Sistema de aterrizaje por microondas

El sistema de aterrizaje por microondas ( MLS ) es un sistema de guía por radio de precisión para todo tipo de clima, diseñado para ser instalado en aeropuertos grandes para ayudar a las aeronaves en el aterrizaje, incluidos los "aterrizajes a ciegas". ^[1] El MLS permite que una aeronave que se aproxima determine cuándo está alineada con la pista de destino y en la trayectoria de planeo correcta para un aterrizaje seguro. El MLS fue diseñado para reemplazar o complementar los sistemas de aterrizaje por instrumentos (ILS). El MLS tiene una serie de ventajas operativas sobre el ILS, incluida una selección más amplia de canales para evitar interferencias con instalaciones cercanas, un rendimiento excelente en todo tipo de clima, una pequeña "huella" en los aeropuertos y amplios ángulos de "captura" verticales y horizontales que permitieron aproximaciones desde áreas más amplias alrededor del aeropuerto.

Aunque algunos sistemas MLS se pusieron en funcionamiento en la década de 1990, la implantación generalizada prevista por algunas agencias de aviación nunca se hizo realidad. Hubo dos razones: (económicas) aunque técnicamente superior al ILS, el MLS no ofrecía capacidades suficientemente mayores como para justificar la adición de receptores MLS al equipamiento de las aeronaves; y (tercer sistema potencialmente superior) los sistemas basados ​​en GPS , en particular el WAAS , permitían esperar un nivel similar de posicionamiento sin necesidad de equipo en el aeropuerto . El GPS/WAAS reduce drásticamente el coste de un aeropuerto de implementar aproximaciones de aterrizaje de precisión "similares", lo que es particularmente importante en aeropuertos pequeños. Por estas razones, la mayoría de los sistemas MLS existentes en América del Norte se han desactivado. Las aproximaciones LPV "Localizer Performance with Vertical guide" basadas en GPS/WAAS proporcionan una guía vertical comparable a la categoría ILS y las aproximaciones LPV publicadas por la FAA actualmente superan en número a las aproximaciones ILS en los aeropuertos estadounidenses.

Aunque inicialmente el MLS parecía ser de interés en Europa, donde existían dudas sobre la disponibilidad del GPS en Europa, nunca se produjo una instalación generalizada. No es probable que el sistema se siga implantando. En cambio, varios aeropuertos europeos han implementado aproximaciones LPV basadas en el sistema satelital EGNOS (compatible con WAAS).

El MLS utiliza transmisores de 5 GHz en el lugar de aterrizaje que utilizan conjuntos pasivos de escaneo electrónico para enviar haces de escaneo hacia las aeronaves que se aproximan. Una aeronave que ingresa al volumen escaneado utiliza un receptor especial que calcula su posición midiendo los tiempos de llegada de los haces.

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La versión estadounidense de MLS, un desarrollo conjunto entre la FAA , la NASA y el Departamento de Defensa de los EE. UU ., fue diseñada para proporcionar una guía de navegación de precisión para la alineación y el descenso exactos de las aeronaves en la aproximación a una pista. Proporciona acimut, elevación y distancia, así como "acimut posterior" para navegar en dirección opuesta a un aterrizaje abortado o una aproximación frustrada. Los canales MLS también se utilizaron para comunicaciones de corto alcance con los controladores del aeropuerto, lo que permitió transferir frecuencias de larga distancia a otras aeronaves.

En Australia , el trabajo de diseño de una versión del MLS comenzó en 1972. La mayor parte de este trabajo fue realizado conjuntamente por el Departamento Federal de Aviación Civil (DCA) y la División de Física de Radio de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth ( CSIRO ). El proyecto se llamó Interscan, uno de los varios sistemas de aterrizaje por microondas que se estaban considerando a nivel internacional. Interscan fue elegido por la FAA en 1975 y por la ICAO en 1978 como el formato a adoptar. Una versión de ingeniería del sistema, llamada MITAN, fue desarrollada por la industria ( Amalgamated Wireless Australasia Limited y Hawker de Havilland ) bajo un contrato con el sucesor del DCA, el Departamento de Transporte, y se demostró con éxito en el Aeropuerto de Melbourne (Tullamarine) a fines de la década de 1970. Las antenas parabólicas blancas todavía podían verse en Tullamarine hasta 2003, cuando fueron desmanteladas.

A esta investigación inicial le siguió la creación de Interscan International Limited en Sídney (Australia) en 1979, que fabricó sistemas MLS que posteriormente se implementaron en Estados Unidos, la Unión Europea, Taiwán, China y Australia. La Autoridad de Aviación Civil (Reino Unido) desarrolló una versión de MLS, que se instala en el aeropuerto de Heathrow y otros aeropuertos, debido a la mayor incidencia de aproximaciones instrumentales con condiciones meteorológicas de categoría II/III.

En comparación con el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) existente , el MLS tenía ventajas significativas. Las antenas eran mucho más pequeñas y utilizaban una señal de mayor frecuencia. Además, no tenían que estar ubicadas en un lugar específico del aeropuerto y podían "desviar" sus señales electrónicamente. Esto facilitaba la colocación en comparación con los sistemas ILS, físicamente más grandes, que debían ubicarse en los extremos de las pistas y a lo largo de la trayectoria de aproximación.

Otra ventaja era que las señales MLS cubrían un área muy amplia en forma de abanico al final de la pista, lo que permitía a los controladores dirigir a las aeronaves que se acercaban desde una variedad de direcciones o guiarlas a lo largo de una aproximación segmentada. En comparación, el ILS solo podía guiar a las aeronaves por una única línea recta, lo que requería que los controladores distribuyeran los aviones a lo largo de esa línea. El MLS permitía que las aeronaves se aproximaran desde cualquier dirección en la que ya estuvieran volando, en lugar de volar a una órbita de estacionamiento antes de "capturar" la señal del ILS. Esto era particularmente valioso en los aeropuertos más grandes, ya que podía permitir que las aeronaves se separaran horizontalmente mucho más cerca del aeropuerto. De manera similar, en elevación, la cobertura en forma de abanico permite variaciones en la velocidad de descenso, lo que hace que el MLS sea útil para aeronaves con ángulos de aproximación más pronunciados, como helicópteros, cazas y transbordadores espaciales.

A diferencia del ILS, que requería una variedad de frecuencias para transmitir las distintas señales, el MLS utilizaba una sola frecuencia, transmitiendo la información de acimut y altitud una tras otra. Esto reducía la posibilidad de conflictos de frecuencia, al igual que el hecho de que las frecuencias utilizadas estuvieran muy alejadas de las transmisiones FM , otro problema del ILS. El MLS también ofrecía doscientos canales separados, lo que hacía que los conflictos entre aeropuertos en la misma área fueran fácilmente evitables.

Por último, la precisión se ha mejorado considerablemente con respecto a los sistemas ILS. Por ejemplo, el equipo DME estándar utilizado con los sistemas ILS ofrecía una precisión de alcance de sólo ±1200 pies. Los sistemas MLS mejoraron esta precisión a ±100 pies en lo que denominaron DME/P (precisión), y ofrecieron mejoras similares en acimut y altitud. Esto permitió a los sistemas MLS guiar aproximaciones CAT III extremadamente precisas, mientras que esto normalmente requería un costoso radar terrestre de alta precisión.

De manera similar a otros sistemas de aterrizaje de precisión, la guía lateral y vertical se puede mostrar en indicadores de desviación de rumbo convencionales o incorporarse en pantallas de cabina multipropósito. La información de alcance también se puede mostrar mediante indicadores DME convencionales e incorporarse en pantallas multipropósito.

En un principio, se pretendía que el ILS siguiera en funcionamiento hasta 2010, antes de ser sustituido por el MLS. El sistema se estaba instalando de forma experimental en la década de 1980, cuando la FAA empezó a favorecer el GPS. Incluso en los peores casos, el GPS ofrecía una precisión de al menos 300 pies, no tan buena como el MLS, pero mucho mejor que el ILS. El GPS también funcionaba "en todas partes", no sólo al final de las pistas. Esto significaba que un único instrumento de navegación podía sustituir a los sistemas de navegación de corto y largo alcance, ofrecer una mayor precisión que cualquiera de ellos y no requería ningún equipo terrestre.

El rendimiento del GPS, es decir, la precisión de la guía vertical cerca del umbral de la pista y la integridad del sistema no han podido igualar los estándares y prácticas históricos de la OACI. Se podría proporcionar una mayor precisión del GPS enviando "señales correctoras" desde estaciones terrestres, lo que mejoraría la precisión a unos 10 m en el peor de los casos, superando con creces al MLS. Inicialmente se planeó enviar estas señales a través de transmisiones FM de corto alcance en frecuencias de radio comerciales, pero resultó ser demasiado difícil de organizar. Hoy en día, en cambio, se envía una señal similar a toda América del Norte a través de satélites comerciales, en un sistema conocido como WAAS . Sin embargo, WAAS no es capaz de proporcionar señales estándar CAT II o CAT III para el aterrizaje automático de las compañías aéreas (aunque las aproximaciones WAAS pueden proporcionar una guía lo suficientemente precisa para la capacidad de aterrizaje automático de emergencia en aeronaves equipadas con Garmin Autoland) y, por lo tanto, se debe utilizar un sistema de aumento de área local o LAAS.

El sistema de aterrizaje con haz de barrido de microondas (MSBLS) fue una ayuda a la navegación de aproximación y aterrizaje en banda K utilizada por _el transbordador espacial de la NASA . ^{[2] [3] [4] [5] [6]} Proporcionaba datos precisos de elevación, dirección y distancia que se utilizaban para guiar al orbitador durante los últimos dos minutos de vuelo hasta el aterrizaje. La señal se podía utilizar normalmente desde una distancia horizontal de aproximadamente 28 km y desde una altitud de aproximadamente 5 km (18.000 pies).

Las instalaciones MSBLS utilizadas por la NASA fueron certificadas cada dos años para garantizar su precisión. A partir de 2004, la Administración Federal de Aviación colaboró ​​con la NASA para llevar a cabo esta verificación. Anteriormente, solo se utilizaban aeronaves y equipos de la NASA. Las pruebas del MSBLS del Centro Espacial Kennedy en 2004 revelaron una precisión de 5 centímetros.

La aproximación de aterrizaje del transbordador espacial comenzó con una pendiente de planeo de 19 grados, que es más de seis veces más pronunciada que la pendiente típica de 3 grados de los aviones comerciales a reacción.

El sistema se puede dividir en cinco funciones: Azimut de aproximación, Azimut posterior, Elevación de aproximación, Alcance y Comunicaciones de datos.

La estación de acimut transmite el ángulo MLS y los datos en uno de los 200 canales dentro del rango de frecuencia de 5031 a 5090,7 MHz y normalmente se ubica a unos 1000 pies (300 m) más allá del extremo de parada de la pista, pero existe una considerable flexibilidad para seleccionar los sitios. Por ejemplo, para las operaciones de helipuerto, el transmisor de acimut se puede ubicar junto con el transmisor de elevación.

La cobertura azimutal se extiende: Lateralmente, al menos 40 grados a cada lado de la línea central de la pista en una configuración estándar. En elevación, hasta un ángulo de 15 grados y al menos 20.000 pies (6 km), y en alcance, al menos 20 millas náuticas (37 km) (véase la FIG. 1-1-8).

La estación de elevación transmite señales en la misma frecuencia que la estación de acimut. Las funciones de ángulo y de datos comparten una sola frecuencia en el tiempo y normalmente se ubica a unos 400 pies del costado de la pista, entre el umbral de la misma y la zona de toma de contacto.

Se proporciona cobertura de elevación en el mismo espacio aéreo que las señales de guía de acimut: en elevación, hasta al menos +15 grados; lateralmente, para llenar la cobertura lateral de acimut y en alcance, hasta al menos 20 millas náuticas (37 km) (ver FIG 1-1-9).

El equipo de medición de distancia de precisión (DME/P) del MLS funciona de la misma manera que el DME de navegación, pero existen algunas diferencias técnicas. El transpondedor de radiofaro opera en la banda de frecuencia de 962 a 1105 MHz y responde a un interrogador de aeronave. La precisión del DME/P del MLS se ha mejorado para que sea coherente con la precisión proporcionada por las estaciones de acimut y elevación del MLS.

Un canal DME/P se empareja con el canal de acimut y elevación. En la norma 022 de la FAA (Requisitos de rendimiento e interoperabilidad de MLS) se incluye una lista completa de los 200 canales emparejados del DME/P con las funciones de ángulo.

El DME/N o DME/P es parte integral del MLS y se instala en todas las instalaciones del MLS a menos que se obtenga una exención. Esto ocurre con poca frecuencia y solo en aeropuertos periféricos de baja densidad donde ya se encuentran instaladas balizas o localizadores de brújula .

La transmisión de datos puede incluir palabras de datos básicos y auxiliares. Todas las instalaciones MLS transmiten datos básicos. Cuando sea necesario, se pueden transmitir datos auxiliares. Los datos MLS se transmiten a través de los sectores de cobertura de azimut (y azimut posterior, cuando se proporcione). Los datos representativos incluyen: identificación de la estación, ubicaciones exactas de azimut, elevación y estaciones DME/P (para funciones de procesamiento del receptor MLS), nivel de rendimiento del equipo terrestre y canal y estado de DME/P.

La identificación MLS es una designación de cuatro letras que comienza con la letra M. Se transmite en código Morse internacional al menos seis veces por minuto por el equipo terrestre de acimut de aproximación (y acimut posterior). ^[7]

Contenido de datos auxiliares: Los datos representativos incluyen: ubicaciones en 3D de equipos MLS, coordenadas de puntos de referencia, condiciones de la pista y clima (por ejemplo, RVR, techo, ajuste del altímetro, viento, vórtice de estela, cizalladura del viento).

En Estados Unidos, la FAA suspendió el programa MLS en 1994 en favor del GPS ( Wide Area Augmentation System WAAS). El inventario de procedimientos de vuelo por instrumentos de la FAA ya no incluye ninguna ubicación MLS; ^[8] las dos últimas fueron eliminadas en 2008. ^{[ cita requerida ]}

Debido a las diferentes condiciones operativas en Europa, se esperaba que muchos países (en particular aquellos conocidos por sus condiciones de baja visibilidad) adoptaran el sistema MLS como reemplazo del ILS. Sin embargo, en realidad, la única instalación importante fue el Aeropuerto de Londres-Heathrow , que se desmanteló el 31 de mayo de 2017. Otros aeropuertos importantes, como el de Frankfurt , que se esperaba que instalaran el MLS, han publicado en cambio aproximaciones con sistema de aumentación basado en tierra (GBAS). ^[9]

A medida que se instalan más sistemas GBAS, la instalación de MLS o la operación continua de los sistemas existentes deben quedar en duda. ^[10]

• Sistema de aumento de área local (LAAS)
• Sistema de navegación aérea táctica (TACAN)
• Sistema de aterrizaje con transpondedor (TLS)

• Manual de información aeronáutica
• Aviation Today Archivado el 29 de noviembre de 2009 en Wayback Machine MLS: ¿De regreso al futuro? Artículo del 1 de abril de 2003 sobre la nueva instalación de MLS en el aeropuerto de Heathrow en Londres

• Pionero aéreo, capítulo 4 Una tecnología eclipsada: el sistema de aterrizaje por microondas y el amanecer del GPS
• Sitio web dedicado a la descripción de la MLS