Ungerichtetes Leuchtfeuer

Ein ungerichtetes Funkfeuer ( NDB ) ist ein Funkfeuer , das keine Richtungsinformationen enthält . Funkfeuer sind Funksender an einem bekannten Standort, die als Navigationshilfe in der Luft- und Schifffahrt eingesetzt werden . NDBs unterscheiden sich von gerichteten Funkfeuern und anderen Navigationshilfen wie Niederfrequenz-Funkstrecken , VHF-Rundfunkstrecken (VOR) und taktischen Flugnavigationssystemen (TACAN).

NDB-Signale folgen der Erdkrümmung und können daher über deutlich größere Entfernungen in geringeren Höhen empfangen werden – ein wesentlicher Vorteil gegenüber VOR. Allerdings werden NDB-Signale, insbesondere auf große Entfernungen, auch stärker von atmosphärischen Bedingungen, gebirgigem Gelände, Küstenrefraktion und Gewittern beeinflusst. Das von Captain Albert Francis Hegenberger vom United States Army Air Corps (USAAC) entwickelte System wurde am 9. Mai 1932 für den weltweit ersten Instrumentenanflug eingesetzt. ^{[ 1 ]}

NDBs für die Luftfahrt sind durch Anhang 10 der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) standardisiert. Dieser legt fest, dass NDBs auf einer Frequenz zwischen 190  kHz und 1750 kHz betrieben werden müssen ^{[ 2 ]} . In Nordamerika arbeiten die meisten NDBs jedoch zwischen 190 kHz und 535 kHz ^{[ 2 ]} . Jedes NDB ist durch ein, zwei oder drei Buchstaben im Morsecode gekennzeichnet . In Kanada bestehen die Kennungen privater NDBs aus einem Buchstaben und einer Zahl.

Ungerichtete Notfunkbaken in Nordamerika werden nach ihrer Ausgangsleistung klassifiziert: „Niedrige“ Leistung: weniger als 50 Watt ; „mittlere“ Leistung: 50 W bis 2.000 W; und „hohe“ Leistung: mehr als 2.000 W. ^{[ 3 ]}

Im Flugnavigationsdienst gibt es vier Arten von ungerichteten Leuchtfeuern: ^{[ 4 ]}

• NDBs entlang der Strecke, die zur Kennzeichnung von Luftstraßen verwendet werden
• Ansatz NDBs
• Lokalisierungsbaken
• Ortungsbaken

Die beiden letztgenannten Typen werden in Verbindung mit einem Instrumentenlandesystem (ILS) verwendet.

NDB navigation consists of two parts — the automatic direction finder (ADF) equipment on the aircraft that detects an NDB's signal, and the NDB transmitter.^[5] The ADF can also locate transmitters in the standard AMmedium wave broadcast band (530 kHz to 1700 kHz at 10 kHz increments in the Americas^[a], 531 kHz to 1602 kHz at 9 kHz increments in the rest of the world).

ADF equipment determines the direction or bearing to the NDB station relative to the aircraft by using a combination of directional and non-directional antennae to sense the direction in which the combined signal is strongest. This bearing may be displayed on a relative bearing indicator (RBI). This display looks like a compass card with a needle superimposed, except that the card is fixed with the 0 degree position corresponding to the centreline of the aircraft. In order to track toward an NDB (with no wind), the aircraft is flown so that the needle points to the 0 degree position. The aircraft will then fly directly to the NDB. Similarly, the aircraft will track directly away from the NDB if the needle is maintained on the 180 degree mark. With a crosswind, the needle must be maintained to the left or right of the 0 or 180 position by an amount corresponding to the drift due to the crosswind.

The formula to determine the compass heading to an NDB station (in a no wind situation) is to take the relative bearing between the aircraft and the station, and add the magnetic heading of the aircraft; if the total is greater than 360 degrees, then 360 must be subtracted. This gives the magnetic bearing that must be flown: (RB + MH) mod 360 = MB.

When tracking to or from an NDB, it is also usual that the aircraft track on a specific bearing. To do this it is necessary to correlate the RBI reading with the compass heading. Having determined the drift, the aircraft must be flown so that the compass heading is the required bearing adjusted for drift at the same time as the RBI reading is 0 or 180 adjusted for drift. An NDB may also be used to locate a position along the aircraft's current track (such as a radial path from a second NDB or a VOR). When the needle reaches an RBI reading corresponding to the required bearing, then the aircraft is at the position. However, using a separate RBI and compass, this requires considerable mental calculation to determine the appropriate relative bearing.^[5]

Um diese Aufgabe zu vereinfachen, wird dem Funknavigationsgerät (RBI) eine Kompassrose hinzugefügt, die vom Magnetkompass des Flugzeugs angetrieben wird und so einen Funkmagnetanzeiger (RMI) bildet. Die ADF-Nadel wird dann direkt auf den magnetischen Kurs des Flugzeugs ausgerichtet, wodurch die Notwendigkeit mentaler Berechnungen reduziert wird. Viele in der Luftfahrt eingesetzte RMIs ermöglichen zudem die Anzeige von Informationen eines zweiten, auf eine VOR- Station eingestellten Funkgeräts. Das Flugzeug kann dann direkt zwischen VOR-Stationen fliegen (sogenannte „Victor“-Routen) und dabei die NDBs zur Positionsbestimmung entlang des Radials nutzen, ohne dass die VOR-Station über ein eigenes Entfernungsmessgerät (DME) verfügen muss. Diese Anzeige war zusammen mit dem Rundum-Peilungsanzeiger (OBI) für VOR/ILS-Informationen eines der wichtigsten Funknavigationsinstrumente vor der Einführung des Horizontal Situation Indicator (HSI) und der nachfolgenden digitalen Anzeigen in Glascockpits .

Die Funktionsprinzipien von ADFs beschränken sich nicht auf die Nutzung von NDBs; solche Systeme werden auch zur Ortung von Sendesignalen für viele andere Zwecke eingesetzt, beispielsweise zur Lokalisierung von Notfunkbaken. ^{[ 5 ]}

Eine Peilung ist eine Linie, die durch die Station verläuft und in eine bestimmte Richtung zeigt, beispielsweise 270 Grad (genau Westen). NDB-Peilungen bieten eine standardisierte Methode zur Festlegung von Flugrouten. Auf diese Weise können NDBs, ähnlich wie VORs, Luftstraßen am Himmel definieren. Flugzeuge folgen diesen vordefinierten Routen, um ihren Flugplan zu erfüllen . Die Luftstraßen sind nummeriert und auf Karten standardisiert. Farbige Luftstraßen werden für Stationen mit niedriger bis mittlerer Frequenz wie das NDB verwendet und in Braun auf Luftfahrtkarten dargestellt. Grüne und rote Luftstraßen verlaufen in Ost-West-Richtung, gelbe und blaue in Nord-Süd-Richtung. Stand September 2022 existiert in den kontinentalen Vereinigten Staaten nur noch eine farbige Luftstraße vor der Küste von North Carolina , die G13 oder Green 13 genannt wird. Alaska ist der einzige andere US-Bundesstaat, der farbige Luftstraßensysteme nutzt. ^{[ 7 ]} Piloten folgen diesen Routen, indem sie Peilungen über verschiedene Navigationsstationen verfolgen und an einigen abbiegen. Während die meisten Flugrouten in den Vereinigten Staaten auf VORs basieren, sind NDB-Flugrouten anderswo weit verbreitet, insbesondere in Entwicklungsländern und in dünn besiedelten Gebieten entwickelter Länder, wie der kanadischen Arktis , da sie eine große Reichweite haben und im Betrieb viel günstiger sind als VORs.

Alle Standardluftstraßen sind auf Luftfahrtkarten eingezeichnet , wie beispielsweise den von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) herausgegebenen United States Sectional Charts .

NDBs werden seit Langem von Flugzeugnavigatoren und zuvor von Seeleuten genutzt , um ihre geografische Position auf der Erdoberfläche zu bestimmen. Die Positionsbestimmung erfolgt durch Verlängerung von Linien durch bekannte Navigationsreferenzpunkte bis zu deren Schnittpunkt. Bei visuellen Referenzpunkten lassen sich die Winkel dieser Linien mit einem Kompass bestimmen ; die Peilungen der NDB-Funksignale werden mithilfe von Funkpeilgeräten (RDF) ermittelt.

Durch die Positionsbestimmung mittels dieser Methode können Besatzungen ihre Position ermitteln. Dies ist besonders wichtig, wenn andere Navigationsgeräte, wie z. B. VORs mit DME ( Distance Measuring Equipment ), ausfallen. Auch in der Schifffahrt können NDBs (National Navigation Bases) nützlich sein, falls der GPS-Empfang ( Global Positioning System ) ausfällt.

Um die Entfernung zu einer NDB-Station zu bestimmen, verwendet der Pilot folgende Methode:

1. Dreht das Flugzeug so, dass sich die Station direkt neben einer der Flügelspitzen befindet.
2. Fliegt diese Richtung und misst die Zeit, die zum Überfliegen einer bestimmten Anzahl von NDB-Peilungen benötigt wird.
3. Verwendet die Formel: Zeit bis zum Zielort = 60 × Anzahl der Flugminuten / Grad Kursänderung
4. Berechnet die Entfernung des Flugzeugs vom Bahnhof; Zeit × Geschwindigkeit = Entfernung

Eine Landebahn, die ausschließlich mit NDB oder VOR (oder beidem) als Navigationshilfe ausgestattet ist, wird als Nichtpräzisionsanflugbahn bezeichnet; ist sie zusätzlich mit ILS ausgestattet, spricht man von einer Präzisionsanflugbahn.

NDBs werden am häufigsten als Markierungen oder „Locator“ für Instrumentenlandesysteme (ILS) oder Standardanflüge eingesetzt. Sie können den Startbereich für einen ILS-Anflug oder den Anflugweg für eine Standardanflugroute (STAR) markieren. In den USA wird ein NDB oft mit dem äußeren Markierungsfeuer im ILS-Anflug kombiniert (sogenannter Locator Outer Marker , LOM). In Kanada haben leistungsschwächere NDBs die Markierungsfeuer vollständig ersetzt. Weltweit werden Markierungsfeuer in ILS-Anflügen schrittweise durch DME-Reichweiten oder GPS-Signale ersetzt, um die verschiedenen Anflugabschnitte abzugrenzen. ^{[ 5 ]}

Die U-Boote der deutschen Marine im Zweiten Weltkrieg waren mit einem Telefunken Spez 2113S Peilsender ausgestattet. Dieser Sender konnte im Frequenzbereich von 100 kHz bis 1500 kHz mit einer Leistung von 150 W arbeiten. Er diente dazu, die Position des U-Boots an andere U-Boote oder Flugzeuge zu übermitteln, die mit Peilempfängern und Rahmenantennen ausgestattet waren. ^{[ 8 ]}

NDBs arbeiten typischerweise im Frequenzbereich von 190 kHz bis 535 kHz (obwohl ihnen Frequenzen von 190 bis 1750 kHz zugewiesen sind) und senden ein mit 400 oder 1020 Hz moduliertes Trägersignal . NDBs können in einer ähnlichen Installation wie ein DME für das ILS als äußerer Marker eingesetzt werden; in diesem Fall fungieren sie jedoch als innerer Marker. Betreiber von NDBs sind zumeist Regierungsbehörden und Flughafenbetreiber.

NDB-Strahler sind vertikal polarisiert. NDB -Antennen sind üblicherweise zu kurz für Resonanz bei ihrer Betriebsfrequenz – typischerweise etwa 20 Meter Länge im Vergleich zu einer Wellenlänge von rund 1000 Metern. Daher benötigen sie ein geeignetes Anpassungsnetzwerk, das aus einer Spule und einem Kondensator bestehen kann, um die Antenne abzustimmen. Vertikale NDB-Antennen können auch eine T-Antenne , auch „ Zylinderhut “ genannt , aufweisen. Diese schirmartige Struktur dient dazu, die Belastung am Ende zu erhöhen und die Strahlungseffizienz zu verbessern. Üblicherweise ist unterhalb der Antenne eine Massefläche oder ein Gegengewicht angeschlossen.

Abgesehen von der Morsecode-Kennung mit entweder 400 Hz oder 1020 Hz kann das NDB Folgendes ausstrahlen:

• Automatischer Terminalinformationsdienst (ATIS)
• Der automatische Wetterinformationsdienst (AWIS) oder, im Notfall (z. B. bei Ausfall der Flug-Boden-Kommunikation) , ein Fluglotse über die Sprechtaste (PTT) kann das Trägersignal mit Sprache modulieren. Der Pilot empfängt über seinen ADF-Empfänger Anweisungen vom Tower .
• Automatisiertes Wetterbeobachtungssystem (AWOS)
• Automatisiertes Oberflächenbeobachtungssystem (ASOS)
• VOLMET (meteorologische Informationen für Flugzeuge im Flug) oder meteorologische Informationssendung
• Transkription der Wetteransage (TWEB)
• PIP monitoring. If an NDB has a problem, e.g. lower than normal power output, failure of mains power or standby transmitter is in operation, the NDB may be programmed to transmit an extra 'PIP' (a Morse dot), to alert pilots and others that the beacon may be unreliable for navigation.

Navigation using an ADF to track NDBs is subject to several common effects:

Night effect

Radio waves reflected back by the ionosphere can cause signal strength fluctuations 30 to 60 NM (56 to 111 km; 35 to 69 mi) from the transmitter, especially just before sunrise and just after sunset. This is more common on frequencies above 350 kHz. Because the returning sky waves travel over a different path, they have a different phase from the ground wave. This has the effect of suppressing the aerial signal in a fairly random manner. The needle on the indicator will start wandering. The indication will be most erratic during twilight at dusk and dawn.

Terrain effect

High terrain like mountains and cliffs can reflect radio waves, giving erroneous readings. Magnetic deposits can also cause erroneous readings

Thunderstorm effect

Water droplets and ice crystals circulating within a storm cloud, generate wideband noise. This high power noise may affect the accuracy of the ADF bearing. Lightning, due to the high power output will cause the needle of the RMI/RBI to point for a moment to the bearing of the lightning.

Shoreline effect

Radio waves speed up over water, causing the wave front to bend away from its normal path and pull it towards the coast. Refraction is negligible perpendicular (90°) to the coast, but increases as the angle of incidence decreases. The effect can be minimised by flying higher or by using NDBs situated nearer the coast.

Station interference

Due to congestion of stations in the LF and MF bands, there is the possibility of interference from stations on or near the same frequency. This will cause bearing errors. By day, the use of an NDB within the DOC will normally afford protection from interference. However, at night one can expect interference even within the DOC because of skywave contamination from stations out of range by day. Therefore, positive identification of the NDB at night should always be carried out.

Dip (bank) angle

During banking turns in an aircraft, the horizontal part of the loop aerial will no longer be horizontal and detect a signal. This causes displacement of the null in a way similar to the night effect giving an erroneous reading on the indicator which means that the pilot should not obtain a bearing unless the aircraft is wings-level.

While pilots study these effects during initial training, trying to compensate for them in flight is very difficult; instead, pilots generally simply choose a heading that seems to average out any fluctuations.

Funknavigationshilfen müssen eine bestimmte, durch internationale Standards (z. B. der Federal Aviation Administration (FAA), der ICAO) vorgegebene Genauigkeit aufweisen. Um dies zu gewährleisten, überprüfen Fluginspektionsorganisationen regelmäßig kritische Parameter mit entsprechend ausgerüsteten Flugzeugen, um die Genauigkeit der NDBs zu kalibrieren und zu zertifizieren. Die von der ICAO festgelegte Mindestgenauigkeit für NDBs beträgt ±5°.

Neben ihrer Verwendung in der Flugnavigation sind NDBs auch bei DXern (Fernfunkern ) beliebt . Da NDBs in der Regel mit geringer Leistung senden (meist 25 Watt, einige bis zu 5 kW), sind sie normalerweise nicht über große Entfernungen hörbar. Unter günstigen Bedingungen in der Ionosphäre können NDB-Signale jedoch deutlich weiter reichen. Daher hören DXer, die an weit entfernten Signalen interessiert sind, gerne weit entfernte NDBs ab. Da das den NDBs zugewiesene Frequenzband frei von Rundfunksendern und den damit verbundenen Störungen ist und die meisten NDBs lediglich ihr Morsecode-Rufzeichen senden, sind sie sehr leicht zu identifizieren. Dies macht die NDB-Überwachung zu einem aktiven Bereich innerhalb des DXing- Hobbys.

In Nordamerika erstreckt sich das NDB-Band von 190 bis 435 kHz und von 510 bis 530 kHz. In Europa gibt es ein Langwellenrundfunkband von 150 bis 280 kHz, daher liegt das europäische NDB-Band zwischen 280 kHz und 530 kHz, mit einer Lücke zwischen 495 und 505 kHz, da 500 kHz die internationale Seenotfrequenz war .

Die im Frequenzbereich von 510 kHz bis 530 kHz sendenden Baken sind mitunter über AM-Radios empfangbar, die Frequenzen unterhalb des Mittelwellen -Rundfunkbandes (MW) empfangen können. Der Empfang von NDBs erfordert jedoch in der Regel ein Radio, das Frequenzen unter 530 kHz empfangen kann. Häufig empfangen Kurzwellenradios mit allgemeiner Abdeckung alle Frequenzen von 150 kHz bis 30 MHz und können somit auf die Frequenzen der NDBs eingestellt werden. Für den Empfang sehr schwacher Signale von weit entfernten Baken sind spezielle Techniken (Empfängervorwähler, Rauschbegrenzer und Filter) erforderlich. ^{[ 9 ]}

Die beste Zeit, um weit entfernte NDBs zu empfangen, sind die letzten drei Stunden vor Sonnenaufgang. Der Empfang von NDBs ist in der Regel auch im Herbst und Winter am besten, da im Frühling und Sommer mehr atmosphärische Störungen auf den Lang- und Mittelwellenbändern auftreten .

Mit der zunehmenden Verbreitung von Satellitennavigationssystemen wie GPS begannen mehrere Länder, Funkfeueranlagen wie NDBs und VOR außer Betrieb zu nehmen. Diese Vorgehensweise hat in der Luftfahrtindustrie Kontroversen ausgelöst. ^{[ 10 ]}

Airservices Australia begann im Mai 2016 mit der Abschaltung einer Reihe von bodengestützten Navigationshilfen, darunter NDBs, VORs und DMEs. ^{[ 10 ]}

In den Vereinigten Staaten gab es 2017 über 1.300 NDBs, von denen weniger als 300 im Besitz der Bundesregierung waren. Die FAA hatte mit der Stilllegung eigenständiger NDBs begonnen. ^{[ 11 ]} Bis April 2018 hatte die FAA 23 bodengestützte Navigationshilfen, darunter NDBs, deaktiviert und plant, bis 2025 über 300 weitere abzuschalten. Die FAA verfügt über kein System zur Instandhaltung oder Beschaffung von NDBs und plant, die bestehenden NDBs schrittweise durch natürliche Abnutzung zu ersetzen. Als Grund wird die abnehmende Abhängigkeit der Piloten von NDBs angeführt, da immer mehr Piloten VOR- und GPS-Navigation nutzen. ^{[ 12 ]}

• Kardioide
• Differential Global Positioning System (DGPS)
• Elektrisches Leuchtfeuer
• Instrumentenflugregeln (IFR)
• Transponderlandesystem (TLS)

• Internationale Zivilluftfahrt-Organisation (2000). Anhang 10 — Luftfahrtfernkommunikation , Band I (Funknavigationshilfen) (5. Aufl.).
• US Federal Aviation Administration (2004). Aeronautical Information Manual , § 1-1-2.
• Remington, S., KH6SR (1987–1989). „Über die Kunst des NDB-DXing“ . The Longwave Club of America. Archiviert vom Original am 9. Dezember 2002. Abgerufen am 6. Januar 2008 .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
• Appleyard, SF; Linford, RS; Yarwood, PJ (1988). Marine Electronic Navigation (2. Aufl.). Routledge & Kegan Paul. S.  68–69 . ISBN 0-7102-1271-2Die
• Godfrey Manning (Dezember 2007). „Sky High: ADF and NDBs“. Radio User . 2 (12). PW Publishing Ltd: 25. ISSN  1748-8117 .
• Godfrey Manning (Januar 2008). „Sky High: NDB/ADF“. Radio User . 3 (1). PW Publishing Ltd: 24–25 . ISSN  1748-8117 .
• Richard Gosnell (April 2008). „Eine Einführung in ungerichtete Funkfeuer“. Radio User . 3 (4). PW Publishing Ltd: 28–29 . ISSN  1748-8117 .
• Robert Connolly (August 2009). „NDB DXing – Die Grundlagen verstehen“. Radio User . 4 (8). PW Publishing Ltd: 40–42 . ISSN  1748-8117 .
• Handbuch für Instrumentenflugverfahren FAA-H-8261-1A . FAA. 2007. S. 5–60.ISBN 9781560276869Die

• List of North American navigation aids from airnav.com
• A list of navigation aids with entries missing from the above
• UK Navaids Gallery with detailed Technical Descriptions of their operation
• Flash-based ADF instrument simulator
• Large selection of beacon related resources at the NDB List Website
• The NDB List Radiobeacon Photo Gallery
• On The art of NDB DXing [archived]
• Database with NDBs