Világméretben elterjedt rendszerek

Az eddig ismertetett rendszerekben az volt a közös, hogy nem bírtak világméretben elterjedni csak kisebb vagy nagyobb régiókban használták őket különböző üzleti és technológiai megfontolásokból. A következő rendszerek széles körben elterjedtek, és még ma is léteznek.

Az ADF / NDB az egyik legrégebbi légi navigációs rendszer, ami bár konkrétan nem mutatja meg a földrajzi pozíciónkat, de rendkívül hasznos segédeszköz, ezért nem véletlen, hogy még napjainkban is használják. Az NDB (Non-directional Beacon), vagyis irányítatlan jeladó egy adott frekvencián folyamatosan egy minden irányból vehető jelet sugároz, és a navigációt azzal segíti, hogy a hozzá tartozó ADF műszer (Automatic Direction Finder, automatikus iránykereső) megmutatja az adó hozzánk viszonyított irányát.

Az NDB adók hosszú és középhullámon sugároznak, 190 és 1750 kHz között, ezért a jelek a föld görbületét követik, így a hatótávolságuk nagy, és változatos terepen is megbízhatóan működnek. Az egységhez tartozik egy NAV vevőkészülék, ami nem az adóhatósághoz van bekötve - Navigation Receiver rövidítése - , hanem az NDB frekvenciájára kell hangolni, és folyamatosan hallható lesz az adó betűjelzése lassú morzejelekkel. A vevő beállítása után ez a legfontosabb feladat, hiszen tudnunk kell melyik adó irányába megyünk. Egy NDB adó tulajdonképpen nem sokban különbözik egy közönséges középhullámú műsorszóró rádióadótól, amelyek szintén vehetők az ADF vevőkészülékével. Volt olyan eset, hogy egy ismert helyzetű műsorszóró rádióadó segítségével navigált egy kényszerhelyzetbe került pilóta. A lenti képen egy NAV vevővel egybeépített ADF műszert látunk a hatvanas évekből.

Az NDB-k rendkívül megbízhatóak, jellemzően évtizedek óta folyamatosan működnek, emiatt  a világ legszélesebb körben használt navigációs segédeszközei. 2011-ben kb. 26 000 navigációs rádióállomás volt a földön, ebből csaknem 7200 NDB. A többi a magasabb frekvenciájú VOR, DME, VORTAC, ILS, GS, LOC és ezek kombinációi. Persze nem abban az évben volt legtöbb ilyen állomás, hiszen számuk folyamatosan csökken. Manapság ADF navigációt távoli kis, állandó személyzettel nem rendelkező füves, vagy kavicsos repülőterek környékén alkalmaznak, mivel rendkívül olcsó és könnyen javítható rendszerről van szó. A GPS navigáció korában a legtöbb pilóta szinte soha nem fog rászorulni arra, hogy ADF navigációt használjon, azonban bizonyos különleges esetekben, amikor a fejlettebb rendszerek nem használhatóak, akkor jó alternatíva, így minden pilótának tisztában kell lennie az ADF működési elvével, hasonlóképpen minden műszeres repülésre felkészített repülőgép képes az ADF navigációra is. A napjainkban használatos vevők már így néznek ki, mint a lenti képen is látható készülék, de a kijelző műszer az külön egységet képez.

VOR-DME

VOR = VHF omnidirectional radio range, vagyis VHF körsugárzó rádió irányadó. A kifejezés arra utal, hogy egy ultrarövidhullámon működő, minden irányból fogható rádiójeladóról van szó, amely a földfelszíni telepítésű navigációs eszközök legfejlettebb típusa, csak a GPS nyújt nagyobb helyzetmeghatározási pontosságot. A VOR az 1960-as évek óta használt, megbízható technika, még a GPS-navigációs rendszerrel felszerelt gépeken is megtalálható ez a berendezés. A jeladó működésének elvi lényege az, hogy egy szűken irányított rádiónyaláb másodpercenként 30-szor körbepásztáz. Ezt nem egy forgó antennával oldják meg, hanem két körsugárzó, rögzített rúdantenna hullámfázisainak elforduló összehangolásával. Minden alkalommal, amikor a nyaláb az északi iránynál tart, az adó kiad egy második, minden irányból vehető jelet. E szinkronizáló jel és a nyaláb érzékelése közötti időkülönbség megadja azt, hogy az adótól mérve hány fokos irányban vagyunk. A VOR adók északi iránya mindig a helyi mágneses északkal azonos. A VOR modernebb, ma használt változata a DVOR, a Doppler VOR, ebben 48 darab kis antenna van egy központi elem körül, és a rádióhullámok Doppler-jelenség szerinti eltolódását használja az elforduló fázissal kiadott jelek nyalábként való vehetőségéhez. Az adótól gondolatban 360 darab sugárirányú vonal indul ki, ezek a radiálok, és az irányszögükkel azonosítjuk őket. Például a 090-es radiál az a vonal, amely az adótól indulva pontosan keleti irányba (90°) tart. Kiszámítható, hogy az adótól 5 mérföld távolságban a helymeghatározás bizonytalansága legfeljebb 160 m, vagyis jól használható, de nem a precíziós navigáció kategóriájába eső eszköz. Az adók hatótávolsága a gyakorlatban 80-120 mérföld, ez a terepviszonyoktól és a terület rádiószennyezésétől is függ. Az adók egymástól eltérő frekvenciákon működtetik az erre használható tartomány határai 108,0 és 117,95 MHz. Mivel az adók az URH sávot használják, a repülőgépnek "látnia" kell őket, takarás nélkül. Magyarországon kilenc VOR adó van, de természetesen a határainkon túl levő berendezések  jelei a magyar légtérben is használhatóak. A rádiójelekbe belekevernek egy kiegészítő információt is morze jelek formájában, amely az adó saját – általában három betűs – azonosítója. Ennek köszönhetően ha a pilóta egy VOR adóra hangolja a készülékét, a morze jelek révén meggyőződhet arról, hogy a megfelelő adót veszi. Lenti képen a tápiósápi VOR-DME adót láthatjuk amely 115.9MHz-en sugároz, és a kódja TPS, vagyis ezt a három betűt sugározza morze-kód formájában a beazonosítás végett.

Szintén a VOR adót használják a kommunikációs rádióadás sugárzására is, ennek a frekvenciatartománya 118,0 és 135,95 MHz közötti. A repülőgépeken két NAV vevőkészülék van két VOR jelzés egyidejű vételére, mivel két radiál ismeretében már meghatározható a gép helyzete. A két vevő bármelyike ILS jeladó frekvenciájára is beállítható. Az ILS (Instrument Landing System) egy műszeres leszállító rendszer ami a repülőgép pilótái számára nyújt segítséget a kifutópálya megközelítésében.

A hasonló jellegű, de nagyobb pontosságú és hatótávolságú TACAN (Tactical Air Navigation System) rádiójeladókat a katonai repülőgépek használják. Ezeket gyakran egybeépítik VOR adókkal, amelyeket így VORTAC nevet kapnak. A VOR adókhoz sokszor egy DME jeladót is telepítenek, ilyenkor az VOR-DME adóvá válik. A VOR jeleinek vételére és megjelenítésre használt fedélzeti műszer a course deviation indicator (CDI), vagyis irányeltérés-jelző, amely a NAV vevőkészüléktől kapja a jeleket. Számos változata van, de a működési elv megegyezik: beállítunk egy radiált, és látjuk az ahhoz viszonyított elhelyezkedésünket. A rádiónavigációs útvonalak többnyire VOR adók között vezető útszakaszokból tevődnek össze.

DME (Distance Measuring Equipment)

A DME működése meglepően egyszerű, és természetesen második világháborús fejlesztésen alapszik. Az elv a másodlagos radar fordítottja. A repülőgép kiküld egy sorozat jelet egy DME adó vevő felé, és elindítja a stopperét. Ezt a jelet a DME adóvevő veszi, vár 50 mikroszekundumot, majd visszaküldi ugyanazt a jelsorozatot, amit a repülőgéptől kapott. Amikor a visszaküldött jel megérkezik a repülőhöz, az leállítja a stopperét, kivon 50 mikroszekundumot a mért visszaérkezés idejéből, és végül kiszámítja, hogy a fénysebességgel haladó rádióhullámok milyen hosszú idő alatt teszik meg az utat oda-vissza, végül meghatározza a távolságot. Mindez teljesen automatizáltan zajlik, a pilótának csupán a távolságértéket kell leolvasnia a műszerről. Természetesen a valóságban a helyzet némiképp bonyolultabb, ugyanis egy DME-t egyszerre több gép is használhatja, ezért a repülőgép nem csak egyetlen jelet küld a DME felé, hanem a saját azonosítóját egy  jelsorozat formájában. A DME veszi ezt az azonosítót, majd 50 mikroszekundum után visszaküldi változatlan formában a repülőgép felé, mintha csak a gép visszhangja lenne. Eközben a repülőgép kaphat ugyan más repülőgépnek szánt jelet, de csak akkor állítja le a stopperét, amikor a saját azonosítója visszatér. Ily módon tipikusan egyetlen DME akár száz repülőgépet is képes egyszerre kiszolgálni. A DME-k mint azt láthatjuk nem képesek önmagukban megadni a repülőgép irányát, így nem önálló rádiónavigációs eszközök, azonban az irány megadására képes üzemben tartott VOR és ILS rendszerek mind fel vannak szerelve DME-vel is. A DME a 978-1212 MHz-es ultrarövid hullámon üzemel. Elvileg a pilótának mindig rá kellene állítania a navigációs adóvevőjét a DME frekvenciára is, azonban mivel manapság az ADF-ek kivételével (sőt néha azokban is) minden földi rádiónavigációs rendszer tartalmaz DME-t, ezért a repülőgép navigációs rádiója automatikusan igyekszik ráállni az adott VOR hoz tartozó DME frekvenciára is. Ez a gyakorlatban úgy történik, hogy bizonyos VOR frekvenciákhoz hivatalosan csak bizonyos DME frekvenciák tartozhatnak, így például ha a VOR jeladó 112,4 MHz-en üzemel, akkor a VOR jeladó mellett elhelyezett DME 1010 MHz-es jelet fog kibocsátani. A DME-vel kombinált VOR volt az első olyan navigációs rendszer ami világszabvánnyá vált, és egy majdnem teljesen műszeres leszállás megvalósítható vele.

Az Egyesült Államok 967 VOR állomásának körülbelül felét leszereli 2020-ig, de fenntartja a minimális működési hálózatot, amely biztosítja a lefedettséget minden olyan repülőgép számára, amely több mint 5000 méter magasságban repül. Az Egyesült Királyságban 19 VOR-adót kell működtetni legalább 2020-ig.

Források: Wikipédia, Rajnai Gábor, x-plane.hu, geocaching.hu