stringtranslate.com

Ненаправленный маяк

Радиовышка НКР Леймен-Оксенбах, Германия
Этот символ обозначает NDB на аэронавигационной карте . Пустой квадрат, наложенный на этот символ, указывает на установку совместно расположенного дальномерного оборудования (DME).

Ненаправленный маяк ( NDB ) или ненаправленный радиомаяк — это радиомаяк , который не содержит собственной направленной информации. Радиомаяки — это радиопередатчики в известном месте, используемые в качестве авиационного или морского навигационного средства . NDB отличаются от направленных радиомаяков и других навигационных средств, таких как низкочастотный радиодиапазон , всенаправленный диапазон ОВЧ (VOR) и тактическая аэронавигационная система (TACAN).

Сигналы NDB следуют кривизне Земли , поэтому их можно принимать на гораздо больших расстояниях и на меньших высотах, что является большим преимуществом по сравнению с VOR. Однако на сигналы NDB также больше влияют атмосферные условия, горная местность, прибрежная рефракция и электрические бури, особенно на больших расстояниях. Система, разработанная капитаном ВВС США Альбертом Фрэнсисом Хегенбергером , использовалась для выполнения первого в мире инструментального захода на посадку 9 мая 1932 года. [1]

Типы NDB

NDB, используемые в авиации, стандартизированы Приложением 10 Международной организации гражданской авиации (ИКАО), в котором указано, что NDB должны работать на частоте от 190  кГц до 1750 кГц, [2] хотя обычно все NDB в Северной Америке работают на частоте от 190 кГц до 535 кГц. [2] Каждый NDB идентифицируется позывным из одной, двух или трех букв азбуки Морзе . В Канаде частные идентификаторы NDB состоят из одной буквы и одной цифры.

Ненаправленные маяки в Северной Америке классифицируются по выходной мощности: «низкая» мощность — менее 50 Вт ; «средняя» — от 50 Вт до 2000 Вт; и «высокая» — более 2000 Вт. [3]

В аэронавигационной службе имеется четыре типа ненаправленных радиомаяков: [4]

Последние два типа используются совместно с системой посадки по приборам (ILS).

Автоматическое пеленгаторное оборудование

Оборудование автоматического радиопеленгатора (ADF) указывает направление на NDB.

Навигация NDB состоит из двух частей — оборудования автоматического пеленгатора (ADF) на самолете, которое обнаруживает сигнал NDB, и передатчика NDB. [5] ADF также может определять местоположение передатчиков в стандартном диапазоне AM- вещания на средних волнах (от 530 кГц до 1700 кГц с шагом 10 кГц в Америке, от 531 кГц до 1602 кГц с шагом 9 кГц в остальном мире).

Оборудование ADF определяет направление или пеленг на станцию ​​NDB относительно самолета, используя комбинацию направленных и ненаправленных антенн для определения направления, в котором объединенный сигнал наиболее сильный. Этот пеленг может отображаться на индикаторе относительного пеленга (RBI). Этот дисплей выглядит как картушка компаса с наложенной стрелкой, за исключением того, что картушка зафиксирована в положении 0 градусов, соответствующем осевой линии самолета. Для отслеживания по направлению к NDB (при отсутствии ветра) самолет летит так, чтобы стрелка указывала на положение 0 градусов. Затем самолет полетит прямо к NDB. Аналогично самолет будет отслеживать прямо от NDB, если стрелка удерживается на отметке 180 градусов. При боковом ветре стрелка должна удерживаться слева или справа от положения 0 или 180 на величину, соответствующую дрейфу из-за бокового ветра. Курс самолета +/- градусы стрелки ADF от носа или хвоста = пеленг на станцию ​​NDB или от нее.

Формула для определения направления по компасу к станции NDB (в условиях отсутствия ветра) заключается в том, чтобы взять относительный пеленг между самолетом и станцией и добавить магнитный курс самолета; если сумма больше 360 градусов, то необходимо вычесть 360. Это дает магнитный пеленг, по которому необходимо лететь: (RB + MH) mod 360 = MB.

При отслеживании к или от NDB также обычно самолет отслеживается по определенному пеленгу. Для этого необходимо соотнести показания RBI с направлением компаса. Определив дрейф, самолет должен лететь так, чтобы направление компаса было требуемым пеленгом, скорректированным с учетом дрейфа, в то же время, когда показания RBI были 0 или 180 с учетом дрейфа. NDB также может использоваться для определения положения вдоль текущего пути самолета (например, радиального пути от второго NDB или VOR). Когда стрелка достигает показания RBI, соответствующего требуемому пеленгу, то самолет находится в этом положении. Однако, используя отдельные RBI и компас, это требует значительных умственных расчетов для определения соответствующего относительного пеленга. [5]

Для упрощения этой задачи к RBI добавляется компасная карта, приводимая в действие магнитным компасом самолета, для формирования радиомагнитного индикатора (RMI). Затем стрелка ADF немедленно привязывается к магнитному курсу самолета, что снижает необходимость в умственных вычислениях. Многие RMI, используемые в авиации, также позволяют устройству отображать информацию со второго радио, настроенного на станцию ​​VOR ; самолет может затем летать непосредственно между станциями VOR (так называемые маршруты «Victor»), используя NDB для триангуляции своего положения вдоль радиала, без необходимости для станции VOR иметь совмещенное дальномерное оборудование (DME). Этот дисплей, наряду с всенаправленным указателем пеленга (OBI) для информации VOR/ILS, был одним из основных радионавигационных приборов до введения горизонтального указателя положения (HSI) и последующих цифровых дисплеев, используемых в стеклянных кабинах .

Принципы работы ADF не ограничиваются использованием NDB; такие системы также используются для определения местоположения вещательных сигналов для многих других целей, например, для поиска аварийных маяков. [5]

Использует

Воздушные пути

Передатчик NDB в точке с координатами 49°12′21″N 002°13′12″W / 49.20583°N 2.22000°W / 49.20583; -2.22000 (Джерси-Уэст) Позывной JW – «Джерси-Уэст». 329,0 кГц.

Пеленг — это линия, проходящая через станцию, которая указывает в определенном направлении, например, 270 градусов (точно на запад). Пеленги NDB обеспечивают нанесенный на карту последовательный метод определения путей, по которым могут летать самолеты. Таким образом, NDB могут, как и VOR, определять воздушные трассы в небе. Самолеты следуют этим предопределенным маршрутам для выполнения плана полета . Воздушные трассы пронумерованы и стандартизированы на картах. Цветные воздушные трассы используются для низко- и среднечастотных станций, таких как NDB, и обозначены коричневым цветом на картах разрезов. Зеленые и красные воздушные трассы нанесены на восток и запад, а янтарные и синие воздушные трассы нанесены на север и юг. По состоянию на сентябрь 2022 года в континентальной части Соединенных Штатов осталась только одна цветная воздушная трасса, расположенная у побережья Северной Каролины и называемая G13 или Green 13. Аляска — единственный другой штат в Соединенных Штатах, который использует цветные системы воздушных трасс. [6] Пилоты следуют по этим маршрутам, отслеживая пеленги по различным навигационным станциям и поворачивая на некоторых. В то время как большинство воздушных трасс в Соединенных Штатах основаны на VOR, воздушные трассы NDB распространены в других местах, особенно в развивающихся странах и в малонаселенных районах развитых стран, таких как канадская Арктика , поскольку они могут иметь большую дальность полета и обходятся намного дешевле в эксплуатации, чем VOR. [ необходима цитата ]

Все стандартные воздушные трассы нанесены на аэронавигационные карты , такие как карты США , выпущенные Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA).

Исправления

NDB уже давно используются штурманами самолетов , а ранее и моряками, для определения своего географического положения на поверхности Земли. Координаты вычисляются путем продления линий через известные навигационные опорные точки до их пересечения. Для визуальных опорных точек углы этих линий можно определить с помощью компаса ; пеленги радиосигналов NDB определяются с помощью оборудования радиопеленгатора (RDF).

Схема исправления воздушного пространства

Построение исправлений таким образом позволяет экипажам определять свое местоположение. Такое использование важно в ситуациях, когда другое навигационное оборудование, например, VOR с оборудованием для измерения расстояния (DME), вышло из строя. В морской навигации NDB могут быть полезны, даже если прием Глобальной системы позиционирования (GPS) невозможен.

Определение расстояния от станции NDB

Для определения расстояния до станции NDB пилот использует следующий метод:

  1. Разворачивает самолет таким образом, чтобы станция находилась прямо на одном из концов крыла.
  2. Пролетает по этому направлению, засекая время, необходимое для пересечения определенного количества пеленгов NDB.
  3. Использует формулу: Время до станции = 60 × количество минут полета / градусы изменения пеленга.
  4. Вычисляет расстояние самолета от станции; время × скорость = расстояние

подходы NDB

Взлетно-посадочная полоса, оборудованная только NDB или VOR (или обоими) в качестве единственного навигационного средства, называется взлетно-посадочной полосой неточного захода на посадку; если она оборудована системой ILS, то она называется взлетно-посадочной полосой точного захода на посадку.

Системы посадки по приборам

NDB чаще всего используются в качестве маркеров или «локаторов» для подхода по системе инструментальной посадки (ILS) или стандартного подхода. NDB могут обозначать стартовую зону для подхода по ILS или путь следования для стандартного маршрута прибытия в конечный пункт , или STAR. В Соединенных Штатах NDB часто объединяется с внешним маркерным маяком при подходе по ILS (называется внешним маркером локатора , или LOM); в Канаде маломощные NDB полностью заменили маркерные маяки. Маркерные маяки на подходах по ILS в настоящее время постепенно выводятся из эксплуатации во всем мире, вместо этого используются диапазоны DME или сигналы GPS для обозначения различных участков подхода. [5]

Военно-морское оперативное применение

Подводные лодки ВМС Германии во время Второй мировой войны были оснащены радиомаяком Telefunken Spez 2113S. Этот передатчик мог работать на частотах от 100 кГц до 1500 кГц с мощностью 150 Вт. Он использовался для передачи местоположения подводной лодки другим подводным лодкам или самолетам, которые были оснащены радиопеленгаторными приемниками и рамочными антеннами. [7]

Характеристики антенны и сигнала

Один из деревянных столбов NDB HDL в Планкштадте, Германия
Ферритовая антенна для ненаправленного радиомаяка (NDB), диапазон частот 255–526,5 кГц

NDB обычно работают в диапазоне частот от 190 кГц до 535 кГц (хотя им выделены частоты от 190 до 1750 кГц) и передают несущую, модулированную либо 400, либо 1020 Гц. NDB также могут быть совмещены с DME в аналогичной установке для ILS в качестве внешнего маркера, только в этом случае они функционируют как внутренний маркер. Владельцами NDB в основном являются государственные учреждения и администрации аэропортов.

Излучатели NDB имеют вертикальную поляризацию. Антенны NDB обычно слишком коротки для резонанса на частоте, на которой они работают — обычно длина составляет около 20 метров по сравнению с длиной волны около 1000 м. Поэтому для них требуется подходящая согласующая сеть, которая может состоять из индуктора и конденсатора для «настройки» антенны. Вертикальные антенны NDB также могут иметь Т-образную антенну , называемую цилиндром , которая представляет собой зонтообразную конструкцию, предназначенную для добавления нагрузки на конце и повышения эффективности излучения. Обычно заземляющая плоскость или противовес подключаются под антенной.

Другая информация, передаваемая NDB

Звук ненаправленного радиомаяка WG, на частоте 248 кГц, расположенного в точке с координатами 49°53′57.12″N 97°20′57.11″W / 49.8992000°N 97.3491972°W / 49.8992000; -97.3491972 (WG) , недалеко от главного аэропорта Виннипега

Помимо сигналов азбуки Морзе частотой 400 Гц или 1020 Гц, NDB может передавать:

Распространенные побочные эффекты

Навигация с использованием ADF для отслеживания NDB подвержена нескольким общим эффектам:

Ночной эффект
Радиоволны, отраженные ионосферой , могут вызывать колебания мощности сигнала на расстоянии от 30 до 60 морских миль (от 56 до 111 км; от 35 до 69 миль) от передатчика, особенно непосредственно перед восходом и сразу после захода солнца. Это чаще встречается на частотах выше 350 кГц. Поскольку возвращающиеся небесные волны распространяются по другому пути, они имеют другую фазу по сравнению с земной волной. Это приводит к подавлению воздушного сигнала довольно случайным образом. Стрелка на индикаторе начнет блуждать. Показания будут наиболее неустойчивыми в сумерках на закате и рассвете.
Влияние рельефа местности
Возвышенности, такие как горы и скалы, могут отражать радиоволны, давая ошибочные показания. Магнитные отложения также могут вызывать ошибочные показания
Эффект грозы
Капли воды и кристаллы льда, циркулирующие в грозовом облаке, создают широкополосный шум. Этот мощный шум может повлиять на точность пеленга ADF. Молния, из-за высокой выходной мощности, заставит стрелку RMI/RBI на мгновение указать на пеленг молнии.
Эффект береговой линии
Радиоволны ускоряются над водой, заставляя фронт волны отклоняться от своего нормального пути и тянуть его к берегу. [ требуется ссылка ] Рефракция незначительна перпендикулярно (90°) берегу, но увеличивается по мере уменьшения угла падения. Эффект можно минимизировать, летая выше или используя NDB, расположенные ближе к берегу.
Помехи на станции
Из-за перегруженности станций в диапазонах LF и MF существует вероятность помех от станций на той же частоте или около нее. Это приведет к ошибкам пеленга. Днем использование NDB в пределах DOC обычно обеспечивает защиту от помех. Однако ночью можно ожидать помех даже в пределах DOC из-за загрязнения ионосферными волнами от станций, находящихся вне зоны действия днем. Поэтому всегда следует проводить положительную идентификацию NDB ночью.
Угол наклона (крена)
Во время поворотов виража самолета горизонтальная часть петлевой антенны больше не будет горизонтальной и не будет обнаруживать сигнал. Это вызывает смещение нуля способом, аналогичным ночному эффекту, дающему ошибочные показания на индикаторе, что означает, что пилот не должен получать пеленг, если самолет не находится на уровне крыльев.

Хотя пилоты изучают эти эффекты во время начальной подготовки, компенсировать их в полете очень сложно; вместо этого пилоты обычно просто выбирают курс, который, по-видимому, усредняет любые колебания.

Радионавигационные средства должны поддерживать определенную степень точности, заданную международными стандартами, Федеральным управлением гражданской авиации (FAA), ИКАО и т. д.; чтобы гарантировать это, организации по летной инспекции периодически проверяют критические параметры с надлежащим образом оборудованными самолетами для калибровки и сертификации точности NDB. Минимальная точность ИКАО для NDB составляет ±5°

Мониторинг NDB

Карточка PFC QSL от NDB

Помимо использования в навигации самолетов, NDB также популярны среди любителей радиосвязи на большие расстояния ( DXers ). Поскольку NDB, как правило, маломощны (обычно 25 Вт, некоторые могут достигать 5 кВт), их обычно нельзя услышать на больших расстояниях, но благоприятные условия в ионосфере могут позволить сигналам NDB распространяться гораздо дальше, чем обычно. Из-за этого радиолюбители DX, заинтересованные в приеме дальних сигналов, любят слушать далекие NDB. Кроме того, поскольку диапазон, выделенный для NDB, свободен от вещательных станций и связанных с ними помех, и поскольку большинство NDB делают не более, чем передают свой позывной код Морзе, их очень легко идентифицировать, что делает мониторинг NDB активной нишей в хобби DXing .

В Северной Америке диапазон NDB составляет от 190 до 435 кГц и от 510 до 530 кГц. В Европе диапазон длинноволнового вещания составляет от 150 до 280 кГц, поэтому европейский диапазон NDB составляет от 280 кГц до 530 кГц с зазором между 495 и 505 кГц, поскольку 500 кГц была международной морской частотой бедствия (аварийной) .

Маяки, передающие сигналы на частотах от 510 кГц до 530 кГц, иногда можно услышать на AM-радио, которые могут настраиваться ниже начала диапазона вещания средних волн (СВ). Однако для приема NDB обычно требуется радиоприемник, который может принимать частоты ниже 530 кГц. Часто коротковолновые радиостанции «общего покрытия» принимают все частоты от 150 кГц до 30 МГц и, таким образом, могут настраиваться на частоты NDB. Для приема очень слабых сигналов от удаленных маяков требуются специальные методы (преселекторы приемников, ограничители шума и фильтры). [8]

Лучшее время для прослушивания NDB, которые находятся очень далеко, — последние три часа перед восходом солнца. Прием NDB также обычно лучше осенью и зимой, потому что весной и летом на НЧ и СЧ диапазонах больше атмосферного шума.

Закрытие маяков

По мере внедрения спутниковых навигационных систем, таких как GPS, несколько стран начали выводить из эксплуатации установки маяков, такие как NDB и VOR. Эта политика вызвала споры в авиационной отрасли. [9]

В мае 2016 года авиакомпания Airservices Australia начала отключать ряд наземных навигационных средств, включая NDB, VOR и DME. [9]

В Соединенных Штатах по состоянию на 2017 год насчитывалось более 1300 NDB, из которых менее 300 принадлежали федеральному правительству. FAA начало выводить из эксплуатации отдельные NDB. [10] По состоянию на апрель 2018 года FAA вывело из эксплуатации 23 наземных навигационных средства, включая NDB, и планирует вывести из эксплуатации более 300 к 2025 году. FAA не имеет системы поддержки или приобретения для NDB и планирует поэтапно отказаться от существующих NDB путем истощения, ссылаясь на снижение зависимости пилотов от NDB, поскольку все больше пилотов используют VOR и GPS-навигацию. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Swopes, Bryan. "Non Directional Beacon Archives". Этот день в авиации . Получено 4 июня 2022 г.
  2. ^ ab "US FAA Aeronautical Information Manual Chapter 1. Section 1. 1-1-2". Федеральное управление гражданской авиации . Архивировано из оригинала 4 сентября 2009 года . Получено 27 апреля 2008 года .
  3. ^ "ADF (Automatic Direction Finder)". Navigation Systems – Level 3. ALLSTAR Network. 4 мая 2008 г. Архивировано из оригинала 16 января 2000 г. Получено 17 октября 2010 г.
  4. ↑ Роберт Коннолли (февраль 2016 г.). «Типы NDB». Radio User . 11 (2): 48–49. ISSN  1748-8117.
  5. ^ abcd Латифиян, Пуйя (2022). "NDB в авиации". Специализированная конференция по авиационной телекоммуникации . 6 .
  6. ^ «Руководство по аэронавигационной информации FAA, 5-3-4. Воздушные трассы и системы маршрутов».
  7. ^ Роберт Коннолли (декабрь 2010 г.). «Обновления маяков и частоты для пробы». Radio User . 5 (12): 48. ISSN  1748-8117.
  8. ^ Remington, S., KH6SR (1987–1989). «Об искусстве NDB DXing». The Longwave Club of America. Архивировано из оригинала 27 мая 2018 года . Получено 6 января 2008 года .{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  9. ^ ab "Airservices начнет отключать наземные навигационные средства с 26 мая". 26 мая 2016 г.
  10. ^ Мэттис, Джеймс Н.; Чао, Элейн Л.; Дьюк, Элейн К. (2017). «Федеральный план радионавигации 2017 года».
  11. ^ "NAVAID Decommissioning". 17 сентября 2018 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Ненаправленный маяк .