Navegación aérea

Los principios básicos de la navegación aérea son idénticos a los de la navegación general , que incluye el proceso de planificación, registro y control del movimiento de una nave de un lugar a otro. ^[1]

La navegación aérea exitosa implica pilotar una aeronave de un lugar a otro sin perderse, sin infringir las leyes que se aplican a las aeronaves ni poner en peligro la seguridad de las personas a bordo o en tierra . La navegación aérea se diferencia de la navegación de las naves de superficie en varios aspectos: las aeronaves viajan a velocidades relativamente altas, lo que deja menos tiempo para calcular su posición en ruta. Las aeronaves normalmente no pueden detenerse en el aire para determinar su posición con tranquilidad. Las aeronaves están limitadas en seguridad por la cantidad de combustible que pueden transportar; un vehículo de superficie generalmente puede perderse, quedarse sin combustible y luego simplemente esperar a ser rescatado. No hay rescate en vuelo para la mayoría de las aeronaves. Además, las colisiones con obstáculos suelen ser fatales. Por lo tanto, la conciencia constante de la posición es fundamental para los pilotos de aeronaves.

Las técnicas utilizadas para la navegación aérea dependerán de si la aeronave vuela bajo reglas de vuelo visual (VFR) o reglas de vuelo instrumental (IFR). En este último caso, el piloto navegará exclusivamente utilizando instrumentos y ayudas de navegación por radio , como balizas, o siguiendo las instrucciones del control de tráfico aéreo bajo control de radar . En el primer caso, el piloto navegará principalmente utilizando la " estimación " combinada con observaciones visuales (conocidas como pilotaje ), con referencia a mapas apropiados. Esto puede complementarse con ayudas de navegación por radio o sistemas de posicionamiento basados ​​en satélites .

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El primer paso en la navegación es decidir a dónde se quiere ir. Un piloto privado que planee un vuelo bajo VFR normalmente utilizará una carta aeronáutica de la zona que se publica específicamente para el uso de los pilotos. Este mapa representará de forma destacada el espacio aéreo controlado , las ayudas a la navegación por radio y los aeródromos , así como los peligros para volar, como montañas, antenas de radio altas, etc. También incluye suficientes detalles del terreno (ciudades, carreteras, zonas boscosas) para facilitar la navegación visual. En el Reino Unido , la CAA publica una serie de mapas que cubren todo el Reino Unido a varias escalas, que se actualizan anualmente. La información también se actualiza en los avisos a los aviadores o NOTAM.

El piloto elegirá una ruta, teniendo cuidado de evitar el espacio aéreo controlado que no está permitido para el vuelo, áreas restringidas, áreas peligrosas, etc. La ruta elegida se traza en el mapa y las líneas dibujadas se denominan pista . El objetivo de toda la navegación posterior es seguir la pista elegida con la mayor precisión posible. Ocasionalmente, el piloto puede optar por seguir en una pierna una característica claramente visible en el terreno, como una vía férrea, un río, una autopista o la costa.

Cuando un avión está en vuelo, se mueve en relación con el cuerpo de aire a través del cual vuela; por lo tanto, mantener una trayectoria terrestre precisa no es tan fácil como podría parecer, a menos que no haya viento en absoluto, lo que ocurre muy raramente. El piloto debe ajustar el rumbo para compensar el viento , a fin de seguir la trayectoria terrestre. Inicialmente, el piloto calculará los rumbos para volar en cada tramo del viaje antes de la salida, utilizando las direcciones y velocidades del viento pronosticadas proporcionadas por las autoridades meteorológicas para ese propósito . Estas cifras generalmente son precisas y se actualizan varias veces al día, pero la naturaleza impredecible del clima significa que el piloto debe estar preparado para hacer más ajustes en vuelo. Un piloto de aviación general (GA) a menudo hará uso de una computadora de vuelo (un tipo de regla de cálculo ) o una computadora de navegación electrónica diseñada específicamente para calcular los rumbos iniciales.

El instrumento principal de navegación es la brújula magnética . La aguja o tarjeta se alinea con el norte magnético , que no coincide con el norte verdadero , por lo que el piloto también debe tener en cuenta esto, lo que se denomina variación magnética (o declinación). La variación que se aplica localmente también se muestra en el mapa de vuelo. Una vez que el piloto ha calculado los rumbos reales necesarios, el siguiente paso es calcular los tiempos de vuelo para cada tramo. Esto es necesario para realizar una estimación precisa . El piloto también debe tener en cuenta la velocidad aerodinámica inicial más lenta durante el ascenso para calcular el tiempo hasta la cima del ascenso. También es útil calcular la cima del descenso, o el punto en el que el piloto planea comenzar el descenso para aterrizar.

El tiempo de vuelo dependerá tanto de la velocidad de crucero deseada del avión como del viento: un viento de cola acortará los tiempos de vuelo y un viento de frente los aumentará. El ordenador de vuelo dispone de escalas que ayudan a los pilotos a calcularlas fácilmente.

El punto de no retorno , a veces denominado PNR, es el punto de un vuelo en el que un avión tiene suficiente combustible, más cualquier reserva obligatoria, para regresar al aeródromo desde el que partió. Más allá de este punto, esa opción está cerrada y el avión debe continuar hacia otro destino. Alternativamente, con respecto a una gran región sin aeródromos, por ejemplo un océano, puede significar el punto antes del cual está más cerca de dar la vuelta y después del cual está más cerca de continuar. De manera similar, el punto de tiempo igual, denominado ETP (también punto crítico), es el punto en el vuelo donde tomaría el mismo tiempo continuar volando en línea recta o regresar al aeródromo de salida. El ETP no depende del combustible, sino del viento, lo que da un cambio en la velocidad terrestre de ida y vuelta al aeródromo de salida. En condiciones de viento nulo, el ETP se encuentra a medio camino entre los dos aeródromos, pero en realidad se desplaza dependiendo de la velocidad y dirección del viento.

Por ejemplo, el avión que vuela a través del océano tendría que calcular los ETP para un motor inoperativo, despresurización y un ETP normal; todos los cuales podrían ser, en realidad, puntos diferentes a lo largo de la ruta. Por ejemplo, en situaciones de un motor inoperativo y despresurización, el avión se vería obligado a reducir las altitudes operativas, lo que afectaría a su consumo de combustible, velocidad de crucero y velocidad terrestre. Por lo tanto, cada situación tendría un ETP diferente.

Los aviones comerciales no pueden operar en rutas que estén fuera del alcance de un lugar adecuado para aterrizar en caso de emergencia, como una falla de motor. Los cálculos de ETP sirven como estrategia de planificación, de modo que las tripulaciones de vuelo siempre tengan una "salida" en caso de emergencia, lo que les permite desviarse de manera segura a la ruta alternativa elegida.

La etapa final es anotar las áreas por las que pasará la ruta y tomar nota de todo lo que se debe hacer: qué unidades de control del tráfico aéreo se deben contactar, las frecuencias apropiadas, los puntos de notificación visual, etc. También es importante anotar las regiones de ajuste de presión que se ingresarán, de modo que el piloto pueda solicitar la QNH (presión atmosférica) de esas regiones. Finalmente, el piloto debe tener en mente algunos planes alternativos en caso de que la ruta no pueda volarse por alguna razón (las condiciones climáticas inesperadas son las más comunes). A veces, se le puede solicitar al piloto que presente un plan de vuelo para un destino alternativo y que lleve suficiente combustible para ello. Cuanto más trabajo pueda hacer un piloto en tierra antes de la salida, más fácil será en el aire.

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La navegación con reglas de vuelo por instrumentos (IFR) es similar a la planificación de vuelo con reglas de vuelo visual (VFR), excepto que la tarea generalmente se simplifica mediante el uso de cartas especiales que muestran las rutas IFR de baliza a baliza con la altitud mínima segura (LSALT), rumbos (en ambas direcciones) y la distancia marcada para cada ruta. Los pilotos IFR pueden volar en otras rutas, pero deben realizar todos esos cálculos ellos mismos; el cálculo LSALT es el más difícil. El piloto debe observar las condiciones meteorológicas y las especificaciones mínimas para aterrizar en el aeropuerto de destino y los requisitos alternativos. Los pilotos también deben cumplir con todas las reglas, incluida su capacidad legal para utilizar una aproximación por instrumentos en particular según la última vez que la hayan realizado.

En los últimos años, las estrictas rutas de vuelo de baliza a baliza han comenzado a ser reemplazadas por rutas derivadas mediante técnicas de navegación basada en el rendimiento (PBN). Cuando los operadores desarrollan planes de vuelo para sus aeronaves, el enfoque PBN los alienta a evaluar la precisión, integridad, disponibilidad, continuidad y funcionalidad generales de las ayudas a la navegación agregadas presentes en el espacio aéreo aplicable. Una vez que se han realizado estas determinaciones, el operador desarrolla una ruta que sea la más eficiente en términos de tiempo y combustible, respetando al mismo tiempo todas las preocupaciones de seguridad aplicables, maximizando así las capacidades de rendimiento generales tanto de la aeronave como del espacio aéreo.

En el marco del enfoque PBN, las tecnologías evolucionan con el tiempo (por ejemplo, las balizas terrestres se convierten en balizas satelitales) sin necesidad de volver a calcular la operación subyacente de la aeronave. Además, las especificaciones de navegación utilizadas para evaluar los sensores y equipos disponibles en un espacio aéreo se pueden catalogar y compartir para fundamentar las decisiones de actualización de equipos y la armonización continua de los diversos sistemas de navegación aérea del mundo.

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Una vez en vuelo, el piloto debe esforzarse por ceñirse al plan, de lo contrario es muy fácil perderse. Esto es especialmente cierto si se vuela en la oscuridad o sobre un terreno sin características. Esto significa que el piloto debe ceñirse a los rumbos, alturas y velocidades calculados con la mayor precisión posible, a menos que vuele según las reglas de vuelo visual . El piloto visual debe comparar regularmente el terreno con el mapa ( pilotaje ) para asegurarse de que se sigue la ruta, aunque los ajustes generalmente se calculan y planifican. Por lo general, el piloto volará durante algún tiempo según lo planeado hasta un punto en el que las características del terreno se reconozcan fácilmente. Si el viento es diferente al esperado, el piloto debe ajustar el rumbo en consecuencia, pero esto no se hace por conjeturas, sino por cálculo mental, a menudo utilizando la regla de 1 en 60. Por ejemplo, un error de dos grados en la mitad del camino se puede corregir ajustando el rumbo cuatro grados en la dirección opuesta para llegar a la posición al final del tramo. Este es también un punto para reevaluar el tiempo estimado para el tramo. Un buen piloto se volverá experto en la aplicación de una variedad de técnicas para mantenerse en el camino.

Si bien la brújula es el instrumento principal que se utiliza para determinar el rumbo, los pilotos suelen consultar el indicador de dirección (ID), un dispositivo accionado por giroscopio que es mucho más estable que una brújula. La lectura de la brújula se utilizará para corregir cualquier desviación ( precesión ) del ID periódicamente. La brújula en sí solo mostrará una lectura estable cuando la aeronave haya estado en vuelo recto y nivelado el tiempo suficiente para permitirle estabilizarse.

Si el piloto no puede completar un tramo (por ejemplo, si se presenta mal tiempo o la visibilidad cae por debajo de los mínimos permitidos por la licencia del piloto), el piloto debe desviarse a otra ruta. Dado que se trata de un tramo no planificado, el piloto debe ser capaz de calcular mentalmente los rumbos adecuados para obtener la nueva ruta deseada. El uso del ordenador de vuelo en vuelo suele ser poco práctico, por lo que se utilizan técnicas mentales para obtener resultados aproximados. El viento suele tenerse en cuenta asumiendo que el seno A = A, para ángulos inferiores a 60° (cuando se expresa en términos de una fracción de 60°; por ejemplo, 30° es la mitad de 60° y el seno 30° = 0,5), lo que es suficientemente preciso. Un método para calcular esto mentalmente es el código del reloj . Sin embargo, el piloto debe estar especialmente atento cuando vuela en desvíos para mantener la conciencia de la posición.

Algunas desviaciones pueden ser temporales, por ejemplo, para rodear una nube de tormenta local. En tales casos, el piloto puede desviarse 60 grados de su rumbo deseado durante un período de tiempo determinado. Una vez que haya superado la tormenta, puede volver a girar en la dirección opuesta 120 grados y volar con ese rumbo durante el mismo período de tiempo. Esta es una maniobra de "estrella de viento" y, sin vientos en altura, lo colocará nuevamente en su ruta original con el tiempo de viaje aumentado por la longitud de un tramo de desvío.

Otra razón para no confiar en la brújula magnética durante el vuelo, además de calibrar el indicador de rumbo de vez en cuando, es porque las brújulas magnéticas están sujetas a errores causados ​​por las condiciones de vuelo y otras interferencias internas y externas en el sistema magnético. ^[2]

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Muchas aeronaves GA están equipadas con una variedad de ayudas a la navegación, como el radiogoniómetro automático (ADF), navegación inercial , brújulas , navegación por radar , rango omnidireccional VHF (VOR) y sistema global de navegación por satélite (GNSS).

El ADF utiliza balizas no direccionales (NDB) en tierra para activar una pantalla que muestra la dirección de la baliza desde la aeronave. El piloto puede usar este rumbo para dibujar una línea en el mapa que muestre el rumbo desde la baliza. Al usar una segunda baliza, se pueden dibujar dos líneas para ubicar la aeronave en la intersección de las líneas. Esto se llama corte transversal. Alternativamente, si la trayectoria lleva al vuelo directamente sobre una baliza, el piloto puede usar el instrumento ADF para mantener el rumbo en relación con la baliza, aunque "seguir la aguja" es una mala práctica, especialmente en presencia de un fuerte viento cruzado: la trayectoria real del piloto se desviará en espiral hacia la baliza, no lo que se pretendía. Los NDB también pueden dar lecturas erróneas porque utilizan longitudes de onda muy largas , que se desvían y reflejan fácilmente por las características del terreno y la atmósfera. Los NDB continúan utilizándose como una forma común de navegación en algunos países con relativamente pocas ayudas a la navegación.

El VOR es un sistema más sofisticado y sigue siendo el principal sistema de navegación aérea establecido para aeronaves que vuelan bajo IFR en aquellos países con muchas ayudas a la navegación. En este sistema, una baliza emite una señal especialmente modulada que consta de dos ondas sinusoidales que están desfasadas . La diferencia de fase corresponde al rumbo real relativo al norte magnético (en algunos casos el norte verdadero) al que se encuentra el receptor desde la estación. El resultado es que el receptor puede determinar con certeza el rumbo exacto desde la estación. Nuevamente, se utiliza un corte transversal para determinar la ubicación. Muchas estaciones VOR también tienen equipo adicional llamado DME ( equipo de medición de distancia ) que permitirá que un receptor adecuado determine la distancia exacta desde la estación. Junto con el rumbo, esto permite determinar una posición exacta a partir de una sola baliza. Para mayor comodidad, algunas estaciones VOR también transmiten información meteorológica local que el piloto puede escuchar, tal vez generada por un Sistema Automatizado de Observación de Superficie . Un VOR que está ubicado junto a un DME suele ser un componente de un TACAN .

Antes de la llegada del GNSS , la navegación celestial también era utilizada por navegantes entrenados en bombarderos militares y aviones de transporte en caso de que todas las ayudas electrónicas a la navegación se apagaran en tiempo de guerra. Originalmente, los navegantes usaban un astrodomo y un sextante regular , pero el sextante periscópico, más aerodinámico, se utilizó desde la década de 1940 hasta la de 1990. Desde la década de 1970, los aviones de pasajeros utilizaron sistemas de navegación inercial , especialmente en rutas intercontinentales, hasta que el derribo del vuelo 007 de Korean Air Lines en 1983 impulsó al gobierno de los EE. UU. a poner el GPS a disposición de los civiles.

Por último, se puede supervisar una aeronave desde tierra utilizando información de vigilancia, por ejemplo, de radar o multilateración . El ATC puede entonces enviar información al piloto para ayudar a establecer la posición, o puede incluso indicarle al piloto la posición de la aeronave, dependiendo del nivel de servicio ATC que esté recibiendo el piloto.

El uso de GNSS en aeronaves es cada vez más común. GNSS proporciona información muy precisa sobre la posición, altitud, rumbo y velocidad respecto del terreno de la aeronave. GNSS pone a disposición del piloto de aviación general una precisión de navegación que antes estaba reservada a las grandes aeronaves equipadas con RNAV . Recientemente, muchos aeropuertos incluyen aproximaciones instrumentales GNSS . Las aproximaciones GNSS consisten en superposiciones a aproximaciones de precisión y no precisión existentes o aproximaciones GNSS independientes . Las aproximaciones que tienen las alturas de decisión más bajas generalmente requieren que el GNSS se complemente con un segundo sistema, por ejemplo, el Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS) de la FAA.

Los navegantes de vuelo civiles (una posición de tripulación en su mayoría redundante, también llamada "navegante aéreo" o "navegante de vuelo"), se emplearon en aeronaves más antiguas, típicamente entre fines de la década de 1910 y la década de 1970. El miembro de la tripulación, ocasionalmente dos miembros de la tripulación de navegación para algunos vuelos, era responsable de la navegación del viaje, incluida la navegación por estima y la navegación celestial . Esto era especialmente esencial cuando los viajes se realizaban sobre océanos u otros grandes cuerpos de agua, donde originalmente no se disponía de ayudas de navegación por radio (la cobertura satelital se proporciona ahora en todo el mundo). A medida que los sofisticados sistemas electrónicos y GNSS entraron en funcionamiento, el puesto de navegante se suspendió y su función fue asumida por pilotos-navegantes con doble licencia, y aún más tarde por los pilotos principales del vuelo (capitán y primer oficial), lo que resultó en una reducción en el número de puestos de tripulación para vuelos comerciales. Como la instalación de sistemas electrónicos de navegación en los paneles de instrumentos del capitán y del oficial de vuelo era relativamente sencilla, el puesto de navegante en la aviación comercial (pero no necesariamente en la aviación militar) se volvió redundante. (Algunos países encargan a sus fuerzas aéreas que vuelen sin ayudas para la navegación durante la guerra , por lo que aún se requiere un puesto de navegante). La mayoría de los navegantes aéreos civiles se jubilaron o fueron despedidos a principios de la década de 1980. ^[3]

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• Monitoreo autónomo de la integridad del receptor
• Trigonometría esférica
• Vuelo transatlántico
• Triángulo del viento

Citas

Bibliografía

• Calculadora de navegación terrestre para Windows (gratuita)
• Fly Away – Tutoriales de navegación aérea