Dead Reckoning and Pilotage
Na najprostszym poziomie nawigacja odbywa się dzięki pomysłom znanym jako "dead counting" i "pilotaż".
Pilotaż to termin odnoszący się do wyłącznego użycia wizualnych odniesień do podłoża. Pilot identyfikuje punkty orientacyjne, takie jak rzeki, miasta, lotniska i budynki oraz nawiguje pośród nich. Kłopot z pilotażem polega na tym, że często referencje nie są łatwo dostrzegalne i nie można ich łatwo zidentyfikować w warunkach słabej widoczności lub jeśli pilot nieco się wycofa. W związku z tym wprowadzono koncepcję dead counting.
Dead counting polega na użyciu wizualnych punktów kontrolnych wraz z obliczaniem czasu i odległości. Pilot wybiera punkty kontrolne, które można łatwo zobaczyć z powietrza, a także określa na mapie, a następnie oblicza czas potrzebny na przelot z jednego punktu do drugiego w oparciu o obliczenia odległości, prędkości i wiatru. Komputer pokładowy pomaga pilotom w obliczaniu obliczeń czasu i odległości, a pilot zazwyczaj korzysta z dziennika planowania lotu, aby śledzić obliczenia podczas lotu.
Nawigacja radiowa
W przypadku samolotów wyposażonych w pomoce radionawigacyjne (NAVAIDS), piloci mogą poruszać się dokładniej niż w przypadku samodzielnego liczenia. Radio NAVAIDS przydaje się w warunkach słabej widoczności i działa jak odpowiednia metoda dla pilotów lotnictwa ogólnego, którzy preferują martwe rachunki. Są również bardziej precyzyjne.
Zamiast latać z punktu kontrolnego do punktu kontrolnego, piloci mogą latać prostą linią do "fix" lub lotniska. Specyficzne radio NAVAIDS jest również wymagane w przypadku operacji IFR.
Istnieją różne rodzaje radia NAVAIDS stosowane w lotnictwie:
- ADF / NDB: Najbardziej podstawową formą nawigacji radiowej jest para ADF / NDB . NDB to niekierunkowy radiolatarnia, która stacjonuje na ziemi i emituje sygnał elektryczny we wszystkich kierunkach. Jeśli statek powietrzny jest wyposażony w automatyczny celownik (ADF), wyświetli on pozycję samolotu w stosunku do stacji NDB na ziemi. Instrument ADF to w zasadzie wskaźnik strzałki umieszczony nad wyświetlaczem typu karty kompasowej. Strzałka zawsze wskazuje kierunek stacji NDB, co oznacza, że jeśli pilot wskaże samolot w kierunku strzałki w sytuacji braku wiatru, poleci bezpośrednio na stację.
ADF / NDB jest przestarzałym NAVAID i jest to system podatny na błędy. Ponieważ jego zasięg jest liniowy, pilot może uzyskać błędne odczyty podczas lotu w terenie górzystym lub zbyt daleko od stacji. System podlega również zakłóceniom elektrycznym i może jednocześnie pomieścić tylko ograniczone samoloty. Wiele z nich zostaje wycofanych ze służby, ponieważ GPS staje się głównym źródłem nawigacji.
VOR: Obok GPS system VOR jest prawdopodobnie najczęściej stosowanym NAVAIDS na świecie. VOR, skrót od VHF Omnidirectional Range, to oparty na radiu NAVAID, który działa w zakresie bardzo wysokiej częstotliwości. Stacje VOR znajdują się na ziemi i przekazują dwa sygnały - jeden ciągły sygnał odniesienia 360 stopni i kolejny kierunkowy sygnał zamiatania.
Przyrząd powietrzny (OBI) interpretuje różnicę fazową między dwoma sygnałami i wyświetla wyniki w postaci promieniowej na wskaźniku OBI (wskaźnik omni noszony) lub HSI (wskaźnik położenia w poziomie), w zależności od używanego przyrządu. W swojej najbardziej podstawowej postaci, OBI lub HSI przedstawia radialne ze stacji, w której znajduje się samolot i czy samolot leci w kierunku stacji lub od niej.
VOR są dokładniejsze niż NDB i są mniej podatne na błędy, chociaż odbiór jest nadal podatny tylko na celowanie.
DME: Sprzęt do pomiaru odległości jest jednym z najprostszych i najcenniejszych dotychczas NAVAIDS. Jest to podstawowa metoda wykorzystująca transponder w samolocie do określenia czasu, w którym sygnał musi się odbywać do stacji DME i od niej. DME transmituje na częstotliwościach UHF i oblicza odległość w zakresie nachylenia. Transponder w samolocie wyświetla odległość w dziesiątkach mil morskich.
Pojedyncza stacja DME może obsłużyć do 100 samolotów jednocześnie i zwykle koegzystują one ze stacjami naziemnymi VOR.
- ILS: System lądowania według wskazań przyrządów (ILS) to system podejścia według wskazań przyrządów stosowany do kierowania samolotów do pasa startowego od fazy podejścia do lotu. Wykorzystuje on zarówno poziomy, jak i pionowy sygnał radiowy emitowany z punktu na drodze startowej. Sygnały te przechwytują, aby przekazać pilotowi dokładną informację o położeniu w postaci ślizgacza - stałej, stabilnej ścieżki zniżania, aż do zbliżającego się końca pasa startowego. Systemy ILS są obecnie szeroko stosowane jako jeden z najdokładniejszych dostępnych systemów podejścia.
GPS
Globalny system pozycjonowania stał się najbardziej wartościową metodą nawigacji w nowoczesnym świecie lotniczym. GPS okazał się niezwykle niezawodny i precyzyjny i jest prawdopodobnie najbardziej popularnym obecnie urządzeniem NAVAID.
Globalny system pozycjonowania wykorzystuje 24 satelity amerykańskie Departamentu Obrony, aby zapewnić dokładne dane dotyczące lokalizacji, takie jak pozycja samolotu, tor, prędkość i pilotów. System GPS wykorzystuje triangulację do określenia dokładnej pozycji samolotu nad ziemią. Aby być dokładnym, system GPS musi mieć możliwość zbierania danych z co najmniej trzech satelitów dla pozycjonowania 2-D i 4 satelitów dla pozycjonowania trójwymiarowego.
GPS stał się preferowaną metodą nawigacji ze względu na dokładność i łatwość obsługi. Chociaż są błędy związane z GPS, są rzadkie. Systemy GPS mogą być używane w dowolnym miejscu na świecie, nawet w terenie górzystym, i nie są podatne na błędy radia NAVAIDS, takie jak linia wzroku i zakłócenia elektryczne.
Praktyczne zastosowanie NAVAIDS:
Piloci będą latać zgodnie z zasadami lotu z widocznością (VFR) lub przepisami wykonywania lotów według wskazań przyrządów (IFR), w zależności od warunków pogodowych. Podczas wizualnych warunków meteorologicznych (VMC), pilot może latać, wykorzystując samoloty pilotujące i zliczające, lub może korzystać z nawigacji radiowej lub technik nawigacji GPS. Podstawowa nawigacja jest nauczana we wczesnych etapach szkolenia w locie.
W warunkach meteorologicznych (IMC) lub podczas lotu IFR, pilot będzie musiał polegać na przyrządach w kokpicie, takich jak system VOR lub GPS. Ponieważ latanie w chmurach i nawigacja za pomocą tych instrumentów może być trudne, pilot musi zdobyć ocenę instrumentu FAA, aby legalnie latać w warunkach IMC.
Obecnie FAA kładzie nacisk na nowe szkolenia dla pilotów lotnictwa ogólnego w samolotach zaawansowanych technologicznie (TAA) . TAA to samoloty, które mają zaawansowane techniczne systemy pokładowe, takie jak GPS. Nawet lekkie samoloty sportowe wychodzą z fabryki dzięki zaawansowanemu wyposażeniu. Może być mylące i niebezpieczne dla pilota, aby spróbować korzystać z tych nowoczesnych systemów kabinowych w locie bez dodatkowego szkolenia, a obecne standardy szkoleniowe FAA nie nadążają za tym problemem.
Zaktualizowany program FITS FAA ostatecznie rozwiązał problem, chociaż program jest nadal dobrowolny.