Wielkie tajemnice radionawigacji
Jak działa NDB
Naczytałem się w ostatnim czasie całej masy na ten temat, od „ciekawych rzeczy” do absolutnych debilizmów. Autorzy tych tekstów bazują chybana tym, że przeciętny czytelnik jest zbyt leniwy by zweryfikować ich „radosną twórczość”, choć w sieci nie brakuje dobrych stron na temat. Prosto i przystępnie traktuje temat np. strona:
Strona jest urządzona „po spartańsku”, co nieco utrudnia orientację w temacie lecz kompensowane jest to fachowością, przy jednocześnie przystępnym języku.
By ułatwić nieco percepcję osobom nie mającym czasu czy ochoty na lekturę strony zlinkowałem odpowiednie strony i opatrzyłem je krótkim streszczeniem, rozszerzając dla zupełnych laików o „kwestie smoleńskie”.
Tak więc, co to jest ta sławetna NDB?
Jest to angielski skrót do „Non-Directional Beacon“, po polsku „Radiolatarnia Bezkierunkowa“.
W gruncie rzeczy jest to prymitywny nadajnik średniofalowy nadający alfabetem Morse swój znak identyfikacyjny. Na pokładzie samolotu znajduje się odbiornik, radiokompas, który powoduje obrót strzałki na wskaźniku w kierunku radiolatarni. W celu umożliwienia statkowi powietrznemu ustawienia się w osi pasa w pewnych odległościach od początku (progu) pasa instaluje się dwie takie radiolatarnie, zwane „bliższa prowadząca” (w Smoleńsku 1050 m od progu), i dalsza prowadząca (w Smoleńsku 6280 m od progu).
z galerii Amelina
http://picasaweb.google.com/Amlmtr/101#
By umożliwić równoczesne korzystanie z sygnałów obu radiolatarni (które pracują na różnych częstotliwościach) na pokładach samolotów znajdują się podwójne odbiorniki, na których nastraja się podane w karcie odpowiednie częstotliwości (w Smoleńsku odpowiednio dalsza 310 kHz, nadaje litery OK i bliższa 610 kHz, nadająca literę O).
Sygnały z odbiornika przekazywane są na wskaźnik z dwoma wskazówkami; jedna dla każdej radiolatarni. Często wskaźnik taki pokazuje również kurs na podstawie sygnału żyrokompasu (ruchoma skala).
Gdy obie wskazówki pokrywają się znaczkiem osi samolotu, samolot leci prosto na pas startowy.
Dokładność zależy od wielu czynników i z uwagi ograniczenia związane z zastosowaniem fal średnich podejście do lądowania przy wykorzystaniu dwóch radiolatarni klasyfikowane są jako „podejścia nieprecyzyjne”, przy których wymagane jest odpowiednio duże minimum pogodowe by pilot miał szanse „na oko” skorygować niedokładności kursu przed samym lądowaniem.
Określenie wysokości wg sygnałów średniofalowych radiolatarni nie jest możliwe.
W momencie dolotu do radiolatarni obornik ma coraz większe problemy z określeniem kierunku na radiolatarnię i zupełnie „głupieje” gdy samolot jest nad radiolatarnią. W końcu wskazówka nie jest w stanie pokazać w dół. Tę strefę, w której nie da się z wystarczającą dokładnością określić kierunku na radiolatarnię nazywa się „stożkiem niejednoznaczności wskazań” lub „stożkiem martwym”. Po przelocie nad radiolatarnią i opuszczeniu ww. „stożka” wskazówka radiokompasu odpowiadająca danej radiolatarni wskazuje znowu pewnie kierunek do niej, lecz wskazuje „do tyłu”.
I w tym miejscu kończą się „tajemnice” samych radiolatarni NDB.
Jednak w przypadku podejścia do lądowania na radiolatarnie lub nawet na o wiele bardziej zaawansowany system ILS załoga podchodzącego samolotu nie ma informacji co do odległości do progu (początku) pasa. By ten mankament w jakiś sposób zrekompensować instaluje się w osi podejścia tzw.
Markery
Markery opisane są w rozdziale poświęconym ILS
lecz nie ma to większego znaczenia bowiem wszystkie markery w osi podejścia mają to samo zadanie; umożliwienia załodze zgrubnej orientacji co do odległości od progu pasa startowego.
Technicznie rzecz biorąc są to równie prymitywne nadajniki co powyższe NDB, nadające w tym przypadku na falach ultrakrótkich (UKF) z częstotliwością 75 MHz. Podłączone są do anteny kierunkowej która wysyła ich sygnał pionowo do góry. Z uwagi na konieczność zasilania, obsługi itd. logicznym jest, że w przypadku zainstalowania radiolatarni NDB markery umieszcza się razem z nimi w jednym „ogródku”. Obecność markera oznaczana jest na planach podejścia charakterystycznymi „stożkami”, choć rzeczywisty rozkład pola elektromagnetycznego nad anteną markera podlega prawom fizyki i z regularnym stożkiem nie ma nic wspólnego.
Kształt pola nad anteną opisują tzw. charakterystyki anten.
Powyższa charakterystyka anteny rosyjskiego markera zawiera dwie krzywe, pokazujące rozkład pola na dwóch prostopadłych do siebie płaszczyznach. Węższa krzywa pokazuje kształt pola na płaszczyźnie leżącej w osi pasa. Samolot przelatuje przez „tę charakterystykę”, przez linie od lewej do prawej strony kartki, lub odwrotnie.
Szersza krzywa pokazuje kształt pola na płaszczyźnie prostopadłej do poprzedniej, czyli prostopadłej do osi pasa. Przez tą krzywą samolot przelatuje nie przez linie lecz „z przodu do tyłu”, czyli jakby przez kartkę. Widać, że pierwsza jest węższa i na sporym zakresie odległości od anteny jej linie są w przybliżeniu równoległe. Druga za to jest o wiele szersza i zawiera do niczego nie potrzebne, lecz wynikające z praw fizyki sygnały na boki, tzw. „listki boczne”.
Oczywiście pole w przestrzeni opisane takimi dwoma krzywymi nie jest „kwadratowe”. Przypomina pionowo postawiony, spłaszczony balon z komicznymi balonikami z boku.
Na płaszczyźnie równoległej do powierzchni ziemi charakterystyka wiązki głównej anteny jest elipsą opartą na czterech punktach wynikających z punktów ww. charakterystyki dla danej wysokości nad ziemią.
Jeśli chodzi o rozkład pola na płaszczyźnie równoległej do powierzchni ziemi w obszarze wpływu listków bocznych, to nie da się go z całą pewnością określić jedynie na podstawie tych dwóch krzywych.
By korzystać z markerów samolot musi posiadać odpowiedni odbiornik. Również w tym przypadku jest to prościutki odbiornik, z prościutką anteną których zadaniem jest tylko zasygnalizowanie przelotu nad markerem. Odbiornik ma pewien „próg zadziałania”, jak np. „blokada szumów” w CB. Po przekroczeniu pewnego poziomu sygnału odbiornik się „otwiera”, załoga słyszy odpowiedni sygnał i zapala się odpowiednia kontrolka. Po spadku poziomu sygnału poniżej „progu” odbiornik się „zamyka” i sygnał w kabinie milknie. To właśnie te sygnały markerów odnotowane są w stenogramie i słyszalne w bazującym na nagraniu „czarnej skrzynki” CVR filmie MAK.
Wracając do przykładu z balonikiem widać, że trudno na podstawie czasu trwania sygnału określić wysokość przelotu i położenie w stosunku do osi pasa. Odbiornik odzywa się gdy wlatujemy w „balonik” i milknie gdy z niego wylatujemy. Jeśli przelecimy na tej samej wysokości w osi pasa, tam gdzie „balonik” jest najgrubszy sygnał będzie dłuższy, niż gdy przelecimy w pobliżu krańca tej szerszej figury, daleko od osi „balonika” tam gdzie „balonik” jest cieńszy.
Również widać, że na znacznym zakresie wysokości czas sygnału nie zależy od wysokości przelotu, ba nawet nieco niżej może być dłuższy niż wyżej!
Również lecąc niziutko, praktycznie obok anteny odbiornik ma możliwość odebrać wspomniane „listki boczne” anteny. Ja widać wszelkie dywagacje na temat możliwości, by na podstawie sygnału markera ocenić wysokość, czy położenie samolotu w stosunku do osi pasa są po prostu bez sensu.
Więc dlaczego w ogóle instaluje się tak „bezsensowne” urządzania?
Również bardzo proste; mimo iż prymitywny, sygnał markera informuje załogę, że właśnie przelatują nad jego anteną. W tym momencie załoga powinna wykonać określone procedurą czynności; między innymi sprawdzić wysokość (na wysokościomierzu barometrycznym; czy się zgadza z podaną w karcie podejścia), jak i sprawdzić, np. na wskaźniku radiokompasu odchyłkę od osi pasa. Jeśli odchyłki przekraczają określone granice załoga widzi, że „coś jej nie wyszło” i zobowiązana jest przerwać podejście, odejść „na drugi krąg” i powtórzyć manewr.
I tak w sporym skrócie wygląda ta prościutka „czarna magia” z tymi NDB.
Na „zdrowy chłopski rozum” widać jednoznacznie, że konfabulacje na temat tangensów i wyliczenia wysokości na podstawie czasu przelotu świadczą jedynie o indolencji ich autorów; ups, przepraszam „Ekspertów”.
Z tej samej serii:
