.

Un localizador (LOC, o LLZ hasta la estandarización de la OACI ^[7] ) 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 se alinee con la pista. Después de eso, los pilotos activarán la fase de aproximación (APP).

El piloto controla la aeronave de modo que el indicador de pendiente de planeo permanezca centrado en la pantalla para garantizar que la aeronave siga la trayectoria de planeo de aproximadamente 3° por encima de la horizontal (nivel del suelo) para permanecer por encima de los obstáculos y llegar a la pista en el punto de aterrizaje adecuado (es decir, proporciona guía vertical).

Debido a la complejidad de los sistemas de localizador y de senda de planeo ILS, existen algunas limitaciones. Los sistemas de localizador son sensibles a las obstrucciones en el área de transmisión de la señal, como grandes edificios o hangares. Los sistemas de senda de planeo también están limitados por el terreno frente a las antenas de senda de planeo. Si el terreno es inclinado o irregular, las reflexiones pueden crear una senda de planeo irregular, lo que provoca desviaciones no deseadas de la aguja. Además, dado que las señales ILS apuntan en una dirección mediante la colocación de los conjuntos, la senda de planeo solo admite aproximaciones en línea recta con un ángulo de descenso constante. La instalación de un ILS puede ser costosa debido a los criterios de ubicación y la complejidad del sistema de antena.

Las áreas críticas y sensibles del ILS se establecen para evitar reflexiones peligrosas que afectarían la señal radiada. La ubicación de estas áreas críticas puede impedir que las aeronaves utilicen ciertas calles de rodaje ^[8], lo que provoca demoras en los despegues, mayores tiempos de espera y mayor separación entre aeronaves .

• Sistema de guía por instrumentos (IGS) ( ayuda direccional de tipo localizador (LDA) en los Estados Unidos): un ILS modificado para adaptarse a una aproximación no recta; el ejemplo más famoso fue el de la aproximación a la pista 13 del aeropuerto Kai Tak , en Hong Kong . ^{[9] [10]}
• Sistema de aterrizaje por instrumentos en portaaviones (ICLS): un ILS modificado para el aterrizaje en portaaviones (de aeronaves).

Además de las señales de navegación mencionadas anteriormente, el localizador permite la identificación de las instalaciones ILS mediante la transmisión periódica de una señal de identificación en código Morse de 1020 Hz. Por ejemplo, el ILS de la pista 4R del Aeropuerto Internacional John F. Kennedy transmite IJFK para identificarse, mientras que el de 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 senda de planeo no transmite ninguna señal de identificación, por lo que el equipo ILS depende del localizador para la identificación.

Es esencial que el piloto detecte inmediatamente cualquier fallo del ILS que no proporcione una guía segura. Para lograrlo, los monitores evalúan continuamente las características vitales de las transmisiones. Si se detecta cualquier desviación significativa más allá de los límites estrictos, el ILS se apaga automáticamente o se retiran los componentes de navegación e identificación del portaaviones. ^[11] Cualquiera de estas acciones activará una indicación ('bandera de fallo') en los instrumentos de una aeronave que utilice el ILS.

Las antenas de localizador modernas son altamente direccionales . Sin embargo, el uso de antenas más antiguas y menos direccionales permite que una pista tenga una aproximación que no es de precisión llamada rumbo inverso del localizador. Esto permite que las aeronaves aterricen utilizando la señal transmitida desde la parte posterior del conjunto del localizador. Las antenas altamente direccionales no proporcionan una señal suficiente para soportar un rumbo inverso. En los Estados Unidos, las aproximaciones con rumbo inverso suelen estar asociadas a sistemas de Categoría I en aeropuertos más pequeños que no tienen un ILS en ambos extremos de la pista principal. Los pilotos que vuelen con un rumbo inverso deben ignorar cualquier indicación de senda de planeo.

En algunas instalaciones se proporcionan radiobalizas que funcionan a una frecuencia portadora de 75 MHz. Cuando se recibe la transmisión de una radiobaliza, se activa un indicador en el panel de instrumentos del piloto y el piloto puede oír el tono de la radiobaliza. La distancia desde la pista a la que debe recibirse 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 permite comprobar el correcto funcionamiento de la senda de planeo. En las instalaciones ILS modernas, se instala un DME , ubicado junto con el ILS, para complementar o sustituir las radiobalizas. Un DME muestra continuamente la distancia de la aeronave a la pista.

Los equipos de medición de distancia (DME) proporcionan a los pilotos una medición de distancia en diagonal de la distancia a la pista. Los DME están ampliando o reemplazando los marcadores en muchas instalaciones. El DME proporciona al piloto un control más preciso y continuo del progreso correcto en la senda de planeo del ILS y no requiere una instalación fuera del límite del aeropuerto. Cuando se utiliza junto con un ILS, el DME se ubica a menudo a mitad de camino entre los umbrales de pista recíprocos con el retardo interno modificado de modo que una unidad pueda proporcionar información de distancia a cualquiera de los umbrales de pista. Para las aproximaciones en las que se especifica un DME en lugar de balizas de señalización, 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 aprobado por IFR que utilice un GNSS (un sistema RNAV que cumpla con TSO-C129/-C145/-C146), ^[12] para comenzar la aproximación.

Algunas instalaciones incluyen sistemas de luces de aproximación de intensidad media o alta ( ALS por sus siglas en inglés ). La mayoría de las veces, estos 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 por instrumentos al vuelo visual y a alinear visualmente la aeronave con la línea central de la pista. La observación del piloto del sistema de luces de aproximación en la altitud de decisión le permite continuar descendiendo hacia la pista, incluso si la pista o las luces 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 ILS CAT I tan bajos como 3 ⁄ 4 de milla (1,2 km) (alcance visual de la pista de 4000 pies (1200 m)) si las superficies de franqueamiento de obstáculos requeridas están libres de obstrucciones.

Se pueden alcanzar mínimos de visibilidad de 1 ⁄ 2 milla (0,80 km) (alcance visual de pista de 2400 pies (730 m)) con una aproximación ILS CAT I respaldada por un ALS de 1400 a 3000 pies de largo (430 a 910 m), y una visibilidad de 3 ⁄ 8 millas (600 m) con un alcance visual de 1800 pies (550 m) es posible si la pista tiene luces de borde de alta intensidad, luces de zona de toma de contacto y de línea central, y un ALS de al menos 2400 pies (730 m) de largo (consulte la Tabla 3-3-1 "Valores mínimos de visibilidad" en la Orden 8260.3C de la FAA). ^[13] En efecto, el ALS extiende el entorno de la pista hacia el avión que aterriza y permite operaciones con baja visibilidad. Las aproximaciones ILS CAT II y III generalmente requieren sistemas complejos de luces de aproximación de alta intensidad, mientras que los sistemas de intensidad media suelen combinarse con las aproximaciones ILS CAT I. En algunos aeropuertos sin torres de control , el piloto controla el sistema de iluminación ; por ejemplo, el piloto puede pulsar el micrófono siete veces para encender las luces en intensidad alta, cinco veces para intensidad media o tres veces para intensidad baja. ^{[ cita requerida ]}

Una vez establecido el vuelo, el piloto sigue la trayectoria de aproximación ILS indicada por el localizador y desciende por la trayectoria de planeo hasta la altura de decisión. Esta es la altura a la que el piloto debe tener una referencia visual adecuada del entorno de aterrizaje (por ejemplo, la iluminación de la pista o de aproximación) para decidir si continúa el descenso hasta aterrizar; de lo contrario, el piloto debe ejecutar un procedimiento de aproximación frustrada , luego intentar la misma aproximación nuevamente, intentar una aproximación diferente o desviarse a otro aeropuerto. Por lo general, la decisión de si el piloto continúa o no con la aproximación depende de si la pista está visible o no, o si la pista está despejada o no.

Las aeronaves más pequeñas generalmente están equipadas para volar solo con un ILS de categoría I. En las aeronaves más grandes, estas aproximaciones suelen estar controladas por el sistema de control de vuelo y la tripulación de vuelo proporciona supervisión. Las aproximaciones de categoría I se basan únicamente en las indicaciones del altímetro para la altura de decisión, mientras que las de categoría II y categoría III utilizan el radioaltímetro (RA) para determinar la altura de decisión. ^[18]

Un localizador de categoría I debe apagarse al detectar internamente una condición de falla. Las categorías superiores requieren tiempos de respuesta más cortos; por lo tanto, se requiere que el equipo de ILS se apague más rápidamente. Por ejemplo, un localizador de categoría I debe apagarse dentro de los 10 segundos de detectar una falla, pero un localizador de categoría III debe apagarse en menos de 2 segundos. ^[11]

A diferencia de otras operaciones, los mínimos meteorológicos de la categoría III no proporcionan suficientes referencias visuales para permitir un aterrizaje manual. Los mínimos de la categoría IIIb dependen del control de la carrera de aterrizaje y de la redundancia del piloto automático, ^{[ cita requerida ]} porque sólo dan tiempo suficiente para que el piloto decida si la aeronave aterrizará en la zona de toma de contacto (básicamente, categoría IIIa) y para garantizar la seguridad durante la carrera de aterrizaje (básicamente, categoría IIIb). Por lo tanto, es obligatorio un sistema de aterrizaje automático para realizar operaciones de la categoría III. Su fiabilidad debe ser suficiente para controlar la aeronave hasta el aterrizaje en operaciones de la categoría IIIa y durante la carrera de aterrizaje hasta una velocidad de rodaje segura en la categoría IIIb (y en la categoría IIIc cuando esté autorizado). ^[19] Sin embargo, se ha concedido una aprobación especial a algunos operadores para aproximaciones de la categoría III realizadas a mano utilizando una guía de pantalla de visualización frontal (HUD) que proporciona al piloto una imagen vista a través del parabrisas con los ojos enfocados al infinito, de la guía electrónica necesaria para aterrizar el avión sin referencias visuales externas reales.

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

En cada caso, se requiere una aeronave adecuadamente equipada y una tripulación debidamente calificada. Por ejemplo, la categoría IIIb requiere un sistema de operación en caso de falla, junto con una tripulación calificada y actualizada, mientras que la categoría I no. Un HUD que permite al piloto realizar maniobras de aeronave en lugar de un sistema automático se considera como operativo en caso de falla. Un HUD permite a la tripulación de vuelo volar la aeronave utilizando las señales de guía de los sensores ILS de modo que si un aterrizaje seguro está en duda, la tripulación puede responder de manera apropiada y oportuna. El 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. ^{[ cita requerida ]} Un HUD puede proporcionar la capacidad de despegar en baja visibilidad.

Algunas aeronaves comerciales están equipadas con sistemas de aterrizaje automático que permiten que la aeronave aterrice sin pasar de condiciones instrumentales a condiciones visuales para un aterrizaje normal. Estas operaciones de aterrizaje automático requieren equipo, procedimientos y capacitación especializados, e involucran a la aeronave, el aeropuerto y la tripulación. El aterrizaje automático es la única forma en que algunos aeropuertos importantes, como el Aeropuerto Charles de Gaulle , permanecen operativos todos los días del año. Algunas aeronaves modernas están equipadas con sistemas de visión de vuelo mejorados basados ​​en sensores infrarrojos, que proporcionan un entorno visual similar al diurno y permiten operaciones en condiciones y aeropuertos que de otro modo no serían adecuados para un aterrizaje. Las aeronaves comerciales también utilizan con frecuencia este tipo de equipos para despegues cuando no se cumplen los mínimos de despegue . ^[20]

Tanto para los sistemas de aterrizaje automático como para los HUD, el equipo requiere una aprobación especial para su diseño y también para cada instalación individual. El diseño tiene en cuenta los 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 con visibilidad reducida.

Casi todo este trabajo de entrenamiento y calificación de pilotos se realiza en simuladores con diversos grados de fidelidad.

En un aeropuerto controlado, el control del tráfico aéreo dirigirá a las aeronaves hacia el rumbo del localizador mediante rumbos asignados, asegurándose de que las aeronaves no se acerquen demasiado entre sí (manteniendo la separación), pero también evitando demoras 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 se encuentra a dos grados y medio del rumbo del localizador (la desviación de la mitad de la escala o menos mostrada por el indicador de desviación del rumbo) está establecida en la aproximación. Normalmente, una aeronave se establece al menos 2 millas náuticas (3,7 km) antes del punto de referencia de aproximación final (intersección de la senda de planeo a la altitud especificada).

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

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

Las pruebas del ILS comenzaron en 1929 en Estados Unidos, siendo Jimmy Doolittle el primer piloto en despegar, volar y aterrizar un avión utilizando únicamente instrumentos , sin visión fuera de la cabina. ^{[21] [22]} Un sistema básico, completamente operativo, fue introducido en 1932 en el Aeropuerto Central de Berlín-Tempelhof (Alemania) llamado LFF o " haz de Lorenz " en honor a su inventor, la empresa C. Lorenz AG. La Junta de Aeronáutica Civil (CAB) de Estados Unidos autorizó la instalación del sistema en 1941 en seis lugares. El primer aterrizaje de un avión de pasajeros estadounidense programado utilizando 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 únicamente el Sistema de Aterrizaje Instrumental. ^{[23] El primer} aterrizaje completamente automático utilizando ILS ocurrió en marzo de 1964 en el Aeropuerto de Bedford en el Reino Unido. ^{[ cita requerida ]}

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 CAGR del 5,41% durante 2020-2025, incluso con los efectos negativos de la pandemia de COVID-19 . ^[24]

Los 10 principales fabricantes del mercado de sistemas de aterrizaje por instrumentos son:

• Especialistas en iluminación de aeropuertos
• Saab Sensi
• Navegación y posicionamiento avanzados
• Safegate del Banco Asiático de Desarrollo
• Aviónica universal
• Miel
• Astronica
• Sistemas aeroportuarios Liberty
• Tales
• Rockwell Collins

Otros fabricantes incluyen:

• Indra (sistema de iluminación Normarc)

• El sistema de aterrizaje por microondas (MLS) permitió realizar aproximaciones en curva. Se introdujo en la década de 1970 ^[25] para reemplazar al ILS, pero cayó en desuso debido a la introducción de sistemas basados ​​en satélites. En la década de 1980, hubo un gran esfuerzo estadounidense y europeo para establecer el MLS. Pero una combinación de reticencia 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, el ILS y el MLS eran los únicos sistemas estandarizados en la aviación civil que cumplían los requisitos para los aterrizajes automáticos de categoría III. ^[26] 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. ^[27]
• El sistema de aterrizaje con transpondedor (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), y tiene mínimos similares al ILS para aeronaves equipadas adecuadamente. A partir de noviembre de 2008 ^[actualizar], la FAA ha publicado más aproximaciones 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 (SPS) GNSS y proporciona niveles mejorados de servicio. Apoya todas las fases de aproximación, aterrizaje, salida y operaciones de superficie dentro del volumen de cobertura VHF. Se espera que el GBAS desempeñe un papel clave en la modernización y en la capacidad de operaciones en todo clima en los aeropuertos CATI/II y III, navegación en el área terminal, guía de aproximación frustrada y operaciones de superficie. El GBAS proporciona la capacidad de dar servicio a todo el aeropuerto con una sola frecuencia (transmisión VHF), mientras que el ILS requiere una frecuencia separada para cada extremo de pista. El 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 el GBAS retrasó la aceptación generalizada de la tecnología. La FAA, junto con la industria, han desplegado estaciones GBAS Prototipo Provably Safe que mitigan el impacto de la deformación de la señal satelital, el error diferencial de la ionosfera, el error de efemérides y el trayecto múltiple.

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 guía de precisión según los estándares de Categoría I desde 2007. El Sistema Europeo de Navegación Geoestacionaria por Superposición (EGNOS) equivalente fue certificado para su uso en aplicaciones de seguridad de la vida en marzo de 2011. ^[28] Como tal, el número de instalaciones ILS de Categoría I puede reducirse, sin embargo, no hay planes en los Estados Unidos para eliminar gradualmente ningún sistema de Categoría II o Categoría III. ^[29]

El Sistema de Aumento de Área Local (LAAS) se encuentra 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, Tennessee; Sydney, Australia; Bremen, Alemania; España; y Newark, Nueva Jersey. Los cuatro países han instalado estaciones terrestres GBAS y están involucrados en actividades de evaluación técnica y operativa.

El equipo de Honeywell y la FAA obtuvo la Aprobación de Diseño de Sistema de la primera aprobación no federal del mundo en Estados Unidos para LAAS Categoría I en el Aeropuerto Internacional Newark Liberty, operaciones en septiembre de 2009 y la Aprobación Operacional el 28 de septiembre de 2012. ^[30]

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

• Anexo 10 de la OACI, Volumen 1, Ayudas para la navegación por radio, quinta edición — julio de 1996
• Manual de información aeronáutica, FAA – 11 de febrero de 2010
• Procedimientos de terminales digitales, FAA – Mayo de 2010

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con ILS .

• Historia de las ayudas para el aterrizaje de aeronaves – Comisión del Centenario de la Aviación de Estados Unidos
• "Aterrizajes felices en la niebla", junio de 1933, artículo de Popular Mechanics sobre la configuración inicial del sistema en los EE. UU.
• Conceptos básicos de ILS
• Animaciones del tutorial de ILS
• Sitio web dedicado a la descripción de ILS
• Animación del tutorial ILS archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine : ilustra y describe cómo se muestran las señales de navegación ILS a bordo de una aeronave en varias posiciones, lo que puede ocurrir durante una aproximación segura para el aterrizaje.
• Categorías del ILS
• Jackson, Hagan L. (enero de 1947). «Nuevo sistema de instrumentos propuesto para la seguridad de vuelo y aterrizaje». Aviación . Vol. 46, núm. 1. págs. 86–88 . Consultado el 14 de septiembre de 2021 .