Taktisches Flugnavigationssystem - Tactical air navigation system

Typischer TACAN-Standort der US Air Force mit einer dB Systems Modell 900E TACAN-Antenne

Ein taktisches Flugnavigationssystem , allgemein mit dem Akronym TACAN bezeichnet , ist ein Navigationssystem , das von Militärflugzeugen verwendet wird. Es liefert dem Benutzer Peilung und Entfernung (Schrägentfernung oder Hypotenuse) zu einer Boden- oder Schiffsstation. Es ist eine genauere Version des VOR / DME- Systems, das Peilungs- und Entfernungsinformationen für die Zivilluftfahrt bereitstellt . Der DME-Teil des TACAN-Systems steht für zivile Zwecke zur Verfügung; in VORTAC- Einrichtungen, in denen ein VOR mit einem TACAN kombiniert wird , können zivile Flugzeuge VOR/DME-Messwerte empfangen. Flugzeuge, die mit TACAN- Avionik ausgestattet sind, können dieses System sowohl für die Streckennavigation als auch für Nicht-Präzisionsanflüge auf Landeplätze verwenden. Das Space Shuttle ist ein solches Fahrzeug, das für die TACAN-Navigation entwickelt wurde, aber später mit GPS als Ersatz aufgerüstet wurde .

Das typische TACAN-Onboard-Bedienfeld verfügt über Steuerschalter zum Einstellen des Kanals (entsprechend der zugewiesenen Frequenz der gewünschten Oberflächenstation), des Betriebsmodus für entweder Senden/Empfangen (T/R, um sowohl Peilung als auch Reichweite zu erhalten) oder nur Empfangen (REC, um Peilung zu bekommen, aber nicht Reichweite). Die Fähigkeit wurde später um einen Luft-Luft-Modus (A/A) erweitert, in dem zwei Benutzer in der Luft relative schräge Reichweiteninformationen erhalten können. Abhängig von der Installation kann der Luft-Luft-Modus Reichweite, Schließung (Relativgeschwindigkeit der anderen Einheit) und Peilung bieten, obwohl eine Luft-Luft-Peilung merklich weniger genau ist als eine Boden-Luft-Peilung. Ein nur mit TACAN ausgerüstetes Flugzeug kann keine Peilungsinformationen von einer VOR-only-Station empfangen.

Geschichte

TACAN-Symbol auf Luftfahrtkarten

Das TACAN-Navigationssystem ist eine Weiterentwicklung von Funk- Transponder- Navigationssystemen, die auf das britische Oboe-System des Zweiten Weltkriegs zurückgehen . In den USA waren viele Unternehmen an der Entwicklung von TACAN für Militärflugzeuge beteiligt. Hoffman Laboratories Div. der Hoffman Electronics Corp.-Military Products Division (jetzt NavCom Defense Electronics) war ab den späten 1950er Jahren führend bei der Entwicklung des heutigen TACAN-Systems in den USA.

Betrieb

TACAN kann allgemein als die militärische Version des VOR/DME-Systems bezeichnet werden. Es arbeitet im Frequenzband 960-1215 MHz . Die Peileinheit von TACAN ist genauer als ein Standard-VOR, da sie ein Zwei-Frequenz-Prinzip mit 15-Hz- und 135-Hz-Komponenten verwendet und weil UHF- Übertragungen weniger anfällig für Signalverbiegungen sind als VHF .

Die Distanzmesskomponente von TACAN arbeitet mit den gleichen Spezifikationen wie zivile DMEs. Um die Anzahl der erforderlichen Stationen zu reduzieren, werden TACAN-Stationen daher häufig zusammen mit VOR-Einrichtungen angeordnet. Diese Stationen am gleichen Ort sind als VORTACs bekannt . Dies ist eine Station, die aus einem VOR für zivile Peilinformationen und einem TACAN für militärische Peilinformationen und militärische/zivile Entfernungsmessinformationen besteht. Der TACAN-Transponder erfüllt die Funktion einer DME, ohne dass eine separate DME am gleichen Ort erforderlich ist. Da die Drehung der Antenne einen großen Teil des Azimut- (Peilungs-)Signals erzeugt, ist die Azimut-Komponente nicht mehr verfügbar, wenn die Antenne ausfällt, und der TACAN wird auf einen reinen DME-Modus herabgestuft.

Genauigkeit

Eine VORTAC- Installation in Deutschland; die TACAN-Antenne ist die höchste Antenne in der Mitte.

Theoretisch sollte ein TACAN im Vergleich zu einem VOR eine 9-fache Genauigkeitssteigerung bieten , aber der operative Einsatz hat nur eine ungefähr 3-fache Steigerung gezeigt.

Die Genauigkeit der 135-Hz-Azimutkomponente beträgt ±1° oder ±63 m bei 3,47 km. Die Genauigkeit des DME-Anteils muss gemäß FAA 9840.1 1982 und FAA N8200.121 926 m (0,500 sm) oder 3 Prozent der schrägen Reichweite betragen, je nachdem, welcher Wert größer ist

TACAN-Stationen können Entfernungen von bis zu 390 Seemeilen bereitstellen.

Moderne TACANs sind viel genauer. Die Anforderung besteht jetzt darin, über tragbare TACAN zu verfügen, die IFR-zertifizierbar sind, sowohl für stationäre als auch für tragbare Systeme. Die neueste moderne Version von TACAN wurde getestet und könnte ein praktikables Backup für zukünftige Flugsicherungssysteme sein und kann sogar in Systeme für ein nahtloses Backup integriert werden.

Frühere TACANs haben sich auf eine hohe Ausgangsleistung (bis zu 10.000 Watt) verlassen, um ein gutes Signal im Weltraum sicherzustellen, um Nullstellen im Antennendesign zu überwinden und die erforderliche Reichweite von 200 Meilen bereitzustellen. Mit dem Fortschritt der Technologie hat sich das Antennendesign mit Antennen mit höherem Gewinn, viel flacheren Nullstellen und leichterer Konstruktion verbessert. Jetzt ist es möglich, mit einem 400-Watt-TACAN-DME-Sender eine Reichweite von 200 nm zu erreichen, wodurch das TACAN-Paket viel kleiner, tragbarer und zuverlässiger wird (eine Verringerung der Leistung reduziert auch die Wärme, was die Lebensdauer der Elektronik verlängert).

Auf dem ersten Space-Shuttle- Flug meldete Capcom Joseph P. Allen der Besatzung, dass ihre TACANs die Signale des Kanals 111 in St. Petersburg , FL, in einer Entfernung von 250 Meilen erfasst hatten .

TACAN wird kleiner: Die vollständige TACAN-Abdeckung kann jetzt in einem System bereitgestellt werden, das auf einem einzigen Anhänger mit einem Gewicht von weniger als 4000 lbs transportiert und von zwei Personen in weniger als einer Stunde aufgebaut werden kann. TACAN-Transceiver können jetzt so klein wie Brotdosen sein (mit voller Abdeckung und Reichweite) und die Antennen können von 800 Pfund auf weniger als 100 Pfund reduziert werden.

Leistungen

Ein an Bord eines Schiffes TACAN - Antenne auf USS Raleigh (LPD-1) mit einem Blitzableiter darüber verlauf

Da die Azimut- und Entfernungseinheiten in einem System kombiniert sind, ermöglicht dies eine einfachere Installation. Es wird weniger Platz benötigt als ein VOR, da ein VOR ein großes Gegengewicht und ein ziemlich komplexes phasengesteuertes Antennensystem erfordert. Ein TACAN-System könnte theoretisch auf einem Gebäude, einem großen Lastwagen, einem Flugzeug oder einem Schiff platziert werden und in kurzer Zeit einsatzbereit sein. Ein luftgestützter TACAN-Empfänger kann im Luft-Luft-Modus verwendet werden, der es zwei kooperierenden Flugzeugen ermöglicht, ihre relative Peilung und Entfernung zu finden.

Nachteile

Ein Hauptnachteil für den militärischen Einsatz ist das Fehlen der Fähigkeit, Emissionen ( EMCON ) und Tarnung zu kontrollieren . Marine-TACAN-Operationen sind so konzipiert, dass ein Flugzeug das Schiff finden und landen kann. Es gibt keine Verschlüsselung, ein Feind kann einfach die Reichweite und Peilung nutzen, um ein mit einem TACAN ausgestattetes Schiff anzugreifen. Einige TACANs haben die Fähigkeit, einen "Nur-Nachfrage"-Modus zu verwenden, in dem sie nur senden, wenn sie von einem Flugzeug auf dem Kanal abgefragt werden. Es ist wahrscheinlich, dass TACAN durch ein differentielles GPS-System ersetzt wird, das dem Local Area Augmentation System namens JPALS ähnelt. Das Joint Precision Approach and Landing System hat eine geringe Abfangwahrscheinlichkeit, um eine feindliche Entdeckung zu verhindern, und eine Flugzeugträgerversion kann für Autoland- Operationen verwendet werden.

Einige in den Vereinigten Staaten verwendete Systeme modulieren das gesendete Signal unter Verwendung einer 900 U/min rotierenden Antenne. Da diese Antenne ziemlich groß ist und 24 Stunden am Tag rotieren muss, kann dies zu Zuverlässigkeitsproblemen führen. Moderne Systeme verfügen über Antennen, die eine elektronische Rotation (anstelle einer mechanischen Rotation) ohne bewegliche Teile verwenden.

Siehe auch

Verweise

Externe Links