Il DME (Distance Measuring Equipment) è il sistema che offre al pilota la possibilità di leggere direttamente da bordo la distanza tra l’aereo e una stazione DME a terra.
La determinazione della distanza è resa possibile dal “dialogo” continuo tra il trasmettitore di bordo, chiamato interrogatore, e il transponder, o risponditore, della stazione a terra.
L’interrogatore di bordo funziona nella banda di frequenze UHF comprese tra 1.025 e 1.150 MHz con intervalli di 1 MHz, e ha perciò disponibili 126 canali.
Esso emette da un minimo di 5 a un massimo di 150 coppie di impulsi al secondo opportunamente spaziate, che innescano la risposta del transponder nel momento in cui vengono ricevute dalla stazione a terra.
La risposta, costituita da una serie di impulsi aventi la stessa spaziatura degli impulsi di interrogazione, viene trasmessa con un ritardo fisso di 50 microsecondi.
La risposta ricevuta dall’apparato di bordo viene elaborata da un calcolatore che, tenuto conto del ritardo fisso di 50 microsecondi introdotto nella risposta, trasforma il tempo impiegato a ricevere il segnale di ritorno, in distanza espressa in miglia nautiche tra l’aereo e la stazione al suolo.
Sia l’apparato di bordo sia la stazione a terra trasmettono e ricevono attraverso un’unica antenna.
Quella dell’apparato di bordo ha di solito la forma di una piccola pinna, in genere installata sotto il ventre dell’ aereo, mentre quella della stazione a terra è un’ antenna omnidirezionale.
Ogni 30 secondi, le stazioni al suolo emettono il proprio segnale di riconoscimento, costituito da tre lettere in alfabeto Morse modulate sulla frequenza di 1.350 Hz.
Lo standard minimo di precisione garantito dal sistema nel raggio di 200 miglia nautiche intorno alla stazione è di ± 0,5 miglia nautiche o ± 3% della distanza.
Il sistema è comunque normalmente in grado di fare molto meglio, lavorando con un’ approssimazione di ± 0,2 NM o ± O,25% della distanza, per almeno il 95% del tempo di funzionamento.
Secondo quanto stabilito dall’ICAO i canali DME e le frequenze VHF dei VOR/LOC vengono sempre abbinati in modo da formare delle coppie fisse.
In tal modo la sintonizzazione del ricevitore VOR/LOC sulla frequenza di un VOR o di un Localizzatore ILS porta automaticamente anche alla sintonizzazione dell’apparato DME di bordo sulla frequenza della stazione DME coubicata con quel VOR o con quel Localizzatore.
Per ricevere da una stazione TACAN le informazioni di distanza, basta inserire nel ricevitore VOR/LOC la frequenza VHF tramite la quale avviene la sintonizzazione del canale DME impiegato da quella stazione.
Per ogni stazione TACAN, le carte strumentali riportano sia il canale DME, sia la corrispondente frequenza VHF (a volte definita frequenza “fantasma”).
Per quanto riguarda l’identificazione delle stazioni VOR-DME o LOC-DME, l’intervallo di 30 secondi che intercorre tra due successive emissioni del DME viene diviso in quattro parti, tre delle quali sono occupate dal segnale del VOR o del LOC, e una da quello del DME.
Quest’ ultimo è distinguibile da quello del VOR o del LOC per la tonalità più alta.
Poiché a fronte dei 252 canali DME sono disponibili solo 200 canali VOR/LOC, i 52 canali DME eccedenti vengono impiegati solo per il sistema TACAN, oppure vengono lasciati a disposizione delle Autorità aeronautiche per altri usi.
Distanza
La distanza mostrata dall’indicatore DME di bordo esprime la lunghezza in miglia nautiche della linea diretta seguita dalle onde radio nel loro doppio percorso tra l’aereo e la stazione, ed è perciò chiamata distanza obliqua (slant range).
Nel momento in cui l’aereo transita sulla verticale della stazione, l’errore diventa massimo in quanto la lettura del DME è pari alla quota dell’aereo, mentre la distanza sul terreno è zero.
Come illustra la figura la distanza offerta dal DME è sempre maggiore della distanza sul terreno.
La differenza è comunque trascurabile quando l’aereo non si trova nelle immediate vicinanze della stazione, o quando non vola ad altissima quota.
Indicativamente, la differenza tra le distanze, considerata come errore dello strumento, è trascurabile, in quanto minore dell’ 1%, quando la distanza in miglia nautiche dell’aereo dalla stazione è pari o maggiore della quota dell’aereo stesso espressa in migliaia di piedi.
Per esempio, volando a 10.000 piedi di altezza, la differenza tra le distanze può essere trascurata finché l’aereo si trova a 10 NM o più dalla stazione.
Oltre alla distanza dalla stazione, il calcolatore del DME misura anche la velocità di variazione di tale distanza, e la traduce in velocità al suolo, o GS (Ground Speed) espressa in nodi.
Ground Speed
Naturalmente il valore della GS mostrata dal DME corrisponde alla velocità al suolo reale solo quando l’aereo si sta allontanando o avvicinando direttamente alla stazione.
Nei casi limite in cui l’aereo vola al traverso o in cerchio intorno alla stazione (come quando deve eseguire una procedura che comporta un arco di DME), la velocità al suolo indicata dal DME è zero, in quanto la distanza non subisce alcuna variazione.
Una terza funzione svolta dal DME, consequenziale alle prime due, è il calcolo del tempo in minuti primi necessario a giungere sulla stazione, o TTS (Time To Station).
Questa indicazione è ovviamente valida solo quando l’aereo si muove direttamente verso la stazione.
L’indicatore
La figura mostra un indicatore DME a display digitale, che offre simultaneamente l’indicazione della distanza in NM, della velocità al suolo in nodi, e del tempo alla stazione in minuti primi.
L’indicatore può essere alternativamente commutato sui ricevitori NAV-1 o NAV-2, oppure sulla funzione HOLD.
Mentre in NAV-1 e NAV-2 il DME dà indicazioni di distanza, GS e tempo di volo dalle stazioni VOR o LOC sintonizzate rispettivamente su uno o sull’altro dei due ricevitori, in HOLD continua a dare indicazioni di distanza, GS, e tempo di volo dall’ultima stazione VOR o LOC selezionata prima del passaggio in HOLD, anche quando entrambi i ricevitori NAV 1 e NAV 2 vengono poi sintonizzati su stazioni diverse o su stazioni prive di DME.
Arco di DME
Un particolare impiego del DME è richiesto da quelle procedure strumentali che portano l’aereo all’intercettamento della rotta finale di avvicinamento lungo un arco di DME.
La figura mostra la vista in pianta della procedura ILS-Papa per la pista 29 di Bergamo, la quale richiede di mantenere l’aereo su un arco di DME posto a 15 NM dal VOR-DME di ORI.
Alle velocità mediamente tenute dagli aerei dell’aviazione generale, è consigliabile iniziare la virata di intercettamento dell’ arco quando il DME segna da mezzo miglio a un miglio più della distanza dell’ arco, e l’aereo va fermato sulla prua ortogonale alla radiale che si trova 5°+ l0° all’interno dell’arco rispetto a quella di inizio procedura.
La prua va successivamente variata così da mantenere l’indicazione del DME sulla distanza richiesta.
Per la procedura di Bergamo, in avvicinamento a ORI lungo il QDM 346°, si potrebbe predisporre il VOR sulla radiale 160°, e virare inizialmente per prua 070° quando il DME indica tra 15,5 e 16 NM.
Lo strumento ideale da affiancare al DME per queste procedure è l’RMI (Radio magnetic Indicator), mantenendone l’indicazione costante verso la punta dell’ala interna alla virata, si segue un arco di cerchio perfetto.
Non disponendo dell’RMI, l’arco può essere mantenuto spezzettandolo in tanti piccoli tratti rettilinei, delimitati da altrettante radiali del VOR poste a intervalli di 15°+20° l’una dall’altra, verso le quali dirigere con prua grosso modo ortogonale.
In tal modo, facendo ancora riferimento alla procedura di Bergamo, dopo l’intercettamento dell’arco sulla radiale 160°, si può inizialmente predisporre il VOR sulla radiale 145° da raggiungere con una prua di circa 055°.
Successivamente si può predisporre la 136° (che segna il punto in cui iniziare la discesa per 4.000 piedi) da raggiungere con prua di circa 045°, e così via fino alla 114° (che segna il punto in cui abbandonare l’arco per intercettare il localizzatore dell’ILS), da raggiungere con prua di circa 025°.
Durante il mantenimento dell’arco il pilota deve comunque visualizzare costantemente la sua posizione relativa alla stazione VOR-DME, e apportare le variazioni di prua necessarie per contrastare l’eventuale vento, la cui componente al traverso varia continuamente al procedere dell’aereo lungo l’arco.
L’esecuzione dell’arco può risultare semplificata mantenendo l’aereo leggermente all’interno della curva.
In tal modo l’arco piega sempre verso l’aereo, e l’intercettamento può essere presto effettuato disponendo 1’aereo su una rotta rettilinea.
