Требуемые характеристики навигации - Required navigation performance

RNP-AR 3D приближается к Кахамарка, Перу (выше) и Ла Серена, Чили (ниже), демонстрирующие преимущества точной боковой и вертикальной навигации в аэропортах, расположенных в горных регионах.

Требуемые характеристики навигации (RNP) является разновидностью ориентированная на производительность навигация (PBN), который позволяет самолету пролетать по определенному маршруту между двумя точками в пространстве, определенными в 3D.

Точность навигации

Зональная навигация (RNAV) и системы RNP принципиально похожи. Ключевое различие между ними - требование встроенного мониторинга производительности и оповещения. Навигационная спецификация, которая включает требование к бортовому мониторингу навигационных характеристик и предупреждению, называется спецификацией RNP. Тот, который не имеет такого требования, называется спецификацией RNAV. Следовательно, если радиолокационный контроль УВД не обеспечивается, безопасная навигация по местности должна контролироваться пилотом самостоятельно, и вместо RNAV следует использовать RNP.

RNP также относится к уровню характеристик, требуемому для конкретной схемы или конкретного участка воздушного пространства. RNP, равное 10, означает, что навигационная система должна иметь возможность вычислять свое местоположение с точностью до круга с радиусом 10 морских миль. RNP 0,3 означает, что навигационная система воздушного судна должна иметь возможность рассчитывать свое местоположение с точностью до круга с радиусом 3/10 морской мили.[1] Различия в этих системах обычно являются функцией бортовой навигационной системы. дублирование.

Родственный термин - ANP, что означает «фактические навигационные характеристики». ANP относится к текущим характеристикам навигационной системы, тогда как «RNP» относится к точности, необходимой для данного участка воздушного пространства или конкретной схемы полета по приборам.

Некоторое океаническое воздушное пространство имеет значение возможности RNP 4 или 10. Уровень RNP, который может обеспечить воздушное судно, определяет требуемое эшелонирование между воздушными судами по отношению к расстоянию. Повышенная точность бортовых систем RNP представляет собой значительное преимущество перед традиционными нерадиолокационными средами, поскольку количество самолетов, которые могут поместиться в объем воздушного пространства на любой заданной высоте, является квадратом количества требуемых эшелонирования; иными словами, чем ниже значение RNP, тем ниже требуемые стандарты эшелонирования и, как правило, тем больше воздушных судов может поместиться в объем воздушного пространства без потери требуемого эшелонирования. Это не только серьезное преимущество для операций воздушного движения, но и возможность значительной экономии средств для авиакомпаний, летающих над океаном, благодаря менее жестким маршрутам и лучшим доступным высотам.

Заходы на посадку с использованием RNP со значениями RNP, в настоящее время сниженными до 0,1, позволяют воздушным судам следовать точным трехмерным криволинейным траекториям полета через перегруженное воздушное пространство, вокруг чувствительных к шуму зон или по сложной местности.[1]

История

Процедуры RNP были введены в ПАНС-ОПС (ИКАО Doc 8168), который стал применяться в 1998 году. Эти схемы RNP были предшественниками нынешней концепции PBN, в соответствии с которой характеристики полета по маршруту определяются (вместо таких элементов полета, как схемы пролета, изменчивость траекторий полета и т. Д., и добавлен буфер воздушного пространства), но они не дали существенных преимуществ конструкции. В результате не было преимуществ для сообщества пользователей и практически отсутствовала реализация.

В 1996 г. Alaska Airlines стала первой авиакомпанией в мире, которая применила подход RNP при заходе на посадку по Канал Гастино в Джуно, Аляска. Капитан Alaska Airlines Стив Фултон и капитан Хэл Андерсон разработали более 30 заходов на посадку по RNP для операций авиакомпании на Аляске. В 2005 году Alaska Airlines стала первой авиакомпанией, которая применила подходы RNP в Рейган национальный аэропорт чтобы избежать заторов.[2] В апреле 2009 года Alaska Airlines стала первой авиакомпанией, получившей одобрение FAA на проверку собственных заходов на посадку по RNP.[2] 6 апреля 2010 г. Юго-западные авиалинии преобразован в RNP.[3]

С 2009 года регулирующие органы в Перу, Чили, и Эквадор развернули более 25 схем захода на посадку по RNP AR, разработанных совместно с LAN Airlines.[4] Выгоды включали сокращение выбросов парниковых газов и улучшенную доступность аэропортов, расположенных в гористой местности. Использование подходов RNP AR в Куско, около Мачу-Пикчу, сократила количество отмен из-за непогоды на 60 процентов на рейсах, выполняемых LAN.[5]

В октябре 2011 года компании Boeing, Lion Air и Генеральное управление гражданской авиации Индонезии выполнили полеты для проверки специально разработанных процедур требуемых разрешений на навигационные характеристики (RNP AR) в двух аэропортах с ограниченным рельефом местности. Амбон и Манадо, Индонезия как пионер в использовании технологии точной навигации RNP в Южной Азии.[6]

Установлено на заходах на посадку по RNP

Вдохновленный официальным документом 2011 г., ИКАО опубликовал в ноябре 2018 г. стандарт Established on RNP-Authorization Required (EoR) для сокращения эшелонирования для параллельные взлетно-посадочные полосы, улучшая транспортный поток при одновременном снижении шума, выбросов и пройденного расстояния. Денвер Интернэшнл, он был реализован более чем за три года на Калгари Интернэшнл, понижая последний подход требование от 20 до 4 миль (от 32,2 до 6,4 км) до достижения основанный на траектории Поскольку 40% прибывающих самолетов оборудованы для выполнения полетов по RNP-AR, 3000 заходов на посадку по RNP-AR в месяц позволят сэкономить 33000 миль (53000 км) и связаны с непрерывный спуск, уменьшит парниковые газы выбросы на 2 500 метрических тонн в первый год.[7]

Описание

Qantas Боинг 737-800 вылет RNP из Квинстаун, Новая Зеландия

Текущие особые требования к системе RNP включают:

  • Возможность следовать желаемому наземный путь с надежностью, повторяемостью и предсказуемостью, включая кривые траектории; и
  • Если вертикальные профили включены для вертикальное наведение, использование вертикальных углов или определенных ограничений по высоте для определения желаемого вертикального пути.

RNP APCH поддерживает все типы участков и терминаторы пути, используемые в стандартном RNAV, включая TF и ​​RF. Процедуры RNP AR поддерживают только два типа участков:

  • Этап TF: Track to Fix: геодезический путь между двумя исправлениями.
  • Нога RF: радиус, который необходимо исправить. Это изогнутый путь, поддерживаемый положительным указанием курса. Участок RF определяется радиусом, длиной дуги и фиксатором. Не все системы FMS с поддержкой RNP поддерживают участки RF. Использование участков RF разрешено до контрольной точки захода на посадку. Информацию о работе RNP AR APCH см. Ниже в разделе, посвященном заходу на посадку, требующему специального разрешения от самолетов и экипажей.

Возможности мониторинга производительности и оповещения могут предоставляться в различных формах в зависимости от установки, архитектуры и конфигурации системы, включая:

  • отображение и индикация как требуемой, так и предполагаемой работы навигационной системы;
  • мониторинг работы системы и оповещение экипажа о невыполнении требований RNP; и
  • Отображение поперечного отклонения отображается с масштабированием до RNP в сочетании с отдельным мониторингом и предупреждением для обеспечения целостности навигации.

Система RNP использует свои навигационные датчики, архитектуру системы и режимы работы для удовлетворения требований навигационной спецификации RNP. Он должен выполнять проверки целостности и разумности датчиков и данных, а также может предоставлять средства для отмены выбора определенных типов средства навигации для предотвращения возврата к неисправному датчику. Требования RNP могут ограничивать режимы работы воздушного судна, например для низкого RNP, когда летно-техническая погрешность (FTE) является существенным фактором, и ручной полет экипажа может быть запрещен. Также может потребоваться установка двойной системы / датчика в зависимости от предполагаемой операции или необходимости.

Система RNAV, способная обеспечить выполнение требований спецификации RNP, называется системой RNP. Поскольку для каждой навигационной спецификации определены конкретные требования к характеристикам, воздушное судно, утвержденное для спецификации RNP, не будет автоматически утверждено для всех спецификаций RNAV. Аналогичным образом, воздушное судно, утвержденное для спецификации RNP или RNAV, имеющей строгие требования к точности, не автоматически утверждается для навигационной спецификации, имеющей менее строгие требования к точности.

Обозначение

Для океанических, удаленных, по пути и Терминал операций, спецификация RNP обозначается как RNP X, например РНП 4.[а][b]

Технические характеристики захода на посадку охватывают все сегменты инструментальный подход. Спецификации RNP обозначаются с использованием RNP в качестве префикса и сокращенного текстового суффикса, например RNP APCH (для захода на посадку по RNP) или RNP AR APCH (для захода на посадку, требующую авторизации RNP).

Требования к мониторингу производительности и предупреждению

Требования к мониторингу характеристик и предупреждению для RNP 4, Basic-RNP 1 и RNP APCH имеют общую терминологию и применение. Каждая из этих спецификаций включает требования к следующим характеристикам:

  • Точность: Требование точности определяет 95% общей системной ошибки (TSE) для тех размеров, для которых указывается требование точности. Требование точности согласовано с RNAV навигационные характеристики и всегда равны значению точности. Уникальным аспектом навигационных спецификаций RNP является то, что точность является одной из отслеживаемых характеристик характеристик.
  • Мониторинг производительности': Самолет или комбинация самолета и пилота требуется для наблюдения за TSE ''и для подачи предупреждения, если требование к точности не выполняется или если вероятность того, что TSE в два раза превышает значение точности, превышает 10−5. В той мере, в какой эксплуатационные процедуры используются для удовлетворения этого требования, процедуры экипажа, характеристики оборудования и установка оцениваются на предмет их эффективности и эквивалентности.
  • Аварии самолетов: Отказ оборудования ВС рассматривается в соответствии с правилами летной годности. Отказы классифицируются по серьезности воздействия уровня воздушного судна, и система должна быть спроектирована таким образом, чтобы уменьшить вероятность отказа или смягчить его последствия. Устранены как неисправность (оборудование работает, но не обеспечивает надлежащий выход), так и потеря функции (оборудование перестает функционировать). Требования к двойной системе определяются на основе непрерывности работы (например, океанические и удаленные операции). Требования к характеристикам отказов воздушного судна не являются уникальными для навигационных спецификаций RNP.
  • Сбои сигнала в пространстве: Характеристики навигационных сигналов в космическом пространстве являются ответственностью ПАНО.[8]

Конечный результат навигационных спецификаций RNP заключается в обеспечении ограничения распределения TSE. Поскольку предполагается, что ошибкой определения траектории можно пренебречь, требования к мониторингу сводятся к двум другим компонентам TSE, то есть к полетной технической ошибке (FTE) и ошибке навигационной системы (NSE). Предполагается, что FTE является эргодическим[c] случайный процесс в заданном режиме управления полетом. В результате распределение FTE остается постоянным во времени в рамках данного режима управления полетом. Однако, напротив, распределение NSE меняется со временем из-за ряда изменяющихся характеристик, в первую очередь:

  • выбранные навигационные датчики: навигационные датчики, которые используются для оценки положения, например Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS) или DME / DME;[d]
  • относительная геометрия положения самолета относительно вспомогательных средств навигации: все радионавигационные средства имеют эту базовую изменчивость, хотя меняются конкретные характеристики. На характеристики GNSS влияет относительная геометрия спутники по сравнению с самолетом[e] На навигационные решения DME / DME влияет угол включения между двумя DME на воздушном судне (90 ° является оптимальным) и расстояние до DME, поскольку DME воздушного судна транспондер могут иметь увеличивающиеся ошибки дальности с увеличением расстояния;
  • инерциальные эталонные единицы: количество ошибок увеличивается с течением времени с момента последнего обновления.

Применение мониторинга характеристик и оповещения о воздушном судне

Хотя TSE может значительно измениться со временем по ряду причин, в том числе по указанным выше, навигационные спецификации RNP обеспечивают уверенность в том, что распределение TSE остается подходящим для данной операции. Это вытекает из двух требований, связанных с распределением TSE, а именно:

  • требование, чтобы TSE оставался равным или лучше требуемой точности в течение 95% времени полета; и
  • вероятность того, что TSE каждого воздушного судна превышает указанный предел TSE (равный двукратному значению точности) без оповещения, составляет менее 10 −5.

Обычно 10−5 Требование TSE предусматривает большее ограничение производительности. Например, для любой системы, имеющей TSE с нормальным распределением поперечной ошибки, 10−5 Требование мониторинга ограничивает стандартное отклонение равным 2 × (значение точности) /4,45 = значение точности / 2,23, в то время как требование 95% позволило бы стандартному отклонению быть таким большим, как значение точности / 1,96.

Важно понимать, что, хотя эти характеристики определяют минимальные требования, которые должны быть выполнены, они не определяют фактическое распределение TSE. Можно ожидать, что фактическое распределение TSE, как правило, будет лучше, чем требование, но должно быть свидетельство фактической производительности, если должно использоваться более низкое значение TSE.

При применении требования к мониторингу характеристик к воздушному судну могут быть значительные различия в способах управления отдельными ошибками:

  • некоторые системы отслеживают фактические поперечные и продольные ошибки по отдельности, тогда как другие отслеживают радиальный NSE, чтобы упростить мониторинг и устранить зависимость от траектории самолета, например на основе типичных эллиптических двумерных распределений ошибок.
  • некоторые системы включают FTE в мониторинг, принимая текущее значение FTE в качестве смещения для распределения TSE.
  • для базовых систем GNSS точность и 10−5 требования удовлетворяются как побочный продукт требований ABAS, которые были определены в стандартах на оборудование и распределении FTE для стандартизированных индикатор отклонения от курса (CDI) отображается.

Важно, чтобы мониторинг производительности не рассматривался как мониторинг ошибок. Предупреждение мониторинга производительности будет выдано, когда система не может гарантировать с достаточной целостностью, что позиция соответствует требованиям точности. Когда такое предупреждение выдается, вероятной причиной является потеря возможности проверить данные о местоположении (потенциальной причиной является недостаточное количество спутников). В такой ситуации наиболее вероятное положение самолета в это время совпадает с положением, указанным на дисплее пилота. Предполагая, что желаемый маршрут пролетел правильно, FTE будет в требуемых пределах, и, следовательно, вероятность того, что TSE превысит вдвое значение точности непосредственно перед предупреждением, составляет примерно 10−5. Однако нельзя предположить, что просто из-за отсутствия предупреждения TSE меньше, чем в два раза превышает значение точности: TSE может быть больше. Примером могут служить те воздушные суда, которые учитывают FTE на основе фиксированного распределения ошибок: для таких систем, если FTE становится большим, система не выдает никаких предупреждений, даже если TSE во много раз превышает значение точности. По этой причине важны операционные процедуры для мониторинга FTE.

Области деятельности

Океанические и отдаленные континентальные

Океаническое и удаленное континентальное воздушное пространство в настоящее время обслуживается двумя навигационными приложениями, RNAV 10 и RNP 4. Оба в основном полагаются на GNSS для поддержки навигационного элемента воздушного пространства. В случае RNAV 10 никакого наблюдения ОВД не требуется. В случае RNP 4, ADS контракт (ADS-C) используется.

Континентальный по маршруту

Континентальное воздушное пространство на маршруте в настоящее время поддерживается приложениями RNAV. RNAV 5 используется в регионах Ближнего Востока (MID) и Европы (EUR), но с 2008 года обозначается как B-RNAV (базовая RNAV в Европе и RNP 5 на Ближнем Востоке). В Соединенных Штатах RNAV 2 поддерживает воздушное пространство на маршруте континента. В настоящее время континентальные приложения RNAV поддерживают спецификации воздушного пространства, которые включают: радар наблюдение и прямой переход от диспетчера к пилоту голос коммуникации.

Воздушное пространство терминала: прилет и вылет

Существующий аэродромное пространство аэровокзала концепции, которые включают прибытие и вылет, поддерживаются приложениями RNAV. В настоящее время они используются в Европейском (EUR) регионе и США. Приложение RNAV в европейском аэродроме известно как P-RNAV (Precision RNAV). Хотя спецификация RNAV 1 имеет общую навигационную точность с P-RNAV, эта региональная навигационная спецификация не удовлетворяет полным требованиям спецификации RNAV 1. По состоянию на 2008 г. приложение воздушного пространства в аэровокзале Соединенных Штатов, ранее известное как RNAV типа B США, было согласовано с концепцией PBN и теперь называется RNAV 1. Базовая RNP 1 была разработана в основном для применения в нерадиолокационном воздушном пространстве аэродрома с низкой плотностью движения. Ожидается, что в будущем будет разработано больше приложений RNP как для воздушного пространства на маршруте, так и для аэродрома.

Подход

Концепции подхода охватывают все сегменты инструментального подхода, т. Е. начальный, средний, окончательный, и уход на второй круг. Спецификации RNP APCH требуют стандартной навигационной точности 1,0 м. Мили на начальном, промежуточном и пропущенном участках и 0,3 м. Мили на конечном участке. Как правило, для этого этапа полета характерны три вида приложений RNP: новые схемы для взлетно-посадочных полос, никогда не обслуживаемых схемой по приборам, схемы, заменяющие или служащие в качестве резервных для существующих схем по приборам, основанные на различных технологиях, и процедуры, разработанные для улучшения доступа в аэропорт требовательные среды (RNP APCH и RNP AR APCH).

RNP подходит на 0,3 м. Мили и 0,1 м. Мили на Куинстаун аэропорт в Новой Зеландии - это основные подходы, используемые Qantas и Air New Zealand как для международных, так и для внутренних рейсов. Из-за ограничений местности заходы на посадку по ILS невозможны, а обычные заходы на посадку по VOR / DME имеют ограничения на снижение более чем на 2000 футов над уровнем аэропорта. Подходы и вылеты RNP следуют изогнутым траекториям ниже уровня местности.[9]

Подход, требующий специального разрешения от самолетов и экипажей

Схемы захода на посадку по приборам с RNP с требованием разрешения или RNP AR (ранее известный как Требуется специальное разрешение для самолетов и экипажей или SAAAR)[10][11] Процедуры подхода основаны на концепции NAS, основанной на характеристиках. Определены требования к характеристикам для выполнения захода на посадку, и воздушные суда квалифицируются в соответствии с этими требованиями к характеристикам. Обычные зоны оценки препятствий для наземных навигационных средств основаны на заранее определенных характеристиках воздушного судна и навигационной системе. Критерии RNP AR для оценки препятствий являются гибкими и предназначены для адаптации к уникальным условиям эксплуатации. Это позволяет подходить к конкретным требованиям к характеристикам, если это необходимо для схемы захода на посадку. Эксплуатационные требования могут включать избегание местности и препятствий, разрешение конфликтов в воздушном пространстве или устранение экологических ограничений.

RNP AR APCH определяется как схема захода на посадку по RNP, для которой требуется боковой TSE ниже, чем стандартные значения RNP на любом участке схемы захода на посадку. Подходы RNP включают возможности, требующие специальных разрешений на воздушные суда и летные экипажи, аналогичные полетам по ILS категории II / III. Все заходы на посадку с использованием RNP AR имеют уменьшенные площади оценки боковых препятствий и поверхности пролета вертикальных препятствий в соответствии с требованиями к характеристикам воздушного судна и экипажам. От RNP APCH отличаются следующие характеристики:

  • Сегменты участка RF могут использоваться после PFAF (точное определение конечной точки захода на посадку).
  • боковые значения TSE составляют всего 0,10 м. мили на любом участке схемы захода на посадку (начальном, промежуточном, конечном или пропущенном).

При выполнении захода на посадку по RNP AR с использованием линии минимумов менее RNP 0,3 ни одна точка отказа не может привести к потере наведения, соответствующей значению RNP, связанному с заходом на посадку. Как правило, самолет должен иметь как минимум два датчика GNSS, двойные системы управления полетом, двойные системы данных о воздухе, двойные автопилоты и один инерциальный эталонный блок.

При выполнении захода на посадку по RNP AR с уходом на второй круг менее RNP 1.0 ни одна точка отказа не может привести к потере наведения, соответствующей значению RNP, связанному с схемой ухода на второй круг. Как правило, самолет должен иметь как минимум два датчика GNSS, двойные системы управления полетом, двойные системы данных о воздухе, двойные автопилоты и один инерциальный эталонный блок.

Планирование полета

Ручное или автоматическое уведомление о квалификации воздушного судна для выполнения полетов по маршруту обслуживания воздушного движения (ОВД), по схеме или в воздушном пространстве предоставляется УВД через план полета.[12]

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Выражение «X» (если указано) относится к точности боковой навигации в морских милях, которая, как ожидается, будет достигаться не менее 95% времени полета группой воздушных судов, выполняющих полеты в воздушном пространстве, маршруте или схеме.
  2. ^ Существующее обозначение RNP 10 несовместимо со спецификациями PBN RNP и RNAV. RNP 10 не включает требований к бортовому мониторингу характеристик и предупреждению. В целях согласования с концепцией PBN RNP 10 упоминается как RNAV 10. Переименование текущих маршрутов RNP 10, эксплуатационных разрешений и т. Д. В обозначение RNAV 10 было бы сложной и дорогостоящей задачей, которая не рентабельна. Следовательно, любые существующие или новые эксплуатационные утверждения будут по-прежнему обозначаться как RNP 10, а любые графические аннотации будут обозначаться как RNP 10.
  3. ^ Эргодический процесс - это процесс, в котором каждая последовательность или значительная выборка в равной степени репрезентативны для всего. Понятно, что это не обязательно верно для всех операций, предусмотренных системами RNAV и RNP, особенно когда задействованы ручные операции, но при усреднении по большому количеству операций это предположение становится справедливым.
  4. ^ Путевая точка может быть определена как пересечение двух векторов, каждый из которых является установленным расстоянием от известного местоположения.
  5. ^ Линии положения должны быть хорошо распределены в пространстве для обеспечения хорошего разрешения в пространстве и времени.

использованная литература

Эта статья включаетматериалы общественного достояния с веб-сайтов или документов Федеральная авиационная администрация.

  1. ^ а б Учебный центр PBN | GE Aviation Systems | GE Aviation
  2. ^ а б Alaska Airlines стала первым перевозчиком, уполномоченным проводить полетные проверки точного захода на посадку по RNP
  3. ^ Маккартни, Скотт (1 апреля 2010 г.). "Радикальное обновление кабины пилотов Юго-Запада будет чувствовать". Wall Street Journal. п. D1.
  4. ^ «Утомленная топливом, LAN принимает средства навигации RNP». Рейтер. 24 февраля 2012 г.
  5. ^ «LATAM Airlines рассматривает более широкое использование средств навигации RNP». Рейтер. 18 июля 2012 г.
  6. ^ "Boeing & Lion начинает полеты по RNP". 5 октября 2011. Архивировано с оригинал 3 марта 2016 г.
  7. ^ Билл Кэри (1 февраля 2019 г.). «Новый стандарт улучшает подходы в международном аэропорту Калгари». Авиационная неделя и космические технологии.
  8. ^ ИКАО. Doc 9613, Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN) - Приложение 10 Авиационная электросвязь, 2008. ISBN  978-92-9231-198-8
  9. ^ NZ AIP
  10. ^ Консультативный циркуляр FAA 90-101A: Руководство по утверждению схем RNP с AR. 2011.
  11. ^ ИКАО. Doc 9905, Руководство по проектированию схем требуемых необходимых навигационных характеристик (RNP AR), 2009 г.
  12. ^ Процедуры плана полета рассматриваются в Правила аэронавигационного обслуживания - Организация воздушного движения (PANS-ATM) (Doc 4444)

дальнейшее чтение