thumb|350px|Diagrama de un ILS.
El sistema de aterrizaje instrumental (o ILS, del inglés: instrument landing system) es el sistema de ayuda a la aproximación y el aterrizaje establecido por OACI (Organización de Aviación Civil Internacional) como sistema normalizado en todo el mundo. Este sistema de control permite que un avión sea guiado con precisión durante la aproximación a la pista de aterrizaje y, en algunos casos, a lo largo de la misma.
El ILS utiliza dos señales de radio direccionales, el localizador (frecuencia de 108 a 112 MHz), que proporciona guía horizontal, y la senda de planeo (frecuencia de 329,15 a 335 MHz) para guía vertical. La relación entre la posición de la aeronave y estas señales se muestra en un instrumento de la aeronave, a menudo punteros adicionales en el indicador de actitud. El piloto intenta maniobrar la aeronave para mantener los indicadores centrados mientras se aproximan a la pista hasta la altura de decisión. Las balizas marcadora opcionales proporcionan información de distancia a medida que avanza la aproximación, incluido el marcador central.(MM), colocado cerca de la posición de la altura de decisión (CAT 1). Los marcadores se están eliminando en gran medida y reemplazándolos por equipos de medición de distancias (DME). El ILS generalmente incluye iluminación de alta intensidad al final de las pistas para ayudar al piloto a localizar la pista y realizar la transición de la aproximación a un aterrizaje visual.
300px|thumb|Vista del componente principal del ILS, el localizador ILS, que proporciona guía lateral. El transmisor y la antena están en la línea central en el extremo opuesto de la pista desde la aproximación tres
Historia thumb|Indicador Luftwaffe AFN 2, construido en 1943 Las pruebas del ILS comenzaron en 1929 en los Estados Unidos, y Jimmy Doolittle se convirtió en el primer piloto en despegar, volar y aterrizar un avión utilizando únicamente instrumentos."Planes Are Landing By Radio When Fog Hides The Field", February 1931, Popular Mechanics bottom-right of page Un sistema básico, totalmente operativo, se introdujo en 1932 en el Aeropuerto de Berlín-Tempelhof (Alemania) denominado LFF o "viga de Lorenz" debido a su inventor, la empresa C. Lorenz AG. La Junta de Aeronáutica Civil (CAB) de Estados Unidos autorizó la instalación del sistema en 1941 en seis lugares. El primer aterrizaje de un avión de pasajeros estadounidense utilizando ILS fue el 26 de enero de 1938, cuando un Boeing 247 de Pennsylvania Central Airlines voló desde Washington D. C. a Pittsburgh, Pensilvania, y aterrizó en una tormenta de nieve utilizando únicamente el sistema de aterrizaje por instrumentos. El primer aterrizaje completamente automático usando ILS ocurrió en marzo de 1964 en el Aeropuerto de Bedford en el Reino Unido.
Principio de Funcionamiento miniatura|250px Un sistema de aterrizaje por instrumentos opera como un sistema de aproximación por instrumentos basado en tierra que proporciona guía lateral y vertical de precisión a una aeronave que se aproxima y aterriza en una pista, utilizando una combinación de señales de radio y, en muchos casos, conjuntos de iluminación de alta intensidad para permitir un aterrizaje seguro durante condiciones meteorológicas instrumentales (IMC), como techos bajos o visibilidad reducida debido a niebla, lluvia o ventiscas de nieve.
Desarrollo Entre los años 1920 y 1940 se desarrollaron varios sistemas de aterrizaje por radio, en particular el haz de Lorenz, que tuvo un uso relativamente amplio en Europa antes de la Segunda Guerra Mundial. El sistema SCS-51 desarrollado en Estados Unidos era más preciso y al mismo tiempo agregaba guía vertical. Se instalaron muchos conjuntos en bases aéreas del Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial, lo que llevó a que fuera seleccionado como estándar internacional después de la formación de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) en 1947. Se han desarrollado varios sistemas de aterrizaje competidores, incluido el Aproximación controlada desde tierra (GCA) basada en radar y el más reciente sistema de aterrizaje por microondas (MLS), pero pocos de estos sistemas se han implementado. La ILS sigue siendo un estándar muy extendido hasta el día de hoy.
La introducción de aproximaciones de precisión utilizando sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) en lugar de requerir costosas infraestructuras aeroportuarias está llevando a la sustitución del ILS. Para proporcionar la precisión requerida con GNSS normalmente solo se requiere transmitir desde el aeropuerto una señal de aumentación omnidireccional de baja potencia, lo cual es dramáticamente menos costoso que los múltiples, grandes y potentes transmisores necesarios para una implementación completa del ILS. En 2015, el número de aeropuertos estadounidenses que soportaban aproximaciones LPV similares a ILS superó el número de instalaciones de ILS y se espera que esto conduzca a la eventual eliminación del ILS en la mayoría de los aeropuertos.
Durante el invierno del año 1932-33, Lufthansa realizó varios vuelos de prueba utilizando este sistema instalado en el aeropuerto de Berlín – Tempelhof. El verdadero destino de las investigaciones del haz de Lorentz era utilizarlo como base del sistema Knickebein, que guiaba a bombarderos durante el bombardeo de Londres, lo que fue saboteado gracias a las contribuciones de Hans Ferdinand Mayer, un científico alemán disconforme con el nazismo, episodio conocido como el Informe Oslo.
Sistema de viga Hasta ahora, las radioayudas para el aterrizaje a ciegas se constituían habitualmente en sistemas de rayos de distintos tipos. Normalmente consistían en un transmisor de radio que estaba conectado a un interruptor motorizado para producir un patrón de puntos y rayas en Código Morse. El interruptor también controlaba a cuál de las dos antenas direccionales se enviaba la señal. La señal resultante enviada al aire consta de puntos enviados a un lado de la pista y guiones al otro. Las vigas eran lo suficientemente anchas como para superponerse en el centro.
Para utilizar el sistema, un avión sólo necesitaba un receptor de radio convencional. A medida que se acercaban al aeropuerto sintonizaban la señal y la escuchaban en sus auriculares. Escucharían puntos y rayas (código Morse "A" o "N"), si estuvieran al costado de la pista, o si estuvieran correctamente alineados, los dos se mezclarían para producir un tono constante, la equiseñal. La precisión de esta medición dependía en gran medida de la habilidad del operador, que escuchaba la señal con auriculares en un avión ruidoso a menudo mientras se comunicaba con la torre al mismo tiempo.
La precisión del sistema era normalmente del orden de 3 grados en acimut. Si bien esto fue útil para llevar la aeronave a la dirección de la pista, no fue lo suficientemente preciso como para llevar la aeronave al alcance visual de manera segura en mal tiempo; Los haces de rumbo por radio se utilizaron sólo para guía lateral y el sistema por sí solo no era suficiente para realizar aterrizajes en condiciones de lluvia intensa o niebla. Sin embargo, la decisión final de aterrizar se tomó a sólo 300 metros (980 pies) del aeropuerto.
Concepto ILS El ILS, desarrollado justo antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial, utilizó un sistema de señales más complejo y un conjunto de antenas para lograr una mayor precisión. Esto requiere una complejidad significativamente mayor en la estación terrestre y los transmisores, con la ventaja de que las señales pueden descodificarse con precisión en el avión mediante una electrónica sencilla y visualizarse directamente en instrumentos analógicos. Los instrumentos se pueden colocar frente al piloto, eliminando la necesidad de que un operador de radio monitoree continuamente las señales y transmita los resultados al piloto a través del intercomunicador.
La clave para su funcionamiento es un concepto conocido como índice de modulación de amplitud, una medida de la intensidad con la que se aplica la modulación de amplitud a la frecuencia portadora. En los sistemas de haces anteriores, la señal se activaba y desactivaba por completo, lo que correspondía a un índice de modulación del 100%. La determinación del ángulo dentro del haz se basa en la comparación de la intensidad audible de las dos señales.
En ILS, un sistema más complejo de señales y antenas varía la modulación de dos señales en todo el ancho del patrón del haz. El sistema se basa en el uso de bandas laterales, frecuencias secundarias que se crean cuando se mezclan dos señales diferentes. Por ejemplo, si uno toma una señal de radiofrecuencia a 10 MHz y la mezcla con un tono audible a 2500 Hz, se producirán cuatro señales, en las frecuencias de las señales originales de 2500 y 10000000 hercios, y en las bandas laterales 9997500 y 10002500 hercios. La frecuencia de la señal original de 2500 Hz es demasiado baja para viajar lejos de una antena, pero las otras tres señales son todas de radiofrecuencia y pueden transmitirse de manera efectiva.
El ILS comienza mezclando dos señales moduladoras a la portadora, una a 90 Hz y otra a 150. Esto crea una señal con cinco frecuencias de radio en total, la portadora y cuatro bandas laterales. Esta señal combinada, conocida como CSB por "portadora y bandas laterales", se envía de manera uniforme desde un conjunto de antenas. El CSB también se envía a un circuito que suprime la portadora original, dejando sólo las cuatro señales de banda lateral. Esta señal, conocida como SBO por "sólo bandas laterales", también se envía al conjunto de antenas.
Para la guía lateral, conocida como localizador, la antena normalmente se coloca centralmente en el extremo más alejado de la pista y consta de múltiples antenas en un conjunto que normalmente tiene aproximadamente el mismo ancho de la pista. Cada antena individual tiene un desplazamiento de fase particular y un nivel de potencia aplicado sólo a la señal SBO, de modo que la señal resultante se retrasa 90 grados en el lado izquierdo de la pista y avanza 90 grados en el derecho. Además, la señal de 150 Hz se invierte en un lado del patrón, otro cambio de 180 grados. Debido a la forma en que las señales se mezclan en el espacio.las señales SBO interfieren destructivamente y casi se eliminan entre sí a lo largo de la línea central, dejando solo predominante la señal CSB. En cualquier otra ubicación, a cada lado de la línea central, las señales SBO y CSB se combinan de diferentes maneras de modo que predomine una señal moduladora.
Un receptor frente a la matriz recibirá ambas señales mezcladas. Utilizando filtros electrónicos simples, la portadora original y dos bandas laterales se pueden separar y demodular para extraer las señales originales de 90 y 150 Hz con modulación de amplitud. Luego se promedian para producir dos señales de corriente continua (CC). Cada una de estas señales no representa la intensidad de la señal original, sino la intensidad de la modulación en relación con la portadora, que varía a lo largo del patrón del haz. Esto tiene la gran ventaja de que la medición del ángulo es independiente del rango.