Navegación aérea

Los principios básicos de la navegación aérea son similares a los de la navegación general , e implican la planificación, el registro y el control del movimiento de una aeronave de un lugar a otro. ^{[ 1 ]} En aviación, la navegación desempeña un papel fundamental para garantizar que las aeronaves operen de forma segura y eficiente dentro del espacio aéreo controlado y a lo largo de las rutas designadas, de acuerdo con las normas internacionales. ^{[ 2 ]}

La navegación aérea exitosa implica pilotar una aeronave de un lugar a otro sin perderse, sin infringir las leyes de aviación ni poner en peligro la seguridad de quienes se encuentran a bordo o en tierra . La navegación aérea difiere de la navegación de embarcaciones terrestres en varios aspectos: las aeronaves viajan a velocidades relativamente altas, lo que deja menos tiempo para calcular su posición durante el trayecto. Normalmente, las aeronaves no pueden detenerse en pleno vuelo para determinar su posición con tranquilidad. La seguridad de las aeronaves está limitada por la cantidad de combustible que pueden transportar; una embarcación terrestre generalmente puede perderse, quedarse sin combustible y simplemente esperar el rescate. La mayoría de las aeronaves no cuentan con rescate en vuelo. Además, las colisiones con obstáculos suelen ser fatales. Por lo tanto, la conciencia constante de la posición es fundamental para los pilotos de aeronaves.

Las técnicas de navegación aérea dependerán de si la aeronave vuela bajo reglas de vuelo visual (VFR) o reglas de vuelo instrumental (IFR). En este último caso, el piloto navegará exclusivamente mediante instrumentos y ayudas a la navegación por radio, como balizas, o siguiendo las instrucciones del control de tráfico aéreo mediante radar . En el primer caso, el piloto navegará principalmente por estima , combinando la navegación a estima con observaciones visuales (conocida como pilotaje ), consultando mapas adecuados. Esto puede complementarse con ayudas a la navegación por radio o sistemas de posicionamiento por satélite .

El primer paso en la navegación es decidir el destino. Un piloto privado que planifica un vuelo bajo reglas de vuelo visual (VFR) suele utilizar una carta aeronáutica de la zona, publicada específicamente para pilotos. Este mapa muestra de forma destacada el espacio aéreo controlado , las ayudas a la navegación por radio y los aeródromos , así como los peligros para el vuelo, como montañas, antenas de radio altas, etc. También incluye suficiente información del terreno (pueblos, carreteras, zonas boscosas) para facilitar la navegación visual. En el Reino Unido , la CAA publica una serie de mapas que cubren todo el territorio británico a diversas escalas, actualizados anualmente. La información también se actualiza en los avisos a los aviadores (NOTAM).

El piloto elegirá una ruta, procurando evitar el espacio aéreo controlado no permitido para el vuelo, las zonas restringidas, las zonas peligrosas, etc. La ruta elegida se traza en el mapa y las líneas que la componen se denominan trayectoria . El objetivo de la navegación posterior es seguir la trayectoria elegida con la mayor precisión posible. En ocasiones, el piloto puede optar, en un tramo del vuelo, por seguir un accidente geográfico claramente visible en tierra, como una vía férrea, un río, una carretera o la costa.

Cuando una aeronave está en vuelo, se mueve con respecto a la masa de aire que atraviesa; por lo tanto, mantener una trayectoria precisa sobre el terreno no es tan fácil como parece, a menos que no haya viento, algo muy poco frecuente. El piloto debe ajustar el rumbo para compensar el viento y así seguir la trayectoria sobre el terreno. Inicialmente, el piloto calculará los rumbos para cada tramo del viaje antes de la salida, utilizando las direcciones y velocidades del viento pronosticadas por las autoridades meteorológicas . Estas cifras suelen ser precisas y se actualizan varias veces al día, pero la naturaleza impredecible del clima implica que el piloto debe estar preparado para realizar ajustes adicionales en vuelo. Un piloto de aviación general (AG) suele utilizar un ordenador de vuelo (un tipo de regla de cálculo ) o un ordenador de navegación electrónico diseñado específicamente para calcular los rumbos iniciales.

El instrumento principal de navegación es la brújula magnética . La aguja o tarjeta se alinea con el norte magnético , que no coincide con el norte geográfico , por lo que el piloto debe tener en cuenta esta variación magnética (o declinación). La variación que se aplica localmente también se muestra en el mapa de vuelo. Una vez que el piloto ha calculado los rumbos necesarios, el siguiente paso es calcular los tiempos de vuelo para cada tramo. Esto es necesario para realizar una navegación a estima precisa . El piloto también debe considerar la menor velocidad inicial durante el ascenso para calcular el tiempo hasta el punto de máxima elevación. Asimismo, es útil calcular el punto de máxima elevación, es decir, el punto en el que el piloto planea iniciar el descenso para el aterrizaje.

El tiempo de vuelo dependerá tanto de la velocidad de crucero deseada de la aeronave como del viento: un viento de cola acortará los tiempos de vuelo, mientras que un viento de frente los alargará. El ordenador de vuelo dispone de escalas que facilitan a los pilotos estos cálculos.

El punto de no retorno , a veces denominado PNR, es el punto de un vuelo en el que un avión tiene el combustible justo, más la reserva obligatoria, para regresar al aeródromo de partida. Más allá de este punto, esa opción se cierra y el avión debe dirigirse a otro destino. Alternativamente, con respecto a una gran región sin aeródromos, por ejemplo, un océano, puede significar el punto antes del cual es más probable dar la vuelta y después del cual es más probable continuar. De manera similar, el punto de tiempo igual, denominado ETP (también punto crítico), es el punto del vuelo en el que se tardaría el mismo tiempo en seguir volando en línea recta o regresar al aeródromo de partida. El ETP no depende del combustible, sino del viento, que produce un cambio en la velocidad respecto al suelo al salir y al regresar al aeródromo de partida. En condiciones de viento nulo, el ETP se encuentra a medio camino entre los dos aeródromos, pero en realidad se desplaza dependiendo de la velocidad y la dirección del viento.

Por ejemplo, una aeronave que sobrevuela el océano debería calcular las ETP (Presiones de Vuelo Esenciales) para casos de un motor inoperativo, despresurización y ETP normales; cada una de estas situaciones podría corresponder a diferentes puntos de la ruta. Por ejemplo, en caso de un motor inoperativo o despresurización, la aeronave se vería obligada a descender a altitudes operativas más bajas, lo que afectaría su consumo de combustible, velocidad de crucero y velocidad respecto al suelo. Por lo tanto, cada situación requeriría una ETP diferente.

Los aviones comerciales no pueden operar en rutas que estén fuera del alcance de un lugar de aterrizaje adecuado en caso de emergencia, como una falla de motor. Los cálculos de ETP sirven como estrategia de planificación, de modo que las tripulaciones siempre tengan una vía de escape en caso de emergencia, lo que permite un desvío seguro al aeropuerto alternativo elegido.

La etapa final consiste en identificar las zonas por las que pasará la ruta y anotar todos los pasos a seguir: con qué unidades de control de tráfico aéreo contactar, las frecuencias adecuadas, los puntos de reporte visual, etc. También es importante anotar las regiones de ajuste de presión que se ingresarán, para que el piloto pueda solicitar el QNH (presión atmosférica) de dichas regiones. Finalmente, el piloto debe tener en mente planes alternativos en caso de que la ruta no pueda volarse por algún motivo, siendo las condiciones meteorológicas imprevistas la causa más común. En ocasiones, el piloto puede tener que presentar un plan de vuelo para un destino alternativo y llevar combustible suficiente para ello. Cuanto más trabajo pueda realizar un piloto en tierra antes del despegue, más fácil será el vuelo.

Una vez en vuelo, el piloto debe esforzarse por seguir el plan, de lo contrario, es muy fácil perderse. Esto es especialmente cierto si vuela de noche o sobre terreno sin referencias. Esto significa que el piloto debe ceñirse a los rumbos, altitudes y velocidades calculados con la mayor precisión posible, a menos que vuele bajo reglas de vuelo visual . El piloto visual debe comparar regularmente el terreno con el mapa ( navegación ) para asegurarse de que se está siguiendo la ruta, aunque los ajustes generalmente se calculan y planifican. Normalmente, el piloto volará durante un tiempo según lo planeado hasta un punto donde las características del terreno sean fácilmente reconocibles. Si el viento es diferente al esperado, el piloto debe ajustar el rumbo en consecuencia, pero esto no se hace por intuición, sino mediante cálculo mental, a menudo utilizando la regla de 1 en 60. Por ejemplo, un error de dos grados a mitad de camino se puede corregir ajustando el rumbo cuatro grados en la dirección opuesta para llegar a la posición al final del tramo. Este es también un momento para reevaluar el tiempo estimado para el tramo. Un buen piloto se volverá experto en aplicar diversas técnicas para mantenerse en la ruta.

Si bien la brújula es el instrumento principal para determinar el rumbo, los pilotos suelen recurrir al indicador de dirección (ID), un dispositivo giroscópico mucho más estable que la brújula. La lectura de la brújula se utiliza para corregir periódicamente cualquier desviación ( precesión ) del ID. La brújula solo mostrará una lectura estable cuando la aeronave haya mantenido un vuelo recto y nivelado el tiempo suficiente para que se estabilice.

Si el piloto no puede completar un tramo, por ejemplo, debido a mal tiempo o a que la visibilidad cae por debajo de los mínimos permitidos por su licencia, deberá desviarse a otra ruta. Dado que se trata de un tramo no planificado, el piloto debe calcular mentalmente los rumbos adecuados para obtener la nueva trayectoria deseada. El uso del ordenador de vuelo suele ser poco práctico, por lo que se emplean técnicas mentales para obtener resultados aproximados. El viento se suele tener en cuenta asumiendo que seno A = A, para ángulos menores de 60° (cuando se expresa como una fracción de 60°, por ejemplo, 30° es 1/2 de 60°, y seno 30° = 0,5), lo cual es suficientemente preciso. Un método para calcular esto mentalmente es el código del reloj . Sin embargo, el piloto debe estar especialmente atento al volar desvíos para mantener la conciencia de su posición.

Algunas desviaciones pueden ser temporales, por ejemplo, para rodear una nube de tormenta. En estos casos, el piloto puede virar 60 grados respecto a su rumbo deseado durante un tiempo determinado. Una vez que haya superado la tormenta, puede volver a girar 120 grados en la dirección opuesta y mantener ese rumbo durante el mismo tiempo. Esta maniobra, denominada «estrella de viento», le permitirá retomar su ruta original, aunque el tiempo de vuelo se incrementará en la duración de una etapa de la desviación.

Otra razón para no confiar en la brújula magnética durante el vuelo, además de calibrar el indicador de rumbo de vez en cuando, es que las brújulas magnéticas están sujetas a errores causados ​​por las condiciones de vuelo y otras interferencias internas y externas en el sistema magnético. ^{[ 3 ]}

Muchas aeronaves de aviación general están equipadas con diversos sistemas de ayuda a la navegación, como el radiogoniómetro automático (ADF), la navegación inercial , las brújulas , la navegación por radar , el radiotelescopio omnidireccional VHF (VOR) y el sistema global de navegación por satélite (GNSS).

El ADF utiliza balizas no direccionales (NDB) en tierra para controlar una pantalla que muestra la dirección de la baliza desde la aeronave. El piloto puede usar esta marcación para trazar una línea en el mapa que indique la marcación desde la baliza. Al usar una segunda baliza, se pueden trazar dos líneas para ubicar la aeronave en la intersección de las líneas. Esto se denomina corte transversal. Alternativamente, si la trayectoria pasa directamente por encima de una baliza, el piloto puede usar el instrumento ADF para mantener el rumbo con respecto a la baliza, aunque "seguir la aguja" es una mala práctica, especialmente en presencia de un fuerte viento cruzado; la trayectoria real del piloto girará en espiral hacia la baliza, lo cual no es lo previsto. Las NDB también pueden dar lecturas erróneas porque utilizan longitudes de onda muy largas , que se desvían y reflejan fácilmente por las características del terreno y la atmósfera. Las NDB se siguen utilizando como un método común de navegación en algunos países con relativamente pocas ayudas a la navegación.

El VOR es un sistema más sofisticado y sigue siendo el principal sistema de navegación aérea establecido para aeronaves que vuelan bajo reglas de vuelo instrumental (IFR) en aquellos países con numerosas ayudas a la navegación. En este sistema, una baliza emite una señal modulada especial que consiste en dos ondas sinusoidales desfasadas . La diferencia de fase corresponde al rumbo real con respecto al norte magnético (en algunos casos, al norte geográfico) desde el que se encuentra el receptor a la estación. El resultado es que el receptor puede determinar con certeza el rumbo exacto desde la estación. Nuevamente, se utiliza un corte transversal para determinar la ubicación. Muchas estaciones VOR también cuentan con equipos adicionales llamados DME ( equipos de medición de distancia ) que permiten a un receptor adecuado determinar la distancia exacta a la estación. Junto con el rumbo, esto permite determinar una posición exacta a partir de una sola baliza. Para mayor comodidad, algunas estaciones VOR también transmiten información meteorológica local que el piloto puede escuchar, posiblemente generada por un Sistema Automatizado de Observación de Superficie (AOS). Un VOR ubicado junto a un DME suele ser un componente de un TACAN .

Antes de la llegada del GNSS , la navegación celeste también era utilizada por navegantes entrenados. ^{[ 4 ]} Esto era especialmente cierto en bombarderos militares y aviones de transporte en caso de que se apagaran todas las ayudas electrónicas a la navegación en tiempos de guerra. Originalmente, los navegantes usaban un astrodomo y un sextante o un octante de burbuja convencional , pero el sextante periscópico, más aerodinámico, se utilizó desde la década de 1940 hasta la de 1990. Desde la década de 1970, los aviones comerciales utilizaron sistemas de navegación inercial , especialmente en rutas intercontinentales, hasta que el derribo del vuelo 007 de Korean Air Lines en 1983 impulsó al gobierno estadounidense a poner el GPS a disposición del público civil.

Finalmente, una aeronave puede ser supervisada desde tierra mediante información de vigilancia, por ejemplo, obtenida por radar o multilateración . El control de tráfico aéreo (ATC) puede entonces proporcionar información al piloto para ayudarle a determinar su posición, o incluso indicarle la posición de la aeronave, dependiendo del nivel de servicio de ATC que esté recibiendo.

El uso de GNSS en aeronaves es cada vez más común. El GNSS proporciona información muy precisa sobre la posición, altitud, rumbo y velocidad respecto al suelo de la aeronave. El GNSS pone a disposición de los pilotos de aviación general la precisión de navegación que antes estaba reservada a las grandes aeronaves equipadas con RNAV . Recientemente, muchos aeropuertos incluyen aproximaciones instrumentales GNSS . Estas aproximaciones consisten en superposiciones a las aproximaciones de precisión y no precisión existentes, o bien en aproximaciones GNSS independientes . Las aproximaciones con las alturas de decisión más bajas generalmente requieren que el GNSS se complemente con un segundo sistema, como el Sistema de Aumentación de Área Amplia (WAAS) de la FAA.

Los navegantes de vuelo civiles (un puesto de tripulación aérea mayormente redundante, también llamado "navegante aéreo" o "navegante de vuelo") se empleaban en aeronaves antiguas, generalmente entre finales de la década de 1910 y la de 1970. El miembro de la tripulación, ocasionalmente dos navegantes para algunos vuelos, era responsable de la navegación del viaje, incluyendo la navegación por estima y la navegación astronómica . Esto era especialmente esencial cuando los viajes se realizaban sobre océanos u otras grandes masas de agua, donde originalmente no se disponía de ayudas a la navegación por radio. (Actualmente, la cobertura satelital se proporciona en todo el mundo). Con la entrada en funcionamiento de sofisticados sistemas electrónicos y GNSS , el puesto de navegante se eliminó y su función fue asumida por pilotos-navegantes con doble licencia, y más tarde por los pilotos principales del vuelo (capitán y primer oficial), lo que resultó en una reducción del número de puestos de tripulación aérea para vuelos comerciales. Dado que la instalación de sistemas de navegación electrónica en los paneles de instrumentos del capitán y del primer oficial era relativamente sencilla, el puesto de navegante en la aviación comercial (pero no necesariamente en la militar) se volvió redundante. (Algunos países exigen a sus fuerzas aéreas que vuelen sin ayudas a la navegación en tiempos de guerra , por lo que aún requieren un puesto de navegante). La mayoría de los navegantes aéreos civiles se jubilaron o fueron despedidos a principios de la década de 1980. ^{[ 5 ]}

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Citas

Bibliografía

• Calculadora de navegación terrestre para Windows (gratuita)
• Vuela lejos: tutoriales de navegación aérea