Zračna navigacija se izvaja na različne načine. Metoda ali sistem, ki ga pilot uporablja za navigacijo skozi današnje sistem zračnega prostora bo odvisno od vrste leta, ki se bo zgodil (VFR ali IFR), kateri navigacijski sistemi so nameščeni na letalu in kateri navigacijski sistemi so na voljo na določenem območju.
Sledi nekaj ključnih orodij in tehnik, ki jih piloti uporabljajo za navigacijo.
Dead Reckoning in pilotaža
Na najpreprostejši ravni je navigacija dosežena z idejami, znanimi kot mrtvo računanje in pilotaža. Pilotaža je izraz, ki se nanaša na izključno uporabo vizualnih talnih referenc. Pilot identificira mejnike, kot so reke, mesta, letališča in zgradbe, ter navigira med njimi. Težava s pilotažo je v tem, da reference pogosto niso zlahka vidne in jih ni mogoče enostavno identificirati v pogojih slabe vidljivosti ali če pilot že rahlo zaide s poti. Zato je bila uvedena ideja mrtvega obračuna.
Obračunavanje vključuje uporabo vizualnih kontrolnih točk skupaj z izračuni časa in razdalje. Pilot izbere kontrolne točke, ki so dobro vidne iz zraka in prepoznane tudi na zemljevidu in nato izračuna čas, potreben za let od ene točke do druge na podlagi razdalje, zračne hitrosti in vetra izračuni. Letalski računalnik pomaga pilotom pri izračunu časa in razdalje, pilot pa običajno uporablja dnevnik načrtovanja leta, da spremlja izračune med letom.
Metode radijske navigacije za letala
Z letali, opremljenimi z radijskimi navigacijskimi pripomočki (NAVAIDS), lahko piloti navigirajo natančneje kot samo z odštevanjem. Radio NAVAIDS pride prav v pogojih slabe vidljivosti in deluje kot primerna rezervna metoda za pilote splošnega letalstva, ki imajo raje mrtve obračune. So tudi bolj natančni. Namesto letenja od kontrolne točke do kontrolne točke, lahko piloti letijo naravnost do "fiksa" ali letališča. Za operacije IFR so potrebne tudi posebne radijske naprave NAVAIDS.
V letalstvu se uporabljajo različne vrste radijskih NAVAID:
Samodejni iskalnik smeri in neusmerjeni radijski svetilnik
Najosnovnejša oblika radijske navigacije je ADF/NDB par. NDB je neusmerjeni radijski svetilnik, ki je nameščen na tleh in oddaja električni signal v vse smeri. Če je letalo opremljeno s samodejnim iskalnikom smeri (ADF), bo prikazal položaj letala glede na postajo NDB na tleh.
Instrument ADF je v bistvu puščični kazalec, nameščen nad zaslonom v obliki kartice kompasa. Puščica vedno kaže v smeri postaje NDB, kar pomeni, da če pilot kaže letalo v smeri puščice v razmerah brez vetra bodo leteli neposredno na postaja. ADF/NDB je zastarel NAVAID in je sistem, nagnjen k napakam.
Ker je njegov doseg vidna linija, lahko pilot dobi napačne odčitke med letenjem v gorskem terenu ali predaleč od postaje. Sistem je tudi podvržen električnim motnjam in lahko hkrati sprejme le omejeno število letal. Številni se razgrajujejo, saj GPS postaja primarni vir navigacije.
VHF vsesmerno območje (VOR)
Poleg GPS-a je sistem VOR verjetno najpogosteje uporabljen NAVAIDS na svetu. VOR, okrajšava za VHF Omnidirectional Range, je radijsko zasnovan NAVAID, ki deluje v zelo visokofrekvenčnem območju. Postaje VOR se nahajajo na tleh in oddajajo dva signala - en neprekinjen 360-stopinjski referenčni signal in drugi usmerjeni signal.
Letalski instrument (OBI) interpretira fazno razliko med obema signaloma in prikaže rezultate kot radial na OBI (indikator vse smeri) ali HSI (indikator vodoravne situacije), odvisno od tega, kateri instrument je letalo uporablja. V svoji najbolj osnovni obliki OBI ali HSI prikazuje, v katerem radialu od postaje se nahaja letalo in ali letalo leti proti postaji ali stran od nje.
VOR so natančnejši od NDB in so manj nagnjeni k napakam, čeprav je sprejem še vedno dovzeten le za vidno polje.
Oprema za merjenje razdalje (DME)
Oprema za merjenje razdalje (DME) je ena najpreprostejših in najbolj dragocenih NAVAIDS doslej. To je osnovna metoda, ki uporablja transponder v letalu za določanje časa, ki je potreben, da signal potuje do in od postaje DME. DME oddaja na frekvencah UHF in izračuna razdaljo poševnega dosega. Transponder v letalu prikazuje razdaljo v desetinkah navtične milje.
Ena postaja DME lahko hkrati upravlja do 100 letal in običajno obstajajo sočasno z zemeljskimi postajami VOR.
Instrumentalni pristajalni sistem (ILS)
Sistem instrumentalnega pristajanja (ILS) je sistem instrumentalnega prileta, ki se uporablja za vodenje letala navzdol na vzletno-pristajalno stezo iz faze prileta leta. Uporablja vodoravne in navpične radijske signale, ki jih oddaja točka vzdolž vzletno-pristajalne steze. Ti signali prestrežejo in pilotu posredujejo natančne informacije o lokaciji v obliki drsnega pobočja – stabilizirane poti spuščanja s konstantnim kotom vse do priletnega konca vzletno-pristajalne steze. Sistemi ILS so danes široko v uporabi kot eni najbolj natančnih razpoložljivih pristopnih sistemov.
GPS navigacija
Globalni sistem za določanje položaja je postal najdragocenejša metoda navigacije v sodobnem letalskem svetu. GPS se je izkazal za izjemno zanesljivega in natančnega in je verjetno najpogostejši NAVAID, ki se danes uporablja.
Globalni sistem za določanje položaja uporablja 24 satelitov Ministrstva za obrambo ZDA, da pilotom zagotovi natančne podatke o lokaciji, kot so položaj letala, tir in hitrost. Sistem GPS uporablja triangulacijo za določitev natančnega položaja letala nad zemljo. Da bi bil natančen, mora imeti sistem GPS možnost zbiranja podatkov z najmanj treh satelitov za 2-D določanje položaja in štirih satelitov za 3-D določanje položaja.
GPS je postal priljubljena metoda navigacije zaradi natančnosti in enostavne uporabe. Čeprav obstajajo napake, povezane z GPS, so redke. Sisteme GPS je mogoče uporabljati kjerkoli na svetu, tudi v goratem terenu, in niso nagnjeni k napakam radijskih NAVAIDS, kot so vidna linija in električne motnje.
Kako piloti uporabljajo NAVAIDS
Piloti bodo leteli po pravilih vizualnega letenja (VFR) ali pravilih instrumentalnega letenja (IFR), odvisno od vremenskih razmer. V vizualnih meteoroloških pogojih (VMC) lahko pilot leti samo s pilotažo in odštevanjem moči ali pa uporablja radijsko navigacijo ali navigacijske tehnike GPS. Osnove navigacije se učijo v zgodnjih fazah usposabljanja za letenje.
V instrumentalnih meteoroloških pogojih (IMC) ali med letenjem IFR se bo moral pilot zanašati na instrumente v pilotski kabini, kot sta VOR ali sistem GPS. Ker sta lahko letenje v oblakih in navigacija s temi instrumenti težavna, mora pilot zaslužiti FAA ocena instrumentov zakonito leteti v pogojih IMC.
Trenutno FAA poudarja novo usposabljanje za pilote splošnega letalstva v tehnološko napredno letalo (TAA). TAA so letala, ki imajo na krovu napredne visoko tehnične sisteme, kot je GPS. Tudi lahka športna letala te dni prihajajo iz tovarne z napredno opremo. Za pilota je lahko zmedeno in nevarno, če jih poskuša uporabiti sodobni sistemi v pilotski kabini med letom brez dodatnega usposabljanja, trenutni standardi usposabljanja FAA pa niso sledili tej težavi.
FAA je posodobljena FITS program končno obravnaval to vprašanje, čeprav je program še vedno prostovoljen.
