Sistema de aterrizaje instrumental

En aviación , el sistema de aterrizaje instrumental ( ILS ) es un sistema de radionavegación de precisión que proporciona guía de corto alcance a las aeronaves para permitirles aproximarse a una pista de aterrizaje de noche o con mal tiempo. En su forma original, permite al piloto, mediante un instrumento instalado en la cabina que muestra indicaciones de guía lateral y vertical (agujas), aproximarse hasta que la aeronave se encuentre a 61 metros (200 pies) sobre el suelo, a menos de 800 metros ( 1/2 milla ) de la pista. En ese punto, la pista debería ser visible para el piloto; de no ser así, realiza una aproximación frustrada . Acercar la aeronave a esta distancia de la pista aumenta drásticamente el rango de condiciones meteorológicas en las que se puede realizar un aterrizaje seguro . Otras versiones del sistema, o "categorías", han reducido aún más las altitudes mínimas, los rangos visuales de pista (RVR) y las configuraciones de transmisor y monitorización, diseñadas en función de los patrones meteorológicos habituales y los requisitos de seguridad del aeropuerto.  

El ILS utiliza dos señales de radio direccionales : el localizador (frecuencia de 108 a 112  MHz), que proporciona guía horizontal, y la senda de planeo (frecuencia de 329,15 a 335  MHz), para la guía vertical. La relación entre la posición de la aeronave y estas señales se muestra en un instrumento de la aeronave , a menudo como indicadores adicionales en el indicador de actitud . El piloto intenta maniobrar la aeronave para mantener los indicadores centrados mientras se aproxima a la pista hasta la altura de decisión . Opcionalmente, una o varias balizas marcadoras proporcionan información de distancia durante la aproximación, incluyendo la baliza intermedia (MM), ubicada cerca de la altura de decisión (CAT 1). Las balizas marcadoras se están eliminando gradualmente y reemplazando por equipos de medición de distancia (DME).

Para facilitar la transición del aterrizaje instrumental al visual, la iluminación de la pista suele extenderse hacia el punto de decisión mediante una serie de luces de alta intensidad conocidas como sistema de iluminación de aproximación . ^{[ 1 ]}

Entre las décadas de 1920 y 1940 se desarrollaron varios sistemas de aterrizaje radiofónicos, en particular el haz de Lorenz , un sistema de radionavegación para aterrizajes a ciegas desarrollado por C. Lorenz AG para aterrizajes en condiciones meteorológicas adversas, que tuvo un uso relativamente extendido en Europa y también se instaló en varios aeropuertos de otros continentes antes de la Segunda Guerra Mundial . ^{[ 2 ]} Posteriormente, también se concedió la patente para añadir guiado vertical, como en el ILS actual. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

El sistema SCS-51, desarrollado en Estados Unidos, proporcionó una mayor precisión en la guía vertical y horizontal. Se instalaron numerosos sistemas en bases aéreas del Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial . Tras la creación de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) en 1947, el ILS fue seleccionado como el primer sistema internacional estándar de aproximación de precisión ^{[ 5 ]} y se publicó en el Anexo 10 de la OACI en 1950. ^{[ 6 ]} Su posterior desarrollo permitió que los sistemas ILS proporcionaran aproximaciones de hasta CAT-III. ^{[ 5 ]}

El radar de aproximación de precisión (PAR), un sistema de aproximación controlada desde tierra (GCA) basado en radar , proporciona al piloto la guía horizontal y vertical necesaria mediante comunicación por voz VHF o UHF. El controlador de tráfico aéreo (ATC) guía al piloto con la información de guiado derivada del PAR, que se muestra en un indicador de posición de vuelo (PPI) especial, también mediante comunicación por voz VHF o UHF. El sistema PAR GCA no requiere ningún equipo adicional en la aeronave, salvo el equipo de comunicación VHF o UHF, pero exige que tanto el piloto como el controlador estén certificados para su uso.

El segundo sistema estándar de la OACI para aproximaciones de precisión hasta CAT-III es el sistema de aterrizaje por microondas (MLS), cuya implementación también fue prevista por la OTAN para reemplazar el PAR. Debido a la disponibilidad prevista del servicio GPS gratuito para uso civil y, posteriormente, a la promesa del DGPS de proporcionar datos correctivos adicionales mediante un enlace de datos VHF para mejorar la fiabilidad hasta el nivel CAT-I, la mayoría de los estados optaron por retrasar, hasta la fecha, la implementación del MLS. Además del coste del sistema MLS terrestre, los operadores de aeronaves se vieron obligados a equipar los aviones, además del receptor MLS, con una antena de banda C. La adaptación de una antena de banda C en el fuselaje de la aeronave es más laboriosa y costosa que la simple adaptación de un receptor MLS. Sin embargo, se han desplegado más de mil sistemas MLS fijos y transportables, por ejemplo, en Europa, y más de mil aeronaves civiles y militares han sido equipadas con equipos y antenas MLS y han estado en uso durante aproximadamente una década.

Si bien la disponibilidad prometida de acceso gratuito a señales GPS y, posteriormente, a sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) adicionales para aproximaciones de precisión, reduciendo la necesidad de infraestructura aeroportuaria en comparación con un único sistema ILS (ILS-LLZ, GP y monitores asociados), parecía prometedora, garantizar una operación segura las 24 horas del día, los 7 días de la semana, idéntica a la del ILS con la misma continuidad de servicio, bajo todas las condiciones meteorológicas operativas, la orientación de la aeronave durante todas las fases de un vuelo resultó imposible sin un enlace de datos VHF adicional . Una razón es la debilidad de las señales satelitales, que, a diferencia de las señales ILS o MLS mucho más potentes, son muy sensibles incluso a señales RFI muy débiles, interferencias intencionadas o suplantación de identidad.

El sistema DGPS, tras su posterior desarrollo y modificaciones, fue estandarizado por la OACI como GBAS (Sistema de Aumento Terrestre), conocido en EE. UU. como LAAS ( Sistema de Aumento de Área Local ). Actualmente, GBAS es el tercer sistema estándar de la OACI para aterrizajes de precisión, con capacidad hasta CAT-III. Se está trabajando en estándares para admitir múltiples constelaciones, lo que implica añadir compatibilidad con los sistemas GNSS Galileo , GLONASS y BeiDou, ya disponibles . Al igual que para el MLS, las aeronaves requieren para GBAS un receptor para el enlace de datos GBAS y una antena VHF de polarización horizontal. Si bien las aeronaves civiles con certificación IFR ya están equipadas con antenas VHF de polarización horizontal para la recepción de ILS y VOR, algunas aeronaves militares solo disponen de antenas VHF de polarización vertical para la comunicación de voz VHF (por ejemplo, USNY). Aunque la OACI también estandarizó el uso de la polarización vertical adicional, hasta la fecha no se ha publicado ninguna instalación de GBAS con polarización vertical disponible.

De forma similar al MLS hasta hoy en comparación con las instalaciones ILS que se utilizan en todo el mundo, solo se ha desplegado un número limitado de sistemas GBAS y todavía se utilizan actualmente. Si bien en principio se pensó que una sola señal de aumento omnidireccional sería suficiente para brindar servicio a uno o incluso a otros aeropuertos dentro del alcance de propagación de radio de línea de visión (RLOS), proporcionar una cobertura suficiente en todas las trayectorias de aproximación resultó difícil para diseños de aeropuertos complejos con grandes edificios y hangares y patrones de antena de aeronaves variables. Hoy en día en Europa, en su mayoría solo se presta servicio a una pista o pistas paralelas, por ejemplo Frankfurt am Main, pero no a todas las pistas. Para 2015, el número de aeropuertos de EE. UU. que admitían aproximaciones LPV tipo ILS superaba el número de instalaciones ILS, ^{[ 7 ]} y esto puede llevar a la eventual eliminación del ILS en la mayoría de los aeropuertos.

Por lo tanto, el ILS sigue siendo el único sistema de aproximación de precisión disponible compatible con todas las aeronaves civiles equipadas para vuelo instrumental (IFR).

Un sistema de aterrizaje instrumental funciona como un sistema de aproximación instrumental terrestre que proporciona guía lateral y vertical de precisión a una aeronave que se aproxima y aterriza en una pista , utilizando una combinación de señales de radio y, en muchos casos, conjuntos de luces de alta intensidad para permitir un aterrizaje seguro durante condiciones meteorológicas instrumentales (IMC), como techos bajos o visibilidad reducida debido a la niebla, la lluvia o la nieve arrastrada por el viento.

Concepto ILS

El ILS, desarrollado justo antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial , utilizaba un sistema de señales más complejo y una matriz de antenas para lograr mayor precisión. Esto requiere una complejidad significativamente mayor en la estación terrestre y los transmisores, con la ventaja de que las señales pueden decodificarse con precisión en la aeronave mediante electrónica sencilla y visualizarse directamente en instrumentos analógicos. ^{[ 8 ]} Los instrumentos pueden colocarse frente al piloto, eliminando la necesidad de que un operador de radio supervise continuamente las señales y transmita los resultados al piloto por el intercomunicador .

La clave de su funcionamiento reside en el índice de modulación de amplitud , una medida de la intensidad con la que se aplica la modulación de amplitud a la frecuencia portadora . En los sistemas de haz anteriores, la señal se activaba y desactivaba por completo, lo que correspondía a un índice de modulación del 100 %. La determinación del ángulo dentro del haz se basa en la comparación de la intensidad audible de ambas señales.

En ILS, un sistema más complejo de señales y antenas varía la modulación de dos señales a lo largo de todo el ancho del patrón de radiación. El sistema se basa en el uso de bandas laterales , frecuencias secundarias que se crean al mezclar dos señales diferentes. Por ejemplo, si se toma una señal de radiofrecuencia de 10  MHz y se mezcla con un tono audible de 2500  Hz, se producirán cuatro señales: una con las frecuencias originales de 2500 y 10 000 000  Hz, y otra con bandas laterales de 9997500 y 10002500  Hz. La frecuencia de la señal original de 2500  Hz es demasiado baja para viajar lejos de una antena, pero las otras tres señales son de radiofrecuencia y pueden transmitirse eficazmente. ^{[ 9 ]}

El sistema ILS comienza mezclando dos señales moduladoras con la portadora, una a 90  Hz y otra a 150 Hz. Esto crea una señal con cinco radiofrecuencias en total: la portadora y cuatro bandas laterales. Esta señal combinada, conocida como CSB (portadora y bandas laterales), se emite uniformemente desde un conjunto de antenas. La CSB también se envía a un circuito que suprime la portadora original, dejando solo las cuatro señales de banda lateral. Esta señal, conocida como SBO (solo bandas laterales), también se envía al conjunto de antenas. ^{[ 9 ]}

Para la guía lateral, conocida como localizador , la antena normalmente se coloca en el centro del extremo de la pista y consta de varias antenas en una matriz que normalmente abarca aproximadamente el ancho de la pista. Cada antena individual tiene un desfase y un nivel de potencia específicos que se aplican únicamente a la señal SBO, de modo que la señal resultante se retrasa 90 grados en el lado izquierdo de la pista y se adelanta 90 grados en el derecho. Además, la  señal de 150 Hz se invierte en un lado del patrón, lo que supone otro desfase de 180 grados. Debido a la forma en que las señales se mezclan en el espacio, las señales SBO interfieren destructivamente entre sí y casi se eliminan mutuamente a lo largo de la línea central, dejando que la señal CSB predomine. En cualquier otra ubicación, a ambos lados de la línea central, las señales SBO y CSB se combinan de diferentes maneras, de modo que una señal moduladora predomina. ^{[ 9 ]}

Un receptor situado delante del conjunto recibirá ambas señales mezcladas. Mediante filtros electrónicos sencillos, la portadora original y las dos bandas laterales pueden separarse y demodularse para extraer las  señales originales moduladas en amplitud de 90 y 150 Hz. Estas se promedian para generar dos señales de corriente continua (CC). Cada una de estas señales representa no la intensidad de la señal original, sino la intensidad de la modulación en relación con la portadora, que varía a lo largo del patrón de radiación. Esto tiene la gran ventaja de que la medición del ángulo es independiente del alcance. ^{[ 9 ]}

Las dos señales de CC se envían a un voltímetro convencional , donde la salida de 90  Hz desplaza la aguja hacia la derecha y la otra hacia la izquierda. A lo largo de la línea central, los dos tonos moduladores de las bandas laterales se cancelan y ambos voltajes son cero, lo que deja la aguja centrada en la pantalla. Si la aeronave está muy a la izquierda, la  señal de 90 Hz produce un voltaje de CC fuerte (predomina) y la  señal de 150 Hz se minimiza, desplazando la aguja completamente hacia la derecha. Esto significa que el voltímetro muestra directamente tanto la dirección como la magnitud del giro necesario para que la aeronave regrese a la línea central de la pista. ^{[ 9 ]} Dado que la medición compara diferentes partes de una sola señal completamente en electrónica, proporciona una resolución angular inferior a un grado y permite la construcción de una aproximación de precisión . ^{[ 9 ]}

Aunque el esquema de codificación es complejo y requiere una cantidad considerable de equipo terrestre, la señal resultante es mucho más precisa que la de los sistemas antiguos basados ​​en haces y mucho más resistente a las interferencias comunes. Por ejemplo, la estática en la señal afectará a ambas subseñales por igual, por lo que no tendrá efecto en el resultado. Del mismo modo, los cambios en la intensidad general de la señal a medida que la aeronave se aproxima a la pista, o los cambios debidos al desvanecimiento , tendrán poco efecto en la medición resultante, ya que normalmente afectarían a ambos canales por igual. El sistema está sujeto a efectos de distorsión por trayectos múltiples debido al uso de múltiples frecuencias, pero como estos efectos dependen del terreno, generalmente son fijos en la ubicación y se pueden compensar mediante ajustes en la antena o los desfasadores. ^{[ 9 ]}

Además, dado que es la codificación de la señal dentro del haz la que contiene la información angular, y no la intensidad del haz, la señal no tiene que estar enfocada con precisión en el espacio. En los sistemas de haz más antiguos, la precisión del área de equiseñal dependía del patrón de las dos señales direccionales, lo que exigía que fueran relativamente estrechas. El patrón del ILS puede ser mucho más amplio. Normalmente, las instalaciones del ILS deben ser utilizables dentro de 10 grados a cada lado del eje de la pista a 25 millas náuticas (46 km; 29 mi) y 35 grados a cada lado a 17 millas náuticas (31 km; 20 mi) . Esto permite una amplia variedad de trayectorias de aproximación. ^{[ 10 ]}    

La senda de planeo funciona de manera similar al localizador y utiliza la misma codificación, pero normalmente se transmite para producir una línea central con un ángulo de 3 grados sobre la horizontal ^{[ a ]} desde una antena situada junto a la pista en lugar de en el extremo. La única diferencia entre las señales es que el localizador se transmite utilizando frecuencias portadoras más bajas, empleando 40 canales seleccionados entre 108,10  MHz y 111,95  MHz, mientras que la senda de planeo tiene un conjunto correspondiente de 40 canales entre 328,6 y 335,4  MHz. Las frecuencias más altas generalmente dan como resultado antenas radiantes de senda de planeo más pequeñas. Los pares de canales no son lineales; el canal 1 del localizador está en 108,10 y emparejado con la senda de planeo en 334,70, mientras que el canal dos está en 108,15 y 334,55. Hay huecos y saltos a través de ambas bandas. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Muchas ilustraciones del concepto ILS muestran el sistema funcionando de forma similar a los sistemas de haz, con la  señal de 90 Hz en un lado y la de 150 Hz en el otro. Estas ilustraciones son inexactas; ambas señales se irradian a lo largo de todo el patrón del haz, y es su diferencia relativa en la profundidad de modulación (DDM) la que varía en función de la posición de la aeronave que se aproxima.

Localizador

Un localizador (LOC, o LLZ hasta la estandarización de la OACI ^{[ 12 ]} ) es un conjunto de antenas normalmente ubicado más allá del extremo de salida de la pista y generalmente consta de varios pares de antenas direccionales.

El localizador permitirá que la aeronave gire y se alinee con la pista. Posteriormente, los pilotos activarán la fase de aproximación (APP).

Pendiente de planeo (G/S)

El piloto controla la aeronave de manera que el indicador de senda de planeo permanezca centrado en la pantalla para garantizar que la aeronave siga la trayectoria de planeo de aproximadamente 3° por encima de la horizontal (nivel del suelo) para mantenerse por encima de los obstáculos y llegar a la pista en el punto de aterrizaje correcto (es decir, proporciona guía vertical).

Algunas instalaciones incluyen sistemas de luces de aproximación de intensidad media o alta (abreviados como ALS ). Generalmente, estos se encuentran en aeropuertos grandes, pero muchos aeropuertos pequeños de aviación general en los EE. UU. cuentan con luces de aproximación para complementar sus instalaciones ILS y obtener mínimos de baja visibilidad. El ALS ayuda al piloto en la transición del vuelo instrumental al visual y a alinear visualmente la aeronave con el eje de la pista. La observación del sistema de iluminación de aproximación por parte del piloto a la altitud de decisión le permite continuar el descenso hacia la pista, incluso si no puede ver la pista o sus luces, ya que el ALS se considera como entorno de borde de pista. En los EE. UU., un ILS sin luces de aproximación puede tener mínimos de visibilidad CAT I de tan solo 3/4 de milla (1,2 km ) (alcance visual de la pista de 4000 pies (1200 m) ) si las superficies de separación de obstáculos requeridas están libres de obstrucciones.  

Es posible alcanzar mínimos de visibilidad de 1/2 milla (0,80 km ) (alcance visual de la pista de 2400 pies (730 m) ) con una aproximación ILS CAT I respaldada por un ALS de 1400 a 3000 pies de longitud (430 a 910 m) , y una visibilidad de 3/8 de milla (600 m) con un alcance visual de 1800 pies (550 m) es posible si la pista cuenta con luces de borde de alta intensidad, luces de zona de toma de contacto y luces de línea central, y un ALS de al menos 2400 pies (730 m) de longitud (véase la Tabla 3-3-1 "Valores mínimos de visibilidad" en la Orden 8260.3C de la FAA). ^{[ 20 ]} En efecto, el ALS extiende el entorno de la pista hacia la aeronave que aterriza y permite operaciones de baja visibilidad. Las aproximaciones ILS CAT II y III generalmente requieren sistemas de luces de aproximación complejos y de alta intensidad, mientras que los sistemas de intensidad media suelen combinarse con las aproximaciones ILS CAT I. En algunos aeropuertos sin torre de control , el piloto controla el sistema de iluminación ; por ejemplo, puede pulsar el micrófono siete veces para encender las luces a alta intensidad, cinco veces para intensidad media o tres veces para baja intensidad.      

Una vez establecido en la aproximación, el piloto sigue la trayectoria de aproximación ILS indicada por el localizador y desciende por la senda de planeo hasta la altura de decisión. Esta es la altura a la que el piloto debe tener una referencia visual adecuada del entorno de aterrizaje (por ejemplo, la iluminación de la pista o de la aproximación) para decidir si continúa el descenso hasta el aterrizaje; de ​​lo contrario, debe ejecutar un procedimiento de aproximación frustrada , intentar la misma aproximación de nuevo, intentar una diferente o desviarse a otro aeropuerto. Por lo general, la decisión de si el piloto continúa o no con la aproximación depende de si la pista es visible o no, o si la pista está despejada o no.

Las aeronaves más pequeñas generalmente están equipadas para realizar únicamente una aproximación ILS CAT I. En aeronaves más grandes, estas aproximaciones suelen estar controladas por el sistema de control de vuelo, con la tripulación supervisando el proceso. La aproximación CAT I se basa únicamente en las indicaciones del altímetro para determinar la altura de decisión, mientras que las aproximaciones CAT II y CAT III utilizan el radioaltímetro (RA) para determinar dicha altura. ^{[ 26 ]}

Un ILS debe apagarse al detectar internamente una condición de falla. Las categorías superiores requieren tiempos de respuesta más cortos; por lo tanto, el equipo ILS debe apagarse más rápidamente. Por ejemplo, un localizador CAT I debe apagarse dentro de los 10 segundos posteriores a la detección de una falla, pero un localizador CAT III debe apagarse en menos de 2 segundos. ^{[ 16 ]}

Operaciones especiales CAT II y CAT III

A diferencia de otras operaciones, los mínimos meteorológicos CAT III no proporcionan referencias visuales suficientes para permitir un aterrizaje manual. Los mínimos CAT IIIb dependen del control de rodaje y la redundancia del piloto automático, ya que solo dan tiempo suficiente para que el piloto decida si la aeronave aterrizará en la zona de toma de contacto (básicamente CAT IIIa) y para garantizar la seguridad durante el rodaje (básicamente CAT IIIb). Por lo tanto, un sistema de aterrizaje automático es obligatorio para realizar operaciones de Categoría III. Su fiabilidad debe ser suficiente para controlar la aeronave hasta el toma de contacto en operaciones CAT IIIa y durante el rodaje hasta una velocidad de rodaje segura en CAT IIIb (y CAT IIIc cuando esté autorizado). ^{[ 27 ]} Sin embargo, se ha otorgado una aprobación especial a algunos operadores para aproximaciones CAT III pilotadas manualmente utilizando una guía de pantalla de visualización frontal (HUD) que proporciona al piloto una imagen vista a través del parabrisas con los ojos enfocados al infinito, de la guía electrónica necesaria para aterrizar el avión sin referencias visuales externas reales.

En Estados Unidos, los aeropuertos con aproximaciones CAT III tienen listados para CAT IIIa y IIIb o simplemente CAT III en la placa de aproximación instrumental (Procedimientos Terminales de EE. UU.). Los mínimos de RVR CAT IIIb están limitados por la iluminación de la pista/calle de rodaje y las instalaciones de apoyo, y son consistentes con el plan del sistema de control de guía de movimiento en superficie del aeropuerto (SMGCS). Las operaciones por debajo de 600  pies de RVR requieren luces de línea central de la calle de rodaje y luces rojas de barra de parada de la calle de rodaje. Si los mínimos de RVR CAT IIIb en un extremo de pista son 600 pies (180 m) , que es una cifra común en EE. UU., las aproximaciones ILS a ese extremo de pista con RVR por debajo de 600 pies (180 m) califican como CAT IIIc y requieren procedimientos de rodaje, iluminación y condiciones de aprobación especiales para permitir los aterrizajes. La Orden 8400.13D de la FAA limita CAT III a 300 pies de RVR o mejor. La Orden 8400.13D (2009) permite autorizaciones especiales para aproximaciones CAT II a pistas sin luces de aproximación ALSF-2 y/o luces de zona de toma de contacto/línea central, lo que ha ampliado el número de posibles pistas CAT II.   

En cada caso, se requiere una aeronave adecuadamente equipada y una tripulación debidamente cualificada. Por ejemplo, CAT IIIb requiere un sistema de funcionamiento a prueba de fallos, junto con una tripulación cualificada y actualizada, mientras que CAT I no. Un HUD que permite al piloto realizar maniobras de la aeronave en lugar de un sistema automático se considera de funcionamiento a prueba de fallos. Un HUD permite a la tripulación de vuelo pilotar la aeronave utilizando las indicaciones de los sensores ILS, de modo que, si hay dudas sobre un aterrizaje seguro, la tripulación puede responder de manera apropiada y oportuna. El HUD se está volviendo cada vez más popular entre las aerolíneas regionales y la mayoría de los fabricantes de aviones regionales ahora ofrecen HUD como equipamiento estándar u opcional. Un HUD puede proporcionar la capacidad de despegar con baja visibilidad.

Algunas aeronaves comerciales están equipadas con sistemas de aterrizaje automático que les permiten aterrizar sin pasar de las condiciones instrumentales a las visuales para un aterrizaje normal. Estas operaciones de aterrizaje automático requieren equipo, procedimientos y capacitación especializados, e involucran a la aeronave, el aeropuerto y la tripulación. El aterrizaje automático es la única forma en que algunos aeropuertos importantes, como el Aeropuerto Charles de Gaulle, permanecen operativos todos los días del año. Algunas aeronaves modernas están equipadas con sistemas de visión de vuelo mejorados basados ​​en sensores infrarrojos, que proporcionan un entorno visual similar al diurno y permiten operar en condiciones y en aeropuertos que de otro modo no serían adecuados para un aterrizaje. Las aeronaves comerciales también utilizan frecuentemente este equipo para los despegues cuando no se cumplen los mínimos de despegue . ^{[ 28 ]}

Tanto para los sistemas de aterrizaje automáticos como para los sistemas con pantalla frontal (HUD), el equipo requiere una aprobación especial para su diseño y para cada instalación individual. El diseño considera requisitos de seguridad adicionales para operar una aeronave cerca del suelo y la capacidad de la tripulación para reaccionar ante una anomalía del sistema. El equipo también requiere un mantenimiento adicional para garantizar su capacidad de operar en condiciones de visibilidad reducida.

Casi todo el trabajo de formación y cualificación de pilotos se realiza en simuladores con distintos grados de fidelidad.

En un aeropuerto controlado, el control de tráfico aéreo dirige las aeronaves hacia la ruta del localizador mediante rumbos asignados, asegurándose de que no se acerquen demasiado entre sí (manteniendo la separación), pero también evitando retrasos en la medida de lo posible. Varias aeronaves pueden estar en el ILS al mismo tiempo, separadas por varias millas. Se dice que una aeronave que ha girado hacia el rumbo de entrada y se encuentra dentro de dos grados y medio de la ruta del localizador (desviación de media escala o menos, según lo muestra el indicador de desviación de rumbo) está establecida en la aproximación. Normalmente, una aeronave está establecida al menos 2 millas náuticas (3,7 km) antes del punto de aproximación final (intercepción de la senda de planeo a la altitud especificada). 

La desviación de la aeronave respecto a la trayectoria óptima se indica a la tripulación de vuelo mediante un indicador (una característica heredada de cuando un medidor analógico indicaba la desviación de la línea de rumbo mediante voltajes enviados desde el receptor ILS).

La señal del receptor ILS se envía al sistema de visualización (pantalla de visualización frontal y pantalla de visualización frontal , si están instaladas) y puede llegar a un ordenador de control de vuelo . Un procedimiento de aterrizaje puede ser acoplado , donde el piloto automático o el ordenador de control de vuelo pilotan directamente la aeronave y la tripulación supervisa la operación, o desacoplado, donde la tripulación pilota la aeronave manualmente para mantener centrados los indicadores de localizador y senda de planeo.

Las pruebas del ILS comenzaron en 1929 en Estados Unidos, cuando Jimmy Doolittle se convirtió en el primer piloto en despegar, volar y aterrizar un avión utilizando únicamente instrumentos , sin visibilidad fuera de la cabina. ^{[ 29 ] [ 30 ]} Doolittle voló un Consolidated NY2 equipado con un horizonte artificial y un giroscopio Sperry, un altímetro Paul Kollsman y un indicador de lengüeta sintonizado para visualizar su relación con un localizador de la Oficina Nacional de Estándares . ^{[ 31 ] [ 32 ]}

En 1928, Harry Diamond, de la NSB , propuso modificar el alcance de radio de baja frecuencia como un haz direccional de localización, complementado con dos balizas de alta frecuencia alineadas con la trayectoria de aproximación, mientras que Francis Dunmore propuso un haz de aterrizaje inclinado hacia arriba desde el suelo como una senda de planeo segura . La combinación del localizador, las balizas de marcación y la senda de planeo proporcionaba una trayectoria tridimensional hacia el aeropuerto. En 1934, United Airlines, en colaboración con Bendix Aviation , modificó este sistema de la NSB con un localizador UHF , creando una ayuda para la aproximación. Aunque no era apropiado para aterrizajes a ciegas, se convirtió en un sistema para aproximaciones instrumentales a baja altitud hasta una altura de doscientos pies, desde donde un piloto podía aterrizar visualmente. Duplicado en Japón y la Unión Soviética, en 1932, Ernst Kramar desarrolló la idea en un proyecto conjunto entre Lorenz, Telefunken y Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt . Esta versión fue rápidamente adoptada en Europa. ^{[ 31 ] : 59–78}

Entre 1931 y 1933, Albert Francis Hegenberger desarrolló el sistema del Ejército de los EE. UU. denominado A-1. Los radiogoniómetros, o brújulas de radio , utilizados en la Primera Guerra Mundial , fueron desplegados en aeronaves como buscadores de dirección automáticos por Geoffrey Kreusi. El sistema A-1 utilizaba dos transmisores de radio omnidireccionales llamados localizadores de brújula , uno junto al aeropuerto y otro a 2,4 km de distancia. Tras la Segunda Guerra Mundial , se añadió un localizador de brújula a la baliza marcadora NSB como ayuda para la aproximación. En 1933, la Oficina de Inteligencia Naval de la Armada de los EE. UU . clonó el sistema NSB en su sistema YB. Aunque no era adecuado para aterrizajes en portaaviones, la armada lo utilizó para hidroaviones. En 1938, una versión comercial del sistema YB fabricada por Air-Track Corporation se utilizó en el primer aterrizaje a ciegas de un vuelo de pasajeros. ^{[ 31 ]}

En 1932 se introdujo un sistema básico, completamente operativo, en el Aeropuerto Central de Berlín-Tempelhof (Alemania), denominado LFF o « haz de Lorenz » en honor a su inventor, la empresa C. Lorenz AG . La Junta de Aeronáutica Civil (CAB) de los Estados Unidos autorizó la instalación del sistema en 1941 en seis ubicaciones. El primer aterrizaje de un avión de pasajeros estadounidense con vuelo regular utilizando el ILS tuvo lugar el 26 de enero de 1938, cuando un Boeing 247 D de Pennsylvania Central Airlines voló desde Washington, D.C., a Pittsburgh, Pensilvania, y aterrizó en medio de una tormenta de nieve utilizando únicamente el Sistema de Aterrizaje Instrumental. ^{[ 33 ]}

Sin embargo, el sistema NSB y sus derivados presentaban varias limitaciones, entre ellas la falta de una senda de planeo recta. La senda de planeo curva actual obligaba a volar a una altitud de 50 pies, media milla antes de entrar en los límites del aeropuerto. Se necesitaba una senda de planeo recta para simplificar la aproximación y garantizar la evasión de obstáculos. El ejército deseaba una senda de planeo recta de diez millas. El sistema actual también utilizaba la superficie terrestre como reflector, lo que desestabilizaba y distorsionaba la senda de planeo con los cambios en las condiciones de la superficie. En 1938, la Oficina de Comercio Aéreo contrató al ITT para mejorar el sistema NSB. En 1939, el sistema mejorado se demostró en Indianápolis, aunque aún presentaba una senda de planeo curva de 2 a 3 millas. En 1940, el presidente Roosevelt aprobó una recomendación de la Academia Nacional de Ciencias que permitía a la Autoridad de Aeronáutica Civil instalar diez sistemas ITT en Indianápolis, mientras que el ejército desarrollaba un proyecto de sistema de microondas con el MIT. Con el inicio de la Segunda Guerra Mundial en 1941, el ejército comenzó a desplegar los sistemas de balizas localizadoras y marcadoras de la CAA en todo Estados Unidos, mientras que la AAF y la CAA adoptaron procedimientos de aproximación estándar para cada aeropuerto. ^{[ 31 ] : 83–89, 104, 109}

En 1942, la Fuerza Aérea del Ejército (AAF) se hizo cargo de las instalaciones de CAA en Indianápolis y comenzó a desarrollar una versión para el ejército con la ayuda de la International Telephone and Radio Manufacturing Company de ITT. El localizador de 110 MHz y la senda de planeo de 93,7 MHz fueron reemplazados por electrónica de 330 MHz, lo que redujo las influencias ambientales, la senda de planeo se rectificó y el sistema se hizo portátil con conjuntos de tubos de vacío estándar. En 1942, la AAF inició las pruebas de este sistema SCS-51. En 1943, el sistema se convirtió en el estándar tanto para el ejército como para la marina, y se desplegó a lo largo de la ruta de transporte aéreo del Atlántico Norte . En 1944, el SCS-51 fue adoptado por la Octava Fuerza Aérea , la Novena Fuerza Aérea y la RAF , en el teatro europeo . ^{[ 31 ] : 104–113} .

En 1946, la Organización Provisional de Aviación Civil Internacional adoptó el modelo de aerovías VOR y DME . Las naciones asumieron y ampliaron las instalaciones establecidas durante la guerra por el Comando de Transporte Aéreo . El SCS-51 también se adoptó como estándar internacional, ya que el sistema estaba disponible para su uso inmediato, era fácil y económico de fabricar, y no contenía secretos militares ni de propiedad exclusiva. ^{[ 31 ] : 119–122}

El primer aterrizaje totalmente automático de un avión comercial mediante el sistema ILS tuvo lugar en marzo de 1964 en el aeropuerto de Bedford, en el Reino Unido.

Los ingresos del mercado de sistemas de aterrizaje instrumental fueron de 1215 millones de dólares estadounidenses en 2019, y se espera que alcancen los 1667 millones de dólares estadounidenses en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 5,41 % durante el período 2020-2025, incluso con los efectos negativos de la pandemia de COVID-19 . ^{[ 34 ]}

• El sistema de aterrizaje por microondas (MLS) permitía aproximaciones curvas. Se introdujo en la década de 1970 ^{[ 35 ]} para reemplazar al ILS, pero cayó en desuso debido a la introducción de sistemas basados ​​en satélites. En la década de 1980, hubo un importante esfuerzo en EE. UU. y Europa para establecer el MLS. Sin embargo, una combinación de la reticencia de las aerolíneas a invertir y el auge del sistema global de navegación por satélite (GNSS) resultó en que no se adoptara en la aviación civil. En ese momento, el ILS y el MLS eran los únicos sistemas estandarizados en la aviación civil que cumplían los requisitos para aterrizajes automatizados de Categoría III. ^{[ 36 ]} El primer MLS de Categoría III para la aviación civil se puso en servicio en el aeropuerto de Heathrow en marzo de 2009 y se retiró en 2017. ^{[ 37 ]}
• El sistema de aterrizaje con transpondedor (TLS) puede utilizarse cuando un ILS convencional no funciona o no resulta rentable.
• El rendimiento del localizador con guiado vertical (LPV) se basa en el Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS). El LPV tiene mínimos similares a los del ILS para aeronaves equipadas adecuadamente. A partir de noviembre de 2008. La FAA ha publicado más procedimientos LPV que procedimientos ILS de Categoría I.
• El sistema de aumento terrestre (GBAS) ( sistema de aumento de área local en Estados Unidos) es un sistema crítico para la seguridad que complementa el Servicio de Posicionamiento Estándar (SPS) del GNSS y proporciona niveles de servicio mejorados. Admite todas las fases de aproximación, aterrizaje, despegue y operaciones en superficie dentro del volumen de cobertura VHF. Se espera que el GBAS desempeñe un papel clave en la modernización y en la capacidad de operaciones en cualquier condición meteorológica en aeropuertos CAT/II y III, navegación en el área terminal, guía de aproximación frustrada y operaciones en superficie. El GBAS proporciona la capacidad de dar servicio a todo el aeropuerto con una sola frecuencia (transmisión VHF), mientras que el ILS requiere una frecuencia separada para cada extremo de pista. El GBAS CAT-I se considera un paso necesario hacia las operaciones más rigurosas de aproximación y aterrizaje de precisión CAT-II/III. El riesgo técnico de implementar el GBAS retrasó la aceptación generalizada de la tecnología. La FAA, junto con la industria, ha desplegado estaciones prototipo GBAS de seguridad comprobada que mitigan el impacto de la deformación de la señal satelital, el error diferencial ionosférico, el error de efemérides y la multitrayectoria.

La llegada del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) proporciona una fuente alternativa de guía de aproximación para aeronaves. En EE. UU., el Sistema de Aumentación de Área Amplia (WAAS) ha estado disponible en muchas regiones para proporcionar guía de precisión según los estándares de Categoría I desde 2007. El equivalente, el Servicio Europeo de Superposición de Navegación Geoestacionaria (EGNOS), fue certificado para su uso en aplicaciones de seguridad de la vida en marzo de 2011. ^{[ 38 ]} Por lo tanto, es posible que se reduzca el número de instalaciones ILS de Categoría I; sin embargo, no existen planes en Estados Unidos para eliminar gradualmente ningún sistema de Categoría II o Categoría III. ^{[ 39 ]}

El Sistema de Aumentación de Área Local (LAAS) se encuentra en desarrollo para cumplir con los requisitos mínimos de Categoría III o inferiores. La oficina del Sistema de Aumentación Terrestre (GBAS) de la FAA está colaborando con la industria en previsión de la certificación de las primeras estaciones terrestres GBAS en Memphis, Tennessee; Sídney, Australia; Bremen, Alemania; España; y Newark, Nueva Jersey. Los cuatro países han instalado estaciones terrestres GBAS y participan en actividades de evaluación técnica y operativa.

El equipo de Honeywell y la FAA obtuvo la aprobación del diseño del sistema, la primera aprobación no federal de EE. UU. para LAAS Categoría I en el Aeropuerto Internacional Newark Liberty, operaciones en septiembre de 2009 y aprobación operativa el 28 de septiembre de 2012. ^{[ 40 ]}

En Noruega, un sistema de aterrizaje basado en D-GPS , llamado SCAT-I , está en funcionamiento en algunos aeropuertos con pistas cortas .

• Anexo 10 de la OACI, Volumen 1, Ayudas a la radionavegación, Quinta edición — Julio de 1996
• Manual de Información Aeronáutica , FAA – 11 de febrero de 2010
• Procedimientos para terminales digitales , FAA – Mayo de 2010

• Historia de las ayudas al aterrizaje de aeronaves – Comisión del Centenario del Vuelo de EE. UU.
• "Aterrizajes felices en la niebla", junio de 1933, artículo de Popular Mechanics sobre la configuración inicial del sistema en los EE. UU.
• Conceptos básicos de ILS
• Animaciones tutoriales de ILS
• Sitio web dedicado a la descripción de ILS
• Animación tutorial sobre el ILS archivada el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine : ilustra y describe cómo se muestran las señales de navegación del ILS a bordo de una aeronave en varias posiciones, que pueden darse durante una aproximación segura para el aterrizaje.
• Categorías del ILS archivadas el 10/11/2014 en Wayback Machine
• Jackson, Hagan L. (enero de 1947). "Se propone un nuevo sistema de instrumentos para la seguridad en vuelo y aterrizaje" . Aviation . Vol.  46, n.º  1, págs. 86-88 . Consultado el 14 de septiembre de 2021 . 
• Sistema de aterrizaje instrumental ( ILS ): Mejora de la precisión y la seguridad de las aeronaves