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Aproximación controlada desde tierra

En aviación , una aproximación controlada desde tierra ( GCA ) es un tipo de servicio proporcionado por los controladores de tránsito aéreo mediante el cual guían a las aeronave...

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En aviación , una aproximación controlada desde tierra ( GCA ) es un tipo de servicio proporcionado por los controladores de tránsito aéreo mediante el cual guían a las aeronaves hacia un aterrizaje seguro, incluso en condiciones meteorológicas adversas, basándose en imágenes de radar primarias . Generalmente, una GCA utiliza información de un radar de aproximación de precisión (PAR, para aproximaciones de precisión con guía de senda de planeo vertical ) o de un radar de vigilancia aeroportuaria (ASR, que proporciona una aproximación de radar de vigilancia no de precisión sin guía de senda de planeo). El término GCA puede referirse a cualquier tipo de aproximación guiada por radar terrestre, como un PAR, un PAR sin senda de planeo o un ASR. [ 1 ] Una aproximación que utiliza ASR se conoce como aproximación de vigilancia . [ 2 ] Cuando se proporciona guía tanto vertical como horizontal del PAR, la aproximación se denomina aproximación de precisión . Si no se proporciona una senda de planeo del PAR, incluso si se utiliza equipo PAR para guía lateral, se considera una aproximación no de precisión .

Historia

Primeros experimentos

El concepto GCA fue coinventado por el físico nuclear Luis Alvarez y Lawrence H. Johnston . [ 3 ] [ 4 ] Originario de la Universidad de California, Berkeley , en 1941 Alvarez fue invitado a unirse al Laboratorio de Radiación del MIT , recientemente inaugurado . El "RadLab" se había formado para desarrollar sistemas de radar basados ​​en el magnetrón de cavidad , revelado por sus inventores británicos durante la Misión Tizard a finales de 1940. Para cuando Alvarez llegó a Boston , el RadLab ya había desarrollado un prototipo de un nuevo radar antiaéreo conocido como XT-1, que tenía la capacidad de rastrear automáticamente un objetivo seleccionado una vez "fijado" . Las versiones de producción del XT-1 comenzarían a entregarse en 1944 como el famoso SCR-584 . [ 5 ]

Álvarez también era piloto de avionetas y conocía los problemas que suponía aterrizar aviones con mal tiempo. Rápidamente preguntó si el XT-1 podría utilizarse para esta función; una vez fijado el objetivo en un solo avión, el operador del radar podía leer las pantallas del radar y dar instrucciones al piloto para que lo guiara hasta un punto cercano a la pista. El 10 de noviembre de 1941, se le concedió tiempo de vuelo en el XT-1 y logró medir con éxito la posición de un avión que aterrizaba con la precisión requerida. En la primavera de 1942, el XT-1 se trasladó a Elizabeth City, Carolina del Norte , donde la trayectoria de aterrizaje se extendía sobre el estuario del río Pasquotank . Allí, el sistema demostró ser incapaz de distinguir entre el avión y su reflejo en el agua. [ 5 ]

Nuevos escáneres

El XT-1 se basaba en el concepto de escaneo cónico , que aumenta considerablemente la precisión angular del radar al rotar el haz alrededor de un patrón cónico de aproximadamente 15 grados de diámetro. Esto provocaba que el haz barriera periódicamente el agua cuando apuntaba cerca del horizonte, lo que ocurría con frecuencia cuando la aeronave se aproximaba al suelo. [ 5 ]

En mayo de 1942 se desarrolló una nueva metodología que combinaba un radar de vigilancia aeroportuaria (ASR) de banda S , que dirigía la aeronave hacia el área general del aeropuerto, y un segundo radar de banda X , el radar de aproximación de precisión (PAR), con antenas separadas para la guía vertical y horizontal, que se movían de tal manera que evitaban detectar el suelo. [ 5 ]

El primer ejemplo del nuevo sistema, conocido como Mark I, comenzó a probarse en noviembre de 1942. Una versión mejorada, Mark II, sustituyó las antenas de exploración mecánicas por una "caja de compresión" de guía de ondas que realizaba la misma exploración sin que las antenas se movieran. Mark II también introdujo los "indicadores de posición de plano parcial expandido" [ 5 ] , posteriormente reemplazados por el nombre más sencillo de "exploración beta".

Primeros pedidos

Para cuando el Mark II estuvo listo, las Fuerzas Aéreas del Ejército de los EE. UU. ya habían desplegado ampliamente el sistema de aterrizaje instrumental (ILS) SCS-51 para esta función, y no mostraron interés en el nuevo sistema. Sin embargo, en junio de 1942, la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico encargó diez ejemplares de todos modos, otorgando el contrato a Gilfillan Brothers en Los Ángeles. [ 5 ]

Mientras tanto, continuaron las pruebas con el Mark I. En noviembre de 1942, se trasladó a la base de la Guardia Nacional Aérea de Quonset Point, donde Álvarez comenzó a practicar aproximaciones con el sistema. El alférez de la Armada Bruce Giffin enjabonó el parabrisas de su SNB para demostrar su confianza en el sistema. El 1 de enero de 1943, un Consolidated PBY Catalina casi se quedó sin combustible y se vio obligado a aterrizar a pesar del mal tiempo. El operador del Mark I logró que el PBY aterrizara con éxito, el primer "salvado". [ 5 ]

Esta historia llamó la atención del Pentágono , y el 14 de febrero de 1943 se realizó una demostración en el Aeropuerto Nacional de Washington. Esto resultó en un contrato inmediato del Cuerpo de Señales del Ejército para 57 ejemplares de lo que denominaron MPN-1A de Gilfillan, mientras que la Armada de los EE. UU. realizó un segundo contrato para 80 MPN-IC de Bendix Radio. Posteriormente se realizaron varios pedidos adicionales, incluido un pedido del Ejército para 200 unidades de ITT . [ 5 ]

Interés del Reino Unido

El Reino Unido mantuvo un contacto estrecho con sus homólogos de RadLab e inmediatamente mostró interés en el sistema. El Reino Unido había desarrollado su propio sistema de aproximación de baja precisión basado en el concepto de haz de Lorenz , que dependía únicamente de un receptor de radio de audio convencional. Este sistema, el Sistema de Baliza de Aproximación a Ciegas (BLS) , proporcionaba solo guía horizontal y no era lo suficientemente preciso para utilizarse como sistema de aterrizaje principal. El ILS ofrecía la precisión y la guía vertical necesarias, pero requeriría la instalación de nuevas radios e instrumentos en cada aeronave. Dado que el GCA también requería únicamente un receptor de radio convencional para su funcionamiento, sería mucho más fácil de utilizar con las vastas flotas de bombarderos. [ 5 ]

En junio de 1943, el Mark I fue enviado al Reino Unido a bordo del acorazado HMS Queen Elizabeth y desplegado en la base aérea de Elsham Wolds para realizar pruebas. Durante los meses siguientes, se llevaron a cabo más de 270 aproximaciones, incluyendo el regreso de 21 Avro Lancaster en una misión operativa la noche del 23 de agosto. Esto dio lugar a una solicitud de préstamo y arriendo para que cada aeródromo del Mando de Bombarderos de la RAF contara con un radar GCA . Este pedido contribuyó a consolidar el interés estadounidense en el sistema, y ​​acordaron dejar el prototipo en el Reino Unido. [ 5 ]

Entregas y uso de posguerra

Los primeros ejemplares del AN/MPN-1A de producción se entregaron al Ejército en otoño de 1944. La primera unidad operativa se desplegó en Verdún en diciembre. Pronto se entregaron unidades al Pacífico, que se instalaron en Iwo Jima . Al final de la guerra, la mayoría de los aeródromos de Europa y el Pacífico contaban con uno. [ 5 ]

A principios de 1946, tres MPN-1 excedentes fueron entregados a la Junta de Aeronáutica Civil y colocados en el Aeropuerto Nacional de Washington , el Aeropuerto LaGuardia y el Aeropuerto Chicago-Midway . Esto dio lugar a nuevos pedidos de versiones más avanzadas de los sistemas ASR y PAR. [ 5 ]

Descripción general

El control terrestre de aproximación es la técnica de control de tráfico aéreo más antigua que implementa completamente el radar para el manejo de aeronaves. El sistema era simple, directo y funcionaba bien, incluso con pilotos sin experiencia previa. Requiere una comunicación fluida entre los controladores de tráfico aéreo en tierra y los pilotos de las aeronaves que se aproximan. Solo se guía a un piloto a la vez (máximo dos en ciertas circunstancias). Los controladores supervisan sistemas de radar de aproximación de precisión para determinar el rumbo y la altitud exactos de las aeronaves que se aproximan. Posteriormente, los controladores proporcionan instrucciones verbales por radio a los pilotos para guiarlos al aterrizaje. Las instrucciones incluyen correcciones de velocidad de descenso (trayectoria de planeo) y rumbo (trayectoria) necesarias para seguir la trayectoria de aproximación correcta.

Un helicóptero Sea King de la Armada de los Estados Unidos realiza una aproximación controlada desde tierra, 1964.

En la pantalla del radar de aproximación de precisión (PAR) se muestran dos trayectorias:

  • Acimut, que muestra la posición de la aeronave en relación con la trayectoria de aproximación horizontal.
  • Elevación, que muestra la posición vertical en relación con la trayectoria de planeo publicada.

Siguiendo las instrucciones del controlador para mantener la aeronave en la senda de planeo y en la línea central de aproximación, el piloto llegará con precisión sobre la zona de toma de contacto de la pista. Para garantizar la integridad de la comunicación por radio, los controladores deben realizar transmisiones de radio a intervalos mínimos determinados, según el tipo de flujo de aproximación y la fase de la misma. Para aterrizar, los pilotos deben tener la pista o su entorno a la vista antes de alcanzar la altura de decisión para las aproximaciones PAR (normalmente entre 100 y 400  pies por encima de la zona de toma de contacto de la pista) o antes del punto de aproximación frustrada para las aproximaciones de no precisión. La visibilidad mínima publicada y la altura de decisión/altitud mínima de descenso varían según la iluminación de la aproximación y de la pista, los obstáculos en el corredor de aproximación, el tipo de aeronave y otros factores. Los pilotos de vuelos comerciales deben demostrar periódicamente su competencia en aproximaciones PAR, y los controladores de la GCA deben realizar un número mínimo de dichas aproximaciones al año para mantener su competencia.

Debido a su naturaleza laboriosa (normalmente se requiere un controlador GCA por cada aeronave en aproximación final), los GCA ya no se utilizan de forma generalizada en aeropuertos civiles y se están eliminando en muchas bases militares. Sin embargo, en algunos lugares de Estados Unidos, los controladores de tráfico aéreo deben mantener su dominio, mientras que la Fuerza Aérea Belga sigue utilizando el PAR para aproximaciones controladas desde tierra a diario. La OTAN ha mantenido activo el GCA mientras la aviación civil adoptaba el sistema de aterrizaje instrumental (ILS). Las aproximaciones basadas en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que proporcionan guía lateral y vertical, se están generalizando, con mínimos de aproximación tan buenos o casi tan buenos como los de GCA o ILS. Las aproximaciones modernas con ILS y GPS eliminan la posibilidad de error humano por parte del controlador y pueden atender a muchas aeronaves simultáneamente. La aproximación controlada desde tierra es útil cuando la aeronave que se aproxima no está equipada con ayudas a la navegación sofisticadas, y también puede salvar vidas cuando las ayudas a la navegación a bordo de la aeronave no funcionan, siempre que funcione una radio de comunicación. En ocasiones, los pilotos cualificados también solicitan la aproximación controlada desde tierra basada en PAR cuando se enfrentan a una emergencia a bordo para aligerar su carga de trabajo. En Estados Unidos, las aproximaciones instrumentales deben ser supervisadas por un PAR (si existe uno con una trayectoria de aproximación final coincidente) durante ciertas condiciones, como la oscuridad o el mal tiempo, según la agencia de control (USAF, Ejército de EE. UU., Armada de EE. UU. o FAA) o a petición del piloto. [ 1 ]

Las aproximaciones controladas desde tierra se han representado en varias películas, entre ellas Strategic Air Command , The Big Lift , Airport , Julie y Skyjacked .

La novela Glide Path, de Arthur C. Clarke, ficcionaliza el desarrollo original de la GCA.

Clarke contribuyó a la aplicación temprana del control de actitud terrestre (GCA). El GCA se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial para permitir que los pilotos que regresaban a la base aterrizaran de forma segura en condiciones de poca visibilidad . Fue fundamental para mantener el flujo de suministros durante el puente aéreo de Berlín en 1948-1949.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "JO 7110.65Y - Información del documento de control de tráfico aéreo" . Administración Federal de Aviación .
  2. ↑ "aproximación controlada desde tierra" . Diccionario de aviación . Diccionarios y enciclopedias académicas.
  3. ↑ Álvarez, Luis (1987). Álvarez: Aventuras de un físico . Nueva York: Basic Books, Inc. pp. 95–110 , 133. ISBN  0465001157.
  4. ↑ Brown, Louis (1999). Imperativos técnicos y militares: Una historia del radar en la Segunda Guerra Mundial . Nueva York: Taylor & Francis Group, LLC. págs. 193–195 . ISBN  9780750306591.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jolley, Neal (mayo de 1993). "Invención del radar de aproximación de control terrestre en los Laboratorios de Radiación del MIT". Revista IEEE Aerospace and Electronic Systems . 8 (5): 57. doi : 10.1109/62.212592 . S2CID 33655059 . 
  • "El radar se convierte en un salvavidas". Popular Science , julio de 1946, págs.  82-84, primer artículo detallado para el público general sobre el radar GCA.