Icke-riktad fyr

Radiotorn från NKR Leimen-Ochsenbach, Tyskland
Denna symbol anger en NDB på ett flygkort . En ihålig fyrkant ovanpå denna symbol indikerar en samlokaliserad avståndsmätutrustning (DME) installation.

En icke-riktad beacon ( NDB ) eller icke-riktad radiofyr är en radiofyr som inte inkluderar inneboende riktningsinformation. Radiofyrar är radiosändare på en känd plats, som används som ett flyg- eller marin navigationshjälpmedel . NDB står i motsats till riktade radiofyrar och andra navigationshjälpmedel, såsom lågfrekvent radioräckvidd , VHF rundstrålande räckvidd (VOR) och taktiskt flygnavigeringssystem (TACAN).

NDB-signaler följer jordens krökning , så de kan tas emot på mycket större avstånd på lägre höjder, en stor fördel jämfört med VOR. Men NDB-signaler påverkas också mer av atmosfäriska förhållanden, bergig terräng, kustbrytning och elektriska stormar, särskilt på långa avstånd. Systemet, utvecklat av United States Air Force (USAF) kapten Albert Francis Hegenberger , användes för att flyga världens första instrumentinflygning den 9 maj 1932.

Typer av NDB

NDB:er som används för luftfart är standardiserade av International Civil Aviation Organisation (ICAO) Annex 10 som specificerar att NDB:er ska köras på en frekvens mellan 190 kHz och 1750 kHz, även om normalt alla NDB:er i Nordamerika fungerar mellan 190 kHz och 535 kHz. Varje NDB identifieras av en morsekodanropssignal på en, två eller tre bokstäver . I Kanada består privatägda NDB-identifierare av en bokstav och en siffra.

Icke-riktade beacons i Nordamerika klassificeras efter uteffekt: "låg" märkeffekt är mindre än 50 watt ; "medium" från 50 W till 2 000 W; och "hög" på mer än 2 000 W.

Det finns fyra typer av icke-riktade beacons i flygnavigeringstjänsten:

  • En route NDB, används för att markera luftvägar
  • Närma dig NDBs
  • Lokalisatorfyrar
  • Locatorfyrar

De två sista typerna används tillsammans med ett instrumentlandningssystem ( ILS).

Automatisk riktningssökarutrustning

Huvudartikel: Automatisk riktningssökare
automatisk riktningssökare (ADF) pekar i riktningen för en NDB.

NDB-navigering består av två delar — den automatiska riktningssökaren (ADF) på flygplanet som upptäcker en NDB:s signal, och NDB-sändaren. ADF:n kan också lokalisera sändare i det vanliga mellanvågsbandet för AM (530 kHz till 1700 kHz i steg om 10 kHz i Amerika, 531 kHz till 1602 kHz i steg om 9 kHz i resten av världen).

ADF-utrustning bestämmer riktningen eller bäringen till NDB-stationen i förhållande till flygplanet genom att använda en kombination av riktade och icke-riktade antenner för att känna av den riktning i vilken den kombinerade signalen är starkast. Denna bäring kan visas på en relativ bäringsindikator (RBI). Denna display ser ut som ett kompasskort med en nål ovanpå, förutom att kortet är fixerat med 0 graders position som motsvarar flygplanets mittlinje. För att spåra mot en NDB (utan vind) flygs flygplanet så att nålen pekar mot 0 graders position. Flygplanet kommer sedan att flyga direkt till NDB. På samma sätt kommer flygplanet att spåra direkt bort från NDB om nålen hålls på 180 graders markeringen. Vid sidvind måste nålen hållas till vänster eller höger om 0- eller 180-positionen med en mängd som motsvarar avdriften på grund av sidvinden. Flygplanskurs +/- ADF nål grader från nos eller svans = Bäring till eller från NDB station.

Formeln för att bestämma kompassriktningen till en NDB-station (vid vindstilla) är att ta den relativa bäringen mellan flygplanet och stationen och lägga till flygplanets magnetiska kurs; om summan är större än 360 grader måste 360 ​​subtraheras. Detta ger det magnetiska lagret som måste flygas: (RB + MH) mod 360 = MB.

Vid spårning till eller från en NDB är det också vanligt att flygplanet spårar på en specifik bäring. För att göra detta är det nödvändigt att korrelera RBI-avläsningen med kompasskursen. Efter att ha fastställt avdriften måste flygplanet flygas så att kompasskursen är den nödvändiga bäringen justerad för drift samtidigt som RBI-avläsningen är 0 eller 180 justerad för avdrift. En NDB kan också användas för att lokalisera en position längs flygplanets nuvarande spår (såsom en radiell bana från en andra NDB eller en VOR). När nålen når en RBI-avläsning som motsvarar den nödvändiga bäringen, då är flygplanet i positionen. Men med hjälp av en separat RBI och kompass, kräver detta avsevärd mental beräkning för att bestämma den lämpliga relativa bäringen.

För att förenkla denna uppgift läggs ett kompasskort som drivs av flygplanets magnetiska kompass till RBI för att bilda en radiomagnetisk indikator (RMI). ADF-nålen hänvisas då omedelbart till flygplanets magnetiska kurs, vilket minskar behovet av mental beräkning. Många RMI:er som används för flyg tillåter också enheten att visa information från en andra radio som är inställd på en VOR- station; flygplanet kan sedan flyga direkt mellan VOR-stationer (så kallade "Victor"-rutter) samtidigt som NDB:erna används för att triangulera sin position längs radialen, utan att VOR-stationen behöver ha en samlokaliserad avståndsmätutrustning (DME ) . Denna display, tillsammans med omni-lagerindikatorn (OBI) för VOR/ILS-information, var ett av de primära radionavigeringsinstrumenten före införandet av den horisontella situationsindikatorn (HSI) och efterföljande digitala displayer som användes i glascockpits .

Principerna för ADF:er är inte begränsade till NDB-användning; sådana system används också för att upptäcka var sändningssignaler finns för många andra syften, såsom att hitta nödfyrar.

Används

Airways

NDB-sändare vid Callsign JW – 'Jersey West'. 329,0 kHz.

En bäring är en linje som går genom stationen och som pekar i en specifik riktning, till exempel 270 grader (rät västerut). NDB-lager ger en kartlagd, konsekvent metod för att definiera vägar som flygplan kan flyga. På detta sätt kan NDB, liksom VOR, definiera luftvägar i himlen. Flygplan följer dessa fördefinierade rutter för att slutföra en färdplan . Luftvägarna är numrerade och standardiserade på sjökort. Färgade luftvägar används för låg- till medelfrekventa stationer som NDB och är kartlagda i brunt på sektionsdiagram. Gröna och röda luftvägar är ritade öster och väster, medan bärnsten och blå luftvägar är ritade norr och söder. Från och med september 2022 finns bara en färgad luftväg kvar i det kontinentala USA, som ligger utanför North Carolinas kust och kallas G13 eller Green 13. Alaska är den enda andra staten i USA som använder sig av de färgade luftvägssystemen . Piloter följer dessa rutter genom att spåra radialer över olika navigationsstationer och svänga vid några. Medan de flesta luftvägar i USA är baserade på VOR, är NDB-luftvägar vanliga på andra håll, särskilt i utvecklingsländerna och i lättbefolkade områden i utvecklade länder, som kanadensiska Arktis, eftersom de kan ha lång räckvidd och är mycket billigare att fungerar än VOR. [ citat behövs ]

Alla standardluftvägar är inritade på flygkort , såsom USA:s sektionsdiagram , utfärdade av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Fixar

NDB:er har länge använts av flygplansnavigatörer , och tidigare sjöfarare, för att hjälpa till att få en fix av deras geografiska plats på jordens yta. Fixar beräknas genom att förlänga linjer genom kända navigationsreferenspunkter tills de skär varandra. För visuella referenspunkter kan vinklarna för dessa linjer bestämmas med kompass ; bäringarna för NDB-radiosignaler hittas med hjälp av för radioriktningssökare ( RDF).

Airspace Fix Diagram

Att rita fixar på detta sätt tillåter besättningar att bestämma sin position. Denna användning är viktig i situationer där annan navigationsutrustning, såsom VOR:er med distansmätutrustning (DME), har misslyckats. I marin navigering kan NDB:er fortfarande vara användbara om mottagningen av Global Positioning System (GPS) misslyckas.

Bestämma avstånd från en NDB-station

Se även: 1 på 60-regeln

För att bestämma avståndet till en NDB-station använder piloten denna metod:

  1. Vrider flygplanet så att stationen är direkt utanför en av vingspetsarna.
  2. Flyger den kursen och tar tid på hur lång tid det tar att korsa ett specifikt antal NDB-lager.
  3. Använder formeln: Tid till station = 60 x antal flugna minuter / grader av bäringsändring
  4. Beräknar avståndet som flygplanet är från stationen; tid * hastighet = avstånd

NDB närmar sig

En bana utrustad med NDB eller VOR (eller båda) som enda navigeringshjälpmedel kallas en bana för icke-precisionsinflygning; om den är utrustad med ILS kallas den precisionsinflygningsbana.

Instrumentlandningssystem

NDB:er används oftast som markörer eller "locatorer" för ett instrumentlandningssystem (ILS) inflygning eller standardinflygning. NDB:er kan utse startområdet för en ILS-inflygning eller en väg att följa för en standardterminal ankomstrutt, eller STAR. I USA kombineras en NDB ofta med den yttre markörfyren i ILS-metoden (kallad en locator yttre markör eller LOM); i Kanada har lågkraftiga NDB:er helt ersatt markeringsfyrar. Markeringsfyrar på ILS-inflygningar fasas nu ut över hela världen med DME-intervall eller GPS-signaler som istället används för att avgränsa de olika segmenten av inflygningen.

Sjöoperativa användningar

Den tyska marinens U-båtar under andra världskriget var utrustade med en Telefunken Spez 2113S referensfyr. Denna sändare kunde fungera på 100 kHz till 1500 kHz med en effekt på 150 W. Den användes för att skicka ubåtens position till andra ubåtar eller flygplan, som var utrustade med DF-mottagare och loopantenner.

Antenn och signalegenskaper

En av trästolparna på NDB HDL i Plankstadt, Tyskland
Ferritantenn för icke-riktad beacon (NDB), frekvensområde 255–526,5 kHz

NDB:er arbetar vanligtvis i frekvensområdet från 190 kHz till 535 kHz (även om de är tilldelade frekvenser från 190 till 1750 kHz) och sänder en bärvåg som är modulerad med antingen 400 eller 1020 Hz. NDB:er kan också samlokaliseras med en DME i en liknande installation för ILS som den yttre markören, bara i detta fall fungerar de som den inre markören. NDB:s ägare är mestadels statliga myndigheter och flygplatsmyndigheter.

NDB radiatorer är vertikalt polariserade. NDB- antenner är vanligtvis för korta för resonans vid den frekvens de arbetar – vanligtvis kanske 20 meter längd jämfört med en våglängd runt 1000 m. Därför kräver de ett lämpligt matchande nätverk som kan bestå av en induktor och en kondensator för att "stämma" antennen. Vertikala NDB-antenner kan också ha en T-antenn , med smeknamnet en hög hatt , som är en paraplyliknande struktur utformad för att lägga till belastning i slutet och förbättra dess utstrålningseffektivitet. Vanligtvis är ett jordplan eller motvikt anslutet under antennen.

Annan information som överförs av en NDB

Ljudet av icke-riktad beacon WG, på 248 kHz, belägen vid , nära Winnipegs huvudflygplats

Förutom morsekodidentitet på antingen 400 Hz eller 1020 Hz, kan NDB sända:

Vanliga biverkningar

Navigering med en ADF för att spåra NDB:er är föremål för flera vanliga effekter:

Natteffekt
Radiovågor som reflekteras tillbaka av jonosfären kan orsaka fluktuationer i signalstyrkan 30 till 60 NM (56 till 111 km; 35 till 69 mi) från sändaren, särskilt strax före soluppgången och strax efter solnedgången. Detta är vanligare på frekvenser över 350 kHz. Eftersom de återkommande himmelvågorna färdas över en annan väg, har de en annan fas än markvågen. Detta har effekten att undertrycka antennsignalen på ett ganska slumpmässigt sätt. Nålen på indikatorn börjar vandra. Indikationen kommer att vara mest oberäknelig under skymning i skymning och gryning.
Terrängeffekt
Hög terräng som berg och klippor kan reflektera radiovågor, vilket ger felaktiga avläsningar. Magnetiska avlagringar kan också orsaka felaktiga avläsningar
Åskvädereffekt
Vattendroppar och iskristaller som cirkulerar i ett stormmoln genererar bredbandsbrus. Detta höga effektljud kan påverka noggrannheten hos ADF-lagret. På grund av den höga uteffekten kommer blixten att få nålen på RMI/RBI att peka ett ögonblick mot blixtens bäring.
Strandlinjeeffekt
Radiovågor rusar upp över vattnet, vilket får vågfronten att böja sig bort från sin normala bana och dra den mot kusten. [ citat behövs ] Brytningen är försumbar vinkelrätt (90°) mot kusten, men ökar när infallsvinkeln minskar. Effekten kan minimeras genom att flyga högre eller genom att använda NDB:er som ligger närmare kusten.
Stationsstörningar
På grund av överbelastning av stationer i LF- och MF-banden finns det risk för störningar från stationer på eller nära samma frekvens. Detta kommer att orsaka lagerfel. På dagen kommer användningen av en NDB inom DOC normalt att ge skydd mot störningar. Men på natten kan man förvänta sig störningar även inom DOC på grund av skywave-kontamination från stationer utanför räckvidd på dagen. Därför bör positiv identifiering av NDB på natten alltid utföras.
Dip (banking) vinkel
Under svängningar i ett flygplan kommer den horisontella delen av slingantennen inte längre att vara horisontell och upptäcka en signal. Detta orsakar förskjutning av nollpunkten på ett sätt som liknar natteffekten som ger en felaktig avläsning på indikatorn vilket gör att piloten inte bör få någon bäring om inte flygplanet är i vinghöjd.

Medan piloter studerar dessa effekter under inledande träning, är det mycket svårt att försöka kompensera för dem under flygning; i stället väljer piloter i allmänhet helt enkelt en rubrik som verkar utjämna eventuella fluktuationer.

Radionavigeringshjälpmedel måste hålla en viss grad av noggrannhet, givet av internationella standarder, Federal Aviation Administration (FAA), ICAO, etc.; För att säkerställa att så är fallet flyginspektionsorganisationer regelbundet kritiska parametrar med välutrustade flygplan för att kalibrera och certifiera NDB-precision. ICAO:s minsta noggrannhet för NDB är ±5°

Övervakning av NDB

Ytterligare information: DXing
Ett PFC QSL-kort från en NDB

Förutom att de används i flygplansnavigering är NDB:er också populära bland långdistansradioentusiaster ( DXers ) . Eftersom NDB:er i allmänhet har låg effekt (vanligtvis 25 watt, vissa kan vara upp till 5 kW), kan de normalt inte höras över långa avstånd, men gynnsamma förhållanden i jonosfären kan tillåta NDB-signaler att färdas mycket längre än normalt. På grund av detta njuter radio-DX-are som är intresserade av att fånga avlägsna signaler att lyssna på avlägsna NDB:er. Eftersom bandet som allokeras till NDB:er är fritt från sändningsstationer och deras associerade störningar, och eftersom de flesta NDB:er inte gör något mer än att sända sin morsekodsanropssignal, är de mycket lätta att identifiera, vilket gör NDB-övervakning till en aktiv nisch inom DXing- hobbyn .

I Nordamerika är NDB-bandet från 190 till 435 kHz och från 510 till 530 kHz. I Europa finns det ett långvågssändningsband från 150 till 280 kHz, så det europeiska NDB-bandet är från 280 kHz till 530 kHz med ett gap mellan 495 och 505 kHz eftersom 500 kHz var den internationella sjönödfrekvensen (nödfrekvens) .

Beacons som sänder mellan 510 kHz och 530 kHz kan ibland höras på AM-radioapparater som kan ställas in under början av mellanvågsbandet ( MW ). Mottagning av NDB kräver dock i allmänhet en radiomottagare som kan ta emot frekvenser under 530 kHz. Kortvågsradioapparater med "allmän täckning" tar ofta emot alla frekvenser från 150 kHz till 30 MHz, och kan därför ställa in på frekvenserna för NDB:er. Specialiserade tekniker (mottagarförväljare, brusbegränsare och filter) krävs för mottagning av mycket svaga signaler från avlägsna beacons.

Den bästa tiden att höra NDB som är väldigt långt borta är de sista tre timmarna före soluppgången. Mottagning av NDB är också vanligtvis bäst under hösten och vintern eftersom det under våren och sommaren är mer atmosfäriskt brus på LF- och MF -banden.

Beacon stängningar

När antagandet av satellitnavigeringssystem som GPS fortskred, började flera länder att avveckla beacon-installationer som NDBs och VOR. Politiken har orsakat kontroverser inom flygindustrin.

Airservices Australia började stänga av ett antal markbaserade navigationshjälpmedel i maj 2016, inklusive NDB, VOR och DME.

I USA från och med 2017 fanns det mer än 1 300 NDB, varav färre än 300 ägdes av den federala regeringen. FAA hade börjat avveckla fristående NDB. I april 2018 hade FAA inaktiverat 23 markbaserade navaider inklusive NDBs, och planerar att stänga ner mer än 300 till 2025. FAA har inget underhålls- eller förvärvssystem för NDBs och planerar att fasa ut de befintliga NDBs genom attrition, med hänvisning till minskade piloters beroende av NDBs eftersom fler piloter använder VOR och GPS-navigering.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Non-directional_beacon&oldid=1142229607 "