Radionavigazione Il VOR Che cosa è il VOR Funzionamento ed utilizzo in navigazione e nelle procedure di avvicinamento strumentali La Radionavigazione 1998-2003 All rights reserved La navigazione si dice assistita o radioguidata, quando le informazioni che servono al pilota per la corretta condotta del volo, vengono fornite da alcuni strumenti di bordo i quali ricevono dei segnali da opportune stazioni poste sulla terraferma. Queste stazioni a terra, dette radiofari, inviano alla strumentazione di bordo, tutte le informazioni di direzione e distanza riferiti ad alcuni punti al suolo dove esse sono ubicate. Il pilota naturalmente è a conoscenza della loro ubicazione al suolo tramite le carte di navigazione. Per capire meglio in funzionamento del radiofaro, immaginiamo che sia come un punto da cui originano un fascio di 360 coppie di semirette distanziate di 1 grado l una dall altra. Le semirette che partono dal punto e si allontanano vengono chiamate QDR o rilevamenti diretti, mentre quelle che convergono sul punto si chiamano QDM o rilevamenti inversi. Le diciture QDM e QDR appartengono ad un vecchio sistema di codifica con il quale si semplificava la trasmissione in telegrafia tra le stazioni a terra e gli aeromobili. La figura a lato mostra le coppie di semirette e quindi di rilevamenti sui punti cardinali e intercardinali. Questi rilevamenti consentono di far sapere al pilota la posizione dell aeromobile rispetto alla stazione emittente, indipendentemente dall orientamento del loro asse longitudinale. Infatti, 1
IN VOLO come riportato nella figura, entrambi gli aeromobili si trovano ad Est della stazione indipendentemente dalla loro prua. Naturalmente la scelta di un rilevamento rispetto all altro (diretto o indiretto) spetta al pilota in base alle sue convenienze. Il VOR Il VOR (Very high frequency Omnidirectional Range) è una stazione posta a terra che emette una serie di 360 direttrici, chiamate radiali. Riferendosi ai concetti generali sulla radionavigazione possiamo dire che le radiali di un VOR sono dei rilevamenti diretti o QDR. Esse sono contraddistinte dal loro orientamento rispetto al Nord magnetico. Pertanto la radiale diretta verso nord sarà la 360 quella verso est la 090 e cosi via. Questo apparato ha però una limitazione : dato che il sistema trasmette con onde VHF e dato che queste si propagano in linea retta, non devono esistere ostacoli tra l apparato trasmittente (stazione a Terra) e quello ricevente (a bordo dell aeromobile). Il DME Il DME, è senza dubbio il più complesso degli strumenti di ausilio basati al suolo, infatti per fornire al pilota la distanza tra l aeromobile e la stazione a terra, impiega un sistema di trasmissione radio a due vie. In poche parole l equipaggiamento a bordo dell aeromobile invia un segnale di interrogazione sulla frequenza del DME. La stazione a terra riceve questo segnale e replica verso l aeromobile con un segnale detto Ranging o Reply pulse. A questo punto lo strumento di bordo misura l intervallo di tempo che intercorre tra le due trasmissioni per calcolare la distanza in linea d aria esistente tra la stazione a terra e l aeromobile. Ovviamente, essendo questa, una distanza misurata tra l aeromobile e la stazione, non ha molto significato quando ci si trova sulla verticale della stazione stessa. In questo caso si ha l altezza dal suolo. A volte questa sincronizzazione tra l equipaggiamento di bordo ed il DME a terra potrebbe richiedere un po di tempo in quanto potrebbe accadere che il DME si saturi. Questo perché il beacon, cosi viene comunemente chiamato, non può rispondere a tutti nello stesso momento. In questi casi il locked-on, ovvero l aggancio, avviene correttamente ma si deve attendere che la risorsa diventi disponibile. In genere questo accade quando molti aeroplani interrogano contemporaneamente lo stesso beacon ma dato che un DME tipico può soddisfare circa 100 aeroplani, questo non si verifica quasi mai. Un altro motivo di mancato locked-on può essere la distanza. Una regola che puo valere per il calcolo della distanza in Miglia Nautiche (NM) è quella di moltiplicare la radice quadrata dell altezza attuale per un coefficiente di 1.4.- Per esempio consideriamo un aereo che vola ad una quota di crociera di 6000 piedi. Applicando la formula si ha : 6.000 ft x 1.4 = 108 NM 2
IN VOLO 1 La strumentazione di bordo La strumentazione di bordo è costituita da un apparato ricevente e da uno strumento indicatore. Il ricevitore presenta, sul suo frontale, un selettore di frequenza che consente la sintonizzazione della stazione al suolo e un regolatore di volume che consente di verificare tramite l ascolto di un segnale in codice Morse, se la stazione che riceviamo è quella voluta. Questo segnale non è altro che l identificativo composto da tre lettere relativo alla stazione ricevuta. Tale identificativo è riportato anche sulle carte di navigazione insieme al nominativo della stazione. Apparato NAV1 - Due finestrelle contrassegnate dalle scritte TO (verso o in avvicinamento) e FROM (da o in allontanamento) dove compare un triangolino bianco a conferma della buona e quindi attendibile ricezione del segnale. Se il triangolino è nella finestra TO con la punta rivolta in alto, vuol dire che abbiamo selezionato un QDM, viceversa se compare nella finestra FROM con la punta in basso sta a significare che abbiamo selezionato un QDR. - Una finestrella dove compare una bandierina rossa con su scritto OFF o NAV che sta a significare la corretta o mancata ricezione della stazione emittente oppure si puo verificare quando si ruota l OBS nell istante in cui si passa dal TO al FROM. Altri modelli, come quello raffigurato in precedenza, hanno solamente una finestrella del From/To dove compare il triangolino e dove compare il simbolo di mancata ricezione della stazione (Off/ Nav). L indicatore invece è costituito da : - Una corona graduata di 360 che può essere ruotata tramite il pomellino OBS (Omni Bearing Selector). Ruotando il selettore OBS possiamo selezionare una qualsiasi radiale portando il rispettivo valore sopra l indicatore posto in alto sullo strumento (triangolino giallo). Se selezioniamo un QDR possiamo leggere il rispettivo QDM sul corrispondente indicatore posto in basso, e viceversa. Sui moderni aerei di linea il VOR-DME è stato incluso nell HSI (Horizontal Situation Indicator). - Un indice chiamato anche CDI (Course Deviation Indicator) rappresentato da una lancetta che puo muoversi lateralmente a sinistra e a destra rispetto la sua posizione centrale. Lo scostamento in genere equivale a 2 per ogni punto della scala, e dato che in genere sono 5 punti a sx e 5 a dx, lo scostamento massimo sarà di 10 o più. CDI indice corona graduata OBS From To Questo strumento fornisce le stesse informazioni che sui piccoli aerei forniscono il VOR-DME, l NDB, il Girodirezionale e l ILS. Off 3
IN VOLO Alla luce di quanto detto possiamo riassumere che le operazioni che il pilota può eseguire, avendo a disposizione gli opportuni strumenti a bordo, sono: - Determinare la posizione rispetto ad un radiofaro (QDR o QDM); - Intercettare un determinato QDR o QDM; - Seguire un determinato QDR o QDM; - Fare un Fix, ovvero determinare la sua posizione sul terreno. Come si effettua un rilevamento Per conoscere la radiale (QDR) su cui si trova il nostro aereo, bisogna ruotare il pomello OBS fino a quando la lancetta dello strumento si posiziona al centro e sulla finestrella compare la scritta FROM oppure il tringolino bianco a freccia con la punta in basso. Quindi avremo come valore, sotto il rispettivo riscontro in alto il QDR mentre in basso avremo il QDM. Viceversa se vogliamo sapere il QDM, ovvero quale rotta dobbiamo seguire per raggiungere la stazione, si deve truotare l OBS fino a portare sempre l ago al centro, ma si deve fare attenzione che vi sia la scritta TO oppure il triangolino bianco a freccia rivolto verso l alto. Intercettamento di un rilevamento L intercettamento di un rilevamento, diretto (QDR) o indiretto (QDM) si effettua portando l orientamento dell aereo (quindi la prua) a formare con il rilevamento stesso un angolo che puo andare da 30 a 90. Questa ampiezza è stabilita dal pilota in base al punto di intercettamento desiderato. Se ad esempio vogliamo intercettare la radiale 330 del VOR (vedi figura in basso) dobbiamo ruotare l OBS fino a portare il valore del rilevamento sull indice e poi andremo a leggere sulla corona graduata dalla parte dove si è spostato il CDI (la lancetta) il valore della prua da impostare in funzione dell angolo di intercettamento desiderato. Nel nostro caso se vogliamo intercettare la radiale 330 con un angolo di intercettamento pari a 60, si deve impostare una prua per 030. Stesso discorso vale per intercettare il rispettivo QDM ovvero 150. Seguire un determinato rilevamento Una volta che si è portato l aereo sul rilevamento, che sia questo un QDR o QDM, è sufficiente assumere una prua pari al rilevamento stesso e, se si è in assenza di vento, la lancetta o CDI dello strumento rimarrà posizionata al centro. Questo indica che si sta seguendo correttamente Stazione VOR <- QDR 330 QDM 150 -> prua 060 prua 090 prua 120 prua 360 prua 030 prua 060 30 30 60 TO FROM 60 90 90 Intercettamento di un QDM Intercettamento di un QDR 4
IN VOLO 1 la rotta voluta. Nel caso in cui questo non avviene significa che esiste una componente di vento trasversale che ostacola il mantenimento del rilevamento. Questo ci porta ad effettuare ripetute correzioni di prua nella direzione di provenienza del vento. Una cosa molto importante da non fare è quella di seguire costantemente la lancetta dell indicatore portandoci a serpeggiare nel cielo nell intento di seguirlo. Il pilota dovrà effettuare invece piccole correzioni di prua non appena si notano deviazioni e fino a trovare il corretto angolo di deriva. Determinazione della posizione (FIX) Se la strumentazione di bordo prevede il VOR completo di DME, si hanno informazioni sufficienti a determinare la posizione assunta dall aereo in un determinato istante. Infatti sapendo la posizione rispetto alla stazione VOR e conoscendo la distanza da essa, siamo in grado di verificare con una buona approssimazione sulla nostra carta di navigazione l esatta posizione. Nel caso in cui non si dispone di DME a bordo, per determinare la posizione o FIX, sono necessari due rilevamenti effettuati su due stazioni differenti. Stazione VOR Arco DME in NM FIX Uso del VOR nelle Procedure di Avvi- cinamento Le Procedure VOR sono quelle procedure di avvicinamento che utilizzano il VOR quale strumento di aiuto primario. Esistono procedure che fanno riferimento ad un VOR posto al di fuori della zona aeroportuale ed altre che invece fanno riferimento a VOR posizionati all interno dell aeroporto. Parametri importanti e caratteristici di queste procedure strumentali non di precisione, sono : - il Final Approach Fix (FAF) - la Minimum Descent Altitude (MDA/H), ovvero la minima altitudine autorizzata nella procedura di avvicinamento strumentale. - il Missed Approach Point (MAP), ovvero il punto di decisione per effettuare oppure no un Missed Approach. In genere le procedure strumentali VOR possono essere di 4 tipi : - Dirette (Straight In) - A goccia (Circle to Land) - Ad Arco DME (DME Arc) - Race Track Di seguito sono riportati alcuni esempi sull utilizzo del VOR e del DME per alcune procedure di avvicinamento strumentali. Determinazione del FIX con il DME Stazione VOR 1 Determinazione del FIX con due VOR 090 045 FIX Stazione VOR 2 5
IN VOLO MILANO LINATE (LIML) - VOR DME RWY 36R (Stright-in approach) Questa procedura di avvicinamento prevede il continuo monitoraggio della distanza dal VOR e congiuntamente della quota. I punti di ingresso in procedura sono : Saronno VOR (SRN) per chi viene da Nord, mentre da Sud Voghera VOR (VOG) oppure Codogno NDB (COD). Una volta allineati sulla radiale 356 del VOR di Linate, abbiamo come riporto obbligatorio il punto che è situato a 6NM dal VOR. Proseguendo la discesa, si arriva sul MAP (situato sul punto D2.0) ad una MDA/H pari a 800 ft. La quota per l ingresso in finale è di 3000 piedi (punto D14) per poi iniziare a scendere progressivamente dal punto D10 in poi. In caso di Missed Approach si sale su Linate VOR e si vira in seguito per Trezzo VOR riportando una quota di 3000 piedi. Su Trezzo VOR (TRZ) si rimane in Holding oppure si procede come impartito dai controllori. CATANIA (LICC) - VOR DME Papa RWY 26 (Goccia) Questa procedura di avvicinamento prevede un unico ingresso sul VOR di Catania a 6000 ft per poi iniziare la discesa per 2500 ft seguendo la radiale 095. Raggiunta una distanza di 12NM (punto D12.0) dal VOR di Catania si esegue una virata standard fino ad intercettare la radiale 262 CAT VOR e contemporaneamente di scende a 2000 ft per poi proseguire la discesa fino al MAP che coincide con punto D7.0. La MDA per la procedura è fissata a 630 ft di DH, varia invece da 630 ft a 800 ft per la sola fase di circling (Circle to Land) a seconda della velocità dell aeromobile. Altra cosa che varia sono i minimi RVR in base alla categoria dell aeromobile. In caso di Missed Approach si sale a 3000 ft su CAT VOR e si rimane in Holding. 6
IN VOLO 1 ROMA FIUMICINO (LIRF) - VOR DME RWY 07 (Arco DME) Questa procedura di avvicinamento strumentale è costituita da un arco centrato su un VOR DME, pubblicato per raccordare due o più rotte sensibilmente angolate al fine di agevolare il flusso di traffico per la pista 07. Le sue caratteristiche sono il punto di inizio, il raggio di curvatura (min. 10NM) il DME di riferimento ed il punto di uscita. L arco viene intercettato lasciando una radiale VOR pubblicata, e viene successivamente abbandonato per intercettare una differente radiale pubblicata outbound o inbound (come in questo caso) oppure un localizzatore ILS. Entrando ed Uscendo (il termine lasciare rende meglio la traduzione dall inglese Leaving ) da un arco, il Course change è in genere di 90. Per intercettare in modo corretto l Arco DME, esistono poi i cosiddetti Lead Points non sempre riportati sulle carte. Questi non sono altro che i punti dove iniziare la virata che ci inserirà o che ci farà uscire dall arco. Si intuisce infatti che per entrare nell Arco DME di 10NM (come questo) non bisogna aspettare di leggere 10 sul DME, ma d altra parte non si può anticipare troppo la virata. In entrambi i casi non riusciremo a seguire l arco in modo corretto. Se i lead points non sono riportati sulle carte, vale in genere la seguente regola. In ingresso iniziare la virata per intercettare l arco almeno 2 NM (al massimo 3) dal raggio dell arco pubblicato. In uscita iniziare la virata per intercettare la radiale o il localizer almeno 10-15 prima del rilevamento del course da intercettare. Nell esempio raffigurato a lato, il lead point di ingresso varia a seconda della provenienza. Dal VOR di Campagnano non è necessaria alcuna virata in quanto si entra nell arco con la prua adeguata, mentre dall NDB di Ciampino il lead point è l intersezione con la radiale 325 OST VOR. Per chi invece proviene da Nord-Ovest ovvero da Tarquinia VOR, il lead point è situato a 12 NM (punto D12.0 OST) sulla radiale 318 OST VOR (ovvero come detto prima si anticipa di 2NM la virata di 90 ). Analizziamo quest ultimo caso in cui entrando nell arco si segue una prua che si scosta di 90 rispetto al course che lasciamo, quindi 138 +90 =228. Dopo aver effettuato la virata di 90, livelliamo l aereo con la nuova prua 228 e notiamo che l ago dell RMI del NAV1 o NAV2 (a seconda sul quale abbiamo sintonizzato il VOR OST 114.90) si trova esattamente o quasi a 90 a sinistra rispetto l attuale prua (quindi verso l interno dell arco come mostrato dalla figura della pagina seguente). Il DME, se tutto è stato fatto bene, dovrebbe segnare 10NM o quasi. Se vi accorgete di essere fuori dall arco si possono effettuare delle piccole correzioni di prua affinchè l errore 7
IN VOLO diminuisca. Ora l obiettivo primario è quello di rimanere sull arco DME senza però effettuare una infinità di virate ma seguendo una tecnica molto semplice e cioè seguire dei piccoli segmenti rettilinei prossimi alla curva dell arco. L esempio tipico è quello di effettuare una virata di 20 verso l interno dell arco ogni qualvolta l ago dell RMI scende di 10 sotto il mark dei 90. Facendo cosi l ago dell RMI si sposterà 10 sopra i 90. Si mantiene la prua finchè l ago dell RMI non riscende 10 sotto il mark dei 90 e si ripete la virata di 20 verso l interno e cosi via. Durante queste ripetute manovre, noteremo che il DME oscilla, ovvero prima aumenta e poi diminuisce ogni volta che facciamo le virate, ed è normale in quanto stiamo volando una spezzata e non un arco preciso. In prossimità del lead point di uscita, che in questo caso coincide con l intercettamento della radiale 250 OST VOR (come dicevamo prima 10 prima del nostro nuovo course che è 060 ) si anticipa con la virata per il finale 07 che in questo caso non risulta allineato con la pista (il VOR è posto di lato). Risulta comodo prepararsi l HSI pronto per agganciare la nuova radiale o il LOC. La difficoltà maggiore per la corretta riuscita della manovra è rappresentata dalla presenza di forti venti ed ancora dalla necessità di dover effettuare contemporaneamente la discesa. In caso di Mancato avvicinamento (Missed Approach) si deve salire a 500 ft segendo la radiale 060, virare a destra (max 200 Kt) fino ad intercettare la radiale 193 salendo a 2000 ft entro 9 NM dal OST VOR e proseguire la salita fino a 3000 ft sino a 19NM dove si deve rimanere in Holding. Il MAP (Missed Approach Point) in questo caso è il punto D1.0 OST e la MDA/H (minima altitudine di decisione) è di 400 ft. 8
IN VOLO 1 LAMEZIA (LICA) - VOR DME RWY 10 (Race track) Questa procedura di avvicinamento è composta da un circuito ovale (da qui il termine race track) costruito sulla radiale e passante per un preciso punto (NADIA a 10 NM dal VOR di Lamezia) che in genere coincide con l IAF (Initial Approach Fix) o con il FAF (Final Approach Fix). La quota di ingresso in procedura è di 3500 ft che vanno mantenuti sin da quando si lascia il VOR di Lamezia e fino a quando si lascia il circuito ovale esattamente nel punto D14.0 LMT VOR dove si inizia a scendere a 2500 ft per poi riportare obbligatoriamente il punto NADIA a 2500 ft. La particolarità di questo tipo di avvicinamento infatti è quella che si passa sullo stesso punto (NADIA) per due o più volte a seconda del traffico a quote diverse. Si esegue il circuito come se fosse una pista di gara. Una volta iniziata la discesa verso il finale, va controllata l altitudine ad ogni punto dal DME D8.0, D6.0 e D4,0 punto coincide con il MAP (Missed Approach Point) a 1000 ft che è la MDA/H prevista. In caso di mancato avvicinamento bisogna procedere salendo a 3700 ft lungo la radiale 097 LMT VOR per proseguire poi virando a destra sino a raggiungere Caraffa VOR a 5000 ft. 9