Baliza no direccional

Una radiobaliza no direccional ( NDB ) o radiobaliza no direccional es una radiobaliza que no incluye información direccional inherente . Las radiobalizas son transmisores de radio en una ubicación conocida, que se utilizan como ayuda a la navegación aérea o marítima . Las NDB contrastan con las radiobalizas direccionales y otras ayudas a la navegación, como las radiobalizas de baja frecuencia , las radiobalizas omnidireccionales VHF (VOR) y los sistemas de navegación aérea táctica (TACAN).

Las señales NDB siguen la curvatura de la Tierra , por lo que pueden recibirse a distancias mucho mayores a altitudes más bajas, una gran ventaja sobre el VOR. Sin embargo, las señales NDB también se ven más afectadas por las condiciones atmosféricas, el terreno montañoso, la refracción costera y las tormentas eléctricas, especialmente a larga distancia. El sistema, desarrollado por el capitán de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) Albert Francis Hegenberger , se utilizó para realizar la primera aproximación instrumental del mundo el 9 de mayo de 1932. ^[1]

Los NDB utilizados en la aviación están estandarizados por el Anexo 10  de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), que especifica que los NDB deben operar en una frecuencia entre 190 kHz y 1750 kHz, ^[2] aunque normalmente todos los NDB en América del Norte operan entre 190 kHz y 535 kHz. ^{[2] Cada NDB se identifica mediante un indicativo} de código Morse de una, dos o tres letras . En Canadá, los identificadores de NDB de propiedad privada constan de una letra y un número.

Las balizas no direccionales en América del Norte se clasifican por potencia de salida: la potencia nominal "baja" es inferior a 50 vatios ; "media" de 50 W a 2000 W; y "alta" más de 2000 W. ^[3]

Existen cuatro tipos de balizas no direccionales en el servicio de navegación aeronáutica: ^[4]

• NDB en ruta, utilizados para marcar las rutas aéreas
• Aproximación a los NDB
• Balizas localizadoras
• Balizas de localización

Los dos últimos tipos se utilizan junto con un sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS).

La navegación NDB consta de dos partes: el equipo de radiogoniómetro automático (ADF) en la aeronave que detecta la señal de un NDB, y el transmisor NDB. ^[5] El ADF también puede localizar transmisores en la banda de transmisión de onda media AM estándar (530 kHz a 1700 kHz en incrementos de 10 kHz en las Américas, 531 kHz a 1602 kHz en incrementos de 9 kHz en el resto del mundo).

El equipo ADF determina la dirección o rumbo a la estación NDB en relación con la aeronave mediante una combinación de antenas direccionales y no direccionales para detectar la dirección en la que la señal combinada es más fuerte. Este rumbo puede mostrarse en un indicador de rumbo relativo (RBI). Esta pantalla parece una tarjeta de brújula con una aguja superpuesta, excepto que la tarjeta está fija con la posición de 0 grados correspondiente a la línea central de la aeronave. Para seguir el rumbo hacia un NDB (sin viento), la aeronave vuela de manera que la aguja apunte a la posición de 0 grados. La aeronave volará entonces directamente al NDB. De manera similar, la aeronave seguirá el rumbo directamente alejándose del NDB si la aguja se mantiene en la marca de 180 grados. Con viento cruzado, la aguja debe mantenerse a la izquierda o derecha de la posición 0 o 180 en una cantidad correspondiente a la deriva debido al viento cruzado. Rumbo de la aeronave +/- grados de la aguja ADF fuera del morro o la cola = Rumbo hacia o desde la estación NDB.

La fórmula para determinar el rumbo de la brújula hacia una estación NDB (en una situación sin viento) es tomar el rumbo relativo entre la aeronave y la estación, y sumar el rumbo magnético de la aeronave; si el total es mayor de 360 ​​grados, entonces se deben restar 360. Esto da el rumbo magnético que se debe seguir: (RB + MH) mod 360 = MB.

Al seguir un rumbo hacia o desde un NDB, también es habitual que la aeronave siga un rumbo específico. Para ello es necesario correlacionar la lectura del RBI con el rumbo de la brújula. Una vez determinada la deriva, la aeronave debe volar de forma que el rumbo de la brújula sea el rumbo requerido ajustado para la deriva al mismo tiempo que la lectura del RBI sea 0 o 180 ajustada para la deriva. Un NDB también puede utilizarse para localizar una posición a lo largo de la trayectoria actual de la aeronave (como una trayectoria radial desde un segundo NDB o un VOR). Cuando la aguja alcanza una lectura del RBI correspondiente al rumbo requerido, entonces la aeronave está en la posición. Sin embargo, utilizando un RBI y una brújula separados, esto requiere un cálculo mental considerable para determinar el rumbo relativo apropiado. ^[5]

Para simplificar esta tarea, se añade al RBI una tarjeta de brújula accionada por la brújula magnética del avión para formar un indicador magnético de radio (RMI). La aguja del ADF se referencia entonces inmediatamente al rumbo magnético del avión, lo que reduce la necesidad de cálculo mental. Muchos RMI utilizados para la aviación también permiten que el dispositivo muestre información de una segunda radio sintonizada con una estación VOR ; el avión puede entonces volar directamente entre estaciones VOR (las llamadas rutas "Victor") mientras utiliza los NDB para triangular su posición a lo largo del radial, sin la necesidad de que la estación VOR tenga un equipo de medición de distancia (DME) colocado en el mismo lugar. Esta pantalla, junto con el indicador de rumbo omnidireccional (OBI) para información VOR/ILS, fue uno de los principales instrumentos de navegación por radio antes de la introducción del indicador de situación horizontal (HSI) y las pantallas digitales posteriores utilizadas en las cabinas de mando de cristal .

Los principios de los ADF no se limitan al uso de NDB; dichos sistemas también se utilizan para detectar la ubicación de señales de transmisión para muchos otros fines, como encontrar balizas de emergencia. ^[5]

Un rumbo es una línea que pasa por la estación y apunta en una dirección específica, como 270 grados (hacia el oeste). Los rumbos NDB proporcionan un método gráfico y consistente para definir las rutas que pueden seguir las aeronaves. De esta manera, los NDB pueden, al igual que los VOR, definir aerovías en el cielo. Las aeronaves siguen estas rutas predefinidas para completar un plan de vuelo . Las aerovías están numeradas y estandarizadas en las cartas. Las aerovías de colores se utilizan para estaciones de frecuencia baja a media como el NDB y se representan en marrón en las cartas seccionales. Las aerovías verdes y rojas se trazan al este y al oeste, mientras que las aerovías ámbar y azules se trazan al norte y al sur. A partir de septiembre de 2022, solo queda una aerovía de color en los Estados Unidos continentales, ubicada frente a la costa de Carolina del Norte y se llama G13 o Green 13. Alaska es el único otro estado de los Estados Unidos que utiliza los sistemas de aerovías de colores. ^[6] Los pilotos siguen estas rutas rastreando rumbos en varias estaciones de navegación y girando en algunas. Si bien la mayoría de las rutas aéreas en los Estados Unidos se basan en VOR, las rutas aéreas NDB son comunes en otros lugares, especialmente en el mundo en desarrollo y en áreas poco pobladas de países desarrollados, como el Ártico canadiense , ya que pueden tener un largo alcance y son mucho menos costosas de operar que los VOR. ^{[ cita requerida ]}

Todas las rutas aéreas estándar están representadas en cartas aeronáuticas , como las cartas seccionales de los Estados Unidos , emitidas por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).

Los navegantes de aeronaves y, anteriormente, los marineros han utilizado durante mucho tiempo los NDB para obtener una referencia de su ubicación geográfica en la superficie de la Tierra. Las referencias se calculan extendiendo líneas a través de puntos de referencia de navegación conocidos hasta que se cruzan. En el caso de los puntos de referencia visuales, los ángulos de estas líneas se pueden determinar con una brújula ; los rumbos de las señales de radio de los NDB se encuentran utilizando equipos radiogoniómetros (RDF).

La localización de puntos de referencia de esta manera permite a las tripulaciones determinar su posición. Este uso es importante en situaciones en las que otros equipos de navegación, como los VOR con equipos de medición de distancia (DME), han fallado. En la navegación marítima, los NDB pueden seguir siendo útiles si falla la recepción del Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Para determinar la distancia a una estación NDB, el piloto utiliza este método:

1. Gira el avión de forma que la estación esté directamente sobre una de las puntas del ala.
2. Vuela en ese rumbo y mide el tiempo que tarda en cruzar un número específico de rumbos NDB.
3. Utiliza la fórmula: Tiempo hasta la estación = 60 × número de minutos volados / grados de cambio de rumbo
4. Calcula la distancia que separa el avión de la estación; tiempo × velocidad = distancia

Una pista equipada con NDB o VOR (o ambos) como única ayuda a la navegación se denomina pista de aproximación de no precisión; si está equipada con ILS, se denomina pista de aproximación de precisión.

Los NDB se utilizan más comúnmente como marcadores o "localizadores" para una aproximación con sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) o una aproximación estándar. Los NDB pueden designar el área de inicio para una aproximación ILS o una ruta a seguir para una ruta estándar de llegada a la terminal o STAR. En los Estados Unidos, un NDB se combina a menudo con la baliza marcadora exterior en la aproximación ILS (llamada marcador externo localizador o LOM); en Canadá, los NDB de baja potencia han reemplazado a las balizas marcadoras por completo. Las balizas marcadoras en las aproximaciones ILS ahora se están eliminando gradualmente en todo el mundo y, en su lugar, se utilizan rangos DME o señales GPS para delinear los diferentes segmentos de la aproximación. ^[5]

Los submarinos de la marina alemana durante la Segunda Guerra Mundial estaban equipados con un transmisor de localización Telefunken Spez 2113S. Este transmisor podía funcionar en una banda de 100 kHz a 1500 kHz con una potencia de 150 W. Se utilizaba para enviar la posición del submarino a otros submarinos o aeronaves que estuvieran equipados con receptores DF y antenas de bucle. ^[7]

Los NDB suelen operar en el rango de frecuencia de 190 kHz a 535 kHz (aunque se les asignan frecuencias de 190 a 1750 kHz) y transmiten una portadora modulada por 400 o 1020 Hz. Los NDB también pueden ubicarse junto con un DME en una instalación similar para el ILS como marcador externo, solo que en este caso, funcionan como marcador interno. Los propietarios de NDB son en su mayoría agencias gubernamentales y autoridades aeroportuarias.

Los radiadores NDB están polarizados verticalmente. Las antenas NDB suelen ser demasiado cortas para la resonancia a la frecuencia en la que operan (normalmente, unos 20 metros de longitud en comparación con una longitud de onda de unos 1000 m). Por lo tanto, requieren una red de adaptación adecuada que puede consistir en un inductor y un condensador para "sintonizar" la antena. Las antenas NDB verticales también pueden tener una antena en forma de T , apodada sombrero de copa , que es una estructura similar a un paraguas diseñada para agregar carga en el extremo y mejorar su eficiencia de radiación. Por lo general, se conecta un plano de tierra o contrapeso debajo de la antena.

Además de la identidad del código Morse de 400 Hz o 1020 Hz, el NDB puede transmitir:

• Servicio automático de información de terminales (ATIS)
• El servicio automático de información meteorológica (AWIS) o, en caso de emergencia, por ejemplo , si falla la comunicación aire-tierra , un controlador de tránsito aéreo que utilice una función de pulsar para hablar (PTT) puede modular la portadora con voz. El piloto utiliza su receptor ADF para escuchar las instrucciones de la torre de control .
• Sistema automatizado de observación meteorológica (AWOS)
• Sistema automatizado de observación de la superficie (ASOS)
• VOLMET (información meteorológica para aeronaves en vuelo) o transmisión de información meteorológica
• Transmisión meteorológica transcrita (TWEB)
• Monitoreo PIP. Si un NDB tiene un problema, por ejemplo, una potencia de salida inferior a la normal, un fallo en la red eléctrica o un transmisor de reserva en funcionamiento, el NDB puede programarse para transmitir un "PIP" adicional (un punto Morse) para alertar a los pilotos y a otras personas de que la baliza puede no ser fiable para la navegación.

La navegación mediante un ADF para rastrear NDB está sujeta a varios efectos comunes:

Efecto nocturno

Las ondas de radio reflejadas por la ionosfera pueden causar fluctuaciones en la intensidad de la señal a una distancia de 30 a 60 millas náuticas (56 a 111 km; 35 a 69 mi) del transmisor, especialmente justo antes del amanecer y justo después del atardecer. Esto es más común en frecuencias superiores a 350 kHz. Debido a que las ondas ionosféricas que regresan viajan por un camino diferente, tienen una fase diferente a la de la onda terrestre. Esto tiene el efecto de suprimir la señal aérea de una manera bastante aleatoria. La aguja del indicador comenzará a moverse. La indicación será más errática durante el crepúsculo, al anochecer y al amanecer.

Efecto del terreno

Los terrenos elevados, como montañas y acantilados, pueden reflejar ondas de radio y generar lecturas erróneas. Los depósitos magnéticos también pueden causar lecturas erróneas.

Efecto de tormenta eléctrica

Las gotas de agua y los cristales de hielo que circulan dentro de una nube de tormenta generan ruido de banda ancha. Este ruido de alta potencia puede afectar la precisión del rumbo del ADF. Los rayos, debido a la alta potencia de salida, harán que la aguja del RMI/RBI apunte por un momento al rumbo del rayo.

Efecto de la línea de costa

Las ondas de radio se aceleran sobre el agua, lo que hace que el frente de onda se desvíe de su trayectoria normal y lo atraiga hacia la costa. ^{[ cita requerida ]} La refracción es insignificante en dirección perpendicular (90°) a la costa, pero aumenta a medida que disminuye el ángulo de incidencia. El efecto se puede minimizar volando a mayor altura o utilizando NDB situados más cerca de la costa.

Interferencia de la estación

Debido a la congestión de estaciones en las bandas de LF y MF, existe la posibilidad de interferencias de estaciones que se encuentren en la misma frecuencia o cerca de ella, lo que provocará errores de rumbo. Durante el día, el uso de un NDB dentro del DOC normalmente brindará protección contra interferencias. Sin embargo, durante la noche se pueden esperar interferencias incluso dentro del DOC debido a la contaminación de ondas ionosféricas de estaciones fuera de rango durante el día. Por lo tanto, siempre se debe realizar una identificación positiva del NDB durante la noche.

Ángulo de inclinación (inclinación)

Durante los virajes inclinados de un avión, la parte horizontal de la antena de bucle ya no estará horizontal y detectará una señal. Esto provoca un desplazamiento del nulo de forma similar al efecto nocturno, lo que da una lectura errónea en el indicador, lo que significa que el piloto no debería obtener un rumbo a menos que el avión tenga las alas niveladas.

Si bien los pilotos estudian estos efectos durante el entrenamiento inicial, tratar de compensarlos en vuelo es muy difícil; en cambio, generalmente los pilotos simplemente eligen un rumbo que parece promediar cualquier fluctuación.

Las ayudas a la radionavegación deben mantener un cierto grado de precisión, determinado por las normas internacionales, la Administración Federal de Aviación (FAA), la OACI, etc.; para garantizar que esto sea así, las organizaciones de inspección de vuelo comprueban periódicamente los parámetros críticos con aeronaves debidamente equipadas para calibrar y certificar la precisión de los NDB. La precisión mínima de la OACI para los NDB es de ±5°

Además de su uso en la navegación aérea, los NDB también son populares entre los entusiastas de la radio de larga distancia ( DXers ). Debido a que los NDB son generalmente de baja potencia (normalmente 25 vatios, algunos pueden ser de hasta 5 kW), normalmente no se pueden escuchar a largas distancias, pero las condiciones favorables en la ionosfera pueden permitir que las señales de NDB viajen mucho más lejos de lo normal. Debido a esto, los radio DXers interesados ​​en captar señales distantes disfrutan escuchando NDB lejanos. Además, dado que la banda asignada a los NDB está libre de estaciones de transmisión y sus interferencias asociadas, y debido a que la mayoría de los NDB hacen poco más que transmitir su indicativo de código Morse, son muy fáciles de identificar, lo que hace que el monitoreo de NDB sea un nicho activo dentro del hobby del DXing .

En América del Norte, la banda NDB va de 190 a 435 kHz y de 510 a 530 kHz. En Europa, existe una banda de transmisión de onda larga de 150 a 280 kHz, por lo que la banda NDB europea va de 280 kHz a 530 kHz con un espacio entre 495 y 505 kHz porque 500 kHz era la frecuencia de socorro (emergencia) marítima internacional .

Las balizas que transmiten entre 510 kHz y 530 kHz a veces se pueden escuchar en radios AM que pueden sintonizar por debajo del comienzo de la banda de transmisión de onda media (OM). Sin embargo, la recepción de radios de banda ancha remotas generalmente requiere un receptor de radio que pueda recibir frecuencias por debajo de 530 kHz. A menudo, las radios de onda corta de "cobertura general" reciben todas las frecuencias de 150 kHz a 30 MHz, por lo que pueden sintonizar las frecuencias de las radios de banda ancha remotas. Se requieren técnicas especializadas (preselectores de receptor, limitadores de ruido y filtros) para la recepción de señales muy débiles de radiobalizas remotas. ^[8]

El mejor momento para escuchar los NDB que están muy lejos es las últimas tres horas antes del amanecer. La recepción de los NDB también suele ser mejor durante el otoño y el invierno porque durante la primavera y el verano hay más ruido atmosférico en las bandas de baja y media frecuencia .

A medida que avanzaba la adopción de sistemas de navegación por satélite como el GPS, varios países comenzaron a desmantelar instalaciones de radiobalizas como los NDB y los VOR. Esta política ha provocado controversia en la industria de la aviación. ^[9]

Airservices Australia comenzó a cerrar una serie de ayudas a la navegación terrestres en mayo de 2016, incluidos NDB, VOR y DME. ^[9]

En los Estados Unidos, en 2017, había más de 1300 NDB, de los cuales menos de 300 eran propiedad del Gobierno Federal. La FAA había comenzado a desmantelar NDB independientes. ^[10] En abril de 2018, la FAA había deshabilitado 23 ayudas a la navegación terrestres, incluidos NDB, y planea cerrar más de 300 para 2025. La FAA no tiene un sistema de mantenimiento o adquisición de NDB y planea eliminar gradualmente los NDB existentes mediante el desgaste, citando la menor dependencia de los pilotos de los NDB a medida que más pilotos usan la navegación VOR y GPS. ^[11]

• Cardioide
• Sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS)
• Baliza eléctrica
• Reglas de vuelo por instrumentos (IFR)
• Sistema de aterrizaje con transpondedor (TLS)

• Organización de Aviación Civil Internacional (2000). Anexo 10 — Telecomunicaciones aeronáuticas , vol. I (Radioayudas para la navegación) (5.ª ed.).
• Administración Federal de Aviación de Estados Unidos (2004). Manual de información aeronáutica, § 1-1-2.
• Remington, S., KH6SR (1987–1989). "Sobre el arte de la DX con NDB". The Longwave Club of America. Archivado desde el original el 9 de diciembre de 2002. Consultado el 6 de enero de 2008 .{{cite web}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
• Appleyard, SF; Linford, RS; Yarwood, PJ (1988). Navegación electrónica marina (2.ª ed.). Routledge & Kegan Paul. págs. 68–69. ISBN 0-7102-1271-2.
• Godfrey Manning (diciembre de 2007). "Sky High: ADF y NDB". Radio User . 2 (12). PW Publishing Ltd: 25. ISSN  1748-8117.
• Godfrey Manning (enero de 2008). "Sky High: NDB/ADF". Radio User . 3 (1). PW Publishing Ltd: 24–25. ISSN  1748-8117.
• Richard Gosnell (abril de 2008). "Introducción a las balizas no direccionales". Radio User . 3 (4). PW Publishing Ltd: 28–29. ISSN  1748-8117.
• Robert Connolly (agosto de 2009). "NDB DXing: conceptos básicos". Radio User . 4 (8). PW Publishing Ltd: 40–42. ISSN  1748-8117.
• Manual de procedimientos de instrumentos FAA-H-8261-1A . FAA. 2007. págs. 5–60. ISBN 9781560276869.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Baliza no direccional .

• Lista de ayudas a la navegación en América del Norte de airnav.com
• Una lista de ayudas a la navegación con entradas faltantes en la anterior ^[usurpada]
• Galería de ayudas a la navegación del Reino Unido con descripciones técnicas detalladas de su funcionamiento
• Simulador de instrumentos ADF basado en Flash
• Amplia selección de recursos relacionados con balizas en el sitio web de la lista NDB
• Galería de fotos de radiobalizas de la lista NDB
• Sobre el arte de la DX con NDB [archivado]
• Base de datos con NDB Archivado el 20 de febrero de 2016 en Wayback Machine