Dead Reckoning and Pilotage
Op het meest eenvoudige niveau vindt navigatie plaats door middel van ideeën die bekend staan als 'dead reckoning' en 'loodswezen'.
Loodsen is een term die verwijst naar het exclusieve gebruik van visuele grondreferenties. De pilot identificeert oriëntatiepunten, zoals rivieren, steden, luchthavens en gebouwen en navigeert er tussen. Het probleem met loodsdiensten is dat vaak verwijzingen niet gemakkelijk zichtbaar zijn en niet gemakkelijk kunnen worden geïdentificeerd bij slecht zicht of als de piloot zelfs van de baan raakt. Daarom werd het idee van 'dead reckoning' geïntroduceerd.
Dead reckoning omvat het gebruik van visuele checkpoints samen met tijd- en afstandsberekeningen. De piloot kiest ijkpunten die gemakkelijk vanuit de lucht kunnen worden gezien en die ook op de kaart worden geïdentificeerd en berekent vervolgens de tijd die nodig is om van het ene punt naar het andere te vliegen op basis van afstands-, luchtsnelheid- en windberekeningen. Een vliegcomputer helpt piloten bij het berekenen van de tijd- en afstandsberekeningen en de piloot gebruikt meestal een vluchtplanningslogboek om de berekeningen tijdens de vlucht bij te houden.
Radio navigatie
Met vliegtuigen uitgerust met radio-navigatiehulpmiddelen (NAVAIDS) kunnen piloten nauwkeuriger navigeren dan met alleen berekend storten. Radio NAVAIDS is handig in omstandigheden met weinig zicht en fungeert als een geschikte back-upmethode voor piloten in de algemene luchtvaart die de voorkeur geven aan gegist bestek. Ze zijn ook nauwkeuriger.
In plaats van van checkpoint naar checkpoint te vliegen, kunnen piloten een rechte lijn vliegen naar een "fix" of een luchthaven. Specifieke radio NAVAIDS zijn ook vereist voor IFR-bewerkingen.
Er zijn verschillende soorten radio NAVAIDS die worden gebruikt in de luchtvaart:
- ADF / NDB: de meest elementaire vorm van radionavigatie is het ADF / NDB- paar. Een NDB is een niet-gericht radiobaken dat op de grond is gestationeerd en een elektrisch signaal in alle richtingen uitzendt. Als een vliegtuig is uitgerust met een automatische richtingszoeker (ADF), wordt de positie van het vliegtuig ten opzichte van het NDB-station op de grond weergegeven. Het ADF-instrument is in feite een pijlaanwijzer die over een scherm van het kompaskaarttype wordt geplaatst. De pijl wijst altijd in de richting van het NDB-station, wat betekent dat als de piloot het vliegtuig in een niet-windsituatie in de richting van de pijl wijst, hij rechtstreeks naar het station vliegt.
De ADF / NDB is een verouderde NAVAID en het is een systeem dat gevoelig is voor fouten. Aangezien het bereik in de gezichtslijn ligt, kan een piloot foutieve metingen krijgen tijdens het vliegen in bergachtig terrein of te ver van het station. Het systeem is ook onderhevig aan elektrische interferentie en kan slechts beperkte vliegtuigen tegelijkertijd accommoderen. Velen worden buiten bedrijf gesteld, omdat GPS de belangrijkste navigatiebron wordt.
VOR: naast GPS is het VOR-systeem waarschijnlijk de meest gebruikte NAVAIDS ter wereld. VOR, kort voor VHF Omnidirectional Range, is een op radio gebaseerde NAVAID die werkt in het zeer hoge frequentiebereik. VOR-stations bevinden zich op de grond en zenden twee signalen uit - één continu referentiesignaal van 360 graden en nog een ander directioneel richtingsignaal.
Het vliegtuiginstrument (OBI) interpreteert het faseverschil tussen de twee signalen en geeft de resultaten weer als een radiaal op de OBI (omni-bearing indicator) of HSI (horizontale situatie-indicator), afhankelijk van het instrument dat het vliegtuig gebruikt. In zijn meest basale vorm geeft de OBI of HSI weer welke radiaal van het station waar het vliegtuig zich bevindt en of het vliegtuig naar of van het station vliegt.
VOR's zijn nauwkeuriger dan NDB's en zijn minder vatbaar voor fouten, hoewel de ontvangst nog steeds alleen voor gezichtslijngevoeligheid vatbaar is.
DME: Distance Measuring Equipment is een van de meest eenvoudige en waardevolle NAVAIDS tot nu toe. Het is een basismethode waarbij een transponder in het vliegtuig wordt gebruikt om te bepalen hoe lang het duurt voordat een signaal van en naar een DME-station reist. DME verzendt op UHF-frequenties en berekent de schuine afstand. De transponder in het vliegtuig geeft de afstand weer in tienden van een zeemijl.
Een enkel DME-station kan in één keer tot 100 vliegtuigen aan, en ze bestaan meestal naast VOR-grondstations.
- ILS: een instrumentlandingssysteem (ILS) is een instrumentaanpaksysteem dat wordt gebruikt om vliegtuigen vanaf de naderingsfase van de vlucht naar de landingsbaan te leiden. Het maakt gebruik van zowel horizontale als verticale radiosignalen die worden uitgezonden vanaf een punt langs de startbaan. Deze signalen onderscheppen om de piloot precieze locatie-informatie te geven in de vorm van een glijbrug - een constante-hoek, gestabiliseerd afdalingspad helemaal tot aan het einde van de startbaan. ILS-systemen worden tegenwoordig veel gebruikt als een van de meest nauwkeurige benaderingssystemen die beschikbaar zijn.
GPS
Het wereldwijde positioneringssysteem is de meest waardevolle navigatiemethode in de moderne luchtvaartwereld geworden. GPS heeft bewezen enorm betrouwbaar en nauwkeurig te zijn en is waarschijnlijk de meest gebruikte NAVAID die tegenwoordig wordt gebruikt.
Het Global Positioning System maakt gebruik van 24 US Department of Defense-satellieten om precieze locatiegegevens te verstrekken, zoals de positie, het spoor, de snelheid en de piloten van vliegtuigen. Het GPS-systeem maakt gebruik van triangulatie om de exacte positie van het vliegtuig over de aarde te bepalen. Om accuraat te zijn, moet een GPS-systeem gegevens kunnen verzamelen van ten minste drie satellieten voor 2D-positionering en 4 satellieten voor 3D-positionering.
GPS is een geprefereerde navigatiemethode geworden vanwege de nauwkeurigheid en het gebruiksgemak. Hoewel er fouten zijn gekoppeld aan GPS, zijn ze zeldzaam. GPS-systemen kunnen overal ter wereld worden gebruikt, zelfs in bergachtig terrein, en ze zijn niet vatbaar voor fouten van radio NAVAIDS, zoals gezichtslijn en elektrische interferentie.
Praktisch gebruik van NAVAIDS:
Piloten vliegen onder visuele vluchtregels (VFR) of instrumentvliegvoorschriften (IFR), afhankelijk van de weersomstandigheden. Tijdens visuele meteorologische omstandigheden (VMC) vliegt een piloot mogelijk alleen met loodswezen en gestolen rekening, of gebruikt hij mogelijk radionavigatie- of GPS-navigatietechnieken. Basisnavigatie wordt gegeven in de vroege stadia van vliegtraining.
In instrument meteorologische omstandigheden (IMC) of tijdens het vliegen IFR, moet een piloot vertrouwen op cockpit instrumenten, zoals een VOR of GPS-systeem. Omdat vliegen in de wolken en navigeren met deze instrumenten lastig kan zijn, moet een piloot een FAA-instrumentwaardering behalen om legaal in IMC-voorwaarden te vliegen.
Momenteel legt de FAA de nadruk op nieuwe opleidingen voor algemene luchtvaartpiloten in technologisch geavanceerde vliegtuigen (TAA) . TAA's zijn vliegtuigen met geavanceerde zeer technische systemen aan boord, zoals GPS. Zelfs lichte sportvliegtuigen komen tegenwoordig uit de fabriek met geavanceerde apparatuur. Het kan verwarrend en gevaarlijk zijn voor een piloot om te proberen deze moderne cockpitsystemen tijdens de vlucht te gebruiken zonder aanvullende training, en de huidige FAA-trainingsstandaarden hebben dit probleem niet bijgehouden.
Het geactualiseerde FITS-programma van de FAA heeft eindelijk de kwestie aangepakt, hoewel het programma nog steeds vrijwillig is.