TACAN Sistemleri (İngilizce kısaltma : Tactical Air Navigation) (Taktiksel Hava Seyrüsefer sistemleri)
Seyrüsefer sistemlerinin kısa tarihi
Hava araçlarının keşfiyle beraber,insanlar bir an ulaşım sorunlarının çözüldüğünü düşünmeye başlamıştı.Çünkü bu “Uçan araçlar” insanları bir yerden ötekine çok daha hızlı taşıyacaktı. Kara araçları dünya üzerinde coğrafi cisimleri,birinin özel arazisi olup olmadığını da dikkate alarak önceden belirlenen bir yol üzerinde hareket etmek zorundadırlar. Fakat hava araçları 3 boyutta çok daha kolay hareket edebilirdi. Ama bunların icadıyla beraber “Hava sahası” terimi de önem kazanarak, devletler topraklarının üzerindeki alanlarda amaçsız uçuşları engellemeye çalıştılar. Bu dönemdeki en önemli sorun da uçuş süresi boyunca pilotların kaybolmamak için yerlerini belirlemesiydi. Tabi uçuşun belli bir amacı olması gerektiğini de hesaba katarsak, seyrüsefer yani yer ve hızın tespiti kavramının önemi daha da açığa çıkmış olur.Hava araçlarının ilk pilotaj dönemlerinde,yön bulmak gerçekten zordu. Uçaklarda hız ölçümü için anemometre,yükseklik ölçümü için barometre ve yön tayini içinde yüzyıllardır denizcilikte kullanılmış eski pusula sistemi kullanılmaktaydı. Hızın vektörel değişimi hesaplanabilirse, bazı integral hesaplarıyla yer değişimi bulunabilir. Eğer başlangıç pozisyonu da bilinir ise hava aracının zamana bağlı koordinatları elde edilmiş olunur. Fakat hava araçları denizciliktekine oranla çok daha yüksek hız ve ivmeyle hareket ettiği için bu işlemi sadece kontrolü de elinde tutan pilota bırakmak yanlış olurdu. Bu sebepten yardımcı bir pilota ihtiyaç duyuluyordu eski zamanlarda. Bu iki pilotun uyumu eski zamanların seyrüsefer mantığını oluşturuyordu. Ayrıca uçuş yapılacak bölgenin coğrafi özelliklerini iyi bilen pilotlar tercih edilirdi, çünkü az önce de bahsettiğimiz gibi bu dönemin seyrüsefer yöntemleri sadece pilotların gözlem ve haritayı kullanma yeteneklerine bağlıydı.
Daha sonra 1920`lerde aydınlatma yeteneklerinin de gelişmesiyle özellikle posta uçaklarına yardımcı olmak için Amerika`nın belirli yerlerine rotalarını belirten aydınlatma kuleleri kuruldu.Bu sistemin ötekinden pek de bir farkı olmayıp yine pilotun gözlemine bağlı bir sistemdi. Fakat 20`lerin sonunda gelişen anten teknolojisiyle uçaklara pilotun yanı sıra sensör de denilen harici “gözler” takılmaya başlandı. Bu gözler yerdeki, ışık değil ama Radyo dalgalarını saçan kulelerdeki kullanarak yer bulmaya yardımcı olmaya başlamıştı. Bu sensörler kuleden aldığı bilgiyi kullanarak çeşitli göstergelerle pilota aktarıyordu. II. Dünya Savaşı`na kadar Fransa,Güney Amerika ve Kuzey Afrika`da dönen değil fakat sadece dört yönde dalgalar yayarak yön bulmaya yardımcı olan işaret kuleleri kurulmuştu bile. Ayrıca yine 20`lerin sonunda hava araçlarında orta ve düşük frekansla çalışan sistemler yaygınlaşmıştı.
II. Dünya Savaşı sonrasında havacılığın özellikle askeri alandaki önemi daha da çok anlaşıldı. Bunun üzerine gelişmiş ülkeler aviyonik sanayine yaptıkları yatırımları arttırdı. NDB(İng: Non-directional beacons),VOR (İng: VHF Omni-directional Ranging) gibi yön bulmaya yarayan sistemler geliştirildi. Fakat doğru bir yer tespiti için bu işaret kulelerine olan mesafenin de ölçülmesi gerekiyordu. TACAN bu görevi tek başına yapan ilk sistemlerden olmuştur. TACAN hem bir işaret kulesine olan yönelimi hem de aradaki mesafeyi ölçerek hava taşıtının yerini tam olarak bulabiliyordu. Sivil ve askeri amaçlı kullanımlar arası farklılıklar yüzünden bazı sistemler birleştirilerek kullanılıyordu.(Örneğin VOR-TAC ve VOR-DME (İng: Distance measurement equipment - Mesafe ölçme aracı))
Havacılık endüstrilerinin de kuruluşundan itibaren seyrüsefer sistemlerinin gelişimi artık çok daha başka olmuştur. Mesela Amerika`nın Ulusal Güvenlik yatırımlarıyla da desteklenen uzay araştırmaları sonucu, yer tayini artık sadece karadaki noktalardan değil de uzayda koordinatları devamlı düzenlenen uydulardan yapılmaktadır. GPS (İng: Global Positioning System- Küresel yer bulma sistemi) halen gelişmekte olan, sivil ve askeri kullanıma da açılmış bir yer bulma sistemidir. Diğer ülkeler de kendi uydularını kullanarak buna benzer sistemleri geliştirmeye çalışmaktadır - örneğin GALILEO (Avrupa Birliği), GLONASS (Rusya), BEIDOU (Çin).
Basitçe Anten Kavramı
Her yöne yaydığı dalgaların radyasyon değerine göre antenler izotropik ve izotropik olmayan olarak ikiye ayrılabilir. İzotropik antenlerde yöne bağlı kalmaksızın eş mesafelerde dalganın kuvveti sabittir (Yandaki şekillerde örneklendirilmiştir.). Herhangi bir parazit obje kullanılarak bu izotropi bozulmaya zorlanabilir. TACAN`ların kullandığı prensip de buna dayanmaktadır.TACAN`ın çalışma prensipleri
TACAN istasyonlarının yayın yapma prensibi temelde parazit bir kutup tarafından izotropik yapının bozulup min-max noktalar oluşturulmasına dayanır. Yanda gösterildiği gibi çentikler sayesinde parazit kutup oluşturulan silindirler saat yönü boyunca kendi etrafında 15 rps (saniyede 15 tur) bir motor(genellikle servo motor) yardımıyla döndürülerek, bir noktadaki alıcılarda sinüzoidal bir dalga formu oluşturur.
TACAN kuleleri “Deniz Feneri” mantığıyla hareket eder. Tıpkı bir deniz feneri gibi antenin yönü belli bir yönü (DOÄU) gösterirken MRB(İng: Main Reference Burst. Ana referans yoğunlaşması) denilen bir sinyal yayar. Tek bir kutup kullanılarak 15 Hz`lik bir periyoda sahip olduğu bilinen dalganın (Gerçekte 9 çentikle 9*15=135 Hz`lik daha doğru bir dalga gözlenir) bu referans sinyaline göre gecikmesinden yön tayini yapılabilir.
TACAN kulesinin işleyişini anlatan yandaki resimde daha detaylı bir çizim görülebilir.
TACAN alıcısının da çalışmasından kısaca bahsetmek gerekirse, kule tarafından yayınlanan 15,135 ve 1350 Hz`lik sinyalleri filtreleyen ve çeşitli hesaplamalarla istenilen bilgiye elde etme prensibine dayanır. Öncelikle taşıt üzerindeki algılayıcıların istasyonu bulduktan sonra yönelimini sabit tutması için 15 ve 135 Hz`lik sinyaller 9:1 oranında genişletilerek aynı faza getirilir. Sonra bu sinyaller arasındaki gecikme süresine bağlı olarak yönelimi sağlayan motora gereken tarafa dönüş emri iletilir. Ve algılayıcı antenin ± 20o hata payıyla istasyona bakması sağlanır.
Modlar
Kontrol kutusu üzerinde bulunan modlar:- Hava-Yer
- Hava-Hava modları mevcuttur.
Ayrıca sadece "``Alıcı``" mod veya "``Hem alıcı hem verici``" mod da bulunur.
Alıcı mod sadece yön tayini için kullanılır. Ayrıca mesafe belirlenmek istenirse Hem alıcı hem verici mod açılmalı. Çünkü uzaklık hesabı için "Radarlara" benzer bir yöntem kullanılmaktadır. Öncelikle, Hava aracı istasyona yön tayini istediğine dair bir sinyal gönderir. İşaret kulesi bu sinyali algılayıp ufak ama önceden belirli bir gecikme süresiyle bu sinyale tepki verir. Alıcı bu tepkiyi aldıktan sonra arada geçen süreyi dalganın yayılma hızı yani ışık hızı ile çarparak bir mesafe bulur. Tabi dalga bu mesafeyi iki kere kat ettiği için araç ile istasyon arasındaki uzaklık bunun yarısı olacaktır.
"``Kendi kendini test modu``" (Self test): Herhangi bir istasyon algılayamayınca otomatik olarak başlatılan (18 sn sürer),ayrıca pilotun istediğinde manuel olarak da çalıştırılabilen (22 sn sürer) iki ayrı test modu vardır. Alıcı anten etrafında bir istasyon arayarak bir tam tur atar ve testi tamamlar.
Kullanılan Sinyaller
TACAN için belirlenmiş çalışma frekansı aralığı 962 MHz - 1213 MHz arasıdır. Her bir kanal arasında 1 MHz`lik bir bant genişliği vardır. Sonuç olarak 126 tane X kanalı ve 126 tane Y kanalı olmak üzere toplamda 252 kanal üzerinde çalışabilir.TACAN sistemindeki veri 32 bitten oluşur. Kodlanması ise -5V, 0 ve +5V ternary sinyal (Saat ve veri bitleri tek dalgada taşınan) olaraktır.
Diğer ekipmanlarla ilişkisi
TACAN, bulduğu yönelim ve mesafe bilgilerini analog veya dijital olarak pilota çeşitli göstergeler aracılığıyla iletir. Ayrıca istasyondan 30 sn`de bir 1350 Hz`lik "Aural Identity" adı verilen ve istasyona ait kimlik bilgilerini taşıyan (Mors kodunda) sinyal işlenerek pilotun kulaklıklarına iletilir.Avantaj ve Dezavantajlar
Hava-yer arası 389.9 Deniz mili(1 ``nautical mile``= 1852 m), Hava-hava arası 200 Deniz mili uzaklığında çalışabilen TACAN sistemi kulelerin maliyeti çok olmasa da tüm dünyada bir şebeke ağı kuracak seviyede değildir. Geliştirildiği dönemde seyrüsefere büyük katkıda bulunan TACAN sistemi, günümüzde halen özellikle askeri alanda kullanılmaktadır. Fakat gelişen teknolojiyle beraber daha gelişmiş seyrüsefer sistemleri tercih edilmektedir.Referanslar
- Avionics Navigation Systems (2nd Ed.) - KAYTON Myron, FRIED Walter R. ``Yayıncı:`` John WILEY & Sons INC.
- http://www.icpschool.com/Downloads/files/O-OA-148/pdfs/Chap17a .PDF