Бағытталмаған радио маяктар және авиациялық навигация
Non-directional beacon
Байқағыш радио маяк (NDB) – бағыттық ақпаратсыз радио сигналдарды таратушы, авиация мен теңіз навигациясында қолданылады. Артықшылықтары мен кемшіліктері.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Барлық бағытта радио толқындарды шығаратын, навигациялық көмек ретінде пайдаланылатын радио таратушы.
Radio transmitter which emits radio waves in all directions, used as a navigational aid
Бағытсыз радио маяк (NDB) – өзіне тән бағыттық ақпаратты қамтымайтын радио маяк. Радио маяктар – белгілі бір жерде орналасқан, авиациялық немесе теңіздік навигациялық көмек ретінде қолданылатын радио хабар таратушылар. NDB, бағытты радио маяктарынан, төмен жиілікті радио диапазонынан, VHF барлық бағытты диапазонынан (VOR) және тактикалық әуе навигация жүйесінен (TACAN) өзгеше. NDB сигналдары Жердің қисығымен бірге жүреді, сондықтан төмен биіктікте оларды әлдеқайда үлкен қашықтықтан қабылдауға болады, бұл VOR-ға қарағанда маңызды артықшылық. Дегенмен, NDB сигналдары атмосфералық жағдайларға, таулы жерге, жағалау сынуына және электр дауылдарына, әсіресе ұзақ қашықтықта, көбірек сезімтал. Бұл жүйені АҚШ Әуе күштерінің капитаны Альберт Фрэнсис Хегенбергер әзірлеген, және ол 1932 жылдың 9 мамырында әлемдегі алғашқы құралдық қонуға қолданылды.
A non directional beacon (NDB) or non directional radio beacon is a radio beacon which does not include inherent directional information. Radio beacons are radio transmitters at a known location, used as an aviation or marine navigational aid. NDB are in contrast to directional radio beacons and other navigational aids, such as low frequency radio range, VHF omnidirectional range (VOR) and tactical air navigation system (TACAN). NDB signals follow the curvature of the Earth, so they can be received at much greater distances at lower altitudes, a major advantage over VOR. However, NDB signals are also affected more by atmospheric conditions, mountainous terrain, coastal refraction and electrical storms, particularly at long range. The system, developed by United States Air Force (USAF) Captain Albert Francis Hegenberger, was used to fly the world's first instrument approach on May 9, 1932.
Автоматты бағыттау құрылғысы
NDB навигациясы екі бөліктен тұрады: әуе кемесіндегі NDB сигналын анықтайтын автоматты бағыттаушы (ADF) және NDB хабарлағыш. ADF сонымен қатар стандартты AM орта толқындық хабар тарату жолағында (530 кГц-тан 1700 кГц-қа дейін Америкада 10 кГц қадаммен, әлемнің қалған бөлігінде 531 кГц-тан 1602 кГц-қа дейін 9 кГц қадаммен) хабар таратушыларды таба алады. ADF жабдықтары бағытты немесе бағытсыз антенналарды қолданып, NDB станциясына қатысты әуе кемесінің бағытын анықтайды, сондай-ақ сигналдың ең күшті бағытын анықтайды. Бұл бағыт салыстырмалы бағыт көрсеткішінде (RBI) көрсетілуі мүмкін. Бұл көрсеткіш компас картасына ұқсайды, бірақ картаның 0 градус позициясы әуе кемесінің бойлық осіне сәйкес келеді. NDB-ге (желсіз жағдайда) қарай ұшу үшін, ұшақ ине 0 градус позициясын көрсеткенше ұшырылады. Осылайша, ұшақ тікелей NDB-ге ұшады. Сол сияқты, егер ине 180 градус белгісінде ұсталып тұрса, ұшақ NDB-ден тікелей алыстайды. Көлденең жел болғанда, ине 0 немесе 180 градусқа қатысты солға немесе оңға, желдің соғу бағытына сәйкес бұрылуы керек. Ұшақтың бағыты +/- ADF инесінің мұрыннан немесе құйрықтан бұрылуы = NDB стансасына қарай немесе одан алыстау бағыты. NDB стансасына компастың бағытын анықтау формуласы (желсіз жағдайда) – әуе кемесі мен станция арасындағы салыстырмалы бағытты алып, әуе кемесінің магниттік бағытын қосу; егер қосынды 360 градустан асса, онда 360 градусты кесу керек. Нәтижесінде ұшуға тиіс магниттік бағыт шығады: (RB + MH) mod 360 = MB. NDB-ге қарай немесе одан алыстағанда, ұшақ әдетте белгілі бір бағыт бойынша ұшады. Мұны істеу үшін RBI көрсеткішін компастың бағытымен сәйкестендіру қажет. Дрейф анықталғаннан кейін, ұшақ компастың бағытын дрейфті ескере отырып, қажетті бағытқа бұру керек, сонымен қатар RBI көрсеткіші 0 немесе 180 градусқа, дрейфті ескере отырып, сәйкес болуы тиіс. NDB сонымен қатар әуе кемесінің ағымдағы бағытындағы орналасқан жерді табу үшін де қолданылуы мүмкін (мысалы, екінші NDB немесе VOR-дан радиалды бағыт). Егер ине RBI көрсеткішінде қажетті бағытқа сәйкес келетін мәнге жетсе, ұшақ сол орналасқан жерде болады. Дегенмен, жеке RBI мен компасты пайдалану үшін тиісті салыстырмалы бағытты анықтау үшін көп есептеулер қажет. Ұшқыштар әртүрлі навигациялық станциялар бойынша бағыттарды сақтап, кейбіреулерінде бұрылады. АҚШ-тағы әуе жолдарының көпшілігі VOR-ға негізделген болса, NDB әуе жолдары басқа жерлерде, әсіресе дамушы елдерде және Канаданың Арктикасы сияқты дамыған елдердің сирек қоныстанған аймақтарында кең таралған, себебі олардың ұшу қашықтығы ұзақ болады және VOR-ға қарағанда пайдалануға әлдеқайда арзан. Барлық стандартты әуе жолдары аэронавигациялық карталарда көрсетілген, мысалы, Ұлттық мұхит және атмосфера басқармасы (NOAA) шығарған АҚШ секциялық карталарында.
NDB navigation consists of two parts — the automatic direction finder (ADF) equipment on the aircraft that detects an NDB's signal, and the NDB transmitter. The ADF can also locate transmitters in the standard AM medium wave broadcast band (530 kHz to 1700 kHz at 10 kHz increments in the Americas, 531 kHz to 1602 kHz at 9 kHz increments in the rest of the world). ADF equipment determines the direction or bearing to the NDB station relative to the aircraft by using a combination of directional and non directional antennae to sense the direction in which the combined signal is strongest. This bearing may be displayed on a relative bearing indicator (RBI). This display looks like a compass card with a needle superimposed, except that the card is fixed with the 0 degree position corresponding to the centreline of the aircraft. In order to track toward an NDB (with no wind), the aircraft is flown so that the needle points to the 0 degree position. The aircraft will then fly directly to the NDB. Similarly, the aircraft will track directly away from the NDB if the needle is maintained on the 180 degree mark. With a crosswind, the needle must be maintained to the left or right of the 0 or 180 position by an amount corresponding to the drift due to the crosswind. Aircraft heading +/ ADF needle degrees off nose or tail = Bearing to or from NDB station. The formula to determine the compass heading to an NDB station (in a no wind situation) is to take the relative bearing between the aircraft and the station, and add the magnetic heading of the aircraft; if the total is greater than 360 degrees, then 360 must be subtracted. This gives the magnetic bearing that must be flown: (RB + MH) mod 360 = MB. When tracking to or from an NDB, it is also usual that the aircraft track on a specific bearing. To do this it is necessary to correlate the RBI reading with the compass heading. Having determined the drift, the aircraft must be flown so that the compass heading is the required bearing adjusted for drift at the same time as the RBI reading is 0 or 180 adjusted for drift. An NDB may also be used to locate a position along the aircraft's current track (such as a radial path from a second NDB or a VOR). When the needle reaches an RBI reading corresponding to the required bearing, then the aircraft is at the position. However, using a separate RBI and compass, this requires considerable mental calculation to determine the appropriate relative bearing. Pilots follow these routes by tracking bearings across various navigation stations, and turning at some. While most airways in the United States are based on VORs, NDB airways are common elsewhere, especially in the developing world and in lightly populated areas of developed countries, like the Canadian Arctic, since they can have a long range and are much less expensive to operate than VORs. All standard airways are plotted on aeronautical charts, such as the United States sectional charts, issued by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Түзету
NDB-лар ұшақ навигаторлары, ал бұрын теңізшілер, Жер бетіндегі географиялық орналасуын анықтау үшін ұзақ жылдар бойы қолданылып келді. Орналасу координаттары белгілі навигациялық нүктелер арқылы жүргізілген сызықтардың қиылысуы арқылы есептеледі. Көру қабілетіне арналған нүктелер үшін бұл сызықтардың бұрыштары компас арқылы анықталады; ал NDB радиосигналдарының бағыты радиобағыттап табушы (RDF) құрылғысымен анықталады. Осылайша белгіленген координаттар экипажға өз орнын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл пайдалану басқа навигациялық құралдар, мысалы қашықтықты өлшейтін құралдармен (DME) жабдықталған VOR сияқты, істен шыққан жағдайларда маңызды. Теңіз жүзуде GPS қабылдауы бұзылған жағдайда NDB әлі де пайдалы болуы мүмкін.
NDBs have long been used by aircraft navigators, and previously mariners, to help obtain a fix of their geographic location on the surface of the Earth. Fixes are computed by extending lines through known navigational reference points until they intersect. For visual reference points, the angles of these lines can be determined by compass; the bearings of NDB radio signals are found using radio direction finder (RDF) equipment. Plotting fixes in this manner allow crews to determine their position. This usage is important in situations where other navigational equipment, such as VORs with distance measuring equipment (DME), have failed. In marine navigation, NDBs may still be useful should Global Positioning System (GPS) reception fail.
NDB-нің бағыттары
NDB немесе VOR (немесе екеуі де) жабдықталған, жалғыз навигациялық құрал ретінде қолданылатын ұшу-қону жолағы дәл емес ұшу-қону жолағы деп аталады; егер ол ILS-пен жабдықталған болса, онда ол дәл ұшу-қону жолағы деп аталады.
A runway equipped with NDB or VOR (or both) as the only navigation aid is called a non precision approach runway; if it is equipped with ILS, it is called a precision approach runway.
Құралмен қону жүйелері
NDB-лер көбінесе аспаптық қону жүйесі (ILS) немесе стандарттық ұшу тәсілі үшін маркерлер немесе "бағыттаушылар" ретінде қолданылады. NDB-лер ILS бойынша қонуға кіріскенде бастапқы аймақты немесе стандартты терминалдық ұшу маршруты, яғни STAR бойынша ұшу жолын көрсетуі мүмкін. АҚШ-та NDB көбінесе ILS тәсіліндегі сыртқы маркерлік маякпен біріктіріледі (ол локаторлық сыртқы маркер немесе LOM деп аталады); ал Канадада төмен қуатты NDB-лер маркерлік маяктардың орнын толығымен басты. Бүкіл әлемде ILS бойынша қону кезінде маркерлік маяктарды DME диапазондарымен немесе GPS сигналдарымен алмастыру арқылы ұшудың әртүрлі кезеңдерін белгілеу тәсілі енгізілуде.
NDBs are most commonly used as markers or "locators" for an instrument landing system (ILS) approach or standard approach. NDBs may designate the starting area for an ILS approach or a path to follow for a standard terminal arrival route, or STAR. In the United States, an NDB is often combined with the outer marker beacon in the ILS approach (called a locator outer marker, or LOM); in Canada, low powered NDBs have replaced marker beacons entirely. Marker beacons on ILS approaches are now being phased out worldwide with DME ranges or GPS signals used, instead, to delineate the different segments of the approach.
Антенна мен сигналдың сипаттамалары
NDB-лер әдетте 190 кГц-тен 535 кГц-ке дейінгі жиілік диапазонында жұмыс істейді (бірақ оларға 190-дан 1750 кГц-ке дейінгі жиіліктер бөлінген) және 400 немесе 1020 Гц модуляцияланған тасымалдаушы сигналды жібереді. NDB-лер ILS жүйесіндегі сыртқы маркер ретінде қызмет ететін DME құрылғысымен бірге орналастырылуы мүмкін, бірақ бұл жағдайда олар ішкі маркер ретінде жұмыс істейді. NDB-лердің көпшілігінің иесі мемлекеттік органдар мен әуежай басқармалары болып табылады. NDB сәулелендіргіштері тік поляризацияланған. NDB антенналары жұмыс істейтін жиілікте резонансқа жетпейтіндей қысқа болады – әдетте, олардың ұзындығы 20 метр шамасында, ал толқын ұзындығы 1000 метрге жуық. Сондықтан антеннаны дұрыс талдау үшін индуктор мен конденсатордан тұратын сәйкестендіру желісі қажет. Тік NDB антенналарында «жоғарғы шляпа» деп аталатын T-тәрізді антенна да болуы мүмкін, ол антеннаның сәулелену тиімділігін арттыру үшін ұшына қосымша жүктеме беруге арналған шатыр сияқты құрылым. Әдетте, антеннаның астына жер жазықтығы немесе қарсы салмақ орнатылады.
NDBs typically operate in the frequency range from 190 kHz to 535 kHz (although they are allocated frequencies from 190 to 1750 kHz) and transmit a carrier modulated by either 400 or 1020 Hz. NDBs can also be collocated with a DME in a similar installation for the ILS as the outer marker, only in this case, they function as the inner marker. NDB owners are mostly governmental agencies and airport authorities. NDB radiators are vertically polarised. NDB antennas are usually too short for resonance at the frequency they operate – typically perhaps 20 metres length compared to a wavelength around 1000 m. Therefore, they require a suitable matching network that may consist of an inductor and a capacitor to "tune" the antenna. Vertical NDB antennas may also have a T antenna, nicknamed a top hat, which is an umbrella like structure designed to add loading at the end and improve its radiating efficiency. Usually a ground plane or counterpoise is connected underneath the antenna.
ҰҚБ бақылауы
Ұшақтарда навигация үшін қолданылудан басқа, NDB-лер алыс қашықтықтағы радио әуесқойлары (DXers) арасында да танымал. NDB-лердің қуаты көбінесе төмен болады (әдетте 25 ватт, кейбіреулері 5 кВт-қа дейін жетеді), сондықтан оларды әдетте алыс қашықтықтан естіп болмайды, бірақ ионосферадағы жағдайлардың қолайлы болуы NDB сигналдарының қалыптыдан гөрі әлдеқайда ұзаққа таралуына мүмкіндік береді. Сондықтан, алыстағы сигналдарды ұстауға қызығушылық танытқан радио DXers-тер алыстағы NDB-лерді тыңдауды ұнатады. Сонымен қатар, NDB-лерге бөлінген жиіліктерде хабар тарату станциялары мен олардың құрауы жоқ болғандықтан, және көптеген NDB-лер тек Морзе кодымен белгілерін ғана тарататындықтан, оларды анықтау өте оңай, бұл NDB мониторингін DXing хоббиінің белсенді саласына айналдырады. Солтүстік Америкада NDB жиіліктері 190-ден 435 кГц-ға және 510-дан 530 кГц-ға дейін. Еуропада 150-ден 280 кГц-ға дейінгі ұзақ толқынды хабар тарату диапазоны бар, сондықтан Еуропалық NDB диапазоны 280 кГц-ден 530 кГц-ға дейін, 495 және 505 кГц арасындағы үзіліспен, себебі 500 кГц – халықаралық теңіздік қауіпсіздік (төтенше жағдай) жиілігі болды. 510 кГц және 530 кГц аралығында тарайтын маяктарды кейде орта толқынды (MW) хабар тарату жолағының басынан төмен жиіліктерге қосылатын АМ радиоларында естуге болады. Дегенмен, NDB-лерді қабылдау үшін әдетте 530 кГц-тен төмен жиілікті қабылдай алатын радио қабылдағыш қажет. Көптеген «жалпы ауқымды» қысқа толқынды радиолар 150 кГц-тан 30 МГц-қа дейінгі барлық жиіліктерді қабылдайды, сондықтан NDB жиіліктеріне де қосыла алады. Өте әлсіз сигналдарды қашықтан алатын маяктардан қабылдау үшін арнайы техникалар (қабылдағыштарды алдын ала таңдау, шуды басу және сүзгілер) қажет. Алыстағы NDB-лерді естіп алуға ең қолайлы уақыт – күн шығуға дейінгі соңғы үш сағат. NDB-лерді қабылдау көбінесе күз және қыс айларында жақсы болады, себебі көктем және жаз айларында LF және MF жиіліктерінде атмосфералық шу көп болады.
Besides their use in aircraft navigation, NDBs are also popular with long distance radio enthusiasts (DXers). Because NDBs are generally low power (usually 25 watts, some can be up to 5 kW), they normally cannot be heard over long distances, but favorable conditions in the ionosphere can allow NDB signals to travel much farther than normal. Because of this, radio DXers interested in picking up distant signals enjoy listening to faraway NDBs. Also, since the band allocated to NDBs is free of broadcast stations and their associated interference, and because most NDBs do little more than transmit their Morse code callsign, they are very easy to identify, making NDB monitoring an active niche within the DXing hobby. In North America, the NDB band is from 190 to 435 kHz and from 510 to 530 kHz. In Europe, there is a longwave broadcasting band from 150 to 280 kHz, so the European NDB band is from 280 kHz to 530 kHz with a gap between 495 and 505 kHz because 500 kHz was the international maritime distress (emergency) frequency. The beacons that transmit between 510 kHz and 530 kHz can sometimes be heard on AM radios that can tune below the beginning of the medium wave (MW) broadcast band. However, reception of NDBs generally requires a radio receiver that can receive frequencies below 530 kHz. Often "general coverage" shortwave radios receive all frequencies from 150 kHz to 30 MHz, and so can tune to the frequencies of NDBs. Specialized techniques (receiver preselectors, noise limiters and filters) are required for the reception of very weak signals from remote beacons. The best time to hear NDBs that are very far away is the last three hours before sunrise. Reception of NDBs is also usually best during the fall and winter because during the spring and summer, there is more atmospheric noise on the LF and MF bands.
Маяктарды жабу
GPS сияқты спутниктік навигациялық жүйелерді пайдалану кеңейген сайын, бірнеше ел NDB және VOR сияқты радиомаяктарды қолдануды тоқтата бастады. Бұл саясат авиация индустриясында пікір таласына себеп болды. Airservices Australia 2016 жылдың мамыр айынан бастап NDB, VOR және DME сияқты жерде орналасқан навигациялық құралдарды жаба бастады. 2018 жылдың сәуір айына қарай FAA 23 жердегі навигациялық құралды, оның ішінде NDB-ді істен шығарды және 2025 жылға дейін 300-ден астам құралды жабуды жоспарлап отыр. FAA-ның NDB-ді күтіп ұстау немесе жаңаларын сатып алу жүйесі жоқ, және NDB-ді пайдалануды азайту арқылы тоқтатуды жоспарлап отыр, себебі көбірек ұшқыштар VOR және GPS навигациясын қолдануда, нәтижесінде NDB-ға тәуелділік азайды.
As the adoption of satellite navigation systems such as GPS progressed, several countries began to decommission beacon installations such as NDBs and VOR. The policy has caused controversy in the aviation industry. Airservices Australia began shutting down a number of ground based navigation aids in May 2016, including NDBs, VORs and DMEs. As of April 2018, the FAA had disabled 23 ground based navaids including NDBs, and plans to shut down more than 300 by 2025. The FAA has no sustaining or acquisition system for NDBs and plans to phase out the existing NDBs through attrition, citing decreased pilot reliance on NDBs as more pilots use VOR and GPS navigation.