NDB i radiokompasy

Naziemne radiolatarnie NDB (Non-directional Beacon) i odbiorniki, znajdujące się na pokładzie statku powietrznego (radiokompasy albo ADF- Automatic Direction Finders) tworzą razem jeden z najstarszych systemów radionawigacyjnych. Jego prekursorami były ręcznie obracane radionamierniki pokładowe do namierzania średniofalowych stacji radiofonicznych i nielicznych nawigacyjnych. Inną odmianą były radiolatarnie trasowe "LF-RNG" (Low Frequency Radio Range), używane w USA do lat 60.

Radiolatarnia NDB jest naziemnym nadajnikiem bezkierunkowym pracującym na falach średnich (od 200 do 600 kHz). Fala nośna radiolatarni jest zmodulowana amplitudowo emisją A2A, przy głębokości modulacji do 95% . Sygnał nadawany przez radiolatarnię NDB zawiera znak rozpoznawczy w postaci trzech znaków alfabetu Morse'a, powtarzanym co około 30 sekund. Znaki Morse'a są nadawane tonem 1020 Hz (w starszych radiolatarniach także 400 Hz). Przerwa między znakami ma 600 ms.
Istnieją radiolatarnie nadające informacje o stanie urządzeń, zakodowane w sygnale identyfikacyjnym. Tak np. wydłużenie przerwy między znakami do 1200 ms oznacza pracę nadajnika zapasowego. Jeżeli radiolatarnia pracuje z zasilaniem awaryjnym, zmienia długość przerwy co trzy sekwencje (3 razy z przerwą 600 ms, 3 razy z przerwą 1200 ms).
Niekiedy spotyka się NDB nadajace fonią znak identyfikacyjny i informacje meteorologiczne.

W uzasadnionych przypadkach, np. okolicach o dużym poziomie zakłóceń, dopuszczalne jest stosowanie radiolatarni z kluczowaniem fali nośnej (emisja A1A). Dla odbioru sygnałów takich radiolatarni należało przełączyć radiokompas w tryb pracy BFO (Beat Frequency Oscillator, w rosyjskich ARK był to tryb telegrafia).

Odbiornik pokładowy systemu NDB, czyli radiokompas, po dostrojeniu do częstotliwości radiolatarni wskazuje kąt kursowy na radiolatarnię NDB. Zakres częstotliwości odbiornika wynosi 150 do 1750 kHz - jest rozszerzony w stosunku do typowego zakresu NDB dla zachowania możliwości namierzania publicznych radiostacji średniofalowych.
Radiokompas określa kierunek na radiolatarnię przy pomocy dwóch anten: anteny bezkierunkowej (odbiór sygnałów nie zależy od kierunku) oraz kierunkowej anteny ramowej. Antena ramowa jest obracana do momentu, gdy odbierany przez nią sygnał osiągnie minimum w stosunku do stałego sygnału anteny bezkierunkowej.
Obwody radiokompasu wykrywają najsłabszy odbiór, zamiast najsilniejszego, jakby wskazywał "chłopski rozum", z dwóch przyczyn. Po pierwsze w charakterystyce odbiorczej anteny ramowej minimum jest zarysowane wyraźniej niż maksimum. Po drugie przy małej odległości do radiolatarni odbiornik może zostać przesterowany silnym sygnałem, ale wskazania będą jeszcze dokładne.
Większość radiokompasów dodatkowo posiada tryb pracy ANTENA (oznaczany ANT lub TEST), w którym antena ramowa jest ustawiana na 90 stopni względem osi podłużnej samolotu (w niektórych konstrukcjach jedt to 0 stopni). Tryb ANTENA służy do sprawdzania działania całości urządzenia i kontroli powtarzalności namiarów.
W nowszych konstrukcjach stosuje się kierunkowe anteny fazowane, nie wymagające mechanicznego obracania.

Wskaźnik radiokompasu jest elektrycznie sprzężony z obrotem anteny ramowej. Zwykły wskaźnik radiokompasu, Radio Bearing Indicator (RBI) ma skalę 360 stopni z zerem wskazującym nos samolotu. Często wskaźnik ma obracaną skalę kątową, na której ręcznie ustawia się kąt kursowy.

Jeżeli skala jest sprzężona z żyrokompasem przyrząd nazywa się wskaźnikiem żyromagnetycznym (RMI - Radio Magnetic Indicator). RMI umozliwia określenie kąta kursowego radiolatarni, radionamiaru i radialu (namiaru od radiolatarni). Dodatkowy przestawialny znacznik przydaje się przy lotach z bocznym wiatrem do zaznaczenia poprawki kursu. Na pokładach samolotów komunikacyjnych montuje się dwa niezależne zestawy radiokompasów. Często mają one wspólny wskaźnik RMI z dwoma strzałkami.

Pulpit sterowania zabytkowego rosyjskiego radiokompasu ARK-5 (fot. autora). U dołu po prawej widać przełącznik trybów pracy. Od lewej: wyłaczony, KOMP (normalna praca), ANT (test), RAMKA (ręczne sterowanie anteny ramowej).

Często spotyka się radiolatarnie NDB zainstalowane wspólnie z markerem systemu lądowania ILS. Takie kombinowane radiolatarnie ułatwiaja odnalezienie sektora przestrzeni w którym działa ILS. Określa się je jako locator albo compass locator. Inną kombinacją z markerem i NDB jest marker trasowy, w którym z radiolatarnią bezkierunkową łączy się tzw. fan-marker, co pozwala na dokładne określenie momentu przelotu nad radiolatarnią.

Zasięg sygnałów NDB zależy od mocy nadajnika i pory doby. Dla radiolatarni o mocy 100 W zasięg w dzień wynosi około 350 km, w nocy około 50% więcej ze względu na lepsze warunki propagacyjne fal średnich.
Radiolatarnie typu Locator mają zwykle moc ograniczoną do kilkunastu watów, a co za tym idzie, zasięg rzędu 50 km. Nad wodą zasięg sygnałów NDB jest około 20% większy niż nad lądem. Za to w miejscu przejścia fal radiowych nad linią brzegową może wystąpić tzw. błąd brzegowy, manifestujący się pozornym ugięciem linii radionamiaru. Błąd brzegowy może osiągać krótkotrwałą wartość rzędu 90°.
Ponadto dokładność wskazań radiokompasu jest degradowana przez elektryczność statyczną, powodowaną przez zderzenia z cząsteczkami wody lub wpływ chmur burzowych, oraz tzw. efekt nocny, który objawia się błędami rzędu 30° przy obecności linii terminatora (granicy dnia i nocy) między radiolatarnią a radiokompasem. Czynniki te powodują że dokładność wskazań radiokompasu określa się na +/-5°, i to tylko w dzień.
Przestrzenna charakterystyka nadawania NDB ma kształt czaszy. Bezpośrednio nad radiolatarnią wskazania systemu są zmienne i niestabilne. Obszar ten nazywa się stożkiem niejednoznaczności wskazań lub stożkiem martwym. W typowych radiolatarniach kąt wierzchołkowy stożka martwego wynosi około 45 stopni.

W radionawigacji morskiej także używa się brzegowych radiolatarni bezkierunkowych, pracujących w zakresie 285-325 kHz. Nie są one dopuszczone do nawigacji lotniczej, ponieważ niektóre z nich są włączane tylko nocą lub przy złej pogodzie. Poza tym powszechny jest zwyczaj łączenia radiolatarni brzegowych w łańcuchy do sześciu stacji, nadające po kolei na tej samej częstotliwości. Każda radiolatarnia łańcucha nadaje przez minutę po czym oddaje głos następnej. Namiary na kolejne stacje wykonuje się bez przestrajania odbiornika - według zegara i tabeli. Prędkości statków są na ogół niewielkie, zatem błąd wynikający ze zmiany położenia w trakcie wykonywania namiarów jest pomijalny.
Na jednostkach pływających rzadko instaluje się radiokompasy - przeważnie wystarcza odbiornik średniofalowy z ruchomą anteną kierunkową i busolą magnetyczną.

Istnieją też wojskowe radiolatarnie bezkierunkowe pracujące w zakresie 275 do 287 MHz (UDF - Ultra High Frequency Direction Finder albo UHF Homing Beacon). Same radiolatarnie bywają stacjonarne, np. AN/URN-12, lub przenośne (tzw. TACBE - Tactical Communications Beacon). Urządzeniami pokładowymi są zestawy AN/ARA-25 w postaci przystawki do odbiornika AN/ARC-27 lub radiostacji pracującej w tym zakresie częstotliwości.

System NDB jest prosty i relatywnie tani w eksploatacji, a poza tym wiele starszych samolotów lekkich posiada radiokompasy jako jedyne wyposażenie radionawigacyjne. Obecnie, ze względu na małą dokładność na większych odległościach, nie instaluje się nowych radiolatarni trasowych NDB, utrzymując jedynie istniejące.

Poniżej: Trasowa radiolatarnia NDB w Mrągowie (MRA 409 kHz).

Początek formularza

Dół formularza

Jacek Tomczak - Janowski.

20-Jul-1998
Akt. 17-11-2003

---