TCAS
TRAFFIC COLLISION AND AVOIDANCE SYSTEM
Este es un sistema de alerta de trafico y evasor de colisión. Existen tres tipos de tcas, el TCAS I, II y III:
TCAS I: este solo informa al piloto la posición de las aeronaves "intrusas".
TCAS II: este informa al piloto la posición de las aeronaves y aparte crea una acción evasiva, pero esta es solo en el plano vertical (acenso o descenso).
TCAS III: este informa al piloto la posición de las aeronaves y genera una acción evasiva, esta es en el plano vertical (acenso o descenso) y/o en el horizontal (virajes).
TCAS II
Descripción y operación:
El TCAS II es un sistema de alerta y anti-colisión de tránsito que opera sin necesidad de estaciones de control de tránsito aéreo en tierra. Este sistema detecta la presencia de otros aviones que se encuentren cerca de nosotros, los cuales deben estar equipados con "transponders" que respondan la interrogación del radar en modo "C" o "S". El sistema TCAS sigue y evalúa continuamente el peligro potencial de otros aviones con respecto al nuestro, mostrándolos en el display y ante la amenaza de una probable colisión, generara avisos visuales y auditivos a la tripulación para una apropiada acción evasiva (sólo verticalmente). TCAS no puede detectar ninguna aeronave "Intrusa" si estas no poseen un transponder operativo.
NOTA: Para que el TCAS nos de la información de evasión vertical, el transponder del otro avión debe tener modo altitud.
El display de aviso de tránsito alerta a la tripulación de vuelo, la posición relativa de aviones cercanos, que son o pueden convertirse en amenazas de colisión. Este display mejora mucho la capacidad de los pilotos para evitar el choque ya que es una ayuda visual de fácil comprensión. El display está ubicado en el perímetro del instrumento indicador de velocidad vertical (variómetro).
La detección y seguimiento de la aeronave intrusa está dada gracias a la transmisión y recepción de una antena TCAS direccional situada en la parte superior del fuselaje, y otra también direccional ubicada en la parte inferior del fuselaje.
Las aeronaves equipadas con TCAS cuentan con un transponder que trabaja en modo "S" y una unidad de control TCAS/transponder. Este tipo de transponder va a ser utilizado en el futuro para realizar comunicaciones de tipo TCAS con las estaciones en tierra, de esta manera el controlador tendrá la posibilidad de observar nuestra situación TCAS con respecto a otras aeronaves.
El TCAS II opera en la misma frecuencia de transmisión y recepción que las estaciones terrenas (transmisión: 1030 Mhz y recepción: 1090 Mhz). El equipo TCAS y las estaciones de tierra operan en transmisión y recepción, en frecuencias inversas a las que opera el transponder como podemos apreciar en el siguiente cuadro.
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SISTEMA |
FRECUENCIA DE Tx |
FRECUENCIA DE Rx |
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Transponders modo S o modo A/C |
1090 Mhz |
1030 Mhz |
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TCAS II |
1030 Mhz |
1090 Mhz |
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Estación de tierra |
1030 Mhz |
1090 Mhz |
El TCAS interroga a los transponders en modo S o en modo A/C que están en los otros aviones, transmitiendo mensajes a 1030 Mhz con la antena TCAS direccional superior y la antena TCAS direccional inferior y recibe los mensajes de la misma manera pero a 1090 Mhz.
Este sistema detecta aeronaves equipadas con transponders activados en modo "S" prestándole atención a las señales que emiten segundo a segundo. El TCAS también detecta a aeronaves con transponder modo "C" pero le cuesta más encontrarlos ya que en modo "C" el transponder no emite señal segundo a segundo sino que lo hace de manera más espaciada.
Una vez que el avión intruso es confirmado, este sistema es capaz de seguir el desplazamiento de hasta 30 aviones con transponder activado en modo "S" o "C".
El seguimiento de los aviones se realiza repitiendo interrogaciones en formato de modo "S" o "C". Después de interrogados, los transponders emiten respuesta, con un retardo conocido el cual nos permite calcular la distancia en base al tiempo que tarda en llegar la respuesta. Si el transponder está conectado al altímetro, podremos tener información de la altitud relativa del avión intruso. Gracias a la transmisión y recepción efectuada por antenas direccionales el equipo puede determinar la posición del otro avión. Si utilizáramos una antena omnidireccional no podríamos establecer la ubicación de la aeronave que nos amenaza.
Basado en la posición, altitud y distancia de los demás aviones con respecto al nuestro, el TCAS clasifica a las aeronaves intrusas como:
1- NON THREAT (no amenazante)
2- PROXIMITY (próximo).
3- TRAFFIC ADVISORY (TA) (Aviso de tránsito).
4-RESOLUTION ADVISORY (RA) (Aviso de resolución o separación).
Cuando el transito está siendo seguido con la antena direccional el TCAS lo muestra en el display con un símbolo el cual nos indica su posición y rumbo relativo. El contorno del símbolo y su color nos indicará la categoría en que está ese transito: no amenazante, próximo, aviso de transito o aviso de resolución o separación. Si el intruso tiene reportador de altitud, esta también estará indicada en el display. Una cosa importante es que el TCAS sólo dará aviso de resolución si el otro avión está reportando altitud. Los tránsitos que no reportan altitud son leídos como NARs.
El display del RA esta incorporado en el indicador de velocidad vertical. Este consiste en iluminar arcos rojos y verdes alrededor del dial, este indica el rate o limitaciones de ascenso o descenso, para evitar una posible colisión.
El display del TA muestra las aeronaves "intrusas" con su posición y altitud relativa, con una flecha que indica si esta ascendiendo o si esta descendiendo a mas de 500 ft/min. El display del TA puede ser indicado en el indicador del radar meteorológico, en uno creado solamente para el TCAS o en el TA/VSI (indicador de velocidad vertical).
El display de TA indica el tipo de amenaza de cada intruso usando diferentes símbolos y colores. Complementando el display, el TCAS II provee anuncios con una apropiada voz sintetizada.
Los procedimientos del ATC y el concepto de "ver y evitar" continuaran siendo de carácter primario para asegurar una debida separación entre aeronaves. Pero, si no puedo establecer comunicación con el ATC, el TCAS II me es de gran importancia para evitar colisiones.
El sistema TCAS II monitoréa el espacio aéreo que rodea la aeronave, este sistema interroga los transponder de las aeronaves "intrusas". La respuesta de la interrogación le permite al TCAS II obtener la siguiente información de la aeronave intrusa:
Usando esta información el TCAS II predice el tiempo a la aeronave y la separación mínima a la el "intruso" se puede acercar. En caso de que el TCAS II determine que se van a violar las seguridades mínimas de separación, este informara a la tripulación una "Traffic Advisory (TA)", para alertar a la tripulación que un "intruso" se esta acercando a la aeronave.
Si el intruso continua acercándose, el TCAS II generara una "Resolution Advisory (RA)" para mantener una segura separación vertical entre la aeronave y el "intruso". El TCAS II basa sus alarmas en una reacción de la tripulación de 5 segundos para adquirir la actitud requerida, en caso de que la actitud requerida aumente o disminuya mientras se lleva a cabo la acción evasiva, la reacción de la tripulación deberá ser como máximo de 2 segundos.
Dos aviones equipados con TCAS II coordinaran la "Resolution Advisory" usando transponder modo S. La coordinación asegura una optima separación entre las aeronaves. La tripulación deberá llevar a cabo de inmediato, pero a su vez tranquilamente. Dado que las maniobras son coordinadas entre las dos aeronaves, la tripulación nunca hará lo contrario de lo que indica la "Resolution Advisory".
El TCAS II puede detectar 45 aeronaves, mostrar en el display 30 de ellas y puede coordinar una RA para hasta 3 de los intrusos a la misma vez. En las RA se trata de desviar lo menos posible del plan de vuelo, buscando una segura separación entre las aeronaves.
El TCAS II mostrara cuatro símbolos de trafico diferentes en el display del TA. Los símbolos cambian de forma y color para representar los distintos tipos de amenaza.
El símbolo de trafico tendrá también asociado un indicador de altitud, el cual indicara la altitud relativa en cientos de pies, también indicando por medio de una flecha, si el mismo esta ascendiendo, descendiendo o volando a nivel. Con un símbolo "+" antes de la altitud relativa me indica que el intruso se encuentra por encima de mi altitud, con un símbolo "-" me indica que la aeronave intrusa se encuentra por debajo de mi altitud.
Si una flecha aparece me indica, dependiendo hacia donde apunta la misma (arriba o abajo), si la aeronave asciende o desciende a 500 ft/min. o más.
Si la aeronave intrusa posee un transponder sin reporte de altitud, Non-Altitud Reporting (NAR), el símbolo de trafico aparecerá sin el indicador de altitud relativa y sin la flecha de indicación de que si se encuentra descendiendo o ascendiendo. El símbolo que el TCAS II le dará a esa aeronave dependerá solamente de su posición y de su velocidad a la cual se acerca.
Si las técnicas del TCAS para determinar el azimuth de la aeronave "intrusa" fallan, aparecerá en el display un mensaje de "NO BEARING"(sin rumbo).
INDICACIONES DEL TA
Un diamante blanco sin relleno indica que la altitud relativa de una aeronave intrusa es mayor a 1200 pies o se encuentra a mas de 6 millas náuticas.
Esta aeronave se encuentra a 1700 ft por debajo de nuestra aeronave, ascendiendo a 500 ft/min. o más.
Un diamante relleno blanco indica que la aeronave intrusa se encuentra a menos de 1200 ft y dentro de un rango de 6 millas náuticas.
Esta aeronave intrusa se encuentra ahora a 1000 ft por debajo de la nuestra y continua ascendiendo a 500 ft o más.
El símbolo cambia a un circulo relleno amarillo cuando el TCAS lo considera una amenaza potencial. Dependiendo de nuestra altitud el TCAS II mostrara un aviso de trafico cuando el tiempo al punto más cercano de aproximación será de 20 a 48 segundos.
Esta aeronave intrusa se encuentra a 900 ft por debajo de la nuestra, continua ascendiendo a 500 ft/min. o más. En la cabina se emitirá una voz de alerta.
"TRAFFIC, TRAFFIC"
Bajo condiciones normales un aviso de trafico será procedido por un aviso de resolución después de 10 a 15 segundos. La tripulación deberá tratar de tener contacto visual con la aeronave intrusa y estar preparados para llevar a cabo el aviso de resolución, el cual aparecerá entre 10 y 15 segundos después. La tripulación no debe hacer ninguna acción evasiva basándose en el display del TCAS II.
Un cuadrado relleno rojo indica que la aeronave intrusa se la considera una posible colisión. El TCAS II calcula que la aeronave intrusa a alcanzado el punto en el cual es necesario un aviso de resolución. El tiempo al punto más cercano de aproximación es de 15 a 35 segundos, dependiendo de nuestra altitud. Este símbolo aparecerá junto con un aviso sonoro apropiado y una maniobra vertical indicada en el RA/VSI.
Esta aeronave se encuentra a 600 ft por debajo de la nuestra, y continua ascendiendo. Una voz sintetizada nos indica la acción a llevar a cabo verticalmente, como por ejemplo:
"Climb, Climb, Climb"
El piloto deberá llevar a cabo la maniobra indicada en el RA/VSI en menos de 5 segundos desde que la RA apareció en el display.
La aeronave intrusa debe tener un transponder con reporte de altitud, para que pueda se generada una RA. De esta forma el símbolo de RA tendrá siempre una indicación de altitud. Si la aeronave intrusa no posee reporte de altitud, el TCAS II no podrá emitir una RA.
EQUIPO:
Los sistemas necesarios y opcionales de TCAS y del avión son los siguientes:
a) Procesador TCAS.
b) Antena direccional superior.
c) Antena direccional inferior.
d) Aviso de resolución / Indicador de velocidad vertical (RA/VSI).
e) Un radar PPI (pantalla de tránsito).
f) Componentes del sistema de respondedor modo "S".
El microprocesador basado en el TPA-81A procesador TCAS, es la unidad de control maestro en el sistema TCAS II. Consiste en un control combinado entre una computadora y un transceptor de banda baja (L-band). La operación del TCAS es controlada por un software residente en la memoria de la computadora de control.
El procesador TCAS va instalado en el compartimento de electrónica de la aeronave en la bandeja izquierda de radio, en general.
Este procesador recibe de una fuente primaria de poder 115 VAC (Volts de corriente alterna) con una frecuencia de 400 Hz, y tiene otra entrada de energía de la aeronave en sí, que le proporciona 26 VAC.(Ver cuadro)
La antena direccional ANT-81A permite conocer la posición de la aeronave intrusa proporcionando la información al procesador el cual transmite a partir de esta las interrogaciones recibiendo una respuesta en uno de cuatro haces emitidos. Al selectar un haz el procesador posiciona electrónicamente la antena en una dirección de vigilancia durante la operación de transmisión y recepción.
Esta antena direccional tiene la capacidad de ser apuntada electrónicamente y consiste de cuatro elementos monopolo.
Cuatro cables de tipo coaxial conectan al procesador con cada antena. Éstas van montadas en la parte superior e inferior del fuselaje (Por ejemplo, en el DC-9 van en la estación 246).
Los avisos de resolución en el RA/VSI son indicaciones primarias de vuelo ya que nos van a proporcionar la acción evasiva a seguir. Los avisos de resolución TCAS II en las dos unidades RA/VSI indican las velocidades verticales que deben ser evitadas para mantener una separación de seguridad. Un puntero y una escala de velocidad vertical standard indican la velocidad vertical de nuestra aeronave. El indicador VSI usado para TCAS incluye un arco con segmentos de luces verdes o rojas en la periferia de la escala del instrumento. Cuando la velocidad vertical que llevamos está dentro del arco verde no hay riesgo de colisión, pero si se pone rojo deberemos reajustar esa velocidad en mayor o menor medida.
Estas unidades RA/VSI están instaladas en los paneles del Comandante y del Copiloto. Están alimentadas con 115 VAC a 400 Hz, desde la fuente de poder del avión.
El RA/VSI display IVA-81B consiste de:
Esta pantalla nos provee la indicación de los intrusos que se encuentran en nuestras cercanías y que están equipados con transponder modo "S" o "A/C"
La pantalla que nos indica la meteorología puede ser manualmente controlada para que nos muestre los tránsitos o bien las dos cosas al mismo tiempo. Los gráficos alertan al piloto las condiciones de aviso de transito o aviso de resolución, como también indican el estado de operación del equipo.(Ver figura).
La unidad de control del respondedor CTA-81B es el control maestro para ambos (TCAS y transponder). (Ver figura)
Transponder modo "S" para TCAS:
FUNCIONES:
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Indicador / Control |
Función |
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Selector de función |
Es un switch rotativo. Controla los modos de operación del transponder. |
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Posición ATC 1 Test |
En vuelo o en tierra, mantener apretado este botón durante un (1) segundo, inicia la secuencia de auto-test del transponder y del TCAS. |
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Posición ATC 1 Stand By (STBY) |
En este modo, el transponder y el TCAS reciben energía eléctrica pero no transmite ni recibe interrogaciones. En este modo todas las funciones del TCAS están desabilitadas. En el display aparece STANDBY. |
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Posición ATC 1 ON |
Pone al transponder en estado activo. El transponder contesta las interrogaciones en modo C y S, y reporta altitud si la fuente de altitud está en ON. Las funciones del TCAS permanecen desabilitadas. En el display aparece STANDBY. |
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Posición ATC 1 TA (Traffic Advisory) |
El transponder continúa totalmente activo respondiendo y enviando interrogaciones y el TCAS da aviso de tránsito (TA), es decir, da información de proximidad de otras aeronaves pero no da aviso de resolución (RA). En el display aparece TA ONLY. |
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Posición ATC 1 TA/RA |
El transponder continúa activo. El TCAS muestra los tránsitos en el display para aviso de resolución, da aviso de tránsito próximo. Emite sonidos de alerta RA y TA y da avisos de resolución en el RA/VSI. |
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Switch ALT SOURCE ½ |
Permite seleccionar uno de dos baroaltímetros a ser utilizados. |
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Posiciones ATC 2 on/stby/test |
Cumplen las mismas funciones que las posiciones ATC 1. |
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Switch pulsador FL |
Cuando se lo presiona y suelta, reemplaza el anuncio de altitud relativa para la aeronave intrusa en el display de tránsito con altitudes en niveles de vuelo por un período de 15 segundos. |
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Switch TCAS RANGE |
Es un switch rotativo de cuatro (4) posiciones, en el cual se puede elegir entre 3, 5, 10 o 15 NM de alcance para visualizar en el display. |
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Switch ABOVE/NORM/BELOW |
Permite seleccionar los límites de muestra de la altitud relativa de las aeronaves consideradas como Non-Threat (diamantes blancos sin relleno) en el display de tránsito. |
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Botón ATC IDENT |
Cuando se presiona este botón, por dieciocho (18) segundos aparecerá en la pantalla del radar del control, una identificación especial de posición. |
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Luz indicadora ATC FAIL |
Esta lámpara generalmente de color ámbar, se enciende cuando se detecta una condición de falla en el equipo. |
TRABAJO PRÁCTICO
"TCAS II"
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
Alumnos: Albarracín, Daniel // Rodriguez, Fernando
Curso: Piloto Comercial c/HVI
Fecha de Entrega: 24 de Mayo de 1999
Profesor: Solari
