La navegación basada en la performance ( PBN ) de la OACI especifica que los requisitos de performance de los sistemas de performance de navegación (RNP) y de navegación de área (RNAV) requeridos por la aeronave se definan en términos de precisión, integridad, disponibilidad, continuidad y funcionalidad requerida para las operaciones propuestas en el contexto de un espacio aéreo en particular, cuando esté respaldado por la infraestructura de navegación adecuada. [1]
Descripción
Históricamente, las especificaciones de navegación de las aeronaves se han especificado directamente en términos de sensores ( balizas de navegación y / o puntos de referencia ). Una especificación de navegación que incluye un requisito adicional para el monitoreo y alerta de la performance de navegación a bordo se denomina especificación de performance de navegación requerida (RNP). Una que no tenga tales requisitos se denomina especificación de navegación de área (RNAV).
Los requisitos de rendimiento se identifican en las especificaciones de navegación, que también identifican la elección de sensores y equipos de navegación que se pueden utilizar para cumplir con los requisitos de rendimiento. Las especificaciones de navegación proporcionan una guía de implementación específica para facilitar la armonización global.
Bajo PBN, los requisitos de navegación genéricos se definen primero en función de los requisitos operativos. Las autoridades de aviación civil luego evalúan las opciones con respecto a la tecnología disponible y los servicios de navegación. Una solución elegida sería la más rentable para la autoridad de aviación civil, a diferencia de una solución que se establezca como parte de los requisitos operativos. La tecnología puede evolucionar con el tiempo sin que sea necesario revisar la operación en sí, siempre que el sistema RNAV o RNP proporcione el rendimiento requerido.
PBN ofrece una serie de ventajas sobre el método específico de sensor para desarrollar criterios de franqueamiento de obstáculos y espacio aéreo:
- reduce la necesidad de mantener rutas y procedimientos específicos del sensor, y sus costos. Por ejemplo, mover un solo VOR puede afectar a docenas de procedimientos, ya que un VOR se puede usar en rutas, aproximaciones VOR , aproximaciones frustradas , etc. Agregar nuevos procedimientos específicos de sensores agravaría este costo, y el rápido crecimiento de los sistemas de navegación disponibles lo haría pronto hará que las rutas y los procedimientos específicos de los sensores sean inasequibles;
- evita la necesidad de desarrollar operaciones específicas de sensores con cada nueva evolución de los sistemas de navegación, lo que tendría un costo prohibitivo. Se espera que la expansión de los servicios de navegación por satélite contribuya a la continua diversidad de los sistemas RNP y RNAV en diferentes aeronaves. El equipo del sistema de navegación por satélite global básico (GNSS) original está evolucionando debido al desarrollo de aumentos como los sistemas de aumento basados en satélites (SBAS), los sistemas de aumento basados en tierra (GBAS) y los sistemas regionales de aumento basados en tierra (GBAS), mientras que La introducción de Galileo y la modernización del Sistema de posicionamiento global (GPS) de los Estados Unidos y el Sistema mundial de navegación por satélite ruso (GLONASS) mejorarán aún más el rendimiento del GNSS. El uso de GNSS / integración inercial también se está expandiendo;
- permite un uso más eficiente del espacio aéreo (ubicación de rutas, eficiencia de combustible y mitigación del ruido );
- aclara cómo se utilizan los sistemas RNAV; y
- facilita el proceso de aprobación operacional para las autoridades de aviación civil al proporcionar un conjunto limitado de especificaciones de navegación para uso global.
Dentro de un espacio aéreo, los requisitos de PBN se verán afectados por los entornos de comunicación, vigilancia y control de tránsito aéreo (ATC), la infraestructura de ayudas a la navegación y la capacidad funcional y operativa necesaria para cumplir con la aplicación ATM. Los requisitos de performance PBN también dependen de qué medios de navegación reversibles no RNAV estén disponibles y qué grado de redundancia se requiere para asegurar la continuidad adecuada de las operaciones.
Para lograr las ganancias de eficiencia y capacidad parcialmente habilitadas por RNAV y RNP, la FAA buscará el uso de comunicaciones de datos y una funcionalidad de vigilancia mejorada . [2]
Fondo
Las técnicas y especificaciones de navegación de área comenzaron a evolucionar a nivel regional sin la orientación general de la OACI. En consecuencia, esto significaba que términos y definiciones como "RNAV" y "RNP" tenían significados ligeramente diferentes en diferentes regiones del mundo, e incluso otros términos podrían usarse localmente. Un ejemplo de esto es el término "P-RNAV" (Precision RNAV) que todavía utiliza Europa (2019), que en otros lugares se denomina "RNAV 1".
Los términos RNAV y RNP se utilizaron anteriormente con poca diferencia funcional. RNP requería un cierto nivel de desempeño, pero no intentó definir cómo se garantizaría.
La navegación basada en la performance (PBN) es una iniciativa de la OACI para estandarizar la terminología, las especificaciones y los significados. Un ejemplo es estandarizar la terminología utilizada en APV (Enfoques con orientación vertical). Todos los APV han sido designados hasta hace poco como aproximaciones RNAV, mientras que de hecho son aproximaciones RNP con respecto a la implementación PBN. Todos los APV requieren monitoreo y alertas de desempeño a bordo, por lo que el sistema no solo puede navegar hasta el grado requerido de precisión, sino que también necesita monitorear continuamente el desempeño y ser capaz de alertarle si su desempeño cae por debajo del nivel requerido. requerido.
Estos enfoques tenían algunos nombres y designaciones confusos en los gráficos, y el cambio se está llevando a cabo actualmente en todos los estados miembros. Los dos tipos de enfoques RNAV se han denominado tradicionalmente RNAV (GNSS) y RNAV (RNP) respectivamente, donde el primero es el enfoque tradicional directo desde el punto de acceso final y el segundo es un enfoque más complejo que se curva en el plano horizontal después del punto de referencia de aproximación final que requiere autorización para comenzar ( AR = Autorización requerida ). El nombre y la designación correctos para estos enfoques bajo la implementación PBN son RNP y RNP AR respectivamente. Las imágenes de la derecha muestran el nombre de las cartas que se están utilizando actualmente y cómo se verán en PBN.
Impacto en la planificación del espacio aéreo
Cuando los mínimos de separación y el espaciado de rutas se determinan utilizando un enfoque convencional basado en sensores, los datos de rendimiento de navegación utilizados para determinar los mínimos de separación o el espaciado de rutas dependen de la precisión de los datos sin procesar de ayudas a la navegación específicas como VOR, DME o NDB . Por el contrario, PBN requiere un sistema RNAV que integre datos de navegación sin procesar para proporcionar una solución de posicionamiento y navegación. Para determinar los mínimos de separación y el espaciado de rutas, se utiliza esta "salida" de rendimiento de navegación integrada.
La performance de navegación requerida del sistema RNAV es parte de la especificación de navegación. Para determinar los mínimos de separación y el espaciamiento de rutas, los planificadores del espacio aéreo aprovechan al máximo esa parte de la especificación de navegación que describe la performance requerida del sistema RNAV. Los planificadores del espacio aéreo también hacen uso del rendimiento requerido (precisión, integridad, disponibilidad y continuidad) para determinar el espaciamiento de rutas y los mínimos de separación.
En el espacio aéreo controlado por procedimientos , se espera que los mínimos de separación y el espaciamiento de rutas en las especificaciones RNP proporcionen un beneficio mayor que aquellos basados en especificaciones RNAV. Esto se debe a que la función de alerta y monitoreo del desempeño a bordo podría aliviar la ausencia del servicio de vigilancia ATS al proporcionar un medio alternativo de mitigación de riesgos.
Transición a PBN
Se espera que todas las aplicaciones RNAV y RNP futuras identifiquen los requisitos de navegación mediante el uso de especificaciones de desempeño en lugar de definir sensores de navegación específicos.
El Valle de México será el primero en México donde se utilice el sistema de navegación basada en la performance]], que permitirá que el nuevo Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles, el Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México y el Aeropuerto Internacional de Toluca operen simultáneamente sin las operaciones de uno impidiendo los de los demás. [3]
Alcance
Por razones heredadas asociadas con el concepto RNP anterior, PBN se limita actualmente a operaciones con requisitos de desempeño lateral lineal y limitaciones de tiempo. Por esta razón, las operaciones con requisitos de performance lateral angular (es decir , operaciones de aproximación y aterrizaje con guía vertical GNSS - procedimiento de aproximación con guía vertical APV-I y APV-II), así como el sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) y el sistema de aterrizaje por microondas (MLS ) no se tienen en cuenta. A diferencia del monitoreo lateral y el franqueamiento de obstáculos, para los sistemas VNAV barométricos no hay alertas de error vertical ni existe una relación de dos veces entre una precisión total del sistema requerida del 95% y el límite de rendimiento. Por lo tanto, la VNAV barométrica no se considera RNP vertical.
Supervisión y alerta del rendimiento a bordo
El monitoreo y alerta del desempeño a bordo es el elemento principal que determina si un sistema de navegación cumple con el nivel de seguridad requerido asociado con una aplicación RNP. Se relaciona con la performance de navegación tanto lateral como longitudinal ; y permite a la tripulación detectar que el sistema de navegación no está logrando, o no puede garantizar con integridad 10 −5 , el rendimiento de navegación requerido para la operación.
Los sistemas RNP proporcionan mejoras en la integridad de las operaciones. Esto puede permitir un espaciamiento de rutas más cercano y puede proporcionar suficiente integridad para permitir que solo se utilicen sistemas RNAV para la navegación en un espacio aéreo específico. Por lo tanto, el uso de sistemas RNP puede ofrecer importantes beneficios de seguridad, operación y eficiencia.
Las capacidades de alerta y monitoreo del desempeño a bordo satisfacen dos necesidades, una a bordo de la aeronave y otra dentro del diseño del espacio aéreo. La garantía del rendimiento del sistema de a bordo está implícita para las operaciones RNAV. Sobre la base de los criterios de aeronavegabilidad existentes , los sistemas RNAV solo deben demostrar la función y el rendimiento previstos utilizando requisitos explícitos que se interpretan de manera amplia. El resultado es que, si bien el rendimiento nominal del sistema RNAV puede ser muy bueno, se caracteriza por la variabilidad de la funcionalidad del sistema y el rendimiento de vuelo relacionado. Los sistemas RNP proporcionan un medio para minimizar la variabilidad y asegurar operaciones de vuelo confiables, repetibles y predecibles.
El monitoreo y las alertas de desempeño a bordo permiten a la tripulación de vuelo detectar si el sistema RNP satisface o no el desempeño de navegación requerido en la especificación de navegación. El monitoreo y alerta de la performance a bordo se relacionan con la performance de navegación tanto lateral como longitudinal.
El monitoreo y alerta del desempeño a bordo se relaciona con el desempeño del sistema de navegación de área.
- "a bordo" significa explícitamente que la supervisión de la performance y las alertas se ven afectadas a bordo de la aeronave y no en ningún otro lugar, por ejemplo, utilizando un monitor de adherencia de ruta en tierra o vigilancia ATC. El elemento de supervisión de la supervisión y alerta del rendimiento a bordo se relaciona con el error técnico de vuelo (FTE) y el error del sistema de navegación (NSE). El error de definición de ruta (PDE) está limitado por la integridad de la base de datos y los requisitos funcionales en la ruta definida, y se considera insignificante.
- "seguimiento" se refiere al seguimiento del rendimiento de la aeronave en lo que respecta a su capacidad para determinar el error de posicionamiento y / o seguir la ruta deseada.
- "alerta" se relaciona con el monitoreo: si el sistema de navegación de la aeronave no funciona lo suficientemente bien, esto será alertado a la tripulación aérea.
Funciones específicas de RNAV y RNP
Las operaciones de vuelo basadas en el rendimiento se basan en la capacidad de asegurar trayectorias de vuelo fiables, repetibles y predecibles para mejorar la capacidad y la eficiencia en las operaciones planificadas. La implementación de operaciones de vuelo basadas en la performance requiere no solo las funciones que tradicionalmente proporciona el sistema RNAV, sino que también puede requerir funciones específicas para mejorar los procedimientos, el espacio aéreo y las operaciones de tránsito aéreo. Las capacidades del sistema para trayectos de radio fijo establecidos, espera RNAV o RNP y desplazamientos laterales entran en esta categoría.
Trayectorias de radio fijo
Las rutas de radio fijo (FRP) adoptan dos formas:
- El tipo de tramo de radio para fijar (RF) es uno de los tipos de tramo que se debe utilizar cuando existe un requisito para un radio de trayectoria curva específico en un procedimiento de terminal o de aproximación. El tramo de RF se define por el radio, la longitud del arco y el punto fijo. Los sistemas RNP que soportan este tipo de tramo brindan la misma capacidad para ajustarse a la precisión de seguimiento de la derrota durante el giro que en los segmentos en línea recta. Los límites del ángulo de inclinación lateral para diferentes tipos de aeronaves y vientos en altura se tienen en cuenta en el diseño de procedimientos.
- la transición de radio fijo (FRT) está destinada a utilizarse en procedimientos en ruta. Estos giros tienen dos radios posibles, 22,5 NM para rutas de gran altitud (por encima de FL 195) y 15 NM para rutas de baja altitud. El uso de tales elementos de trayectoria en una ruta RNAV permite mejorar el uso del espacio aéreo a través de rutas paralelas poco espaciadas.
Giros de vuelo
Los giros sobrevuelos son una característica clave de una trayectoria de vuelo RNAV. El sistema RNAV utiliza información sobre la velocidad de la aeronave, el ángulo de inclinación lateral, el viento y el cambio de ángulo de la trayectoria para calcular un giro en la trayectoria de vuelo que cambia suavemente de un segmento de trayectoria al siguiente. Sin embargo, debido a que los parámetros que afectan el radio de giro pueden variar de un plano a otro, así como debido a las condiciones cambiantes en la velocidad y el viento, el punto de inicio del giro y el área de giro pueden variar.
Patrón de retención
El sistema RNAV facilita la especificación del patrón de espera al permitir la definición del rumbo de entrada al waypoint de espera , la dirección de giro y el tiempo o distancia de los tramos rectos, así como la capacidad de planificar la salida de la bodega. Para los sistemas RNP, se encuentran disponibles más mejoras en la retención. Estas mejoras de RNP incluyen la entrada de sobrevuelo a la bodega, minimizando el espacio aéreo protegido necesario en el lado de no espera del patrón de espera, de acuerdo con los límites de RNP proporcionados. Cuando se aplica espera RNP, se sugiere un máximo de RNP 1 ya que los valores menos estrictos afectan adversamente el uso y diseño del espacio aéreo.
Ruta de vuelo compensada
Los sistemas RNAV pueden proporcionar la capacidad para que la tripulación de vuelo especifique un desplazamiento lateral de una ruta definida. Generalmente, los desplazamientos laterales se pueden especificar en incrementos de 1 NM hasta 20 NM. Cuando se activa un desplazamiento lateral en el sistema RNAV, la aeronave RNAV saldrá de la ruta definida y normalmente interceptará el desplazamiento en un ángulo de 45 ° o menos. Cuando se cancela el desplazamiento, la aeronave vuelve a la ruta definida de manera similar. Tales compensaciones se pueden utilizar tanto estratégicamente, es decir, una compensación fija para la longitud de la ruta, como tácticamente, es decir, temporalmente. La mayoría de los sistemas RNAV interrumpen los desplazamientos en el área terminal o al comienzo de un procedimiento de aproximación, en una espera RNAV o durante cambios de rumbo de 90 ° o más.
Las aeronaves que operan en el espacio aéreo del Atlántico norte deben cumplir con una especificación mínima de rendimiento de navegación (MNPS). La especificación MNPS se ha excluido intencionalmente de PBN debido a su naturaleza obligatoria y porque no se prevén implementaciones futuras de MNPS. [4]
Futuros desarrollos
Es probable que las aplicaciones de navegación progresen de aplicaciones bidimensionales a tridimensionales / cuatridimensionales, aunque las escalas de tiempo y los requisitos operativos son actualmente difíciles de determinar. En consecuencia, la supervisión y alerta del rendimiento a bordo aún debe desarrollarse en el plano vertical (RNP vertical) y el trabajo en curso tiene como objetivo armonizar los requisitos de rendimiento longitudinal y lineal. Los requisitos de rendimiento angular asociados con la aproximación y el aterrizaje se incluirán en el alcance de la PBN en el futuro. De manera similar, también se pueden incluir especificaciones para respaldar la navegación específica de helicópteros y los requisitos funcionales de espera.
Referencias
- ^ OACI. Doc 9613, Manual de navegación basada en la performance (PBN) , 2008. ISBN 978-92-9231-198-8
- ^ FAA. Hoja de ruta para la navegación basada en la performance: evolución de las capacidades de navegación de área (RNAV) y performance de navegación requerida (RNP) 2006-2025 . 2006.
- ^ Eduardo Murillo (29 de enero de 2020). "Tendrá tecnología de punta el aeropuerto de Santa Lucía" . La Jornada (en español) . Consultado el 30 de enero de 2020 .
- ^ Los requisitos para MNPS se establecen en el Material de orientación e información consolidado sobre la navegación aérea en la región del Atlántico norte (NAT Doc 001) (disponible en http://www.paris.icao.int/documents_open/show_file.php?id = 209 [ enlace muerto permanente ] )
enlaces externos
- Boeing. Beneficios operativos de la navegación basada en el rendimiento 2008.
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