Luchtnavigatie wordt op verschillende manieren tot stand gebracht. De methode of het systeem dat een piloot gebruikt om door de hedendaagse tijd te navigeren luchtruim systeem zal afhangen van het type vlucht dat zal plaatsvinden (VFR of IFR), welke navigatiesystemen er op het vliegtuig zijn geïnstalleerd en welke navigatiesystemen in een bepaald gebied beschikbaar zijn.
Hieronder volgen enkele van de belangrijkste hulpmiddelen en technieken die piloten gebruiken voor navigatie.
Gegist bestek en loodswezen
Op het meest eenvoudige niveau wordt navigatie tot stand gebracht door middel van ideeën die bekend staan als gegist bestek en loodsen. Loodswezen is een term die verwijst naar het uitsluitend gebruik van visuele grondreferenties. De piloot identificeert oriëntatiepunten, zoals rivieren, steden, luchthavens en gebouwen, en navigeert daartussen. Het probleem met loodsen is dat referenties vaak niet gemakkelijk te zien zijn en niet gemakkelijk kunnen worden geïdentificeerd bij slecht zicht of als de piloot zelfs maar een klein beetje uit de koers raakt. Daarom werd het idee van gegist bestek geïntroduceerd.
Gegist bestek omvat het gebruik van visuele controlepunten samen met tijd- en afstandsberekeningen. De piloot kiest controlepunten die gemakkelijk vanuit de lucht te zien zijn en die ook op de kaart kunnen worden geïdentificeerd berekent de tijd die nodig is om van het ene punt naar het volgende te vliegen op basis van afstand, luchtsnelheid en wind berekeningen. Een vluchtcomputer helpt piloten bij het berekenen van de tijd- en afstandsberekeningen en de piloot gebruikt doorgaans een vluchtplanningslogboek om de berekeningen tijdens de vlucht bij te houden.
Radionavigatiemethoden voor vliegtuigen
Met vliegtuigen uitgerust met radionavigatiehulpmiddelen (NAVAIDS) kunnen piloten nauwkeuriger navigeren dan met alleen gegist bestek. Radio NAVAIDS zijn handig bij slecht zicht en fungeren als een geschikte back-upmethode voor piloten in de algemene luchtvaart die de voorkeur geven aan gegist bestek. Ze zijn ook preciezer. In plaats van van controlepunt naar controlepunt te vliegen, kunnen piloten in een rechte lijn naar een "fix" of een luchthaven vliegen. Voor IFR-operaties zijn ook specifieke radio-NAVAIDS vereist.
Er zijn verschillende soorten radio-NAVAIDS die in de luchtvaart worden gebruikt:
Automatische richtingzoeker en niet-directioneel radiobaken
De meest elementaire vorm van radionavigatie is de 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 richtingzoeker (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 kompaskaart-type display wordt geplaatst. De pijl wijst altijd in de richting van het NDB-station, wat betekent dat als de piloot wijst Als het vliegtuig in de richting van de pijl vliegt als er geen wind is, vliegen ze rechtstreeks naar de station. De ADF/NDB is een verouderde NAVAID en het is een systeem dat gevoelig is voor fouten.
Omdat het bereik zichtlijn is, kan een piloot foutieve metingen krijgen terwijl hij in bergachtig terrein of te ver van het station vliegt. Het systeem is ook onderhevig aan elektrische interferentie en kan slechts een beperkt aantal vliegtuigen tegelijk huisvesten. Velen worden buiten gebruik gesteld omdat GPS de belangrijkste navigatiebron wordt.
VHF omnidirectioneel bereik (VOR)
Naast GPS is het VOR-systeem waarschijnlijk het meest gebruikte NAVAIDS-systeem ter wereld. VOR, een afkorting van VHF Omnidirectioneel Bereik, is een radiogebaseerde NAVAID die werkt in het zeer hoge frequentiebereik. VOR-stations bevinden zich op de grond en zenden twee signalen uit: een continu 360 graden referentiesignaal en een ander vegend richtingssignaal.
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 welk instrument het vliegtuig toepassingen. In zijn meest eenvoudige vorm geeft de OBI of HSI weer op welke straal van het station het vliegtuig zich bevindt en of het vliegtuig naar of van het station vliegt.
VOR's zijn nauwkeuriger dan NDB's en zijn minder gevoelig voor fouten, hoewel de ontvangst nog steeds alleen gevoelig is voor zichtlijn.
Afstandsmeetapparatuur (DME)
Afstandsmeetapparatuur (DME) is een van de meest eenvoudige en waardevolle NAVAIDS tot nu toe. Het is een basismethode waarbij gebruik wordt gemaakt van een transponder in het vliegtuig om de tijd te bepalen die een signaal nodig heeft om van en naar een DME-station te reizen. DME zendt uit op UHF-frequenties en berekent de schuine afstand. De transponder in het vliegtuig geeft de afstand weer in tienden van een zeemijl.
Eén enkel DME-station kan maximaal 100 vliegtuigen tegelijk verwerken, en deze bestaan meestal naast VOR-grondstations.
Instrumentlandingssysteem (ILS)
Een instrumentlandingssysteem (ILS) is een instrumentnaderingssysteem 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 landingsbaan. Deze signalen worden onderschept om de piloot nauwkeurige locatie-informatie te geven in de vorm van een glideslope: een gestabiliseerd afdalingspad met een constante hoek, helemaal tot aan het naderingseinde van de landingsbaan. ILS-systemen worden tegenwoordig veel gebruikt als een van de meest nauwkeurige naderingssystemen die beschikbaar zijn.
GPS navigatie
Het mondiale positioneringssysteem is de meest waardevolle navigatiemethode in de moderne luchtvaartwereld geworden. GPS is enorm betrouwbaar en nauwkeurig gebleken en is waarschijnlijk de meest gebruikte NAVAID.
Het wereldwijde positioneringssysteem maakt gebruik van 24 satellieten van het Amerikaanse ministerie van Defensie om piloten nauwkeurige locatiegegevens te verstrekken, zoals de positie, het spoor en de snelheid van het vliegtuig. Het GPS-systeem maakt gebruik van triangulatie om de exacte positie van het vliegtuig boven de aarde te bepalen. Om nauwkeurig te zijn moet een GPS-systeem gegevens kunnen verzamelen van ten minste drie satellieten voor 2D-positionering, en van vier satellieten voor 3D-positionering.
GPS is een voorkeursnavigatiemethode geworden vanwege de nauwkeurigheid en het gebruiksgemak. Hoewel er fouten in verband met GPS voorkomen, zijn deze zeldzaam. GPS-systemen kunnen overal ter wereld worden gebruikt, zelfs in bergachtig terrein, en zijn niet gevoelig voor de fouten van radio-NAVAIDS, zoals gezichtslijn en elektrische interferentie.
Hoe piloten NAVAIDS gebruiken
Piloten vliegen onder visuele vliegregels (VFR) of instrumentvliegregels (IFR), afhankelijk van de weersomstandigheden. Tijdens visuele meteorologische omstandigheden (VMC) kan een piloot vliegen door alleen loodsen en gegist bestek te gebruiken, of hij kan radionavigatie of GPS-navigatietechnieken gebruiken. Basisnavigatie wordt aangeleerd in de vroege stadia van de vliegopleiding.
In instrumentweersomstandigheden (IMC) of tijdens het vliegen met IFR zal een piloot moeten vertrouwen op cockpitinstrumenten, zoals een VOR- of GPS-systeem. Omdat vliegen in de wolken en navigeren met deze instrumenten lastig kan zijn, moet een piloot een FAA-instrumentbeoordeling om legaal onder IMC-omstandigheden te vliegen.
Momenteel legt de FAA de nadruk op nieuwe opleidingen voor piloten in de algemene luchtvaart technologisch geavanceerde vliegtuigen (TAA). TAA zijn vliegtuigen die geavanceerde, zeer technische systemen aan boord hebben, zoals GPS. Zelfs lichte sportvliegtuigen komen tegenwoordig met geavanceerde apparatuur uit de fabriek. Het kan verwarrend en gevaarlijk zijn voor een piloot om deze te gebruiken moderne cockpitsystemen tijdens de vlucht zonder aanvullende training, en de huidige FAA-trainingsnormen hebben dit probleem niet bijgehouden.
De FAA is bijgewerkt FITS-programma eindelijk de kwestie aangepakt, hoewel het programma nog steeds op vrijwillige basis is.
