VHF omnidirectional range: differenze tra le versioni

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[[File:VORTAC TGO Aichtal Germany 01.JPG|thumb|Una stazione VORTAC in [[Germania]]]]

Il '''''very high frequency omnidirectional range''''', più comunemente conosciuto come '''''VOR''''', è un sistema di [[radionavigazione]] per [[Aeromobile|aeromobili]]; dal [[1949]] l'[[Organizzazione Internazionale dell'Aviazione Civile|ICAO]] lo ha definito come standard per le [[Navigazione|navigazioni]] a corto e medio raggio, sostituendo i radiosentieri a quattro braccia funzionanti in bassa frequenza.

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L’evoluzione tecnologica degli ultimi anni ha modificato radicalmente la [[Regole del volo strumentale|navigazione strumentale]], che, a partire dal 2022, si baserà unicamente sulla Performance Based Navigation [[Required Navigation Performance|PBN]].<ref>{{cita web|url=https://www.enav.it/enavWebPortalStatic/AIP/AIP/publications/documents/AIC_A_2019_04.pdf|titolo=Circolare AIC A 4/19 relativa all’implementazione PBN in Italia.}}</ref><ref>{{cita web|url=https://www.icao.int/SAM/Documents/2009/SAMIG3/PBN%20Manual%20-%20Doc%209613%20Final%205%2010%2008%20with%20bookmarks1.pdf|titolo=Manuale 9613 ICAO contenente specifiche e descrizione del sistema PBN.}}</ref>

Le stazioni VOR saranno mantenute soltanto per avere un backup in caso di emergenza. Programmi come il VOR MON<ref>{{cita web|url=https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/navservices/transition_programs/vormon/|titolo=Il programma VORMON dal sito ufficiale FAA}}</ref> dell’[[Federal Aviation Administration|FAA]] prevedono di dismettere nei prossimi anni tra il 30% e il 50% dei VOR esistenti sul loro territorio. Anche l’[[ENAV]] prevede una riduzione delle stazioni a terra, a seguito dell’implementazione dei programmi [[SESAR]] ed [[EGNOS]]<ref>{{cita web|url=https://www.enav.it/sites/public/it/Servizi/sorveglianza-navigazione.html|titolo=Pagina ufficiale dal sito ENAV che descrive il passaggio alla navigazione basata su sistemi satellitari|accesso=25 luglio 2019|dataarchivio=25 luglio 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20190725171708/https://www.enav.it/sites/public/it/Servizi/sorveglianza-navigazione.html|urlmorto=sì}}</ref>.

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Il sistema VOR-DME è quello ancora oggi riconosciuto dall'ICAO come standard per la navigazione a corto e medio raggio, sulle cui stazioni a terra è costituita la rete di aerovie.

Il sistema consente al pilota di conoscere in ogni istante la sua posizione attraverso il rilevamento fornito dal VOR, e la distanza lungo di esso che viene fornito dal DME. Si usa anche dire che il sistema VOR-DME è un sistema “ ” (theta-rho), dove “ ” indica che viene fornito un azimuth, cioè un rilevamento, mentre “ ” indica che viene fornita una distanza.

Il V.O.R. (Very High Frequency Omnidirectional Range) è il sistema che dal 1949 l'ICAO ha definito come standard per le navigazioni a corto e medio raggio, sostituendo i radiosentieri a quattro braccia funzionanti in bassa frequenza.

Il sistema è costituito da una rete di stazioni a terra - che fungono da radiofari - emettenti onde radio in VHF, captate da un ricevitore di bordo e tradotte all'uso del pilota da un indicatore posto anch'esso a bordo del velivolo. Le stazioni a terra, oltre al segnale necessario alla navigazione, emettono un segnale Morse, costituito da due o tre lettere identificanti la stazione trasmittente e, talvolta, alcune emissioni in radiotelefonia trasmettenti informazioni meteo, di traffico, ecc…

L'antenna del ricevitore V.O.R. è costituita da un'antenna metallica dipolare a forma di “V”, di solito montata orizzontalmente sulla deriva del velivolo, ma potrebbe anche essere costituita da pinne o altri tipi.

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

La stazione a terra genera 360 segnali sfasati derivati da un'onda portante emessi dalla stazione, chiamate RADIALI ed identificanti un fascio d'onde “Outbound” rispetto alla stazione. Ogni radiale ha una sua reciproca “Inbound” rispetto alla stazione, di valore pari alla radiale data ± 180°.

Ogni singola onda radio emessa dalla stazione a terra può essere assimilata ad una strada che noi potremo percorrere in due sensi opposti.

La strada percorsa nel senso in uscita - quello che porta dalla stazione verso l'esterno – sarà chiamata “RADIALE” e prenderà il nome dal valore del suo rilevamento magnetico (QDR).

La strada percorsa nel senso in entrata – dall'esterno verso la stazione – prenderà il nome della “Radiale Reciproca” a quella su cui ci si trova e prenderà il nome dal valore del rilevamento magnetico di quest'ultima (QDM).

Avremo quindi che:

1. QDR = “strada” che origina da un punto noto e da questo si allontana con un determinato orientamento magnetico. (QDR = Radiale).

2. QDM = “strada” che termina su un punto noto con un determinato orientamento magnetico. (QDM = Radiale reciproca = QDR ± 180°).

Le radiali sono ottenute mediante l'emissione di segnali elettromagnetici progressivamente sfasati tra loro, da 0° in corrispondenza della direzione del Nord Magnetico della stazione a 359°.

Si può visualizzare il principio immaginando un faro che emette due segnali luminosi. Il primo segnale, chiamato “segnale di riferimento” è assimilabile ad una luce intermittente visibile da ogni punto intorno alla sorgente; il secondo, chiamato “segnale variabile” è assimilabile ad uno stretto fascio di luce visibile solo quando, ruotando, passa per la posizione dell'osservatore. I due segnali sono fasati in modo che il “segnale di riferimento” lampeggi nell'istante in cui il “segnale variabile” passa per il Nord magnetico, ed il loro sfasamento aumenta progressivamente col ruotare, in senso orario, di quest'ultimo.

Nella realtà, i fasci luminosi sono fasci d'onde elettromagnetiche.

Il trasmettitore a terra emette in tutte le direzioni un “segnale di riferimento” con fase costante, ed un “segnale variabile” la cui fase cambia rispetto a quella del primo segnale di 1° per ogni grado di variazione azimutale intorno alla stazione con una ciclicità di 0.003 secondi.

La relazione “Differenza di Fase = Rilevamento a/m” si ottiene facendo in modo che la fase del “segnale di riferimento” sia totalmente indipendente dalla posizione del velivolo attorno alla stazione e, al contrario, quella del “segnale variabile” sia funzione lineare e continua del rilevamento magnetico dell'aeromobile. Da quanto sopra esposto è chiaro che il primo segnale serve da riferimento per misurare, partendo dal Nord (direzione in cui i due segnali sono fasati), la differenza in tempo tra i due segnali, ed è riconducibile ad un rilevamento magnetico (QDR).

Le stazioni radio a terra emettono un'onda portante in VHF nella banda compresa tra i 108.00 ed i 117.95&nbsp;MHz, con intervallo di 50 kHz. Dei 200 canali a disposizione del sistema, 40 sono riservati al sistema I.L.S. (Istrument Landing System) – il sistema di radioguida per gli avvicinamenti strumentali di precisione.

Le stazioni a terra emettono dei segnali polarizzati sul piano orizzontale con le seguenti modulazioni:

1. Segnale di riferimento – Frequenza 30 Hz;

2. Segnale variabile – Frequenza 30 Hz;

3. Segnale d'identificazione – Frequenza 1.020 Hz; è costituito da due o tre lettere trasmesse in alfabeto Morse e ripetuto con intervallo di 5 secondi;

4. Informazioni in radiotelefonia (eventuali) – Frequenza da 300 a 3.000 Hz; possono essere contenute informazioni di varia natura (Identificazione stazione, informazioni meteo, informazioni ATIS ecc…)

PRESENTAZIONE DEI DATI E INTERPRETAZIONE

L'apparato di bordo è costituito da un ricevitore e da un indicatore. Il ricevitore riceve ed interpreta (separa) le informazioni contenute in ogni singolo segnale radio (nella portante) e le invia all'indicatore, permettendo a quest'ultimo di tradurle in indicazioni interpretabili dal pilota..

Nel dettaglio essi sono così costituiti:

1. Ricevitore - A seconda che sia un apparato a se stante o accoppiato ad uno di comunicazione, prende il nome di “NAV” o “COM/NAV”, in ogni caso si compone dei seguenti elementi:

a) Interruttore ON/OFF - abilita o disabilita il funzionamento dell'apparato VOR;

b) Selettore di frequenza - necessario a selezionare la frequenza usata dalla stazione di terra per la trasmissione del segnale;

c) Reostato per la regolazione del volume – una “resistenza variabile” col compito di regolare il volume del segnale audio (spesso è incorporato nel comando ON/OFF);

d) Commutatore – permette di scegliere tra la ricezione del segnale audio d'identificazione della stazione trasmittente (Morse) e le trasmissioni radiotelefoniche.

2. Indicatore - Chiamato “OBI” (Omni Bearing Indicator) dalla capacità di presentare sia i VOR sia i Localizzatori ILS, è costituito dai seguenti elementi:

a) “Corona Azimuth” – posto nella parte esterna del quadrante, è costituita da un anello graduato in 360°, ruotabile attraverso il comando “OBS” (Omni Bearing Selector). Muovendo l'OBS è possibile leggere, sotto il relativo riscontro, qualunque radiale o sua reciproca;

b) “C.D.I.” (Corse Deviation Indicator) – indicatore a lancetta spesso fulcrato in testa.

c) “Barra di scostamento” – barra sulla quale si muove il CDI, composta da una serie di 10 pallini bianchi posti 5 a sinistra e 5 a destra della posizione centrale (ogni pallino ha valore 2°) ed indicante lo scostamento dalla radiale presa in esame.

d) Una finestrella “TO/FROM” – posta sul quadrante dell'indicatore ed attivata quando il VOR riceve un segnale attendibile. È alternativamente occupata da una bandierina bianca, a seconda della posizione assunta dal velivolo rispetto alla radiale selezionata;

e) Una bandierina “NAV/OFF” – appare sul quadrante con la scritta “NAV” quando l'apparato è operativo e riceve un segnale attendibile, con la scritta “OFF” quando indica che l'apparato non è operativo o il segnale è inattendibile o non ricevuto.

L'apparato VOR riceve ed interpreta i segnali trasmessi dai radiofari installati a terra. Il pilota, muovendo l'OBS posto sull'indicatore, ruota la corona graduata e seleziona una RADIALE, a questo punto l'apparato dividerà lo spazio circostante la stazione a terra in semipiani:

Ø Una prima divisione vede lo spazio circostante la stazione VOR di terra ripartito in due semipiani separati dalla RADIALE selezionata e dalla sua opposta.

Il semipiano (a) individua la porzione di spazio posta a sinistra della RADIALE e della sua reciproca, il semipiano (b), la parte opposta.

Il CDI indicherà la posizione della RADIALE spostandosi a destra se il velivolo si troverà nel semipiano (a) ed a sinistra se il velivolo si troverà su (b); insisterà al centro dello strumento quando il velivolo si troverà sulla radiale selezionata o sulla sua reciproca.

Quando un velivolo vola dal settore (a) al settore (b) o viceversa, il CDI inizierà a muoversi verso la radiale selezionata dal momento in cui attraverserà il fascio d'onde scostate di 10° rispetto a quella selezionata; all'approssimarsi di quest'ultima, infatti, il CDI si muoverà verso il centro dell'indicatore di un pallino bianco ogni 2°, e si sposterà nella parte opposta al superamento della selezionata.

Ø Una seconda divisione vede lo spazio circostante la stazione VOR di terra ripartito in altri due semipiani - FROM e TO – separati dalle radiali ortogonali a quella selezionata ed alla sua reciproca.

Quando il velivolo si trova nella porzione di semipiano comprendente la RADIALE selezionata, la finestrella attiva sarà quella FROM altrimenti, la finestrella attiva sarà quella TO.

Quando un aereo attraversa le radiali ortogonali avviene il cambio di finestrella - da FROM a TO o viceversa - passando per la bandierina OFF quando si attraversa un settore largo circa 5° e posto a cavallo delle radiali ortogonali.

E' bene chiarire che le indicazioni del VOR sono indipendenti dall'orientamento della prua del velivolo. Il CDI sarà orientato a destra, sinistra o al centro dell'indicatore, e le finestrelle indicheranno OFF, FROM o TO in funzione esclusivamente della radiale selezionata e della posizione nello spazio in quel momento occupata dal velivolo, indipendentemente dalla prua da questo assunta.

Nell'uso del V.O.R., la prima cosa da fare è selezionare la giusta frequenza, corrispondente a quella della stazione VOR di terra scelta, e verificare in frequenza il segnale Morse d'identificazione.

In Allontanamento

Determinazione della Radiale (QDR).

Per la determinazione della rotta da seguire per allontanarsi dalla stazione a terra prescelta, procedere come segue:

1. Ruotare l'OBS fino a quando il CDI sarà al centro e la bandierina dell'indicatore indicherà il “FROM”. Il valore letto in quel momento sotto il riscontro della corona graduata, corrisponde al QDR (Radiale);

2. Per volare in allontanamento dalla stazione emittente, orientare la prua del velivolo in modo da leggere sul direzionale lo stesso valore del QDR (Radiale).

Intercettamento di un QDR.

Per intercettare un QDR (Radiale) data, procedere come segue:

1. Ruotare l'OBS fino ad avere il valore del QDR (Radiale) da intercettare sotto l'indice della corona graduata, contemporaneamente il CDI si sposterà a destra o a sinistra e la bandierina dell'indicatore segnalerà il FROM o il TO. Nel caso sia TO la cosa migliore da fare sarà quella di dirigerci verso la stazione VOR per poi intercettare da lì il QDR, se invece la bandierina segnalerà il FROM, potremo effettuare l'intercettamento.

2. Decidere con quale angolo effettuare l'intercettamento rammentando il valore minimo di questo è funzione del punto dove s'intende intercettare la radiale, e che non dovrà essere maggiore di 90°.

3. Orientare il velivolo in modo che il direzionale assuma un valore pari al QDR da intercettare ± l'angolo d'intercettamento a seconda che lo scostamento del CDI sia stato a destra (+) o a sinistra (-).

4. Volare con questo valore sul direzionale fino a che il CDI non si porterà al centro, in quel momento (magari un paio pallini prima in modo da rendere la manovra più dolce) virare per prua uguale al QDR (Radiale) ormai intercettato.

In Avvicinamento

Determinazione del QDM ed avvicinamento alla stazione.

Per determinare il QDM (Radiale ± 180°) sul quale si trova il velivolo, procedere come segue:

1. Ruotare l'OBS fino a quando il CDI sarà al centro e la bandierina dell'indicatore segnalerà il “TO”. Il valore letto in quel momento sotto il riscontro della corona graduata, corrisponde al QDM.

2. Per volare in avvicinamento alla stazione emittente, orientare la prua del velivolo in modo da leggere sul direzionale lo stesso valore del QDM. Al raggiungimento della stazione cercata, comparirà prima la bandierina rossa “OFF” e successivamente quella bianca “FROM”.

Intercettamento di un QDM.

Per intercettare un QDM dato, procedere come segue:

1. Determinare il QDM sul quale ci troviamo attraverso il metodo esposto in precedenza.

2. Ruoteremo l'OBS fino ad avere il valore del QDM da intercettare sotto il riscontro della corona graduata. A questo punto il CDI si sposterà a destra o sinistra.

3. Decidere con quale angolo effettuare l'intercettamento rammentando che questo dovrà essere maggiore della differenza tra il QDM da intercettare e quello su cui si sta muovendo il velivolo o viceversa, ma che non dovrà essere maggiore di 90°.

4. Orientare il velivolo in modo che il direzionale assuma un valore pari al QDM da intercettare ± l'angolo d'intercettamento a seconda che lo scostamento del CDI sia stato a destra (+) o a sinistra (-).

5. Volare con questo valore sul direzionale fino a che il CDI non si porterà al centro, in quel momento (magari un paio pallini prima in modo da rendere la manovra più dolce) virare per prua uguale al QDM ormai intercettato.

Riassumendo il funzionamento e l'impiego del VOR analizziamo quanto ……

COPERTURA

La portata di un VOR è determinata dalla potenza di trasmissione, dall'eventuale presenza di ostacoli (ad esempio montagne o costruzioni) che impediscano la propagazione del segnale e dalla quota a cui si trovano antenna trasmittente e ricevente. I VOR con potenza di emissione di 200 [[Watt]] possono essere ricevuti anche a 200 [[Miglia nautiche]] dalla stazione. L'elenco delle radioassistenze italiane è pubblicato nella sezione ENR 4.1.1 dell'[[Aeronautical Information Publication|AIP]] Italia<ref>{{cita web|url=https://www.enav.it/enavWebPortalStatic/AIP/AIP/enr/enr4/ENR4-1-1.pdf|titolo=L’elenco delle radioassistenze operative sul territorio italiano }}</ref> e riporta le limitazioni, nel caso una stazione non raggiunga il Service Standard Volume minimo richiesto <ref>{{cita web|url=https://ext.eurocontrol.int/aixm_confluence/display/ACGAIP/Facility+coverage |titolo=La descrizione di come viene stabilita la portata di una radioassistenza e come si leggono le informazioni riportate sull’AIP}}</ref> dall'Annesso 10 [[ICAO]]<ref>{{cita web|url=http://dgca.gov.in/intradgca/intra/icao%20annexes/an10_v1_cons.pdf|titolo=Annesso 10 ICAO – Aeronautical Telecommunication – Volume 1 Volume I Radio Navigation Aids }}</ref>.

La classificazione delle stazioni VOR, secondo le loro caratteristiche e lo scopo per cui sono installate, è la seguente:

1. HVOR - (VOR di navigazione ad alta quota) – Emettono un segnale di potenza pari a 200 watt operando dai 112.00 a 117.95&nbsp;MHz con decimale pari e dispari.

Usate per le aerovie dello spazio aereo superiore (H), assicurano la ricezione fino a 40 nm. dai 1000 ai 14.500 ft., 130 nm. dai 18.000 ai 45.000 ft. e 100 nm dai 45.000 ai 60.000 ft.

2. LVOR - (VOR di navigazione a bassa quota) - Emettono un segnale di potenza pari a 200 watt operando dai 112.00 a 117.95&nbsp;MHz con decimale pari e dispari.

Usate per le aerovie dello spazio aereo inferiore (L), assicurano la ricezione fino a 40 Nm a quote comprese tra i 1.000ft. ed i 18.000ft.;

3. TVOR - (VOR terminali) - Emettono un segnale di potenza pari a 50 watt operando dai 108.00 a 111.85&nbsp;MHz con primo decimale pari.

Usate per le procedure d'avvicinamento strumentale, assicurano la ricezione fino a 25 Nm a quote comprese tra i 1.000ft. ed i 12.000ft.

Le quote riportate sono altezze riferite alla superficie su cui è posta la stazione emittente.

La ricezione a quote inferiori ai 1.000 ft. È assicurata entro un range deducibile dal grafico sotto riportato.

Le limitazioni imposte dai volumi di servizio non saranno prese in considerazione nel caso in cui si seguano rotte o procedure strumentali pubblicate, lungo le quali la ricezione del segnale è assicurata da apposite misurazioni eseguite con apparecchiature specifiche.

PRECISIONE ED ERRORI

Ogni stazione VOR, perché possa essere ammessa al servizio, deve garantire una precisione di ± 2,5° lungo la radiale che costituisce la mezzeria di un'aerovia e ± 1,5° lungo la radiale costituente la rotta d'avvicinamento di una procedura strumentale. Le stazioni VOR sono in ogni caso dotate di apparecchiature di controllo che automaticamente intervengono a segnalare, ed eventualmente rendere inoperativo, l'impianto che dovesse manifestare uno scostamento dalle tolleranze previste dall'Annesso 10 ICAO.

FATTORI CHE INFLUENZANO LA PORTATA E L'ACCURATEZZA

Il vantaggio della trasmissione in onde cortissime consiste nell'immunità di queste ai disturbi tipici delle altre lunghezze d'onda come l'effetto temporale, l'effetto notte e tutte quelle che normalmente affliggono le trasmissioni in onde medie e lunghe; il rovescio della medaglia è costituito dalla necessità di avere una linea ottica tra il ricevitore posto a bordo del velivolo e la stazione trasmittente.

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==Note==

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== Collegamenti esterni ==

* [https://pyrochta.ch/de/index.php/r-nav/vor Simulatore VOR] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190726142216/https://pyrochta.ch/de/index.php/r-nav/vor |date=26 luglio 2019 }}

* {{Collegamenti esterni}}