Ненаправленный маяк

Радиовышка НКР Леймен-Оксенбах, Германия

Этот символ обозначает NDB на аэронавигационной карте . Полый квадрат, наложенный на этот символ, указывает на совмещенную установку дальномерного оборудования (DME).

( Ненаправленный радиомаяк NDB ) или ненаправленный радиомаяк — это радиомаяк , который не содержит собственной информации о направлении. 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 УКВ-диапазон (VOR) и тактическая аэронавигационная система (TACAN).

Сигналы NDB повторяют кривизну 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, гористая местность, прибрежная рефракция и грозы, особенно на больших расстояниях. Система, разработанная капитаном ВВС США (ВВС США) Альбертом Фрэнсисом Хегенбергером , была использована для первого в мире захода на посадку по приборам 9 мая 1932 года.

Типы НБД

NDB, используемые в авиации, стандартизированы Приложением 10 Международной организации гражданской авиации (ИКАО), в котором указано, что NDB работают на частоте от 190 до 1750 кГц. хотя обычно все NDB в Северной Америке работают в диапазоне от 190 до 535 кГц. Каждый NDB идентифицируется одно-, двух- или трехбуквенным позывным 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.

В аэронавигационной службе существует четыре типа ненаправленных маяков:

• NDB на маршруте, используемые для обозначения воздушных трасс.
• Подход к НБР
• Маяки локализатора
• Локаторные маяки

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

Автоматическое пеленгаторное оборудование

Основная статья: Автоматический пеленгатор

Оборудование автоматического пеленгатора (ADF) указывает направление NDB.

Навигация NDB состоит из двух частей: оборудования автоматического пеленгатора (ADF) на самолете, которое обнаруживает сигнал NDB, и передатчика NDB. ADF также может определять местонахождение передатчиков в стандартном вещания AM диапазоне средневолнового (от 530 кГц до 1700 кГц с шагом 10 кГц в Северной и Южной 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 является наиболее сильным. Этот пеленг может отображаться на индикаторе относительного пеленга (RBI). Этот дисплей выглядит как карта компаса с наложенной стрелкой, за исключением того, что карта зафиксирована в положении 0 градусов, соответствующем осевой линии самолета. Чтобы следовать к NDB (без ветра), самолет следует вести так, чтобы стрелка указывала в положение 0 градусов. Затем самолет полетит прямо в НБД. Аналогично, самолет будет следовать прямо от NDB, если стрелка удерживается на отметке 180 градусов. При боковом ветре стрелку необходимо удерживать влево или вправо от положения 0 или 180 на величину, соответствующую сносу из-за бокового ветра. Курс самолета +/- градусы стрелки ADF от носа или хвоста = пеленг на станцию ​​NDB или от нее.

Формула для определения курса по компасу к станции NDB (в безветренную ситуацию) состоит в том, чтобы взять относительный пеленг между самолетом и станцией и добавить магнитный курс самолета; если сумма больше 360 градусов, то нужно вычесть 360. Это дает магнитный подшипник, который необходимо летать: (RB + MH) mod 360 = MB.

При слежении к NDB или от него также обычно самолет следует по определенному пеленгу. Для этого необходимо соотнести показания RBI с курсом компаса. Определив снос, самолет должен выполнить полет так, чтобы курс компаса был требуемым пеленгом, скорректированным на снос, в то время как показания RBI были равны 0 или 180 с поправкой на снос. NDB также может использоваться для определения местоположения на текущем пути самолета (например, радиальная траектория от второго NDB или VOR). Когда стрелка достигает показания RBI, соответствующего требуемому пеленгу, самолет находится в нужном положении. Однако при использовании отдельного RBI и компаса требуется значительный умственный расчет для определения соответствующего относительного пеленга.

Для упрощения этой задачи к RBI добавляется карта компаса, управляемая магнитным компасом самолета, для формирования радиомагнитного индикатора (RMI). Затем стрелка АПД немедленно привязывается к магнитному курсу самолета, что снижает необходимость в мысленных расчетах. Многие RMI, используемые в авиации, также позволяют устройству отображать информацию от второго радио, настроенного на станцию ​​VOR ; Затем самолет может летать напрямую между станциями VOR (так называемые маршруты «Виктор»), используя NDB для триангуляции своего положения по радиалу, без необходимости наличия на станции VOR совместного оборудования для измерения расстояния (DME). Этот дисплей, наряду с всенаправленным индикатором пеленга (OBI) для информации VOR/ILS, был одним из основных радионавигационных инструментов до появления индикатора горизонтальной ситуации (HSI) и последующих цифровых дисплеев, используемых в стеклянных кабинах .

Принципы ADF не ограничиваются использованием NDB; такие системы также используются для определения местоположения радиовещательных сигналов для многих других целей, таких как поиск аварийных маяков.

Использование

Воздушные трассы

Передатчик NDB в 49 ° 12'21 ″ с.ш. 002 ° 13'12 ″ з.д. Позывной JW - «Джерси-Уэст». 329,0 кГц.

Азимут — это линия, проходящая через станцию ​​и указывающая в определенном направлении, например 270 градусов (на запад). Пеленги NDB обеспечивают согласованный метод определения траектории полета самолета. Таким образом, NDB, как и VOR, могут определять воздушные трассы в небе. Самолеты следуют по заранее заданным маршрутам для выполнения плана полета . Воздушные трассы пронумерованы и стандартизированы на картах. Цветные воздушные трассы используются для станций с низкой и средней частотой, таких как NDB, и на схемах в разрезе обозначены коричневым цветом. Зеленые и красные дыхательные пути показаны на востоке и западе, а янтарные и синие — на севере и юге. По состоянию на сентябрь 2022 года в континентальной части США осталась только одна цветная дыхательная трасса, расположенная у побережья Северной Каролины и называемая G13 или Green 13. Аляска - единственный штат в Соединенных Штатах, где используются цветные системы дыхательных путей. . Пилоты следуют по этим маршрутам, отслеживая пеленги различных навигационных станций 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 гораздо дешевле в использовании. работают, чем VOR.

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

Исправления

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

Airspace Fix Diagram

Нанесение исправлений таким образом позволяет экипажам определять свое положение. Такое использование важно в ситуациях, когда другое навигационное оборудование, такое как VOR с дальномерным оборудованием (DME), вышло из строя. В морской навигации NDB все еще могут быть полезны в случае сбоя приема системы глобального позиционирования (GPS).

Определение расстояния от станции NDB

См. также: Правило 1 из 60.

Чтобы определить расстояние до станции NDB, пилот использует следующий метод:

1. Разворачивает самолет так, чтобы станция находилась прямо над одной из законцовок крыла.
2. Летит по этому курсу, рассчитывая, сколько времени потребуется, чтобы пересечь определенное количество пеленгов NDB.
3. Использует формулу: Время до станции = 60 × количество минут полета / градусы изменения пеленга.
4. Вычисляет расстояние, на котором находится самолет от станции; время × скорость = расстояние

подходы НБР

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

Системы инструментальной посадки

NDB чаще всего используются в качестве маркеров или «локаторов» для захода на посадку по приборам (ILS) или стандартного захода на посадку. NDB могут обозначать стартовую зону для захода на посадку по ILS или путь, по которому следует следовать стандартному маршруту прибытия к терминалу , или STAR. В Соединенных Штатах NDB часто комбинируется с внешним маркерным маяком в подходе ILS (называемым внешним маркером локатора или LOM); в Канаде маломощные NDB полностью заменили маркерные маяки. Маркерные маяки на заходах на посадку по ILS в настоящее время постепенно выводятся из обращения, вместо этого используются диапазоны DME или сигналы GPS для разграничения различных участков захода на посадку.

Военно-морское оперативное использование

ВМС Германии Подводные лодки во время Второй мировой войны были оснащены радиомаяком Telefunken Spez 2113S. Этот передатчик мог работать в диапазоне от 100 до 1500 кГц и иметь мощность 150 Вт. Он использовался для передачи местоположения подводной лодки другим подводным лодкам или самолетам, которые были оснащены пеленгаторными приемниками и рамочными антеннами.

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 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 НБР являются в основном государственные учреждения и администрации аэропортов.

Излучатели NDB имеют вертикальную поляризацию. NDB Антенны обычно слишком коротки для резонанса на той частоте, на которой они работают – обычно их длина составляет около 20 метров по сравнению с длиной волны около 1000 метров. Поэтому для «настройки» антенны им требуется подходящая согласующая сеть, которая может состоять из катушки индуктивности и конденсатора. Вертикальные антенны NDB также могут иметь Т-образную антенну , называемую цилиндром , которая представляет собой зонтикообразную структуру, предназначенную для добавления нагрузки на конце и повышения эффективности излучения. Обычно заземляющая пластина или противовес под антенной подсоединяется .

Другая информация, передаваемая НБД

Продолжительность: 13 секунд. 0:13

Звук ненаправленного радиомаяка WG на частоте 248 кГц, расположенного по адресу: 49 ° 53'57,12 "с.ш. 97 ° 20'57,11" з.д. , недалеко от главного аэропорта Виннипега.

Помимо идентификации кода Морзе с частотой 400 Гц или 1020 Гц, NDB может транслировать:

• Автоматическая служба информации о терминалах (ATIS)
• Служба автоматической информации о погоде (AWIS) или, в случае чрезвычайной ситуации, например, при связи «воздух-земля» сбое , авиадиспетчер, использующий функцию «нажми и говори» (PTT), может модулировать несущую голосом. Пилот использует приемник ADF, чтобы услышать инструкции диспетчерской вышки .
• Автоматизированная система наблюдения за погодой (AWOS)
• Автоматизированная система наземных наблюдений (АСОС)
• VOLMET (метеорологическая информация для самолетов в полете) или передача метеорологической информации
• Транскрибируемая трансляция погоды (TWEB)
• ПИП- мониторинг. Если у NDB возникла проблема, например, выходная мощность ниже нормальной, сбой сетевого питания или работает резервный передатчик, NDB можно запрограммировать на передачу дополнительного PIP (точки Морзе), чтобы предупредить пилотов и других лиц о том, что маяк может быть ненадежным для навигации.

Общие побочные эффекты

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

Ночной эффект

Радиоволны, отраженные обратно от ионосферы, 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 перед восходом солнца и сразу после захода солнца. Это чаще встречается на частотах выше 350 кГц. Поскольку возвращающиеся небесные волны движутся по другому пути, их фаза отличается от земной волны. Это приводит к подавлению воздушного сигнала довольно случайным образом. Стрелка индикатора начнет блуждать. Индикация будет наиболее неустойчивой в сумерках, на закате и на рассвете.

Эффект местности

Высокая местность, такая как горы и скалы, может отражать радиоволны, что приводит к ошибочным показаниям. Магнитные отложения также могут стать причиной ошибочных показаний.

Эффект грозы

Капли воды и кристаллы льда, циркулирующие внутри грозового облака, генерируют широкополосный шум. Этот мощный шум может повлиять на точность подшипника АПД. Молния из-за высокой выходной мощности заставит стрелку RMI/RBI на мгновение указать направление молнии.

Эффект береговой линии

Радиоволны ускоряются над водой, заставляя фронт волны отклоняться от своего нормального пути и тянуть его к берегу. Рефракция незначительна перпендикулярно (90°) к берегу, но увеличивается по мере уменьшения угла падения. Эффект можно минимизировать, летая выше или используя NDB, расположенные ближе к берегу.

Помехи станции

Из-за перегруженности станций в диапазонах НЧ и СЧ существует вероятность возникновения помех от станций на одной и той же частоте или рядом с ней. Это приведет к ошибкам подшипников. Днем использование NDB в 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 НБД в ночное время.

Угол падения (крена)

Во время разворотов самолета горизонтальная часть рамочной антенны больше не будет находиться в горизонтальном положении и не будет обнаруживать сигнал. Это вызывает смещение нуля, аналогично эффекту ночи, что приводит к ошибочным показаниям индикатора, что означает, что пилот не должен определять пеленг, если самолет не находится на уровне крыльев.

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

Радионавигационные средства должны сохранять определенную степень точности, заданную международными стандартами Федерального авиационного управления (ФАУ), ИКАО и т. д.; Чтобы убедиться в этом, организации летной инспекции периодически проверяют критические параметры на правильно оборудованных самолетах для калибровки и сертификации точности NDB. Минимальная точность ИКАО для NDB составляет ±5°.

Мониторинг НБД

Дополнительная информация: DXing.

PFC QSL-карточка от NDB

Помимо использования в авиационной навигации, 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 невозможно услышать на больших расстояниях, но благоприятные условия в ионосфере могут позволить сигналам NDB распространяться намного дальше, чем обычно. По этой причине радио DX-специалисты, заинтересованные в приеме удаленных сигналов, любят слушать далекие NDB. Кроме того, поскольку полоса, выделенная для NDB, свободна от радиовещательных станций и связанных с ними помех, а также поскольку большинство NDB делают немного больше, чем просто 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 существует полоса длинноволнового вещания от 150 до 280 кГц, поэтому европейская полоса NDB составляет от 280 кГц до 530 кГц с разрывом между 495 и 505 кГц, поскольку 500 кГц была международной частотой бедствия (чрезвычайных ситуаций) на море .

Маяки, передающие частоты между 510 и 530 кГц, иногда можно услышать на AM-радиоприемниках, которые могут настраиваться ниже начала диапазона средневолнового вещания (MW). Однако для приема NDB обычно требуется радиоприемник, способный принимать частоты ниже 530 кГц. Часто коротковолновые радиостанции «общего покрытия» принимают все частоты от 150 кГц до 30 МГц и поэтому могут настраиваться на частоты NDB. Для приема очень слабых сигналов от удаленных радиобуев требуются специальные методы (преселекторы приемников, ограничители шума и фильтры).

Лучшее время для прослушивания очень далеких NDB — последние три часа перед восходом солнца. Прием NDB также обычно лучше всего осенью и зимой, поскольку весной и летом на диапазонах НЧ и СЧ больше атмосферных шумов .

Закрытие маяков

По мере внедрения систем спутниковой навигации, таких как GPS, некоторые страны начали выводить из эксплуатации радиомаяки, такие как NDB и VOR. Эта политика вызвала споры в авиационной отрасли.

В мае 2016 года Airservices Australia начала отключение ряда наземных навигационных средств, включая NDB, VOR и DME.

В США по состоянию на 2017 год насчитывалось более 1300 НБД, из которых менее 300 принадлежали федеральному правительству. ФАУ начало вывод из эксплуатации отдельных NDB. По состоянию на апрель 2018 года ФАУ вывело из строя 23 наземных навигационных средства, включая NDB, и планирует закрыть более 300 к 2025 году. снижение зависимости пилотов от NDB, поскольку все больше пилотов используют VOR и GPS-навигацию.

См. также

• Кардиоида
• Дифференциальная система глобального позиционирования (DGPS)
• Электрический маяк
• Правила полетов по приборам (IFR)
• Транспондерная система посадки (TLS)

Дальнейшее чтение

• Международная организация гражданской авиации (2000 г.). Приложение 10. Авиационная электросвязь , Том. Я (Радионавигационные средства) (5-е изд.).
• Федеральное управление гражданской авиации США (2004 г.). Руководство по аэронавигационной информации , § 1-1-2.
• Ремингтон, С., KH6SR (1987–1989). «Об искусстве NDB DXing» . Длинноволновой клуб Америки. Архивировано из оригинала 9 декабря 2002 года . Проверено 6 января 2008 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
• Эпплярд, Сан-Франциско; Линфорд, RS ; Ярвуд, П.Дж. (1988). Морская электронная навигация (2-е изд.). Рутледж и Кеган Пол. стр. 100-1 68–69. ISBN  0-7102-1271-2 .
• Годфри Мэннинг (декабрь 2007 г.). «Sky High: ADF и NDB». Радиопользователь . 2 (12). PW Publishing Ltd: 25. ISSN   1748-8117 .
• Годфри Мэннинг (январь 2008 г.). «Небесный максимум: NDB/ADF». Радиопользователь . 3 (1). PW Publishing Ltd: 24–25. ISSN   1748-8117 .
• Ричард Госнелл (апрель 2008 г.). «Введение в ненаправленные маяки». Радиопользователь . 3 (4). PW Publishing Ltd: 28–29. ISSN   1748-8117 .
• Роберт Коннолли (август 2009 г.). «NDB DXing – понимание основ». Радиопользователь . 4 (8). PW Publishing Ltd: 40–42. ISSN   1748-8117 .
• Справочник по процедурам работы с прибором FAA-H-8261-1A . ФАУ. 2007. стр. 5–60. ISBN  9781560276869 .

Внешние ссылки

• Список навигационных средств Северной Америки на сайте airnav.com.
• Список средств навигации, в которых отсутствуют записи, указанные выше. ^{[узурпировал]}
• Галерея навигационных средств Великобритании с подробным техническим описанием их работы
• Симулятор инструментов ADF на основе Flash
• Большой выбор ресурсов, связанных с радиобуями, на веб-сайте NDB List.
• Фотогалерея радиомаяков из списка NDB
• Об искусстве NDB DXing [в архиве]
• База данных с NDB, заархивированная 20 февраля 2016 г. на Wayback Machine.