ناوبري RADIO NAVIGATION

[hamed_713 242]

كليات اين جزوه در آموزشهاي خلباني غيرنظامي و نظامي كاربرد دارد و خلبانان هر دو گروه با اين مطالب آشنا مي شوند.اميدوارم براي دوستان مفيد واقع شود.

اصطلاحا Navigation زماني انجام ميشود كه هواپيما فاصله دو دستگاه كمك ناوبري را طي كند به تعبير ديگر امواجي را كه دستگاه كمك ناوبري در هوا انتشار ميدهد را دريافت كرده و به وسيله آن ميتوان پرواز را هدايت كرد . امواج راديوئي كه در سيستمهاي ناوبري از آنها استفاده ميشود داراي دو خصوصيت ميباشند اول آنكه داراي فركانس بالايي هستند و دوم آنكه توسط برق AC توليد ميگردد و چون اين امواج در ارتفاعات بالا نيز بايد قابل دريافت باشند از اين جهت حد اقل فركانس آنها از واحد KHZ شروع ميگردد .

با توجه به خاصيتهايي كه امواج از خود نشان ميدهند در دامنه 3KHZ تا 300 000 MHZ به هشت دسته تقسيم ميگردند كه عبارتند از :

1)VLF 3KHZ → 30KHZ

2)LF 30KHZ → 300KHZ

3)MF 300KHZ → 3000KHZ = 3MHZ

4)HF 3MHZ → 30MHZ

5)VHF 30MHZ → 300MHZ

6)UHF 300MHZ → 3000MHZ

7)SHF 3000MHZ → 30000MHZ

8)EHF 30000 MHZ → 300000MHZ

زمانی که یک آنتن در فضا امواج را انتشار میدهد عملا دو دسته موج تولید میکند یکی آن دسته از امواج که به موازات سطح زمین حرکت میکنند که اصطلاحا آنرا Ground Wave مینامند و دسته دوم بقیه امواجی هستند که به طرف فضا حرکت کرده و پس از برخورد با لایه یونوسفر زمین یا از آن رد میشوند و یا بازتاب میشوند که به این بخش از امواج Sky Wave میگویند .

یکی از عواملی که بر روی Ground Wave تاثیر میگذارد و Rangeاین امواج را محدود میکند تاثیر زمین میباشد . زمین دارای بار منفی است و میتواند بار مثبت یک موج منتشره را سریعا جذب کند و باعث ضعیف شدن موج گردد که اصطلاحا به این حالت Attenuation میگویند . این خاصیت با فرکانس موج رابطه مستقیم دارد بدان معنی که هرچه فرکانس بالاتر میرود تاثیر این خاصیت بر روی Ground Wave بیشتر میشود . اصطلاحا فضائی را که نه Sky Wave دارد و نه Ground Wave را Dead Space مینامند .

1) Very Low Frequency VLF :

این دسته امواج اولین دسته کلاس بندی امواج رادیوئی هستند که هم دارای Ground Wave هستند و هم Sky Wave دارند . Ground Wave این امواج بسیار قوی میباشد به طوری که توسط یک آنتن VLF که در سطح زمین قرار دارد کل کره زمین را Cover میکند . اصطلاحا به بین امواج High Stability میگویند . معمولا مورد استفاده اولیه این امواج در سیستم های کشتیرانی بوده . چون Ground Waveاین امواج میتواند قوس کره زمین را طی کند بزرگترین خاصیت آنها این است که میتوان آنها را در Long Distance و Low Altitude دریافت کرد .

2 & 3 ) Low & Medium Frequency LF/MF :

این دو دسته امواج هم شامل Ground Wave و هم Sky wave میباشند . Ground Wave نسبتا قوی دارند که متوان در Long Distance و Low Altitude آنها را دریافت کرد که در سیستم های هواپیمایی در NDB System از این فرکانس استفاده میشود .

4) High Frequency HF :

عملا این امواج تحت تاثیر خاصیت Attenuation قرار میگیرند که باعث میگردد Ground Wave این امواج را بتوانیم در Short Distance دریافت کنیم که به همین دلیل از این دسته از امواج به منظور Navigation استفاده نمیشود ولی چون دارای Sky Wave بسیار قوی میباشند از این امواج به منظور Communication زمانیکه هواپیما به مدت طولانی روی آب پرواز میکند استفاده میشود . گاها میتوان Sky Wave این امواج را در مسافت هایی حدود 000 10 مایل نیز دریافت کرد .

5) Very High Frequency :

عملا این دسته از امواج نه Ground Wave دارند و نه Sky Wave دارند چون خاصیت Attenuation روی Ground Wave آنچنان تاثیر میگذارد که این امواج در مسافتهای بسیار کم قابل دریافت هستند و به دلیل فرکانس بالا میتوانند از لایه یونوسفر عبور کنند به همین دلیل آنتن این دسته از امواج را مستقیما روی زمین قرار نمیدهند بلکه باید از سطح زمین مقداری بالا تر قرار بگیرد تا بتوانیم از Direct Wave این امواج استفاده کنیم . به تعبیر دیگر برای آنکه بتوانیم از این امواج استفاده کنیم باید در راستای انتشار این امواج قرار گرفته و از Direct Wave این امواج استفاده کنیم که اصطلاحا به این نوع امواج Line Of Sight میگویند . Line Of Sight یک موج یک عدم کارایی به حساب می آید . به دلیل آنکه این دسته امواج دارای Ground Wave نیستند و قوس زمین را نمیتوانند طی کنند توسط اشکال مختلف زمین به راحتی Reflect میشوند . Range دریافت امواج VHF و UHF با افزایش ارتفاع افزایش پیدا میکند که میزان آن را از این فرمول محاسبه میکنیم :

Range = 1.23√ H

که H همان ارتفاع از سطح زمین است .

نکته مهم : در سیستم های ناوبری هواپیما از فرکانس های مختلف استفاده شده است به دلیل آنکه در زمان بروز هرگونه مشکل بتوان از فرکانس Back Up استفاده کرد و به پرواز ادامه داد .

نکته مهم : سیستم های Navigation به طور کلی از نظر Range به سه دسته تقسیم میشوند :

1- Range < 200 Short Range

2- 200 < Range <1500> 1500 Long Range

[align=center]ADF[/align]

یا همان Automatic Direction Finder یکی از دستگاههای Basic ناوبری به حساب می آید که بر اساس امواج Low & Medium Frequency کار میکند که فرکنس آن از 190 KHZ تا 355KHZ میباشد . بزرگترین برتری این امواج این است که دارای Ground Wave قوی میباشند و میتوان آنها را در Long Distance و Low Altitude دریافت کرد . کلا Range ی که ADF میتواند حس کند از فرکانس 190 KHZ تا KHZ 1603 میباشد . Ground Station هایی که ADF با آنها کار میکند عبارتند از :

1) NDB system 190 → 590

2) Radio Commercial 535 → 1603

3) Compass Locator 190 → 535

که از این سه ایستگاه آیتم دوم جزو سیستم ناوبری در هواپیما تعریف نمیشود چون اولا شناسایی این ایستگاه حداقل هر یک ساعت یک بار صورت میگیرد دوما چون این آنتن در فرودگاه نصب نشده عملا هواپیما را به سمت ایستگاه رادیویی شهر هدایت میکند و سوما اینکه هیچگاه روی این ایستگاه نمیتوان طرح تقرب طراحی کرد .

همانطور که امواج Low & Medium Frequency دارای برتریهایی هستند دارای معایبی نیز هستند که عبارتند از :

1) Twilight Effect :

Sky Wave هایی که توسط لایه یونوسفر بازتاب میشوند باعث Fluctuation عقربه ADF میشوند که این این خاصیت درست در زمانهای قبل از طلوع و بعد از غروب اتفاق می افتد که بیشرین Fluctuation را در فاصله 30 تا 60 مایلی نسبت به ایستگاه NDB داریم . برای تصحیح این مشکل میتوانیم میانگین نوسانات عقربه را حساب کنیم یا ارتفاع زیاد کنیم و یا اینکه از ایستگاههایی که فرکانسشان کمتر از 350 است استفاده کنیم .

2) Terrain Effect :

بعضی از اشکال مختلف زمین میتوانند باعث بازتاب امواج یک ایستگاه NDB بشوند و باعث بوجود آمدن یک میدان مغناطیسی نا مشخص از تداخل امواج گردند . که این میدان مغناطیسی باعث Fluctuation کردن عقربه ADF میشود . برای تصحیح این پدیده میتوان در این مناطق از ایستگاههای قوی تر استفاده کرد .

3) Short Line Effect :

زمانی که امواج به خط ساحلی میرسند با توجه به اختلاف ضریب شکست خشکی و آب در راستای اصلی خود انتشار پیدا نمیکنند و از جهت اصلی خود منحرف میشوند . برای تصیح این پدیده بهتر است از پالسهایی استفاده کنیم که خط ساحلی را با زاویه ای بیشتر از 30 درجه قطع میکنند .

4) Thunder Storm Effect :

زمانی که در یک ابر CB رعد و برق رخ میدهد یک میدان مغناطیسی بوجود می آید که در Range امواج Low & Medium Frequency میباشد که میتواند باعث شود عقربه ADF به سمت آن منحرف گردد که در این حالت خلبان نباید عقربه را دنبال کند به دلیل اینکه با قطع شدن Lightning میدان مغناطیسی از بین میرود و عقربه مجددا سمت ایستگاه را نشان میدهد . به همین جهت هنگام وقوع این پدیده باید سمت خود را حفظ کرده و از پیروی از عقربه جودداری کنیم .

5) Precipitation Effect :

یکی از زیر مجموعه های Thunder Storm Effect میباشد که باعث بوجود آمدن الکتریسیته ساکن میگردد که این پدیده میتواند بر روی جهت نمایش عقربه تاثیر بگذارد . به همین دلیل همیشه باید خلبان قبل از پرواز Static Discharger های دو سر بال را چک کند .

ADF Component :

ADFدارای سه جزء اصلی میباشد که عبارتند از :

1) ADF Antenna

2) ADF Indicator

3) ADF Receiver


ADF Antenna:

ADFبا دو آنتن Loop Antenna و Sense Antenna کار میکند .

Loop Antenna :

آنتن بشقابی شکلی است که در زیر بدنه هواپیما قرار دارد و تشکیل شده است از Coil هایی که درون آن قرار دارند . کار اصلی این آنتن تشخیص Direction هواپیما است .

Sense Antenna :

آنتن سیمی شکلی است که معمولا در زیر یا روی هواپیما قرار دارد که عملا دو سرویس به ما میدهد اول اینکه عملکرد Loop Antenna را کامل میکند بدین معنی که TO یا FROM بودن نسبت به ایستگاه را تشخیص میدهد و کار دیگر این آنتن گرفتن Voice یا Morse Code به جهت شناسایی ایستگاه NDB است که معمولا Morse Code هایی سه حرفی هستند که از اسم خود ایستگاه میگیرند .

2) ADF Indicator :

مهمترین ایستگاه زمینی که ADF با آن کار میکند NDB است . امواج NDB در تمام جهات به صورت None Directional منتشر میشوند . به همین خاطر است که Non Directional Beacon یا همان NDB نام گرفته . پالسهایی که از این ایستگاه در فضا منتشر میشوند نسبت به شمال مغناطیسی موافق حرکت عقربه های ساعت قابل اندازه گیری میباشند . اصطلاحا به این پالسهای جهت دار که از یک ایستگاه NDB در فضا انتشار پیدا میکنند Bearing میگویند .

نکته مهم : هر Bearing دارای دو سمت میباشد که یکی از آنها هواپیما را به صورت Out Bound پرواز میدهد و هواپیما را از ایستگاه دور میکند که این سمت همیشه با سمت خود Bearing برابر است که اصطلاحا آنرا Magnetic Bearing From مینامند و دوم سمتی است که هواپیما را In Bound پرواز میدهد و به سمت ایستگاه میبرد که این سمت 180 درجه با خود Bearing اختلاف دارد که اصطلاحا به آن Magnetic Bearing To میگویند . آنچه که Fixed Card ADF نشان میدهد در اصل زاویه ما بین محور طولی هواپیما و ایستگاه NDB میباشد که موافق حرکت عقربه های ساعت قابل اندازه گیری است که اصطلاحا به این زاویه Relative Bearing میگویند . هر زمان Relative Bearing هواپیما در بالای مرز Wing Tip قرار گیرد معیار محاسبه Nose هواپیما میباشد و هواپیما در حالت In Bound قرار دارد ولی اگر عقربه زیر مرز Wing Tip قرار گیرد معیار محاسبه Tail هواپیما میباشد و هواپیما در حالت Out Bound قرار دارد . اصطلاحا به مرز Wing Tip مرز Station Passage نیز میگویند . اطلاعاتی که ADF به ما میدهد در اصل یک اطلاعات Non Magnetic میباشد . برای اینکه بتوانیم به سمت ایستگاه پرواز کنیم یا از آن دور شویم باید جایگاه ایستگاه را نسبت به Magnetic North بدست آوریم . به همین جهت اگر Compass Heading یا Magnetic Heading را به آن اضافه کنیم Magnetic Bearing To بدست می آید که در اصل سمتی است که اگر هواپیما به آن سمت گردش کند به طرف ایستگاه پرواز خواهد کرد و Relative Bearing هواپیما صفر خواهد شد . هر زمان در پرواز Magnetic Bearing To را معکوس کنیم Positionهواپیما نسبت به ایستگاه مشخص میشود که اصطلاحا به لین عمل Orientation یا Position Identification میگویند .

R.B + M.H = MBTO

MBTO ±180 = P.B = MBFROM

3) ADF Receiver :

ADF Receiver در قسمت Radio Panel هواپیما قرار دارد که توسط آن خلبان میتواند ایستگاه های مورد نظر خود را ست کند . این دستگاه دارای یک Range Selector است که باید در موقعیتی قرار گیرد که فرکانس مورد نظر روی Range مورد نظر باشد . دکمه Main Selector دارای 5 حالت میباشد زمانی که ADF خاموش است این Selector روی حالت Off قرار دارد در زمان Navigation این Selector باید روی Navigation باشد چون دراین حالت هم Loop Antenna وهمSense Antenna کار میکنند و عقربه سمت ایستگاه را نشان میدهد . REC Position یکی دیگر از این پنج حالت است که برای شناسایی ایستگاههایی است که امواج AMدر فضا منتشر میکنند به تعبیر دیگر در این حالت فقط Sense Antenna کار میکند و فقط Morse Code & Voice را خواهیم داشت . BFO Position یکی از حالات دیگر است که به منظور شناسایی ایستگاههایی است که امواج Continues Wave ( CW ) در فضا منتشر میکنند ما در ایران ایستگاه CW نداریم . منظور از امواج CW امواجی هستند که هیچ تغییری در دامنه و یا فرکانس آنها انجام نشده است و از امواج AM نیز Long Range تر هستند و حالت آخر که Test Position نام دارد که برای تست کردن ADF قبل از پرواز میباشد به طوری که بعد از ست کردن فرکانس و Identify کردن ایستگاه Main Selector را روی ADF میگذاریم در این حالت عقربه جهت ایستگاه را به ما نشان میدهد سپس Main Selector رل روی حالت Test میبندیم تا اینکه عقربه به اندازه 90 درجه گردش کند سپس دوباره Main Selector را بر میگردانیم اگر عقربه همان جایگاه قبلی را نشان داد که دستگاه برای پرواز قابل اعتماد است در غیر این صورت نمیتوان با آن پرواز کرد . در سیستم های جدید REC و Test را حذف کرده اند و بجای آن یک حالت به نام Ant قرار داده اند که با انتخاب این حالت هم ایستگاه را میتوان شناسایی کرد و هم تست دستگاه را انجام داد .

Intercepting :

یعنی با یک سری محاسبات و دستورعملهای خاص بتوانیم روی یک Bearing مشخص قرار بگیریم تا در حالت In Bound یا Out Bound نسبت به ایستگاه پرواز کنیم . هر Intercept دارای پنج مرحله میباشد که هدف از این پنج مرحله بدست آوردن Intercept Heading میباشد یعنی سمتی که هواپیما را به سمت Bearing مورد نظر پرواز میدهد . این پنج مرحله عبارتند از :

1) Present Bearing

2) Desired Bearing

3) Off

4) Intercept Angel

5) Intercept heading

در Intercepting Out Bound 30/60 به این صورت عمل میکنیم که Minimum Intercept Angel برابر 30 درجه و Maximum Intercept Angel برابر 90 درجه در نظر میگیریم . که همیشه این دو خط را نسبت به Desired Bearing رسم میکنیم . اعداد ما بین این دامنه 60 جوابی است که شامل 60 Intercept Heading است . لازم به ذکر است در حالت Out Bound این روش هیچ محدودیتی وجود ندارد .

در Intercepting In Bound 30/60 نسبت به میزان Offهای 30 درجه و بزرگتر دارای محدودیت است به این صورت که هر زمان Off بزررگتر یا برابر 30 درجه شود خط 30 را رسم نمیکنیم و جواب مابین خط 90 درجه با خود Present Bearing خواهد بود و همیشه در این حالت دامنه جواب میتواند کمتر از 60 درجه نیز باشد ولی در حالت Offهای کمتر از 30 درجه هیچ محدودیتی نخواهیم داشت . لازم به ذکر است که در حالت In Bound معیار محاسبه Magnetic Bearing To The Station یا به عبارت دیگر همان In Bound Course خواهد بود .

Tracking :

منظور از Tracking همان ثابت ماندن بر روی یک Bearing مشخص میباشد . در زمانیکه در پرواز Cross Wind داشته باشیم و نیاز به Wind Correction Angel داشته باشیم در این حالت همیشه Headingهواپیما در امتداد Course مورد نظر نخواهد بود و همیشه به اندازه W.C.A اختلاف خواهد داشت ADF همیشه مقدار W.C.A اعمال شده را به ما نشان میدهد در اصل در این زمان همیشه رابطه زیر بر قرار است :

R.B + M.H = MBTO = Cte

این بدان معنی است که که هواپیما روی Bearing مورد نظر خود ثابت باقی مانده است . در حالت InBound Tracking همیشه ADF به اندازه W.C.A اعمال شده نسبت به عدد صفر و مخالف جهت وزش باد نشان میدهد و در حالت Out Band Tracking همیشه ADF به اندازه W.C.A اعمال شده نسبت به عدد 180 موافق جهت وزش باد را نشان میدهد .

میزان W.C.A مورد نیاز در Tracking به دو عامل بستگی دارد اول به میزان Off شدن از روی Bearing و دوم به سرعت باد . که میزان محاسبه W.C.Aاز روش Tail & Error محاسبه میشود .

Homing :

یکی از متداول ترین سرویسهایی که میتوان از ADF گرفت همین Homing To The Station است در این حالت خلبان فقط عقربه را دنبال میکند یعنی همان Follow The Needle میکند به طوری که همیشه Relative Bearing = 0 باشد و ایستگاه در Nose قرار بگیرد . Homing در حالت From هیچ معنایی ندارد و فقط در حالت In Bound انجام میشود . در Homing هدف فقط رسیدن به ایستگاه است به همین جهت ثابت ماندن روی یک Bearing خاص در آن معنی ندارد . در زمان Cross Wind مسیر هواپیما کمانی شکل است که در هر نقطه روی این کمان Relative Bearing = 0 خواهد بود . Homing فقط در مورد ADF امکان پذیر است .


Station Passage :

Positive Indication در زمان Station Passage بوسیله ADFدر دو حالت تعریف میشود اول به صورت Drop کردن عقربه به میزان 180 درجه زمانی که از Over Head ایستگاه عبور میکنیم و دوم عبور کردن عقربه ADF از مرز دو Wing Tip و به زیر دو Wing Tip حرکت کردن که این حالت زمانی اتفاق می افتد که از کنار ایستگاه NDB عبور میکنیم .

Time & Distance To The Station :

برای اینکه بتوانیم زمان و مسافت را نسبت به ایستگاه مشخص کنیم ابتدا هواپیما را در حالتی قرار میدهیم که Abeam شویم سپس شروع به زمان گرفتن میکنیم و سمت را ثابت نگه میداریم تا زمانی که عقربه 10 درجه گردش کند آنگاه زمان را نگه میداریم و از فرمولهای زیر زمان و مسافت را نسبت به ایستگاه محاسبه میکنیم :


Time To The Station = Elapse Time Between Two Bearing ÷ Bearing Chang

Distance To The Station = [ Elapse Time (min) × TAS Or GS ] ÷ Bearing Chang


[align=center]VOR[/align]

این دستگاه با امواج VHF کار میکند . امواج VHF عملا نه Sky Wave دارند و نه Ground Wave به همین دلیل آنتن این امواج معمولا باید از سطح زمین بالاتر قرار بگیرد . سیستم هایی که با این امواج کار میکنند مانند VOR جزء سیستمهای Short Range ناوبری به حساب می آیند . حداکثر مسافتی که این امواج قابل دریافت هستند 200 مایل است . نوع انتشار امواج از آنتن VOR به صورت Rotation است یعنی در هر لحظه فقط در یک جهت خاص پالس میفرستد ولی چون سرعت Rotation آن بسیار بالا است چیزی در حدود 1600 دور در دقیقه این خلاﺀ انتشار امواج حس نمیشود . کلا امواج VHF در هواپیمایی برای دو منظور استفاده میشود Communication و Navigation که میتوان آنرا طبق نمودار زیر نشان داد :

VHF 108.00 → 135.95

Navigation 108.00 → 117.95 , 200 Channel , Spacing 50 KHZ

Communication 118.00 → 135.95 , 360 Channel , Spacing 50 KHZ

Communication 118.00 → 135.975 , 720 Channel , Spacing 25 KHZ

ILS (Localizer) مضارب فرد 118.00 → 111.95

بزرگترین ضعف امواج VHFهمان Line Of Sight بودن آنها است که موجب میشود اشکال مختلف زمین بتواند به راحتی مانع از انتشار این دسته امواج بشود و باعث محدود شدن دامنه انتشارشان بشود . Ground Station یک VOR نسبت به شمال مغناطیسی دارای جهت میباشد در نتیجه پالسهایی که در فضا انتشار میدهد نسبت به شمال مغناطیسی قابل اندازه گیری است که اصطلاحا به این پالسها Radial میگویند . هر Radial دارای دو سمت است که یکی هواپیما را Out Bound و دیگری هواپیما را به صورت In Bound پرواز میدهد که اصطلاحا به این دو سمت Course میگویند . در حالتهای In Bound و Out Bound میتوان رابطه Radial و Course را به این صورت مطرح کرد که :

Course = Radial (From)

Course = Radial (To) ± 180

بزرگترین برتری VOR در این است که اطلاعاتی که به ما میدهد Magnetic است به همبن جهت در تعیین Position کردن هواپیما Heading Indicator هیچ نقشی ندارد . برتریهای دیگری که این سیستم دارد عبارتند از :

1) Accuracy = 1

2) Many And Straight Magnetic Course

3) Automatic W.C.A

4) Free From Any Interference

دقت این دستگاه نسبت به هر Courseی که پرواز میکند1± درجه است . تمام Courseهایی که به ما نشان میدهد Magnetic است و نسبت به شمال مغناطیسی تصحیح شده است و دیگر برتری اینکه عوامل طبیعی مانند Thunder Storm و Precipitation بر روی این دستگاه تاثیر نمیگذارد .

VOR Component :

این سیستم شامل سه جزء اصلی میباشد :

1) VOR Antenna

2) VOR Indicator

3) VOR Receiver

VOR Antenna :

در هواپیماهای سبک معمولا آنتن VHF بصورت V شکل میباشد که روی بدنه هواپیما نصب شده است و آنتن های Communication آنتن های تیغه ای شکلی هستند که روی بدنه قرار دارند .

VOR Indicator :

شامل اجزاء زیر میباشد :

1) Azimuth Card

2) OBS ( Omni Bearing Selector / Course Selector )

3) CDI ( Course Deviation Indicator )

4) TO / FROM Indicator

5) Navigation Off Flag

توسط OBS میتوان Course مورد نظر را در Top Index ست کرد CDI همیشه سمت Course را به ما نشان میدهد بدون در نظر گرفتن Heading هواپیما در اصل حس VOR از هواپیما یک نقطه است . TO / FROM Indicator به خلبان In Bound بودن یا Out Bound بودن را نسبت به ایستگاه با توجه به Course ست شده نشان میدهد . در اصل هر Courseی را که در بالای VOR ست میکنیم نسبت به ایستگاه میتوانیم یک حالت داشته باشیم یا In Bound باشیم یا Out Bound باشیم . Off Flag زمانی ظاهر میشود که نتوانیم با دستگاه VOR ناوبری کنیم .

VOR Receiver :

این قسمت در Radio Panel هواپیما قرار دارد و از دو قسمت Communication و Navigation تشکیل شده است . ایستگاه های VOR توسط Morse Code های سه حرفی شناسایی میشود .

VOR Indication With Difference Selected Course :

برای آنکه بتوانیم VOR Indication را با Selected Course های مختلفی که در بالای VOR ست میشود بخوانیم باید این دو تعریف را بدانیم :

خطی است که در جهت Course مورد نظر از مرکز VOR رسم میشود . Course Arrow : 1-

خطی که در مرکز VOR عمود بر Course Arrow رسم میشود . 2- Cross Bar :

با رسم این دو خط اطراف VOR را به چهار منطقه تقسیم میکنیم که در کل هواپیما میتواند هشت حالت نسبت به ایستگاه داشته باشد . برای هواپیماهایی که بالای Cross Bar قرار دارندFROM Indication و برای هواپیماهایی که زیر Cross Bar قرار دارند TO Indication ظاهر میشود . برای هواپیماهایی که در سمت راست Course Arrow باشند CDI به چپ و هواپیماهایی که سمت چپ Course Arrow هستند CDI به سمت راست متمایل میشود .


From & Left
From & Right

To & Left
To & Right


نکته مهم : Heading هواپیما هیچ تاثیری در تعیین Position کردن آن ندارد . در اصل مهمترین کاری که Heading انجام میدهد اینست که اولا اگر اختلاف Selected Course با Heading هواپیما کوچکتر از 90 درجه باشد هر سمتی را که CDI نشان دهد و هواپیما بر اساس آن گردش کند CDI دستگاه Center خواهد شد . یعنی هواپیما به Selected Course مورد نظر خواهد رسید اصطلاحا این حالت را Normal Sensing مینامند . ولی اگر اختلاف Selected Course و Heading بیش از 90 درجه باشد اصطلاحا آنرا Reverse Sensing مینامند . بدان معنی که هر سمتی که CDIنشان میدهد اگر خلافش گردش کنیم به Selected Course مورد نظر خواهیم رسید .

VOR Orientation ( Position Identification ) :

برای تعیین موقعیت کردن توسط VOR ابتدا OBS را میچرخانیم تا CDI در حالت Center قرار گیرد و TO/FROM Indicator در حالت FROMقرار بگیرد در این حالت هرچه که در Top Index بخوانیم همان Present Radial هواپیما خواهد بود .

نکته مهم : Intercepting در VORکاملا شبیه Intercepting در ADF است با همان محدودیت ها .

VOR Tracking & Bracketing :

Tracking در VOR دقیقا همانند Tracking در ADF است و تا حدی نیز ساده تر به این دلیل که اگر خلبان CDI را پیروی کند وهمیشه آنرا در حالت Center نگه دارد عملا روی Radial مورد نظر باقی خواهد ماند از طرفی اختلاف مابین Selected Course و Heading هواپیما در این حالت همان W.C.A میباشد که به صورت اتوماتیک محاسبه میشود . هر زمان در حالت Tracking میزان Heading از Selected Course کوچکتر باشد باد از سمت چپ میوزد و اگر میزان Heading ازSelected Course

بیشتر باشد باد از سمت راست میوزد . کلا روش ثابت ماندن روی یک Bearing یا یک Radial مشخص را در زمانی که Cross Wind وجود داشته باشد با توجه به W.C.A ی که نیاز داریم را اصطلاحا Bracketing مینامند . در این حالت هواپیما روی Bearingمورد نظر بصورت خرچنگی یا Crab Wise حرکت میکند . ولی تصویر آن روی زمین یک خط مستقیم خواهد بود که احتمالا به این عمل Tracking نیز میگویند چون هواپیما روی یک Track خاص ثابت باقی مانده است .

نکته مهم : Tracking و Bracketing هم در حالت In Bound و هم در حالت Out Bound عملیاتی است .

نکته مهم : در زمانهایی که Off Flag داریم عملا دستگاه هیچ درکی از ایستگاه ندارد و اطلاعاتی که به ما میدهد غلط است زمانهایی که این پدیده نمایان میشود عبارتند از :

1) Aircraft On Crossbar

2) Selected Course – Present Radial = 90

3) Abeam The Station

4) During Chang TO To FROM Indication

5) During Station Passage

6) VOR Is Off

7)Aircraft At Long Distance

نکته مهم : زمانهایی که CDI دچار Fluctuation میشود عبارتند از :

1) During Station Passage (Over Head)

حد اکثر 6 درجه قابل قبول است 2) Changing R.P.M در زمان Station Passage سه Indication زیر را خواهیم داشت :

1) CDI Fluctuation

2) TO To FROM Indication

3) Off Flag

VOR Classification :

VOR بر اساس Effective Altitude و Effective Range قابل دریافت میباشد و به سه دسته تقسیم میشود که میتوان به صورت زیر آنها را دسته بندی کرد :

1) Terminal VOR 1000 → 12000 25 NM ( Departure & Arrival )

2) Low VOR 1000 → 18000 40 NM ( Departure & Rout )

3) High VOR 1000 → 14500 40 NM

14500 → 18000 100 NM

18000 → 45000 130 NM

45000 → 60000 100 NM ( Spatial Range )

Time And Distance To The Station :

همانند مسایل ADF میتوان زمان و مسافت را بوسیله VORمحاسبه کرد که از فرمولهای زیر کمک میگیریم :


Time To The Station = Elapse Time Between Two Bearing ÷ Bearing Chang


Distance To The Station = [Elapse Time (min) × TAS Or GS] ÷ Bearing Chang


VOR Accuracy Check :

1) VOT Test :

که به آن VOR Frequency Facility Test هم میگویند . این فرکانس یک فرکانس مستقل از ایستگاه است که صرفا به منظور چک کردن VOR از آن استفاده میشود در زمان این تست هواپیما باید در فرودگاه مورد نظر باشد و Heading و Position هواپیما هیچ تاثیری روی این تست ندارد . زمانی که فرکانس VOT را ست میکنیم و عمل Orientation را بوسیله VOR انجام میدهیم CDI را در حالت Center قرار میدهیم و دستگاه را در حالت FROM قرار میدهیم و در Top Indexعدد 360 را میخوانیم در این حالت دستگاه دقیق و قابل اعتماد است در غیر این صورت تا 4 ± درجه قابل قبول است .

2) Ground Check Point :

این تست توسط فرکانس اصلی خود ایستگاه انجام میشود به طوری که یک شاخص را روی زمین نسبت به ایستگاه مشخص میکنند زمانی که هواپیما روی این شاخص برسد و عمل Orientation را انجام دهد باید Radial از پیش تعیین شده را روی دستگاه بخواند در غیر این صورت تا 4 ± درجه قابل قبول است .

3) Airborne Check :

این چک در محدوده Traffic Pattern یک فرودگاه انجام میشود به طوری که یک شاخص را نسبت به ایستگاه تعیین میکنند زمانی که هواپیما در هنگام پرواز به این شاخص میرسد عمل Orientation را انجام میدهیم آنگاه باید Radial از پیش تعیین شده را بخوانیم در غیر این صورت تا 6 ± درجه قابل قبول است .

4) Enroute Check :

این چک در مسیر پروازی انجام میشود به طوری که روی Track اصلی پرواز یک شاخص را معین میکنند بعد در پرواز هواپیما را در امتداد این نقطه قرار میدهند اگر دوباره Radial پروازی را خواندیم دستگاه دقیق میباشد در غیر این صورت تا 6 ± درجه قابل قبول است .

5) Dual VOR Check :

این چک هک در پرواز و هم روی زمین قابل اجرا میباشد به طوری که هر دو VOR داخل هواپیما را نسبت به یک ایستگاه ست میکنیم و با هر دو VOR تعیین Position میکنیم اگر هر دو یک عدد را نشان داد یعنی هر دو دستگاه قابل اطمینان هستند ولی اگر این دو با هم برابر نبود این اختلاف حداکثر تا 4 ± درجه قابل قبول است .

برای پایین آوردن فشار کار خلبان از Instrument های ترکیبی استفاده کرده اند که معروفترین آنها عبارتند از :

RMI = ADF + VOR + HDG

HSI = VOR + HDG

Radio Compass = ADF + HDG

حسگر جهت در این سه Instrument که باعث میشود همیشه در Top Index این سیستم ها Heading هواپیما ظاهر شود را Flax/Valve میگویند . این سیستم ها از قانون Electro Magnetic Compass طبعیت میکنند هر سیستمی که دارای Flax/Valve باشد نسبت به یک Bank Angel محدود میشود که معمولا این محدودیت بین 30 تا 35 درجه میباشد . هر هواپیمایی که یکی از این سه Instrument را داشته باشد حتما مجهز به سیستم Flax/Valve است .


[align=center] RMI[/align]

همان طور که گفته شد این سیستم ترکیبی از ADF و VOR و HDG است و دارای سه جزء زیر است :

1) Azimuth Card

2) Two Pointer

3) Flax Valve

همیشه در Top Index این سیستم Heading را داریم . روی RMI یک عقربه دوبل و یک عقربه ثابت وجود دارد که عملکرد آنها به این صورت است که Double Pointer معرف ADF Indicator و Single Pointer معرف VOR Indicator است . با توجه به اینکه این سیستم میتواند Heading را نشان دهد در نتیجه اطلاعاتی را که هر عقربه نشان میدهد Magnetic خواهد بود بطوری که اگر RMI را نسبت به یک ایستگاه NDB ست کنیم Head Of The Needle معرف Magnetic Bearing TO است و Tail Of The Needle معرف A/C Position یا همان Present Bearing خواهد بود و اگر RMIرا نسبت به یک ایستگاه VOR ست کنیم انتهای عقربه معرف Present Radial و سر عقربه معرف In Bound Course To The Station میباشد . بزرگترین برتری این سیستم نسبت به VOR و ADF ساده بودن کار با آن است بدان معنی که با نگاه کردن به این Instrument در انتهای عقربه Position هواپیما مشخص است .

نکته مهم : روی این سیستم TO or FROM Indicator وجود ندارد و معیار محاسبه In Bound بودن همانHead Of The Needle و معیار محاسبهOut Bound بودن همان Tail Of The Needle

است . هر هواپیمایی که دارای Flax valve باشد دارای دو Knob است که به منظور تنظیم کردن RMI قبل از پرواز مورد استفاده قرار میگیرد . اگر Heading ی که روی RMI قرار دارد غلط باشد در نتیجه آنچه که دو عقربه نشان میدهند نیز یک اطلاعات غلط است از این رو از دو Knob برای تنظیم کردن Heading با Compass Heading روی RMI استفاده میکنیم . تمامی کارهایی که با ADF و VOR انجام میدهیم با RMI نیز قابل اجراست مانند ,Tracking , Bracketing , Intercepting ... تمامی Limitation هایی که برای ADF تعریف شد در مورد ADF Pointer روی RMI نیز صادق است . تمام Accuracy Check هایی که برای VOR انجام میدهیم میتوانیم در مورد VOR Pointer روی RMI نیز انجام دهیم .

نکته مهم : اگر VOT Test را روی RMI انجام دهیم نوک عقربه باید عدد 180 را نشان بدهد البته با 4± درجه قابل قبول خواهد بود .

RMI Intercepting :

متداول ترین و ساده ترین روش Intercepting یک Radial یا یک Bearing میباشد و البته عملیاتی ترین روش Intercept در پرواز هم هست . در حالت In Bound و Out Bound از دو فرمول در مورد هم VOR و هم ADF استفاده میکنیم .

TO : Intercept Heading = Desired Course → Head Of The Needle → +30/-30

From : Intercept Heading = Tail Of The Needle → Desired Course → +45/-45

اگر RMI دارای Off Flag باشد به دو نوع ظاهر میشود :

Nav Off Flag (1: در اصل زمانی ظاهر میشود که با RMI نتوان Navigation کرد که در این حالت RMI تبدیل به یک Heading Indicator ساده میشود .

Heading Off Flag (2 : زمانی که این Off Flag ظاهر میشود عملا آنچه RMI به ما نشان میدهد اطلاعات غلط است به دلیل آنکه RMI در سیستم Flax Valve دچار مشکل شده است . در این حالت میتوان از این سیستم با ست کردن عدد 0 در Top Index آن مانند یک Fix Card ADF در پرواز استفاده کرد .


[align=center]HIS[/align]

این Instrument ترکیبی از VOR و Heading است در واقع میتوان اینگونه بیان کرد که VOR ی است که روی یک Heading Indicator قرار گرفته است .

نکته مهم : به CDI ی که روی HIS قرار دارد LDI نیز میگویند که همان Lateral Direction Ind است . مزیت این سیستم در این است که دارای Glide Slope Indicator است . خلبان توسط این سیستم میتواند طرح تقرب دقیق همانند ILS Approach را انجام دهد . همچنین تمام پارامترهایی را که برای VOR تعریف کرده ایم در مورد HIS نیز صادق است .

نکته مهم : این Instrument اگر در هواپیما وجود داشته باشد جزو Instrument های اصلی به حساب می آید و معمولا با Auto Pilot هماهنگ است .


[align=center]DME[/align]

این سیستم یکی از دستگاه های کمک ناوبری هواپیما میباشد که عملا با امواج UHF کار میکند . کلا در هواپیمایی غیر نظامی دو سیستم با امواج UHF کار میکنند که یکی DME و دیگری Glide Slope در ILS است . ما در هواپیمایی غیر نظامی UHF Selector نداریم بلکه فرکانس UHF را روی یک فرکانس VHF ست میکنیم یعنی با بستن فرکانس VHF عملا فرکانس UHF را نیز ست کرده ایم . اطلاعاتی را که یک DME به خلبان ارائه میدهند عبارتند از :

1) Distance To The Station

2) Ground Speed ( kts )

3) Time To The Station

Ground Station هایی که یک DME نسبت به آن میتواند حساسیت نشان دهد عبارتند از :

1) VOR / DME → Radial & Distance

2) VORTAK → Radial & Distance

3) Tackan → Distance Only

Tackan یا همان Tactical Air Navigation یک دستگاه کمک ناوبری است که عملا در سیستم های نظامی مورد استفاده قرار میگیرد و صرفا با امواج UHFکار میکند به همین دلیل زمانی که یک هواپیمای Civil به این Station نزدیک میشود از آن Direction و Radial نمیتواند بگیرد و فقط از این دستگاه میتواند DME دریافت کند در صورتی که یک هواپیمای نظامی از یک ایستگاه Tackan هم Radial میگیرد و هم Direction و هم DME . اساس کار این سیستم بر پایه انتقال امواج توسط هواپیما به یک ایستگاه زمینی است و با توجه به پالسهای برگشتی ایستگاه زمینی میتواند از قیاس کردن سرعت موج و زمان رفت و برگشت امواج مسافت را محاسبه کند . که عملا این مسافت همان Slant Distance است . دامنه امواجی که DMEبر اساس آنها کار میکند از MHZ 962 تا MHZ 1213 میباشد . چون امواجی که بین هواپیما و ایستگاه زمینی رد و بدل میشود با یک زاویه انتشار می یابند در نتیجه Slant Distance از مسافت واقعی عددی بزرگتر خواهد شد که اصطلاحا به این اختلاف Slant Range Error میگوییم .

Slanting Error :

این Error زمانی حداقل است که هواپیما در Long Distance و Low Altitude پرواز میکند و در زمانی حداکثر است که ما در Short Distance و High Altitude قرار داشته باشیم که Max Error را در زمانی داریم که Over Head ایستگاه پرواز میکنیم . به طوری که اگر هواپیما ارتفاعی برابر 6067 پا داشته باشد در هنگام Station Passage دستگاه DME فاصله 1 NM را نشان میدهد . پس میتوان گفت که در زمان Station Passage هیچوقت DME عدد صفر نشان نخواهد داد . یکی دیگر از روشهایی که میتوان Slant Range Error را به حداقل رساند این است که به ازای افزایش هر 1000 پا ارتفاع هواپیما 1 تا 1.5 مایل از ایستگاه فاصله بگیریم . حداکثر مسافتی را که DME نشان میدهد 199 nm است و مقدار Error برابر 3% مسافت یا 0.5 nm هر کدام که بزرگتر باشد است .

نکته مهم : محاسبه مسافت توسط DME به موقعیت هواپیما نسبت به ایستگاه ارتباطی ندارد .

این دستگاه Ground Speed را از مقایسه زمان پالسهای رفت و برگشتی محاسبه میکند . دقیق ترین زمانی که DME میتواند Ground Speed هواپیما را محاسبه کند زمانی خواهد بود که هواپیما دقیقا یا To The Station یا From The Station پرواز کند .

در زمانی که هواپیما یک Arc را نسبت به یک ایستگاه نگه داشته است و حدود فاصله آن تا ایستگاه ثابت است سرعتی را که DMEنشان میدهد عملا عددی نزدیک به صفر است .

با توجه به مطالب فوق ما میتوانیم Time To The Station را با توجه به Ground Speed و Distance محاسبه کنیم .

برای شناسایی کردن ایستگاههای DME از Morse Code های سه حرفی استفاده میشود . اگر ایستگاه VOR/DME باشد به ازائ هر 30 ثانیه مورسی که برای VOR داشته باشیم 5 ثانیه مورس برای DME خواهیم داشت . و اگر ایستگاه Vortak باشد به ازائ هر 3 الی 4 مرتبه ای که برای VOR مورس داشته باشیم یک بار برای DMEمورس خواهیم داشت .

نکته مهم : عملا مورس کد برای یک ایستکاه دو کار انجام میدهد اول به جهت شناسایی کردن ایستگاه و دوم به منظور این که معلوم شود ایستگاه عملیاتی است یا نه .

DME Component :

این سیستم شامل سه بخش است :

1) DME Antenna

2) DME Receiver

3) DME Indicator


[align=center]Radar[/align]

یا همان Radio Detecting And Ranging یکی از سیستمهایی است که در هواپیمایی مورد استفاده قرار میگیرد که در اصل این سیستم برای Controller های زمینی کاربرد دارد که یک Radar Man میتواند توسط آن اطلاعات لازم را به یک پرواز اعلام نماید . کلا رادار ها برای دو منظور طراحی شده اند که این دو منظور Navigation و Separation است . در اصل به کمک این سیستم یک Controller میتواند بین دو هواپیما هم از لحاظ Vertically و هم از لحاظ Horizontally یک Separation ایجاد کند همینطور میتواند در یک مسیر پروازی هواپیماها را Monitor داشته باشد و توسط Vector هایی که به آنها میدهد آنها را در طول مسیر پروازی راهنمایی کند . کلا رادارها به ما دو دسته اطلاعات میدهند اول A/C Position و دوم A/C Range Or Distance نسبت به ایستگاه رادار است . اساس کار رادار بر پایه فرستادن امواج از طرف یک ایستگاه زمینی به Target هایی میباشد که در حال پروازند با بازتاب امواج از این Target ها رادار میتواند اطلاعات را بدست آورد . به طور کلی رادارها به دو دسته تقسیم میشوند که هر کدام دارای زیر مجموعه هایی هستن که دسته بندی آنها به این صورت است :

Primary Radar :

با توجه به ضعفهایی که داشتند موجب شدند که رادارهای Secondary طراحی شوند که این معایب عبارتند از :

1- اندازه Target ها روی Radar Scope رابطه مستقیم با اندازه هواپیماها داشت یعنی هرچه هواپیما بزرگتر بود Target آن نیز در صفحه رادار بزرگتر بود این مسئله مشکلاتی را بوجود آورد .

2- عوامل طبیعی ماند Lighting و Precipitation میتوانستند روی صفحه نمایشگر این رادارها تاثیرات منفی بگذارند .

3- مهمترین ضعف این رادارها در این بود که شناسایی کردن Target ها روی صفحه همیشه همراه با یک سری گردش ها و مانورهای خاص بود به تعبیر دیگر Identify کردن هواپیماها روی صفحه رادار به راحتی انجام نمیشد .

با توجه به این معایب رادارهایی طراحی شد با نام Secondary Surveillance Radar یا همان SSR که در آنها معایب فوق برطرف شد . یعنی عملا عوامل طبیعی روی صفحه آنها تاثیر نمیگذاشت و سایز همه هواپیما ها با هم برابر بود و Ident کردن ترافیکهای پروازی به راحتی انجام پذیر بود . که این کار توسط دستگاهی به نام Transponder انجام میگیرد در اصل Transponder قسمتی از دستگاه کنترل زمینی است که درون هواپیما قرار دارد و توسط کدهایی که روی این دستگاه میتوانیم ست کنیم شناسایی هواپیما توسط Controller بسیار راحت خواهد شد .

Transponder = Transmitter + Responder

در اصل Transponder لازمه کار با رادارهای SSR میباشد . بطوری که با ست کردن کدهایی چهار رقمی که معمولا از طرف ATC به خلبان داده میشود میتوان Sector به Sector تغییر مسیر داد . زمانی که کد مورد نظر را روی Transponder ست میکنیم سه دسته اطلاعات به ATC میدهد که عبارتند از :

1) Call Sign Or Flight Number

2) Ground Speed

3) Altitude

به طور کلی Transponder دارای دو مد A و C است . اگر از مد A استفاده شود همیشه در کنار Target دو آیتم Call Sign و Ground Speed مشخص است اما اگر از مد C استفاده شود علاوه بر دو آیتم فوق Altitude نیز روی صفحه رادار ظاهر میشود پس میتوان گفت که مد C مخصوص ارتفاع است .

متداول ترین نوع Transponder ی که در هواپیمایی مورد استفاده قرار میگیرد 4096 کدی است که تعدادی از این کد ها Standard Code هستند که در قوانین آمده است که با ست کردن این کدها Alarm برای Controller به صدا در خواهد آمد و شکل Target روی صفحه تغییر میکند که این کدها عبارتند از :

1) Emergency 7700

2) Radio Frailer 7600

3) Hi Jack 7500


نام دیگر SSR همان Air Traffic Control Beacon System (A.T.C.B.S) است .

Transponder Receiver :

در قسمت Radio Panel هواپیما قرار دارد و دارای یک Knob است که دارای چند حالت میباشد که حالات آن عبارتند از :

1) Standby Position :

زمانی که Transponder روی این حالت قرار دارد عملا جوابی به ایستگاه زمینی نمیفرستد یکی از کارایی های این حالت این است که باعث Warm Up شدن دستگاه میشود که معمولا بین 1 تا 2 دقیقه طول میکشد . در کل میتوان گفت در زمان Ground Operation هواپیما Transponder باید در این حالت باشد .

2) On Position :

معمولا قبل از Take Off یعنی زمانی که هواپیما در ابتدای باند قرار دارد Transponder باید روی این حالت قرار گیرد تا بتواند نسبت به ایستگاه زمینی آماده پاسخگویی باشد . در این حالت چراغ روی Transponder به حالت چشمک زن در می آید .

3) Ident Position :

معمولا از این حالت زمانی استفاده میکنیم که ATC از ما بخواهد . هر زمان Transponder روی این حالت قرار بگیرد جوابی که به ایستگاه زمینی میفرستد با پالسهای قوی تر است و باعث میگردد که Target روی Scope نورانی تر و نمایانتر گردد و این باعث میشود شناسایی کردن آن برای ATC راحت تر شود .

4) Test Position :

قبل از پرواز Transponder باید چک شود به همین دلیل زمانی که Transponder را روی این حالت قرار میدهیم یک مدار داخل سیستم میفرستد که یک Self Test را برای دستگاه انجام میدهد که اگر دستگاه درست باشد چراغ روی Transponder به حالت چشمک زن در می آید در غیر این صورت اگر چراغ یک سره روشن یا یک سره خاموش ماند در هر دو صورت Transponder برای پرواز قابل اعتماد نیست .

نکته مهم : امواجی که SSR به طرف هواپیما میفرستد روی فرکانس 1030 MHZ و دریافت آن روی فرکانس 1090 MHZ است .
منبع:http://mehdianjam.blogfa.com/post-10.aspx

[SAEID 2,829]

خیلی جالب بود. حامد جان اگر مطالب از این دست داری لطفا به سایت ارسالشون کن. :!:

[hamed_713 242]

البته اين كار رو مي كنم.علي رغم اينكه دوستان كمي به اينگونه مطالب علاقه مند هستند. :!:

[Falcon_11 1]

مطلب خيلي جالبي بود.من شخصا به مطالب مربوط به هوانوردي بسيار علاقه مندم.از بابت اين مطلب خوب هم تشكر :!:

[hightech 1,596]

ممنون جناب hamed_713 خیلی کامل بود مخصوصا اینکه بحثتون رو بخش بندی کرده بودین (برای پیگیری مطلب خیلی خوبه) منتظر مطالب علمی شما هستم (چرا اینقدر زود این مطلب از صفحه اول بیرون پرید؟!!!!!)