¿Cómo funciona el ILS (Instrument Landing System)?

Algunas fotos más ayudarán a aclarar mejor las cosas.

Definición

Un Sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) se define como una ayuda de aproximación a la pista de precisión basada en dos haces de radio que, en conjunto, proporcionan a los pilotos una guía vertical y horizontal durante una aproximación a tierra.

El sistema ILS es hoy en día el principal sistema de aproximación instrumental para los mínimos de condiciones de operación de categoría I.-III-A y proporciona la orientación horizontal y vertical necesaria para una aproximación de aterrizaje precisa en condiciones IFR (Reglas de vuelo por instrumentos), por lo tanto en condiciones de visibilidad limitada o reducida.

Vertical (volar hacia arriba, volar hacia abajo). y horizontal (volar a la izquierda, volar a la derecha) al acercarse.

El ILS funciona con dos componentes, un localizador y una senda de planeo.

El localizador es para orientación de izquierda a derecha; la pendiente de planeo es para guiar hacia arriba / abajo.

La antena del localizador transmite dos lóbulos a lo largo de la pista durante unas pocas millas (típicamente 18 nm, pero algunos aeropuertos como LAX tienen una distancia de servicio mucho más larga). La antena de senda de planeo se ubica alrededor de los marcadores de la zona de toma de contacto de 1000 pies en la pista, desplazada un poco de la pista. Transmite sus dos lóbulos centrados alrededor de una pendiente de 3 grados (esto puede variar según la instalación). La senda de planeo generalmente se puede usar a unos 10 nm de la pista, pero generalmente no se usa tan lejos.

Una antena localizadora

Punto de interés: en caso de que un avión sobrepase la pista, ¡es la antena del localizador la que se rompe!

Las frecuencias para el localizador están entre 108.1-111.95 MHz y la pendiente de planeo entre 329.15-335.0 MHz. Estas frecuencias son las ondas portadoras sobre las que tiene lugar la modulación que usted menciona. Un piloto solo se preocupa por la frecuencia del localizador, ya que el equipo de navegación conoce la frecuencia de deslizamiento emparejado para cualquier frecuencia de localizador dada.

El equipo en el avión responsable del uso de esta señal viene en algunas partes, una antena, una radio y un instrumento de navegación.

La señal del localizador recibe la antena utilizada para las señales de navegación normales (VOR) y habrá una antena adicional para la señal de senda de planeo. Estas señales irán primero a una radio de navegación, que el piloto usa para seleccionar la frecuencia del localizador (o una frecuencia VOR). Si se selecciona una frecuencia de localizador, la radio también escuchará en una frecuencia de deslizamiento específica.

Los datos de la radio se envían a cualquier instrumento en el que se muestren los datos.

En aviones más antiguos (hasta los años 90), había un instrumento conocido como HSI, que entre muchas otras cosas, guiaría al piloto durante un aterrizaje asistido por ILS:

Un indicador de situación horizontal (HSI). La desviación de la pendiente de deslizamiento se muestra mediante los dos punteros de la pendiente de deslizamiento (en algunos instrumentos, solo hay una “barra de comando” horizontal) y la escala de desviación de la pendiente de deslizamiento. La desviación del localizador se muestra mediante la barra de desviación del curso y la escala de desviación del curso.

La base de todo esto es seguir dos agujas que se muestran al piloto. Uno se mueve de lado a lado y rastrea el localizador, y el otro se mueve hacia arriba y hacia abajo y rastrea la senda de planeo. Si ambos están centrados, estás en el medio de ambas vigas y en curso. La posición de la aguja está determinada por el lóbulo del transmisor que se recibe más fuerte que el otro. Cuando ambos lóbulos se reciben por igual, la aguja estará centrada.

Durante un enfoque ILS, se requiere que los pilotos mantengan las dos “barras de comando” centradas.

Los aviones modernos han eliminado múltiples instrumentos y tienen una cabina de cristal. Así es como se muestran los datos de ILS en la cabina de cristal PFD (Pantalla de vuelo principal, el instrumento superior en el panel de pilotos):

El componente ILS del PFD (el resto de la pantalla del PFD se ha eliminado para mayor claridad). A la derecha está la pantalla de desviación de la pendiente de planeo. y en la parte inferior está la pantalla de desviación de la pendiente de planeo. Si se selecciona una frecuencia y curso ILS y se presiona el pb ILS / LS, la siguiente información se muestra en la esquina inferior izquierda del PFD:

  • • Identificación ILS decodificada por el receptor ILS
  • • frecuencia ILS
  • Distancia DME si el ILS tiene un DME

La visualización de la identificación ILS es una indicación de que se está recibiendo una señal de identificación válida.

El PFD ha sido llamado el mejor dispositivo de tortura después del “estante” de la Edad Media. Hay tantas cosas hechas para encajar aquí, que lleva unas semanas saberlo todo. Lo bueno es que debido a las pantallas controladas por software, “obtienes lo que quieres justo cuando lo necesitas”.

Escalas de desviación de pendiente de localizador y deslizamiento

  • • Estas escalas aparecerán cuando se seleccione ILS / LS pb en el panel de control EFIS. Los símbolos de desviación (formas de diamante) aparecen cuando se recibe una señal válida.
  • • Cuando el localizador o la senda de planeo se desvía a escala completa, la mitad del símbolo de desviación aparece al final de la escala en la dirección del localizador o la pendiente de planeo.
  • • La escala del localizador parpadeará continuamente si la desviación excede 1/4 punto por dos segundos por encima de 15 pies RA.
  • • La escala de pendiente de planeo parpadeará continuamente si la desviación excede un punto durante dos segundos por encima de 100 pies RA.
  • • Los índices medios del localizador y la pendiente de planeo parpadean continuamente cuando la desviación excede los dos puntos durante dos segundos.
  • • Un punto representa una desviación de ± 0.8 ° en la escala del localizador y ± 0.4 ° en la escala de la pendiente de planeo.

¡PASE A LA VIGA!

¡NO CHASE LAS AGUJAS!

CENTRO LAS AGUJAS! (O PUNTOS)!

Es un procedimiento normal capturar el localizador a una altura inferior a la senda de planeo en el punto de captura para que pueda capturar la senda de planeo desde abajo. Esto es por seguridad. Si capturó la senda de planeo desde arriba, entonces el avión puede descender a través de la senda de planeo y luego nivelarse para recapturar. Descender por debajo de la senda de planeo, a lo que bien podría ser cientos de pies por minuto, no es bueno.

El ILS se usa en conjunción con la baliza marcadora El sistema, que proporciona a los pilotos tonos audibles a medida que pasan cada vez más cerca de la ruta de aproximación a la pista de aterrizaje, y el Radio Altímetro , que no solo muestra la altitud geométrica por debajo de los 2.500 pies, sino que también emite “tonos de llamada”: tonos audibles según la configuración elegida (“1000 pies”, por ejemplo) hasta 50 pies.

Las llamadas específicas de Radio Altímetro son programables por pin, pero las anteriores son típicas, la tabla se puede ajustar en consecuencia. Los altímetros de radio “parlantes” no sufren estrés, rara vez fallan en hacer las llamadas apropiadas y los procedimientos basados ​​en ellos son confiables.

El piloto tiene control sobre el avión durante toda la aproximación. El ILS no se hace cargo del avión. El piloto automático puede ser esclavo para seguir solo el localizador, o tanto el localizador como la senda de planeo (un “enfoque acoplado”) o el piloto puede volar el enfoque manualmente. En ambos casos, sin embargo, el piloto tiene el control, no el ILS.

El ILS se puede utilizar al menos a 10 millas de las antenas. En muchos aeropuertos rastreará la parte del localizador de la señal mucho más lejos que esto. Dejará de usar el ILS normalmente a 200 pies sobre el suelo, aunque hay enfoques ILS especiales con altitudes mínimas más bajas que requieren equipo y entrenamiento especiales. Sin embargo, la mayoría de los enfoques ILS requieren que el piloto observe ciertas señales visuales antes de descender por debajo de 200 pies AGL.

Un sistema de aterrizaje por microondas (MLS) es un sistema de aterrizaje de precisión para todo clima originalmente destinado a reemplazar o complementar los sistemas de aterrizaje por instrumentos (ILS). MLS tiene una serie de ventajas operativas. Aunque inicialmente MLS parecía ser de interés en Europa, donde las preocupaciones sobre la disponibilidad de GPS eran un problema, nunca se produjo una instalación generalizada. El despliegue adicional del sistema está en duda.

Hay dos componentes principales en el ILS que deben notarse primero.

  • Localizador,
  • Camino de deslizamiento / pendiente.

El localizador proporciona orientación lateral a la aeronave. Le dice al piloto dónde está el centro de la pista, indicándole que se mueva hacia la izquierda o hacia la derecha a través de un instrumento de cabina. Las antenas del localizador se encuentran cerca del lado de aproximación de la pista. El localizador opera en la banda VHF en un rango de 108 a 111.975 Mhz.

Las antenas ILS transmiten dos lóbulos. Para un piloto en las finales, el lóbulo a su derecha está modulado a una frecuencia de 150 Hz y el de su izquierda a 90 Hz. El punto donde los lóbulos se encuentran es la línea central de la pista. A medida que las señales en el lóbulo se mueven desde la línea central hacia ambos lados, su amplitud aumenta. Esto significa que la magnitud de su modulación de profundidad aumenta. La modulación de profundidad puede considerarse como un porcentaje. Por ejemplo, si una aeronave recibe una señal modulada en profundidad del 15% desde la izquierda y una señal modulada en profundidad del 5% desde la derecha, la diferencia de modulación se convierte en 10% hacia la izquierda. Este desequilibrio eléctrico se envía a la aeronave y la aguja del localizador está diseñada de tal manera que mostrará una desviación en la dirección opuesta, diciéndole al piloto que vaya a la derecha.

Cuando está en la línea central, la diferencia de modulación es cero y la aguja se centra sola.

Imagen de antenas ILS.

La pendiente de deslizamiento o la trayectoria de deslizamiento proporcionan al piloto una guía vertical. La pendiente de deslizamiento se establece de modo que el piloto mantenga un ángulo de pendiente de deslizamiento de 3 grados. La aguja de la pendiente se mueve hacia arriba, si el avión está demasiado bajo y se mueve hacia abajo si está demasiado por encima del camino requerido. La pendiente de planeo está en la banda UHF (329.15 – 335 Mhz).

La pendiente de planeo opera de la misma manera que el localizador. La única diferencia es que los lóbulos se emiten en el plano vertical. El lóbulo superior está modulado a 90 Hz, mientras que el inferior a 150 Hz. Exactamente de la misma manera que antes, la aguja de la pendiente se mueve según la diferencia en la modulación de profundidad. Como antes, cuando la diferencia de modulación es nula, la aguja de deslizamiento se mueve al centro del instrumento.

Un aeropuerto Glide pendiente mástil.

Una visión general del instrumento ILS en la cabina.

Gracias por preguntar.

Gracias por el A2A.

Aquí hay una excelente ilustración que muestra los muchos componentes de un ILS (terrestre y aéreo) creado por la Fuerza Aérea de los EE. UU. (A partir de su manual de vuelo por instrumentos, AFMAN 11–217, Volumen 1:

Las diferentes instalaciones de ILS en diferentes aeropuertos se clasifican en función de cuán bajo se puede confiar para proporcionar una orientación segura, teniendo en cuenta la calificación del piloto, el equipo de la aeronave y la visibilidad predominante (medida en pies en los EE. UU. Como “alcance visual en la pista” o ” RVR “):

Si todos los componentes enumerados anteriormente están en pleno funcionamiento, se aplican los siguientes mínimos:

  1. Un enfoque ILS de categoría I proporciona información de orientación hasta una altura de decisión (DH) de no menos de 200 pies y una visibilidad de ½ milla terrestre o RVR de 2,400 pies. (Con la zona de toma de contacto y la iluminación de la línea central de la pista, la visibilidad puede reducirse a 1800 RVR).
  2. Un ILS de Categoría II permite el vuelo hasta un DH no menor de 100 pies y un RVR no menor de 1,200 pies.
  3. Los enfoques ILS de Categoría III pueden tener DH por debajo de 100 pies o ningún DH publicado, junto con requisitos de visibilidad variables. Se subcategorizan como IIIa, IIIb y IIIc:
  • La Categoría IIIa ILS proporciona un enfoque que tiene un DH inferior a 100 pies o no tiene DH publicado y requiere un RVR de al menos 700 pies (generalmente se requiere que el piloto pueda ver la pista para aterrizar).
  • El ILS de Categoría IIIb proporciona una aproximación con DH por debajo de 50 pies o no tiene DH publicado con un requisito de RVR de no menos de 150 pies (generalmente no se requiere que el piloto vea la pista para aterrizar).
  • El ILS de Categoría IIIc es esencialmente un enfoque cero / cero (nubes hacia la pista y sin visibilidad hacia adelante en la superficie) sin requisitos de DH o RVR. (Los pilotos y / o la automatización a bordo de la aeronave siguen las instrucciones hasta el aterrizaje, luego tienen que descubrir cómo encontrar la terminal en el mal tiempo que los rodea).

ILS es un gran ejemplo de un sistema que funciona realmente bien (la mayoría de las veces), mientras que las alternativas de alta tecnología (sistemas de aterrizaje por microondas, GPS, etc.) a veces pueden verse negativamente afectadas por las condiciones meteorológicas que a menudo son presente cuando más se necesitan, especialmente fuertes lluvias.

Sin embargo, es costoso instalar y mantener un ILS y mantenerlo debidamente calibrado, y los objetos o vehículos dentro del “área crítica de ILS” asociados con las pistas equipadas con ILS pueden interrumpir la señal. Por estas razones, los enfoques de precisión basados ​​en satélites son cada vez más populares.

Dicen que una imagen pinta miles de palabras, y un video es de 30 imágenes por segundo 😉

Aquí hay un video que le brinda una comprensión bastante buena sobre el funcionamiento de un ILS (y las posibles fallas del extremo del transmisor).

Sistema de aterrizaje instrumental o ILS es una magia. Tiene dos subsistemas, uno es una pendiente de deslizamiento, ayuda a la aeronave a mantener la altitud exacta según lo requerido para el aterrizaje. El otro es un Localizador que ajusta la posición horizontal de la aeronave con respecto al pie de la pista. Glideslope y el localizador trabajan juntos para llevar el avión a la altitud correcta y en la posición correcta cuando el avión llega a la pista. Aunque los pilotos deben mantener la velocidad del aire y los pilotos se hacen cargo del aterrizaje justo antes de aterrizar.

Los sistemas ILS funcionan enviando dos haces capaces de ser recogidos por las radios de los aviones y la instrumentación que guían a la aeronave hacia un punto de aterrizaje seguro en la pista. un GLIDESLOPE) y el otro lo guía a la línea central de una pista desde el momento en que escucha a un piloto decir LOCALIZADOR EN VIVO, el sistema lo está guiando hacia la línea central extendida de la pista. Esto se realiza con una aguja en la parte inferior del indicador horizontal en el PFD para aviones comerciales electrónicos modernos y electrónicos. Y para otros, se realiza mediante medidores mecánicos. GLIDESLOPE funciona con el mismo principio, excepto que muestra esa aguja en el lado vertical del horizonte artificial. Si estás demasiado bajo, la aguja te lo indicará moviéndote hacia arriba, diciéndote que subas y si estás demasiado alto, se moverá hacia abajo para decirte que desciendas. Las aeronaves capaces de aterrizar automáticamente pueden usar el piloto automático para interpretar esta información y hacer ajustes mucho mejores que los pilotos. Esta es la razón por la cual el aterrizaje automático solo se usa en ciertas condiciones en las que los pilotos no podían controlar el avión de manera segura. IE: baja visibilidad.

Para obtener más información, visite Wikipedia o un simulador de vuelo. Ambos son muy útiles para enseñarle los conceptos básicos de eso.