Ориентация по сигнальным огням
Так называемые «кукурузники» и другие представители малой авиации часто летают вообще по правилам визуального полета, когда в арсенале у летчика — только собственные глаза да базовый набор приборов вроде компаса, высотомера и спидометра.
Сами аэродромы для малой авиации часто не имеют вообще никакого оборудования для захода на посадку: вот тебе полоса (хорошо, если с твердым покрытием, а может быть и грунтовая, и даже просто газон), а дальше рассчитывай траекторию на глаз. Скорости, впрочем, тут небольшие, поэтому справиться можно.
Следующий этап — аэродромы со светосигнальным оборудованием. На взлетно-посадочной полосе может располагаться почти два десятка разных групп сигнальных огней, благодаря которым пилот четко видит ВПП и все ее части в темноте, сумерках, в тумане и т.п. Среди них есть, в частности, так называемые огни визуальной индикации глиссады (PAPI, Precision Approach Path Indicator): четыре разноцветных фонаря с направленными строго под определенными углами к горизонту пучками света.
Каждый из четырех фонарей формирует своего рода виртуальную прямую линию под определенным углом: если самолет летит выше этой линии, то пилот видит белый луч, если ниже — красный. «Истина где-то посередине», то есть, если самолет снижается по правильной траектории, то два фонаря будут для летчика белыми, а два — красными. Если белых вдруг три или четыре (а красных, соответственно, один или ноль) — значит, летим слишком высоко. Больше красных — летим слишком низко.
Зачем нужны приводные радиомаяки
Главный недостаток визуальных средств — в том, что при видимости, отличающейся от «миллион на миллион», их может быть не видно или видно плохо. Тут на помощь приходят приводные радиомаяки — радиопередатчики, установленные в строго определенном месте и имеющие узконаправленные антенны, ориентированные вертикально вверх.
Маяков обычно два: ближний и дальний, находятся они в створе ВПП на посадочном курсе на расстоянии около 1 и 4 км от ее торца, а принцип действия очень простой: когда самолет пролетает строго над маяком, в кабине звучит акустический сигнал.
Нужно убедиться в том, что высота в этот момент соответствует высоте, указанной в схеме захода на посадку (для каждого аэродрома схема своя), и если нет — скорректировать траекторию, либо уходить на второй круг, если уже поздно.
Что такое курсо-глиссадная система
Более продвинутая система — это курсовые и глиссадные радиомаяки, объединенные в курсо-глиссадную систему (ILS, Instrument Landing System). Они устанавливаются в непосредственной близости от полосы. Курсовой маяк с направленными антеннами формирует два сигнала: с одной частотой модуляции левее от полосы, с другой частотой правее.
На самолете установлены приемники, которые фиксируют оба сигнала — если «левый» и «правый» одинаковы, значит, самолет летит правильным курсом, если же один из них доминирует, значит, он немного в стороне и курс нужно скорректировать.
Глиссадный маяк точно так же формирует направленные сигналы выше и ниже линии глиссады, и снижаться нужно так, чтобы находиться строго между ними.
Сигналы от ILS могут преобразовываться в специальные планки на дисплее самолета: они называются директорами, и сам заход — директорным: летчик следит, чтобы и курсовая, и глиссадная планка располагались в центре экрана, и если какая-то «убегает», то просто «догоняет» ее. Либо же сигналы поступают прямо автопилоту, который на основании этих данных автоматически управляет элеронами, рулями и режимом двигателей, чтобы самолет оставался на глиссаде.
Частоты для каждой конкретной полосы конкретного аэродрома свои; перед каждой посадкой они устанавливаются в соответствии со справочником/базой данных.
В зависимости от имеющегося на аэродроме оборудования существует несколько «категорий» точности ILS. Чем выше категория, тем меньше может быть видимость и высота принятия решения.
Раньше на завершающем этапе посадки все равно без пилота было не обойтись, но с появлением ILS Cat.III система стала настолько точной, что самолеты теперь могут садиться полностью автоматически, а с Cat.IIIc (внедряется в последние 3-4 года) могут делать это даже при полностью нулевой видимости.
Спутников стало недостаточно
В конце 1980-х была разработана еще более точная система микроволновой посадки MLS (Microwave Landing System) на основе микроволновых радаров. Принцип ее работы похож на ILS, но доступно несколько каналов, за счет чего несколько маяков MLS не мешают работе друг друга. В радиосигналах MLS также могут передаваться дополнительные данные. Однако распространение GPS-навигации помешало массовому внедрению MLS.
Вместо нее сейчас внедряется другая система захода: GLS (GNSS Landing System).
Координаты самолета в режиме реального времени определяются с помощью спутниковой системы — хоть GPS, хоть ГЛОНАСС, хоть Beidou или Galileo — не важно. Важно то, что одних спутников для обеспечения требуемой точности определения координат недостаточно, погрешность в десять метров, обычная для GPS, уже является критичной.
Поэтому в аэропорту устанавливаются локальные контрольно-корректирующие станции (GBAS, Ground Based Augmentation System), передающие дополнительный сигнал — идея такая же, как, например, в WAAS. Поскольку их местоположение, в отличие от спутников, является постоянным, а расстояние до садящихся самолетов в разы меньше, GBAS позволяют сократить максимальную погрешность в определении координат до трех метров (гарантированно).
GLS намного удобнее и дешевле ILS: если старая система требует установки маяков с каждой стороны каждой полосы (например, две полосы — по четыре глиссадных и четыре курсовых маяка, итого восемь, и все на разных частотах), то GBAS хватит одной. При этом частота одинакова во всех аэропортах и не нужно каждый раз ее настраивать. Кроме того, такая система более устойчива к помехам.