Como os aviões mediram sua velocidade em relação ao solo antes do GPS?

As outras respostas parecem tornar uma coisa simples muito complicada. Sim, existem DMEs ou TACANs, que às vezes são usados para obter uma velocidade no solo, mas só são precisos se você estiver rastreando exatamente para ou longe dele. E certamente não foi usado para calcular a velocidade de rota a menos que uma de suas ajudas de navegação fosse um VOR / DME ou equivalente. Em vez de usar o DME, eles usariam o INS, que fornece dados mais semelhantes ao GPS.

O cálculo da velocidade no solo no passado (antes do INS, ou em aviões sem um) foi feito usando o método simples de ter pontos de verificação ao longo do seu percurso. Esses pontos de verificação onde as ajudas ou interseções são determinadas por várias ajudas de navegação. De qualquer forma, sua localização era conhecida, divida a distância pelo tempo gasto viajando entre eles e você tem sua velocidade de solo.

Existe um método que tem sido utilizado com sucesso desde que os voos de longa distância se tornaram disponíveis - você pegou o seu mapa e tentou combiná-lo com os recursos do seu avião. Isso permitiu que você corrigisse seu curso e tivesse uma informação de velocidade média no solo. Obviamente, isso não funciona sobre o oceano - é mais uma razão pela qual os voos oceânicos sempre foram complicados, para dizer o mínimo.

Não me entenda mal - não é muito confiável, só funciona se você consegue enxergar o chão e precisa manter as informações de navegação precisas (se o navegador parar por uma hora, pode ser complicado encontrar sua localização atual novamente!), mas por um longo tempo na aviação, era a única coisa que você tinha. Bombardeiros estratégicos da Segunda Guerra Mundial ainda usavam este método quando sobrevoavam terras inimigas (onde eles não tinham a ajuda de um radar terrestre amigável).

Como radar e comunicação via rádio tornaram-se comuns, tornou-se bastante trivial rastrear as posições e velocidades dos aviões - tudo está no "pong" que você recebe do sinal de rádio. Novamente, na Segunda Guerra Mundial, isso foi usado com grande efeito durante a Batalha da Grã-Bretanha e até mais tarde - mas só funciona se você tiver cobertura de radar, o que geralmente significa apenas sobre sua própria terra e as áreas de fronteira.

Se você puder fornecer mais material para lermos, será ótimo.

Aqui está um vídeo do piloto contando a história: Brian Shul, um dos poucos pilotos do SR71, contando a velocidade do LA Center história

Aqui está uma versão escrita (uma transcrição de um livro): The Ultimate Ground Speed Check - Tales from the Melro-preto

We listened as the shaky voice of a lone Cessna pilot asked Center for a readout of his ground speed. Center replied: "November Charlie 175, I'm showing you at ninety knots on the ground."

[...]

Just moments after the Cessna's inquiry, a Twin Beech piped up on frequency, in a rather superior tone, asking for his ground speed. "I have you at one hundred and twenty-five knots of ground speed."

. ...etc...

How did planes measure their speed relative to the ground before GPS?

Supondo que você peça determinação de velocidade por instrumentos a bordo.

A velocidade no solo é melhor avaliada usando um sistema de navegação inercial . O INS sabe onde a aeronave está atualmente localizada (latitude, longitude, altitude). Ao associar duas medidas, é fácil calcular a velocidade da aeronave. O IRS (sistema de referência inercial) substituiu o INS. Enquanto o INS dependia de giroscópios mecânicos, o IRS depende de giroscópios a laser.

O problema com as unidades inerciais é que elas se movem com o tempo, devido às imperfeições do giroscópio, Schuler loop e Aceleração de Coriolis . Isso levou a acidentes no passado, antes que eles pudessem ser realinhados pela posição GPS determinação.

^{Observe a posição TK / GS do comutador rotativo, para exibir a velocidade da pista e do solo em vez de latitude e longitude ( origem )}

O IRS agora está incluído em unidades maiores que processam outras entradas de sensores, como uma ADIRU .

ADIRU (e INS / IRS) são capazes de calcular a direção e a intensidade do vento, comparando o rumo da aeronave e o deslocamento real da aeronave. Esta informação drift é normalmente exibida para o piloto.

^{Velocidade no solo e desvio de aeronave no canto superior esquerdo ( fonte )}

Note-se que a determinação da velocidade no solo não é uma necessidade crítica para a tripulação, a aeronave deve ser voada, tendo em conta a velocidade relativa e as propriedades do ar (temperatura, pressão, densidade). No entanto, a velocidade no solo é útil para prever a hora de chegada ao próximo ponto de referência ou destino.

Outros meios:

• Loran-C era um sistema usado para calcular uma posição e uma velocidade no solo sobre oceanos onde não há DME ou outros auxiliares VHF / UHF disponíveis.

• A tripulação confiou em um sextante e na navegação celestial nos tempos "antigos", como os navios fizeram.

Sua preocupação é muito válida.

Aeronaves usam duas velocidades fundamentalmente diferentes: velocidade no ar e velocidade no solo. (Cada um deles tem suas próprias subespécies, mas isso não importa por enquanto). Não há virtualmente nada comum entre eles, e dependendo do vento, você pode ter velocidade zero ou até mesmo negativa, ou pode voar 'supersônico' em um avião comum, ou subir enquanto tenta descer. Os dispositivos para medir essas velocidades também são fundamentalmente diferentes.

Para a velocidade aerodinâmica, a aeronave usa, basicamente, um barômetro, cuja câmara está conectada a um tubo apontado para frente ( Tubo de Pitot >).

E por algum tempo, foi isso. A velocidade aerodinâmica medida desta maneira é tudo que você precisa para voar um avião. Afinal, o avião voa no ar e não se preocupa com o solo (até que ele acerte :) O piloto, então, navega visualmente, combinando o mapa com a paisagem.

Em aeronaves sem GPS e equipamentos de navegação (digamos, 50 anos atrás), você pode ter uma idéia da velocidade no solo em

• Conhecer a previsão do tempo e, assim, enrolar em todos os pontos da rota pretendida;
• Calculando a velocidade no solo a partir das medições indicadas. Para isso, você precisa levar em consideração a altitude e / ou a temperatura. Os pilotos têm ferramentas e instrumentos especiais para isso.

Sim, esta não é uma caminhada fácil no parque, mas isso faz parte do comércio do piloto. Os primeiros vôos geralmente incluíam uma posição de navegador dedicada para fazer esses cálculos ao longo da rota. E, geralmente, ainda é considerado uma habilidade útil e você precisa fazer cálculos semelhantes ao planejar a rota.

O próximo passo é usar ajudas de navegação no solo e / ou um sistema de bordo que mede a velocidade no solo a partir do deslocamento Doppler do sinal de rádio refletido do solo. Em algumas aeronaves, o radar pode fazer esse trabalho.

E finalmente, temos GPS que ... não, realmente não mede a velocidade no solo. Mas ele calcula a partir de velocidades e posições precisamente conhecidas (em relação a grouond) de múltiplos satélites.

Embora seja bastante incomum, algumas aeronaves (por exemplo, o KC-135) estão equipadas para realizar a navegação celestial. Isso suporta o cálculo da velocidade no solo sem suporte externo (por exemplo, LORAN / VOR / GPS).

No lado negativo, é um pouco demorado e requer tanto equipamento ausente na maioria das aeronaves, quanto habilidades ausentes do repertório da maioria dos pilotos.

O método usual é calcular a sua velocidade verdadeira (TAS) e, em seguida, fazer o cálculo do vento para calcular a velocidade no solo (GS). Computing TAS começa com medições de pressão de ar pitot / estática e leva em consideração a altitude e a temperatura do ar. Você tem que pegar o Winds Aloft de alguém no chão, por rádio.

Havia pelo menos um dispositivo de medição de velocidade no solo, que eu THINK usei radar Doppler baixo-baixo, quando trabalhei no sistema de radionavegação Tracor 7800 Omega / VLF, no final dos anos 1970 .

No sentido de "quão rápido estamos indo no chão, agora?", é um desafio de medição. Alguns meios de medir distâncias sucessivas até um ponto no solo, ou alguns meios de medir o progresso entre os pontos no solo, são necessários. Antes do GPS, o radar Doppler podia ler diretamente a velocidade em relação ao solo. DME, equipamento de medição de distância, poderia dar a distância relativa a um ponto fixo. Locais sucessivos permitem calcular a velocidade no solo em relação ao ponto fixo. O equipamento de navegação por rádio de longo alcance LORAN permitia que a localização acima da Terra fosse determinada sem a presença de estrelas ou raios solares. Nas nuvens, por exemplo.

Antes das ferramentas eletrônicas, a navegação Celestial poderia fornecer localização acima da terra, locais e horários sucessivos, dando velocidade ao solo. Avistar objetos no chão e medir ângulos para eles, ou fixar o ângulo e o tempo de progresso entre objetos sucessivos, era possível, se não muito atraente.

Todos aqueles dão boas respostas justas para "com que rapidez estamos indo além do solo?" "

Apenas para acrescentar que havia auxílios de radionavegação (área) antes do GPS e estes poderiam ser usados para determinar a velocidade sobre o solo (manualmente ou com um computador).

O sistema de navegação hiperbólica Gee foi usado na Segunda Guerra Mundial e depois pela RAF. O Decca Navigator foi usado comercialmente (principalmente para navios, mas também para aeronaves, veículos e para um trabalho em que trabalhei, corredores) .

Esses sistemas operam de maneira similar ao GPS medindo a diferença no tempo de propagação entre os sinais de duas estações - com a navegação hiperbólica terrestre, as estações são fixas e o locus do veículo localizado é uma elipse. O GPS segue o mesmo princípio, exceto que as estações estão se movendo e a uma altitude maior.

Veja também Loran, Omega e vários sistemas de curto alcance.

O conceito é muito simples. Temos um medidor analógico de velocidade no ar na aeronave. Velocidade do ar +/- vento é a velocidade no solo + se for o vento de cauda, - se o vento de proa

Voe qualquer radial em direção a um VOR. Vire à esquerda 90 graus até que você tenha interceptado outro radial +5 graus e tempo a perna cruzada. Volte a entrar novamente. Calcular a distância do VOR. Voe 6 minutos. Repita o procedimento acima, exceto virar à direita de volta ao radial original. Calcule a nova distância do VOR. Usando 2 distâncias e 6 minutos de entrada, calcule a velocidade de deslocamento.

Várias maneiras, embora nenhuma tão precisa quanto um cálculo de velocidade de solo GNSS

VERDADEIRA VELOCIDADE DO AR, VENTO ALTO E TRIGINOMETRIA. Usando os velhos e confiáveis computadores de vôo E6B ou por mão, você pode determinar sua verdadeira velocidade no ar e, usando os componentes de ventos de proa ou de popa dos ventos, você pode calcular a velocidade de deslocamento a partir disso.

RASTREAMENTO DE RADAR - O ARTCC pode rastrear as viagens da aeronave usando um sistema de radar Doppler. Isso, junto com o azimute da antena de radar, pode ser usado para calcular a velocidade de deslocamento de sua aeronave.

INS - Sistemas de Navegação Inercial são amplamente utilizados em aplicações aeronáuticas civis e militares onde as ajudas terrestres não estão disponíveis. Eles costumam usar uma atualização periódica do GPS para atualizar os erros que lentamente se infiltram em sua operação, embora os giroscópios do anel de laser sejam bastante precisos e confiáveis.

DME - o uso do Equipamento de Medição de Distância a bordo poderia computar sua distância para uma estação VORTAC ou VOR / DME, assim como sua velocidade de deslocamento. Como um DME calcula uma distância inclinada, isto só é preciso quando a distância de A / c à estação terrestre é muito maior que a altura do a / c acima da estação. A fluidez do solo também foi afetada se a aeronave não voasse diretamente para ou diretamente da estação.

LORANS - Ah, no final dos anos setenta e início dos anos oitenta, quando o GA estava no auge e os homens eram homens - e todos pensavam que o LORAN era a onda do futuro. Bem, não foi; mas LORAN continua a ser popular para a navegação marítima e ainda é muito preciso, embora esteja sendo gradualmente eliminado. Você ocasionalmente encontra aviões GA mais antigos com um receptor LORAN, geralmente com uma tag "INOP".

O Drift Meter tem sido usado por um longo tempo para medir a velocidade do solo.

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