Nawigacja powietrzna realizowana jest różnymi metodami. Metoda lub system, którego używa pilot do nawigacji w dzisiejszym świecie systemu przestrzeni powietrznej będzie zależeć od rodzaju lotu, jaki będzie miał miejsce (VFR lub IFR), jakie systemy nawigacyjne są zainstalowane na statku powietrznym oraz jakie systemy nawigacyjne są dostępne na danym obszarze.
Poniżej znajdują się niektóre z kluczowych narzędzi i technik używanych przez pilotów w nawigacji.
Dead Reckoning i pilotaż
Na najprostszym poziomie nawigacja odbywa się za pomocą koncepcji zwanych zliczaniem zliczeniowym i pilotażem. Pilotaż to termin odnoszący się do wyłącznie wykorzystania wizualnych odniesień do podłoża. Pilot identyfikuje punkty orientacyjne, takie jak rzeki, miasta, lotniska i budynki, i nawiguje między nimi. Problem z pilotażem polega na tym, że często odniesienia nie są łatwo widoczne i nie można ich łatwo zidentyfikować w warunkach słabej widoczności lub jeśli pilot choćby nieznacznie zboczy z trasy. Dlatego wprowadzono ideę martwego rachunku.
Dead Reckoning polega na wykorzystaniu wizualnych punktów kontrolnych wraz z obliczeniami czasu i odległości. Pilot wybiera punkty kontrolne, które są łatwo widoczne z powietrza i jednocześnie identyfikowane na mapie oblicza czas potrzebny na przelot z jednego punktu do drugiego na podstawie odległości, prędkości i wiatru obliczenia. Komputer pokładowy pomaga pilotom w obliczaniu obliczeń czasu i odległości, a pilot zazwyczaj korzysta z dziennika planowania lotu, aby śledzić obliczenia podczas lotu.
Metody nawigacji radiowej dla statków powietrznych
Dzięki statkom powietrznym wyposażonym w pomoce radionawigacyjne (NAVAIDS) piloci mogą nawigować dokładniej niż w przypadku samego zliczeń. Radio NAVAIDS przydaje się w warunkach słabej widoczności i działa jako odpowiednia metoda rezerwowa dla pilotów lotnictwa ogólnego, którzy preferują zliczanie zliczeniowe. Są też bardziej precyzyjne. Zamiast latać od punktu kontrolnego do punktu kontrolnego, piloci mogą polecieć po linii prostej do „poprawki” lub lotniska. Do operacji IFR wymagane są również specjalne radiowe urządzenia NAVAID.
W lotnictwie stosowane są różne typy radiotelefonów NAVAIDS:
Automatyczny wyszukiwacz kierunku i bezkierunkowy radiolatarnia
Najbardziej elementarną formą radionawigacji jest ADF/NDB para. NDB to bezkierunkowa latarnia radiowa umieszczona na ziemi i emitująca sygnał elektryczny we wszystkich kierunkach. Jeśli statek powietrzny jest wyposażony w automatyczny nawigator kierunku (ADF), wyświetli on pozycję statku powietrznego w stosunku do stacji NDB na ziemi.
Instrument ADF to w zasadzie strzałka umieszczona nad wyświetlaczem przypominającym kartę kompasu. Strzałka zawsze wskazuje kierunek stacji NDB, co oznacza, że jeśli pilot wskazuje samolot w kierunku wskazanym strzałką w sytuacji bezwietrznej, polecą bezpośrednio do stacja. ADF/NDB to przestarzały NAVAID i system podatny na błędy.
Ponieważ jego zasięg jest w linii wzroku, pilot może uzyskać błędne odczyty podczas lotu w terenie górzystym lub zbyt daleko od stacji. System jest również narażony na zakłócenia elektryczne i może obsługiwać jednocześnie tylko ograniczoną liczbę samolotów. Wiele z nich jest wycofywanych z użytku, ponieważ GPS staje się głównym źródłem nawigacji.
Zasięg dookólny VHF (VOR)
Obok GPS, system VOR jest prawdopodobnie najczęściej używanym systemem NAVAIDS na świecie. VOR, skrót od VHF Omni kierunkowy zasięg, to radiowy system NAVAID działający w zakresie bardzo wysokich częstotliwości. Stacje VOR znajdują się na ziemi i transmitują dwa sygnały — jeden ciągły sygnał odniesienia 360 stopni i drugi o szerokim zakresie sygnału kierunkowego.
Przyrząd pokładowy (OBI) interpretuje różnicę faz pomiędzy dwoma sygnałami i wyświetla wyniki w postaci promieniowej na OBI (wskaźnik wszechkierunkowy) lub HSI (wskaźnik sytuacji poziomej), w zależności od tego, na jakim instrumencie znajduje się statek powietrzny wykorzystuje. W swojej najbardziej podstawowej formie OBI lub HSI przedstawia, w którym promieniu od stacji znajduje się statek powietrzny oraz czy leci w kierunku stacji, czy od niej.
VOR są dokładniejsze niż NDB i są mniej podatne na błędy, chociaż odbiór jest nadal możliwy tylko w linii wzroku.
Sprzęt do pomiaru odległości (DME)
Urządzenia do pomiaru odległości (DME) to obecnie jeden z najprostszych i najcenniejszych NAVAIDów. Jest to podstawowa metoda wykorzystująca transponder znajdujący się w samolocie w celu określenia czasu potrzebnego na podróż sygnału do i ze stacji DME. DME nadaje na częstotliwościach UHF i oblicza odległość w skosie. Transponder w samolocie wyświetla odległość w dziesiątych mili morskiej.
Pojedyncza stacja DME może obsłużyć jednocześnie do 100 samolotów i zazwyczaj współistnieją one ze stacjami naziemnymi VOR.
System lądowania według przyrządów (ILS)
System lądowania według wskazań przyrządów (ILS) to system podejścia według wskazań przyrządów używany do naprowadzania statku powietrznego na pas startowy od fazy podejścia do lotu. Wykorzystuje zarówno poziome, jak i pionowe sygnały radiowe emitowane z punktu wzdłuż pasa startowego. Sygnały te przechwytują, aby zapewnić pilotowi dokładne informacje o lokalizacji w postaci ścieżki schodzenia — ustabilizowanej ścieżki zniżania o stałym kącie, aż do końca pasa startowego. Systemy ILS są obecnie szeroko stosowane jako jeden z najdokładniejszych dostępnych systemów podejścia.
Nawigacja GPS
Globalny system pozycjonowania stał się najcenniejszą metodą nawigacji we współczesnym lotniczym świecie. GPS okazał się niezwykle niezawodny i precyzyjny i jest prawdopodobnie najpopularniejszym obecnie używanym systemem NAVAID.
Globalny system pozycjonowania wykorzystuje 24 satelity Departamentu Obrony USA do dostarczania pilotom precyzyjnych danych o lokalizacji, takich jak pozycja, trasa i prędkość samolotu. System GPS wykorzystuje triangulację do określenia dokładnej pozycji statku powietrznego nad ziemią. Aby zachować dokładność, system GPS musi mieć możliwość gromadzenia danych z co najmniej trzech satelitów do pozycjonowania 2D i czterech satelitów do pozycjonowania 3D.
GPS stał się preferowaną metodą nawigacji ze względu na dokładność i łatwość obsługi. Chociaż występują błędy związane z GPS, są one rzadkie. Systemów GPS można używać w dowolnym miejscu na świecie, nawet w terenie górzystym, i nie są one podatne na błędy radiowe NAVAIDS, takie jak linia widoczności i zakłócenia elektryczne.
Jak piloci korzystają z NAVAIDS
Piloci będą latać zgodnie z przepisami lotów z widocznością (VFR) lub przepisami lotów według wskazań przyrządów (IFR), w zależności od warunków pogodowych. W warunkach meteorologicznych z widocznością (VMC) pilot może latać, korzystając wyłącznie z pilotażu i zliczeń, lub może korzystać z technik nawigacji radiowej lub nawigacji GPS. Podstawowa nawigacja jest nauczana na wczesnych etapach szkolenia w locie.
W warunkach meteorologicznych według wskazań przyrządów (IMC) lub podczas lotu IFR pilot będzie musiał polegać na przyrządach w kokpicie, takich jak system VOR lub GPS. Ponieważ latanie w chmurach i nawigacja za pomocą tych przyrządów może być trudne, pilot musi zarobić Ocena przyrządu FAA legalnie latać w warunkach IMC.
Obecnie FAA kładzie nacisk na nowe szkolenie pilotów lotnictwa ogólnego w zaawansowane technologicznie samoloty (TAA). TAA to samoloty wyposażone w zaawansowane technicznie systemy na pokładzie, takie jak GPS. Obecnie nawet lekkie samoloty sportowe wychodzą z fabryk z zaawansowanym wyposażeniem. Próba ich użycia może być myląca i niebezpieczna dla pilota nowoczesne systemy kokpitu podczas lotu bez dodatkowego szkolenia, a obecne standardy szkoleniowe FAA nie nadążają za tym problemem.
Aktualizacja FAA Program FITS ostatecznie zajęto się tą kwestią, chociaż program jest nadal dobrowolny.
