Baliza no direccional

Una baliza no direccional (NDB) o radiobaliza no direccional es una radiobaliza que no incluye inherente información direccional. Las radiobalizas son transmisores de radio en una ubicación conocida, que se utilizan como ayuda para la navegación aérea o marítima. Los NDB contrastan con las radiobalizas direccionales y otras ayudas a la navegación, como el rango de radio de baja frecuencia, el rango omnidireccional VHF (VOR) y el sistema de navegación aérea táctica (TACAN).

Las señales NDB siguen la curvatura de la Tierra, por lo que pueden recibirse a distancias mucho mayores en altitudes más bajas, una gran ventaja sobre VOR. Sin embargo, las señales NDB también se ven más afectadas por las condiciones atmosféricas, el terreno montañoso, la refracción costera y las tormentas eléctricas, particularmente a larga distancia. El sistema, desarrollado por el capitán Albert Francis Hegenberger de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF), se utilizó para realizar la primera aproximación por instrumentos del mundo el 9 de mayo de 1932.

Tipos de NDB

Los NDB que se utilizan para la aviación están estandarizados por el Anexo 10 de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), que especifica que los NDB deben operarse en una frecuencia entre 190 kHz y 1750 kHz, aunque normalmente todos los NDB en América del Norte operan entre 190 kHz y 535 kHz. Cada NDB se identifica con un indicativo de código Morse de una, dos o tres letras. En Canadá, los identificadores NDB de propiedad privada constan de una letra y un número.

Las balizas no direccionales en América del Norte se clasifican por potencia de salida: "baja" la potencia nominal es inferior a 50 vatios; "medio" de 50 W a 2.000 W; y "alto" a más de 2.000 W.

Existen cuatro tipos de balizas no direccionales en el servicio de navegación aeronáutica:

• En route NDBs, utilizado para marcar las vías respiratorias
• Approach NDBs
• Localizer beacons
• Locator beacons

Los dos últimos tipos se utilizan junto con un sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS).

Equipo de radiogoniómetro automático

La navegación NDB consta de dos partes: el equipo buscador de dirección automático (ADF) en la aeronave que detecta la señal de un NDB y el transmisor NDB. El ADF también puede ubicar transmisores en la banda de transmisión de onda media AM estándar (530 kHz a 1700 kHz en incrementos de 10 kHz en las Américas, 531 kHz a 1602 kHz en incrementos de 9 kHz en el resto del mundo).

El equipo ADF determina la dirección o el rumbo a la estación NDB en relación con la aeronave mediante el uso de una combinación de antenas direccionales y no direccionales para detectar la dirección en la que la señal combinada es más fuerte. Este rumbo puede mostrarse en un indicador de rumbo relativo (RBI). Esta pantalla parece una tarjeta de brújula con una aguja superpuesta, excepto que la tarjeta está fija en la posición de 0 grados correspondiente a la línea central de la aeronave. Para rastrear hacia un NDB (sin viento), la aeronave vuela de modo que la aguja apunte a la posición de 0 grados. El avión luego volará directamente al NDB. De manera similar, la aeronave se alejará directamente del NDB si la aguja se mantiene en la marca de 180 grados. Con viento cruzado, la aguja debe mantenerse a la izquierda o derecha de la posición 0 o 180 en una cantidad correspondiente a la deriva debido al viento cruzado. Rumbo de la aeronave +/- grados de la aguja del ADF con respecto al morro o la cola = Rumbo hacia o desde la estación NDB.

La fórmula para determinar el rumbo de la brújula a una estación NDB (en una situación sin viento) es tomar el rumbo relativo entre la aeronave y la estación, y agregar el rumbo magnético de la aeronave; si el total es mayor a 360 grados, entonces se debe restar 360. Esto da el rumbo magnético que se debe volar: (RB + MH) mod 360 = MB.

Al realizar un seguimiento hacia o desde un NDB, también es habitual que la aeronave siga un rumbo específico. Para hacer esto, es necesario correlacionar la lectura RBI con el rumbo de la brújula. Habiendo determinado la deriva, la aeronave debe volar de modo que el rumbo de la brújula sea el rumbo requerido ajustado para la deriva al mismo tiempo que la lectura RBI es 0 o 180 ajustada para la deriva. También se puede usar un NDB para ubicar una posición a lo largo de la trayectoria actual de la aeronave (como una trayectoria radial desde un segundo NDB o un VOR). Cuando la aguja alcanza una lectura de RBI correspondiente al rumbo requerido, entonces la aeronave está en la posición. Sin embargo, al usar un RBI y una brújula separados, esto requiere un cálculo mental considerable para determinar el rumbo relativo apropiado.

Para simplificar esta tarea, se agrega una tarjeta de brújula impulsada por la brújula magnética de la aeronave al RBI para formar un indicador radiomagnético (RMI). Luego, la aguja del ADF se referencia inmediatamente al rumbo magnético de la aeronave, lo que reduce la necesidad de realizar cálculos mentales. Muchos RMI utilizados para la aviación también permiten que el dispositivo muestre información de una segunda radio sintonizada en una estación VOR; la aeronave puede entonces volar directamente entre estaciones VOR (las llamadas rutas 'Victor') mientras usa los NDB para triangular su posición a lo largo del radial, sin necesidad de que la estación VOR tenga un equipo de medición de distancia colocado (EMD). Esta pantalla, junto con el indicador omnidireccional (OBI) para información VOR/ILS, fue uno de los principales instrumentos de radionavegación antes de la introducción del indicador de situación horizontal (HSI) y las pantallas digitales posteriores utilizadas en cabinas de vidrio.

Los principios de los ADF no se limitan al uso de NDB; dichos sistemas también se utilizan para detectar las ubicaciones de las señales de transmisión para muchos otros fines, como encontrar balizas de emergencia.

Usos

Vías aéreas

Un rumbo es una línea que pasa por la estación y apunta en una dirección específica, como 270 grados (hacia el oeste). Los rumbos NDB brindan un método consistente y graficado para definir las rutas que pueden volar las aeronaves. De esta manera, los NDB pueden, como los VOR, definir vías aéreas en el cielo. Las aeronaves siguen estas rutas predefinidas para completar un plan de vuelo. Las vías aéreas están numeradas y estandarizadas en las cartas. Los conductos de aire de colores se utilizan para estaciones de frecuencia baja a media como el NDB y se representan en marrón en los gráficos seccionales. Los conductos de aire verdes y rojos se trazan al este y al oeste, mientras que los conductos de aire ámbar y azul se trazan al norte y al sur. A partir de septiembre de 2022, solo queda una vía aérea de color en los Estados Unidos continentales, ubicada frente a la costa de Carolina del Norte y se llama G13 o Green 13. Alaska es el único otro estado de los Estados Unidos que utiliza los sistemas de vías aéreas de colores.. Los pilotos siguen estas rutas rastreando radiales a través de varias estaciones de navegación y girando en algunas. Si bien la mayoría de las vías aéreas en los Estados Unidos se basan en VOR, las vías aéreas NDB son comunes en otros lugares, especialmente en el mundo en desarrollo y en áreas poco pobladas de países desarrollados, como el Ártico canadiense, ya que pueden tener un largo alcance y son mucho menos costosas para operar que los VOR.

Todas las rutas aéreas estándar se trazan en cartas aeronáuticas, como las cartas seccionales de los Estados Unidos, emitidas por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).

Arreglos

Los navegadores de aeronaves y, anteriormente, los navegantes, han utilizado los NDB durante mucho tiempo para ayudar a obtener una corrección de su ubicación geográfica en la superficie de la Tierra. Los arreglos se calculan extendiendo líneas a través de puntos de referencia de navegación conocidos hasta que se cruzan. Para puntos de referencia visual, los ángulos de estas líneas se pueden determinar con una brújula; los rumbos de las señales de radio NDB se encuentran utilizando equipos de buscador de dirección de radio (RDF).

Al trazar puntos fijos de esta manera, las cuadrillas pueden determinar su posición. Este uso es importante en situaciones en las que otros equipos de navegación, como los VOR con equipo de medición de distancia (DME), han fallado. En la navegación marítima, los NDB aún pueden ser útiles en caso de que falle la recepción del Sistema de posicionamiento global (GPS).

Determinación de la distancia desde una estación NDB

Para determinar la distancia a una estación NDB, el piloto utiliza este método:

1. Apaga el avión para que la estación esté directamente fuera de una de las alas.
2. Flies that heading, timing how long it takes to cross a specific number of NDB bearings.
3. Usa la fórmula: Tiempo de estación = 60 × número de minutos volados / grados de cambio de rodamientos
4. Calcula la distancia que el avión es de la estación; tiempo × velocidad = distancia

Enfoques NDB

Una pista equipada con NDB o VOR (o ambos) como única ayuda para la navegación se denomina pista de aproximación que no es de precisión; si está equipado con ILS, se denomina pista de aproximación de precisión.

Sistemas de aterrizaje por instrumentos

Los NDB se usan más comúnmente como marcadores o "localizadores" para una aproximación del sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) o una aproximación estándar. Los NDB pueden designar el área de inicio para una aproximación ILS o una ruta a seguir para una ruta estándar de llegada a la terminal, o STAR. En los Estados Unidos, un NDB a menudo se combina con la baliza de marcador exterior en el enfoque ILS (llamado marcador exterior de localización o LOM); en Canadá, los NDB de baja potencia han reemplazado por completo a las balizas marcadoras. Las balizas marcadoras en las aproximaciones ILS ahora se están eliminando en todo el mundo y, en cambio, se utilizan rangos DME o señales GPS para delinear los diferentes segmentos de la aproximación.

Usos operativos navales

Los submarinos de la Armada alemana durante la Segunda Guerra Mundial estaban equipados con una baliza teledirigida Telefunken Spez 2113S. Este transmisor podía operar de 100 kHz a 1500 kHz con una potencia de 150 W. Se utilizaba para enviar la ubicación del submarino a otros submarinos o aviones, que estaban equipados con receptores DF y antenas de cuadro.

Características de antena y señal

Los NDB normalmente funcionan en el rango de frecuencia de 190 kHz a 535 kHz (aunque se les asignan frecuencias de 190 a 1750 kHz) y transmiten una portadora modulada por 400 o 1020 Hz. Los NDB también se pueden colocar con un DME en una instalación similar para el ILS como el marcador externo, solo que en este caso, funcionan como el marcador interno. Los propietarios de NDB son en su mayoría agencias gubernamentales y autoridades aeroportuarias.

Los radiadores NDB están polarizados verticalmente. Las antenas NDB suelen ser demasiado cortas para la resonancia en la frecuencia en la que operan, por lo general, quizás 20 metros de longitud en comparación con una longitud de onda de alrededor de 1000 m. Por lo tanto, requieren una red de adaptación adecuada que puede consistir en un inductor y un condensador para "sintonizar" la antena Las antenas NDB verticales también pueden tener una antena en T, apodada sombrero de copa, que es una estructura similar a un paraguas diseñada para agregar carga al final y mejorar su eficiencia de radiación. Por lo general, un plano de tierra o contrapeso se conecta debajo de la antena.

Otra información transmitida por un NDB

Además de la identidad del código Morse de 400 Hz o 1020 Hz, el NDB puede transmitir:

• Servicio automático de información terminal (ATIS)
• El servicio automático de información meteorológica (AWIS), o, en una emergencia, es decir, una falla de comunicación de aire a tierra, un controlador de tráfico aéreo utilizando una función push-to-talk (PTT), puede modular el transportista con voz. El piloto utiliza su receptor ADF para escuchar instrucciones de la torre de control.
• Sistema automático de observación del tiempo (AWOS)
• Sistema de observación de superficies automatizada (ASOS)
• VOLMET (información meteorológica para aeronaves en vuelo) o difusión de información meteorológica
• Transcribido del tiempo (TWEB)
• Control de PIP. Si un NDB tiene un problema, por ejemplo, menor que la salida normal de energía, el fallo de la potencia de la red o el transmisor de reserva está en funcionamiento, el NDB puede ser programado para transmitir un 'PIP' adicional (un punto morse), para alertar a los pilotos y otros que el faro puede ser poco confiable para la navegación.

Efectos adversos comunes

La navegación que usa un ADF para rastrear NDB está sujeta a varios efectos comunes:

Efecto nocturno

Las ondas de radio reflejadas por la ionosfera pueden causar fluctuaciones de fuerza de señal 30 a 60 NM (56 a 111 km; 35 a 69 mi) del transmisor, especialmente justo antes del amanecer y justo después del atardecer. Esto es más común en frecuencias superiores a 350 kHz. Debido a que las ondas de cielo que regresan viajan por un camino diferente, tienen una fase diferente de la onda terrestre. Esto tiene el efecto de suprimir la señal aérea de manera bastante aleatoria. La aguja del indicador comenzará a vagar. La indicación será más errática durante el crepúsculo al atardecer y al amanecer.

Efecto del suelo

Alto terreno como montañas y acantilados puede reflejar las ondas de radio, dando lecturas erróneas. Los depósitos magnéticos también pueden causar lecturas erróneas

Efecto de la tormenta

Caídas de agua y cristales de hielo circulando dentro de una nube de tormenta, generan ruido de banda ancha. Este ruido de alta potencia puede afectar la precisión del cojinete ADF. El relámpago, debido a la alta potencia de salida, hará que la aguja del RMI/RBI señale por un momento al rodamiento del relámpago.

Efecto de la Shoreline

Las ondas de radio aceleran sobre el agua, provocando que el frente de la ola se aleje de su camino normal y lo tire hacia la costa. La reflexión es perpendicular insignificante (90°) a la costa, pero aumenta a medida que disminuye el ángulo de incidencia. El efecto se puede minimizar al volar más alto o utilizando NDBs situados más cerca de la costa.

Intromisión

Debido a la congestión de estaciones en las bandas LF y MF, existe la posibilidad de interferencia de estaciones en o cerca de la misma frecuencia. Esto causará errores de cojinete. Por día, el uso de un NDB dentro del DOC normalmente proporcionará protección contra interferencias. Sin embargo, por la noche uno puede esperar interferencia incluso dentro del DOC debido a la contaminación por ondas de cielo desde estaciones fuera de rango por día. Por lo tanto, siempre debe realizarse una identificación positiva del NDB por la noche.

Dip (banco) ángulo

Durante los giros bancarios en un avión, la parte horizontal del circuito aéreo ya no será horizontal y detectará una señal. Esto causa el desplazamiento del nulo de una manera similar al efecto nocturno dando una lectura errónea en el indicador, lo que significa que el piloto no debe obtener un rodamiento a menos que el avión sea de nivel de alas.

Si bien los pilotos estudian estos efectos durante el entrenamiento inicial, es muy difícil tratar de compensarlos en vuelo; en cambio, los pilotos generalmente simplemente eligen un rumbo que parece promediar cualquier fluctuación.

Las ayudas a la radionavegación deben mantener un cierto grado de precisión, dado por estándares internacionales, Administración Federal de Aviación (FAA), OACI, etc.; Para asegurar que este sea el caso, las organizaciones de inspección de vuelo verifican periódicamente los parámetros críticos con aeronaves debidamente equipadas para calibrar y certificar la precisión del NDB. La precisión mínima de la OACI para los NDB es de ±5°

Monitoreo de NDB

Además de su uso en la navegación aérea, los NDB también son populares entre los entusiastas de la radio de larga distancia (DXers). Debido a que los NDB son generalmente de baja potencia (generalmente 25 vatios, algunos pueden ser de hasta 5 kW), normalmente no se pueden escuchar a largas distancias, pero las condiciones favorables en la ionosfera pueden permitir que las señales de NDB viajen mucho más lejos de lo normal. Debido a esto, los radiodifusores interesados en captar señales distantes disfrutan escuchando NDB lejanos. Además, dado que la banda asignada a los NDB está libre de estaciones de transmisión y su interferencia asociada, y debido a que la mayoría de los NDB hacen poco más que transmitir su indicativo de código Morse, son muy fáciles de identificar, lo que hace que el monitoreo de NDB sea un nicho activo dentro del pasatiempo DXing.

En Norteamérica, la banda NDB es de 190 a 435 kHz y de 510 a 530 kHz. En Europa, hay una banda de radiodifusión de onda larga de 150 a 280 kHz, por lo que la banda europea NDB es de 280 kHz a 530 kHz con una brecha entre 495 y 505 kHz porque 500 kHz era la frecuencia de socorro marítimo internacional (emergencia).

Las balizas que transmiten entre 510 kHz y 530 kHz a veces se pueden escuchar en radios AM que se pueden sintonizar por debajo del comienzo de la banda de transmisión de onda media (MW). Sin embargo, la recepción de NDB generalmente requiere un receptor de radio que pueda recibir frecuencias por debajo de 530 kHz. A menudo, la "cobertura general" Las radios de onda corta reciben todas las frecuencias de 150 kHz a 30 MHz y, por lo tanto, pueden sintonizar las frecuencias de los NDB. Se requieren técnicas especializadas (preselectores de receptor, limitadores de ruido y filtros) para la recepción de señales muy débiles de balizas remotas.

El mejor momento para escuchar los NDB que están muy lejos son las últimas tres horas antes del amanecer. La recepción de NDB también suele ser mejor durante el otoño y el invierno porque durante la primavera y el verano hay más ruido atmosférico en las bandas de ondas kilométricas y hectométricas.

Cierres de baliza

A medida que avanzaba la adopción de sistemas de navegación por satélite como GPS, varios países comenzaron a desmantelar instalaciones de balizas como NDB y VOR. La política ha causado controversia en la industria de la aviación.

Airservices Australia comenzó a cerrar una serie de ayudas a la navegación terrestres en mayo de 2016, incluidos NDB, VOR y DME.

En los Estados Unidos, a partir de 2017, había más de 1300 NDB, de los cuales menos de 300 eran propiedad del gobierno federal. La FAA había comenzado a desmantelar los NDB independientes. Hasta abril de 2018, la FAA había deshabilitado 23 ayudas para la navegación terrestres, incluidos los NDB, y planea cerrar más de 300 para 2025. La FAA no tiene un sistema de mantenimiento o adquisición para los NDB y planea eliminar gradualmente los NDB existentes a través del desgaste, citando disminución de la dependencia de los pilotos en los NDB a medida que más pilotos utilizan la navegación VOR y GPS.