VOR
O VÔO OMNIDIRECIONAL – VOR – Very High Frequency – Omni Ranger
Os VOR’s, “VHF omnidirecionais” (que se propagam em todas as direções) são um auxílio-rádio que substituíram os antigos equipamentos de baixa freqüência (LF), como sistema de navegação aérea, que eram o principal método de radionavegação em todo mundo antes do advento do GPS. Os equipamentos VOR’s simplificaram bastante a navegação e o vôo em rotas aéreas, o que resolveu a maioria das dificuldades encontradas pelos pilotos, que na utilização dos equipamentos de baixa freqüência (LF), como ADF’s, decorrentes de sinais auditivos acabavam trazendo interpretações erradas e muitas vezes provocando desvios de rotas que terminavam em incidentes ou mesmo acidentes com perda da aeronave e de vidas. No VOR todas as informações são mostradas em instrumentos de fácil interpretação e com a precisão necessária a um vôo com segurança. Este post discutirá o VOR omnidirecional em termos de definições, prática e uso diário.
O VOR quase sempre trabalha em conjunto com o DME (Distance Mesure Equipament) e o sistema ILS (Instrument Landing System) de auxílio ao pouso. Neste post, trataremos apenas do VOR.
TERMINOLOGIA DO VOR
O “VOR Omnirange” produz um número infinito de cursos que podemos imaginar irradiando de uma estação em terra, como os raios que saem de uma roda de bicicleta e irradiam do respectivo cubo. Estes raios (cursos) são conhecidos por “Radiais” e identificam-se pelos respectivos valores magnéticos medidos a partir da estação. Assim, se você estiver voando na radial 90º estará fisicamente situado a leste da estação. Se estiver nesta radial em aproximação, seu rumo magnético será de 270º.
Radiais
Dado que o equipamento transmissor trabalha na faixa de freqüência de VHF, os sinais estão sujeitos à recepção em linha visual e portanto, o alcance varia de acordo com a altitude da aeronave. Para aproveitar ao máximo o seu equipamento de VOR, você terá que compreender clara e completamente o significado de cada um dos termos a seguir:
- RUMO – O ângulo, medido no sentido horário, entre uma dada linha de referência (como o norte, um eixo da aeronave, etc.) e uma linha reta ligando os dois pontos entre os quais o rumo está sendo medido. Em outras palavras, a direção entre dois pontos quaisquer em relação a uma linha de referência fixa.
- RUMO VERDADEIRO – Rumo no qual a linha de referência é o norte verdadeiro; a direção verdadeira entre dois pontos
- RUMO MAGNÉTICO – Rumo no qual a linha de referência é o norte magnético; a direção magnética entre dois pontos.
- RUMO RELATIVO – Rumo no qual a linha de referência é o eixo longitudinal da aeronave. Rumo medido no sentido horário da parte dianteira (nariz) da aeronave
- CURSO – A direção da trajetória pretendida da aeronave sobre o solo. Pode ser o curso verdadeiro, o curso magnético ou o curso de bússola, dependendo da linha de referência utilizada na sua determinação.
- TRAJETÓRIA – A direção da trajetória real tomada sobre o solo. Também pode ser medida a partir de uma linha de referência verdadeira, magnética ou de bússola; porém, ao utilizar o VOR, o que interessará principalmente será a trajetória magnética.
- PROA – A direção para a qual o “nariz” da aeronave está apontando. A linha de referência utilizada determina se é uma proa verdadeira, magnética ou de bússola.
- LINHA DE RUMO VOR – Um das teoricamente infinitas linhas retas que irradiam em todas as direções a partir de uma estação VOR.
- RADIAL – Linha de rumo VOR identificada por sua direção magnética a partir da estação. Pode-se considerá-la simplesmente como a direção magnética a partir da estação. É propriamente a definição mais importante relacionada ao VOR.
A figura mostra diversas radiais difundidas a partir da estação VOR no centro. Aeronave se aproximando pela radial 240 independentemente de sua proa ou direção de voo. Aeronave cruzando a radial 180°. Aeronave se afastando pela radial de 45° e tem sua proa de 45°. Aeronave se afastando pela radial 290. Se mais tarde você retornar em direção à estação, você ainda estará na radial 290°, apesar de ter invertido sua direção. Lembre-se que os rumos radiais são sempre constantes, independentemente da proa, curso ou trajetória da aeronave.
Componentes de um sistema completo de VOR.
Princípio de funcionamento
O princípio fundamental do VOR nada mais é que a criação e a interpretação de uma diferença em fase entre dois sinais de rádio transmitido do mesmo local. O sinal principal, chamado de fase de referência, é transmitido da antena que fica no centro das cinco antenas (conforme fig.), é omnidirecional e irradia a partir da estação na configuração circular. O segundo sinal, chamado de fase variável, é transmitido pelas outras quatro antenas como um campo rotativo girando num regime de 1.800RPM. A fase do sinal principal é constante para os 360° de azimute, enquanto que a fase do segundo sinal varia num regime constante conforme o campo é girado. Os dois sinais são alinhados de maneira a estarem exatamente em fase no norte magnético, resultando num diferencial de fase constante em qualquer outro ponto de azimute ao redor da estação, conforme a figura. O receptor de VOR simplesmente mede esta diferença em fase eletronicamente e apresenta o resultado em termos de uma linha de rumo VOR selecionada e a extensão de desvio da linha de rumo.
Cada grau elétrico corresponde a um grau geográfico à volta da estação. Esta informação apresenta-se sob a forma de indicação de curso através dos instrumentos. Para que duas estações de VOR possam operar na mesma freqüência, sem se interferirem devem estar devidamente espaçadas. Contudo, com o incremento na instalação de auxílios-rádio VHF é possível que, em determinados locais e altitudes se recebam duas estações com um sinal de intensidade aproximadamente igual.
Relação dos ângulos de fase:
N = Norte (0°/360°)
R = Fase de referência
V = Fase variável
O ângulo de fase depende da direção da antena receptora da aeronave.
Você pode compreender melhor como o VOR funciona, visualizando o sistema como um par de luzes. Considere a fase variável como um farol giratório bastante estreito, visível em qualquer ponto ao redor da estação durante um intervalo bastante curto quando ele aponta diretamente na sua direção. Considere a fase de referência como uma luz pisca-pisca totalmente aberta que pode ser vista em todas as direções quando pisca. Considere daqui para a frente que a fase de referência pisca cada vez que a fase variável passa pelo norte magnético e que a fase variável faz uma rotação completa a cada minuto. Tudo o que você teria que fazer então, para determinar sua direção magnética da estação, seria medir o intervalo entre o momento que você vê a luz pisca-pisca e o momento que você vê o farol giratório. Se este intervalo de tempo foi de 15 segundos, você estaria obviamente a um quarto de rotação completa ou a 90° da estação. Um intervalo de 45 segundos lhe colocaria numa linha a 270° da estação.
Se você viu as duas luzes ao mesmo tempo, você teria que estar diretamente no norte da estação e uma diferença de 25 segundos lhe colocaria na radial de 150° indicada pela linha tracejada na figura. Seu receptor de VOR mede a diferença em fase de sinal ao invés de uma diferença em tempo e, uma vez que uma rotação completa do campo de fase variável produz uma diferença de 360° em fase, ele é capaz de lhe dar uma leitura baseada no fato de que um grau elétrico de fase diferencial corresponde a um grau geográfico de azimute ao redor da estação. Isso não é simples?
Conjuntos de antenas do VOR
DISTÂNCIA DE RECEPÇÃO DO VOR
Como todos os outros rádios VHF, o VOR é um tipo de transmissão de “linha de visada”, de maneira que se qualquer objeto sólido, como um morro, uma parte da estrutura da aeronave ou até a própria terra aparecer entre a estação e a sua antena, você provavelmente estará impossibilitado de receber um sinal útil. Como conseqüência, a curvatura da terra limitará estritamente a distância de recepção.
Morros e montanhas têm o mesmo efeito de bloqueio; então, não espere receber um sinal se houver uma serra ou picos entre você e a estação. Lembre-se também que o obstáculo pode ter uma altura consideravelmente menor que sua própria altitude e ainda assim lhe causar problemas, basta que ele tenha uma altura suficiente para interromper a linha de visada direta da estação.
Cada estação VOR é identificada por um grupo de código de 3 letras e geralmente também fornece identificação por fonia. Uma modificação de 1962 resulta na permanência da identificação de código durante as radiodifusões meteorológicas e outras por fonia, embora a identificação por fonia sofra interrupções nessas ocasiões. Os níveis relativos das radiodifusões simultâneas são ajustados para tornar a leitura da voz ou do código fácil e sem interferências.
Carta padrão de aproximação por VOR
Quanto mais alto você estiver voando, maior será sua distância de recepção de VOR, mas lembre-se que o alcance depende mais de sua altitude efetiva, a diferença entre sua altitude verdadeira e a altura da estação VOR, do que de sua altitude de pressão ou altitude indicada. Por exemplo, se você está voando a 7.000 ft e recebendo uma estação cuja altura é de 5.000 ft, sua altitude efetiva seria de apenas 2.000 ft e sua distância máxima de recepção estaria limitada proporcionalmente. Este é um dos fatores considerados quando se estabelecem altitudes em rota mínimas sobre os diversos segmentos de rotas por instrumento.
O indicador de direção é necessário porque a agulha de desvio centralizará num dos dois ajustes do seletor de rumo que estão exatamente 180° defasados um do outro. A ambiguidade dessas duas indicações, como as duas posições “nulo” da antena “loop” deve ser resolvida se você quiser usar o equipamento corretamente; assim, o indicador de direção lhe dirá se o seletor de rumo está indicando o rumo magnético PARA (em direção) a estação ou DA (afastamento) estação. Pode ser uma simples agulha movendo-se para cima para indicar “TO” ou para baixo para indicar “FROM”; pode ser uma janela na qual aparece a palavra “TO” ou “FROM” ou ainda, uma bandeira que aparece oposta â palavra “TO” ou “FROM” na face frontal do instrumento. A indicação de instabilidade de sinal normalmente será mostrada como uma bandeira vermelha intitulada “NAV”, que aparece na frente do instrumento.
Algumas instalações VOR podem incluir unidades específicas complementares. Uma destas, é o indicador radiomagnético ou “RMI”, que mostra a radial magné-tica contra uma linha de fé por uma ou duas agulhas rotativas dependendo do número de receptores VOR instalados. Na figura ao lado vemos um indicador padrão de VOR. O HSI – indicador de situação horizontal, nele encontramos todas as função necessárias ao funcionamento do VOR.
KI 225 – indicador de HSI
É difícil ver um pequeno deslocamento da agulha resultante de um desvio de apenas alguns graus. Por isso, nenhuma delas deveria ser utilizada para captar uma radial de VOR. Para isso, você deveria usar a agulha do indicador de desvio.
PRECISÃO DO EQUIPAMENTO VOR
À primeira vista, parece que o seu VOR deveria ser extremamente preciso, mas na realidade, sua precisão está limitada em aproximadamente ±5°. Os próprios sinais da estação têm uma precisão de aproximadamente ±1°, o restante do erro possível é imputado aos equipamentos instalados na aeronave. Isso quer dizer que o seu VOR nem mesmo lhe manterá dentro dos limites laterais de uma rota aérea se ele estiver operando sob o erro máximo permitido e você estiver a mais de 60 milhas terrestres da estação. Eis uma boa razão para se lembrar de ligar as estações em rota quando se está a meio caminho entre elas, ou no ponto de comutação indicado na tabela de seus equipamentos de rádio. Até essa precisão pode ser destruída por operação de rádio FM (Freqüência Modulada) portátil nas proximidades do equipamento VOR, razão pela qual os regulamentos proíbem a operação de rádios portáteis a bordo de qualquer aeronave enquanto o equipamento VOR está sendo utilizado para navegação.
KI 204/206 – Indicador de VOR/LOC/GS.
Receptor de VOR KN 53 da King.
Conclusão
Os sistemas de VOR instalados nas aeronaves continuam sendo o principal sistema aprovado para navegação baseado em estações de terra. Apesar do GPS ser mais preciso e mais versátil o VOR é um sistema homologado e confiável e deve ser usado como meio primário de navegação ainda por muitos anos. A precisão do VOR depende em parte da aferição da bússola elétrica do avião e deve ser aferida periodicamente. No avião, o VOR é recebido por duas antenas instaladas simetricamente na estrutura do avião.
Antenas de VOR – uma de cada lado da empenagem
