La navigazione aerea è compiuta con vari metodi. Il metodo o il sistema utilizzato da un pilota per navigare nel sistema di spazio aereo attuale dipenderà dal tipo di volo che si verificherà (VFR o IFR), che i sistemi di navigazione sono installati sull'aeromobile e quali sistemi di navigazione sono disponibili in una determinata area.
Dead Reckoning e Pilotage
Al livello più semplice, la navigazione si realizza attraverso idee conosciute come dead counting e pilotage. Il pilotaggio è un termine che si riferisce all'uso esclusivo di riferimenti visivi al suolo. Il pilota identifica punti di riferimento, come fiumi, città, aeroporti e edifici e naviga tra loro. Il problema con il pilotaggio è che spesso i riferimenti non sono facilmente visibili e non possono essere facilmente identificati in condizioni di scarsa visibilità o se il pilota viene fuori pista anche leggermente. Pertanto, è stata introdotta l'idea della resa dei conti morta.
La resa dei conti prevede l'uso di checkpoint visivi e calcoli di tempo e distanza. Il pilota sceglie i checkpoint facilmente visibili dall'aria e identificati sulla mappa, quindi calcola il tempo necessario per volare da un punto all'altro in base ai calcoli della distanza, della velocità e del vento. Un computer di volo aiuta i piloti a calcolare i calcoli del tempo e della distanza e il pilota utilizza in genere un log di pianificazione del volo per tenere traccia dei calcoli durante il volo.
Radio Navigation
Con gli aeromobili equipaggiati con supporti per la navigazione radio (NAVAIDS), i piloti possono navigare in modo più accurato che con la sola stima dei decessi. Le radio NAVAID sono utili in condizioni di scarsa visibilità e fungono da metodo di backup adatto per i piloti di aviazione generale che preferiscono il conteggio morto. Sono anche più precisi. Invece di volare dal checkpoint al checkpoint, i piloti possono volare su una linea diritta verso una "fix" o un aeroporto. Sono necessari anche NAVAID radio specifici per le operazioni IFR.
Esistono diversi tipi di NAVAID radio utilizzati nell'aviazione:
- ADF / NDB: la forma più elementare di navigazione radio è la coppia ADF / NDB. Un NDB è un radiofaro non direzionale posizionato a terra ed emette un segnale elettrico in tutte le direzioni. Se un aereo è dotato di un mirino automatico (ADF), visualizzerà la posizione dell'aereo in relazione alla stazione NDB sul terreno. Lo strumento ADF è fondamentalmente un puntatore a freccia posizionato sopra un display del tipo di scheda della bussola. La freccia punta sempre nella direzione della stazione NDB, il che significa che se il pilota punta l'aeromobile nella direzione della freccia in una situazione di assenza di vento, volerà direttamente alla stazione. L'ADF / NDB è un NAVAID obsoleto ed è un sistema soggetto a errori. Poiché il suo raggio d'azione è in linea d'aria, un pilota può ottenere letture errate mentre vola su un terreno montagnoso o troppo lontano dalla stazione. Il sistema è anche soggetto a interferenze elettriche e può ospitare solo aeromobili limitati contemporaneamente. Molti vengono disattivati poiché il GPS diventa la principale fonte di navigazione.
- VOR: accanto al GPS, il sistema VOR è probabilmente il NAVAID più utilizzato al mondo. VOR, abbreviazione di VHF Omnidirectional Range, è un NAVAID basato sulla radio che opera nell'intervallo di frequenze molto alte. Le stazioni VOR si trovano sul terreno e trasmettono due segnali: un segnale di riferimento continuo a 360 gradi e un altro segnale direzionale.
- Lo strumento aereo (OBI) interpreta la differenza di fase tra i due segnali e visualizza i risultati come radiali sull'Obi (indicatore omni-bearing) o HSI (indicatore di situazione orizzontale), a seconda dello strumento utilizzato dall'aereo. Nella sua forma più semplice, l'OBI o l'HSI rappresentano quale radiale dalla stazione su cui si trova l'aereo e se l'aereo sta volando verso o lontano dalla stazione.
- I VOR sono più precisi degli NDB e sono meno inclini agli errori, sebbene la ricezione sia ancora suscettibile alla sola linea di mira.
- DME: il Distance Measuring Equipment è uno dei NAVAID più semplici e preziosi fino ad oggi. È un metodo di base che utilizza un transponder nell'aereo per determinare il tempo necessario affinché un segnale viaggi da e verso una stazione DME. Il DME trasmette sulle frequenze UHF e calcola la distanza dell'intervallo. Il transponder nell'aereo mostra la distanza in decimi di miglio nautico.
- Una singola stazione DME può gestire fino a 100 velivoli contemporaneamente e generalmente coesistono con le stazioni di terra VOR.
- ILS: un sistema di atterraggio strumentale (ILS) è un sistema di approccio strumentale utilizzato per guidare gli aeromobili fino alla pista dalla fase di avvicinamento del volo. Utilizza segnali radio orizzontali e verticali emessi da un punto lungo la pista. Questi segnali intercettano per fornire al pilota informazioni precise sulla posizione sotto forma di un piano di discesa - un percorso di discesa stabilizzato ad angolo costante fino alla fine di avvicinamento della pista. I sistemi ILS sono ampiamente utilizzati oggi come uno dei sistemi di approccio più accurati disponibili.
GPS
Il sistema di posizionamento globale è diventato il metodo di navigazione più prezioso nel mondo dell'aviazione moderna. Il GPS ha dimostrato di essere estremamente affidabile e preciso ed è probabilmente il NAVAID più comune in uso oggi.
Il sistema di posizionamento globale utilizza 24 satelliti del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per fornire dati di posizione precisi, come posizione degli aerei, traccia, velocità e ai piloti. Il sistema GPS utilizza la triangolazione per determinare la posizione esatta dell'aereo sulla terra. Per essere precisi, un sistema GPS deve essere in grado di raccogliere dati da almeno tre satelliti per il posizionamento 2-D e 4 satelliti per il posizionamento 3-D.
Il GPS è diventato il metodo di navigazione preferito per la precisione e la facilità d'uso. Sebbene ci siano errori associati al GPS, sono rari. I sistemi GPS possono essere utilizzati in qualsiasi parte del mondo, anche in terreni montuosi, e non sono soggetti agli errori dei NAVAIDI radio, come la linea di vista e le interferenze elettriche.
Uso pratico di NAVAIDS
I piloti voleranno secondo le regole del volo visivo (VFR) o le regole del volo strumentale (IFR), a seconda delle condizioni meteorologiche. Durante le condizioni meteorologiche visive (VMC), un pilota potrebbe volare usando il pilotaggio e il conteggio dei soli morti, oppure potrebbe usare la navigazione radio o le tecniche di navigazione GPS. La navigazione di base viene insegnata nelle prime fasi dell'addestramento al volo.
In condizioni meteorologiche strumentali (IMC) o durante il volo IFR, un pilota dovrà fare affidamento su strumenti di cabina, come un sistema VOR o GPS. Perché volare tra le nuvole e navigare con questi strumenti può essere complicato, un pilota deve guadagnare un Rating di Strumento FAA per volare legalmente in condizioni IMC.
Attualmente, la FAA sta enfatizzando la nuova formazione per i piloti di aviazione generale in velivoli tecnologicamente avanzati (TAA). I TAA sono aeromobili dotati di sistemi avanzati altamente tecnici a bordo, come il GPS. Oggi anche gli aerei sportivi leggeri escono dalla fabbrica con attrezzature avanzate. Può essere fonte di confusione e pericoloso per un pilota tentare di utilizzare questi moderni sistemi di cabina di pilotaggio durante il volo senza ulteriore addestramento, e gli attuali standard di addestramento della FAA non hanno tenuto il passo con questo problema.
Il programma aggiornato FITS della FAA ha finalmente affrontato il problema, sebbene il programma sia ancora volontario.