Требуемые навигационные характеристики ( RNP ) — это тип навигации, основанной на характеристиках (PBN), которая позволяет воздушному судну лететь по определенному маршруту между двумя заданными в трехмерном пространстве точками.
Системы зональной навигации (RNAV) и RNP принципиально похожи. Ключевое различие между ними заключается в требовании к контролю и оповещению о характеристиках на борту. Навигационная спецификация, которая включает требование к контролю и оповещению о характеристиках на борту, называется спецификацией RNP. Спецификация, не имеющая такого требования, называется спецификацией RNAV. Поэтому, если радиолокационный мониторинг УВД не обеспечивается, пилот должен самостоятельно контролировать безопасную навигацию относительно местности, а вместо RNAV следует использовать RNP.
RNP также относится к уровню производительности, требуемому для определенной процедуры или определенного блока воздушного пространства. RNP 10 означает, что навигационная система должна быть способна вычислять свое положение с точностью до круга радиусом 10 морских миль. RNP 0,3 означает, что навигационная система самолета должна быть способна вычислять свое положение с точностью до круга радиусом 3/10 морской мили. [1] Различия в этих системах, как правило, являются функцией избыточности бортовой навигационной системы .
Связанный термин — ANP, который означает «фактические навигационные характеристики». ANP относится к текущим характеристикам навигационной системы, в то время как «RNP» относится к точности, требуемой для заданного блока воздушного пространства или конкретной приборной процедуры.
Некоторое океаническое воздушное пространство имеет значение возможности RNP 4 или 10. Уровень RNP, на который способен самолет, определяет требуемое разделение между самолетами по расстоянию. Повышенная точность бортовых систем RNP представляет собой значительное преимущество по сравнению с традиционными нерадиолокационными средами, поскольку количество самолетов, которые могут поместиться в объем воздушного пространства на любой заданной высоте, является квадратом количества требуемых разделений; то есть, чем ниже значение RNP, тем ниже требуемые стандарты разделения по расстоянию и, в целом, тем больше самолетов могут поместиться в объем воздушного пространства без потери требуемого разделения. Это не только важное преимущество для операций воздушного движения, но и представляет собой значительную возможность экономии средств для авиакомпаний, летающих над океанами, из-за менее ограничивающих маршрутов и лучших доступных высот.
Заходы на посадку по RNP со значениями RNP, в настоящее время достигающими 0,1, позволяют воздушным судам следовать точным трехмерным криволинейным траекториям полета через перегруженное воздушное пространство, вокруг чувствительных к шуму зон или через сложную местность. [1]
Процедуры RNP были введены в PANS-OPS (ICAO Doc 8168), который начал применяться в 1998 году. Эти процедуры RNP были предшественниками нынешней концепции PBN, в которой определяются эксплуатационные характеристики для работы на маршруте (вместо элементов полета, таких как процедуры пролета, изменчивость траекторий полета и добавленный буфер воздушного пространства), но они не привели к существенным преимуществам в проектировании. В результате, не было никаких преимуществ для сообщества пользователей и было мало или вообще не было внедрения.
В 1996 году авиакомпания Alaska Airlines стала первой авиакомпанией в мире, которая использовала подход RNP при заходе на посадку по каналу Гастино в Джуно, Аляска. Капитан авиакомпании Alaska Airlines Стив Фултон и капитан Хэл Андерсон разработали более 30 подходов RNP для операций авиакомпании на Аляске. [2] В 2005 году авиакомпания Alaska Airlines стала первой авиакомпанией, которая использовала подходы RNP в Национальном аэропорту Рейгана, чтобы избежать заторов. [3] В апреле 2009 года авиакомпания Alaska Airlines стала первой авиакомпанией, которая получила одобрение FAA на проверку своих собственных подходов RNP. [3] 6 апреля 2010 года авиакомпания Southwest Airlines перешла на RNP. [4]
С 2009 года регулирующие органы в Перу , Чили и Эквадоре внедрили более 25 процедур захода на посадку RNP AR, разработанных совместно с LAN Airlines . [5] Преимущества включали сокращение выбросов парниковых газов и улучшение доступа к аэропортам, расположенным в горной местности. Использование подходов RNP AR в Куско , недалеко от Мачу-Пикчу , сократило количество отмен из-за непогоды на 60 процентов на рейсах, выполняемых LAN. [6]
В октябре 2011 года компании Boeing, Lion Air и Генеральный директорат гражданской авиации Индонезии провели проверочные полеты для проверки специально разработанных процедур разрешения требуемых навигационных характеристик (RNP AR) в двух аэропортах со сложным рельефом местности, Амбон и Манадо , Индонезия, став пионерами в использовании технологии точной навигации RNP в Южной Азии. [7]
Вдохновленная белой книгой 2011 года, ИКАО опубликовала в ноябре 2018 года стандарт Established on RNP-Authorization Required (EoR) для сокращения разделения для параллельных взлетно-посадочных полос , улучшая поток движения при одновременном снижении шума, выбросов и пролетаемого расстояния. Подобно Denver International , он был внедрен в Calgary International более чем за три года , снизив требования к конечному заходу на посадку с 20 до 4 миль (с 32,2 до 6,4 км), прежде чем достичь операций на основе траектории . Поскольку 40% прибывающих самолетов оборудованы для полетов RNP-AR, 3000 заходов на посадку RNP-AR в месяц сэкономят 33 000 миль (53 000 км), а связанные с непрерывным снижением сократят выбросы парниковых газов на 2500 метрических тонн в первый год. [8]
Текущие конкретные требования к системе RNP включают в себя:
RNP APCH поддерживает все типы участков и терминаторы пути, используемые в стандартной RNAV, включая TF и RF. Процедуры RNP AR поддерживают только два типа участков:
Возможности мониторинга производительности и оповещения могут быть предоставлены в различных формах в зависимости от установки, архитектуры и конфигурации системы, включая:
Система RNP использует свои навигационные датчики, архитектуру системы и режимы работы для удовлетворения требований спецификации навигации RNP. Она должна выполнять проверки целостности и обоснованности датчиков и данных, а также может предоставлять средства для отмены выбора определенных типов навигационных средств для предотвращения возврата к неадекватному датчику. Требования RNP могут ограничивать режимы работы самолета, например, для низкого RNP, где ошибка техники полета (FTE) является существенным фактором, а ручной полет экипажа может быть недопустим. Двойные установки системы/датчика также могут потребоваться в зависимости от предполагаемой эксплуатации или необходимости.
Система RNAV, способная достичь эксплуатационных требований спецификации RNP, называется системой RNP. Поскольку для каждой навигационной спецификации определены конкретные эксплуатационные требования, самолет, одобренный для спецификации RNP, не одобрен автоматически для всех спецификаций RNAV. Аналогично, самолет, одобренный для спецификации RNP или RNAV, имеющей строгие требования к точности, не одобрен автоматически для навигационной спецификации, имеющей менее строгие требования к точности.
Для океанических, удаленных, маршрутных и терминальных операций спецификация RNP обозначается как RNP X, например RNP 4. [a] [b]
Спецификации навигации захода на посадку охватывают все сегменты инструментального захода на посадку . Спецификации RNP обозначаются с использованием RNP в качестве префикса и сокращенного текстового суффикса, например RNP APCH (для захода на посадку RNP) или RNP AR APCH (для захода на посадку с разрешением RNP).
Требования к мониторингу производительности и оповещению для RNP 4, Basic-RNP 1 и RNP APCH имеют общую терминологию и применение. Каждая из этих спецификаций включает требования к следующим характеристикам:
Чистый эффект навигационных спецификаций RNP заключается в обеспечении ограничения распределения TSE. Поскольку предполагается, что ошибка определения пути незначительна, требования к мониторингу сводятся к двум другим компонентам TSE, т. е. ошибке техники полета (FTE) и ошибке навигационной системы (NSE). Предполагается, что FTE является эргодическим [c] стохастическим процессом в пределах заданного режима управления полетом. В результате распределение FTE постоянно во времени в пределах заданного режима управления полетом. Однако, напротив, распределение NSE меняется со временем из-за ряда изменяющихся характеристик, наиболее заметными из которых являются:
Хотя TSE может значительно меняться со временем по ряду причин, включая те, что указаны выше, спецификации навигации RNP обеспечивают уверенность в том, что распределение TSE остается подходящим для операции. Это вытекает из двух требований, связанных с распределением TSE, а именно:
Обычно требование 10 −5 TSE накладывает большее ограничение на производительность. Например, для любой системы, которая имеет TSE с нормальным распределением погрешности бокового отклонения, требование мониторинга 10 −5 ограничивает стандартное отклонение до 2 × (значение точности)/4,45 = значение точности/2,23, в то время как требование 95% позволило бы стандартному отклонению быть таким же большим, как значение точности/1,96.
Эти характеристики определяют минимальные требования, которые должны быть выполнены, но они не определяют фактическое распределение TSE. Фактическое распределение TSE, как правило, может быть лучше, чем требование, но должны быть доказательства фактической производительности, если должно использоваться более низкое значение TSE.
При применении требований мониторинга эффективности к воздушным судам могут наблюдаться значительные различия в том, как обрабатываются отдельные ошибки:
Важно, чтобы мониторинг производительности не рассматривался как мониторинг ошибок. Предупреждение о мониторинге производительности будет выдано, когда система не может гарантировать с достаточной целостностью, что позиция соответствует требованию точности. Когда выдается такое предупреждение, вероятной причиной является потеря возможности проверки данных о позиции (недостаточное количество спутников является потенциальной причиной). Для такой ситуации наиболее вероятным положением самолета в это время является точно такое же положение, которое указано на дисплее пилота. Если предположить, что желаемый маршрут был пройден правильно, FTE будет в требуемых пределах, и, следовательно, вероятность того, что TSE превысит в два раза значение точности непосредственно перед предупреждением, составляет приблизительно 10−5 . Однако нельзя предполагать, что просто из-за отсутствия предупреждения TSE меньше в два раза значения точности: TSE может быть больше. Примером могут служить те самолеты, которые учитывают FTE на основе фиксированного распределения ошибок. Для таких систем, если FTE становится большим, система не выдает предупреждение, даже если TSE во много раз превышает значение точности. По этой причине важны оперативные процедуры мониторинга FTE.
Океаническое и удаленное континентальное воздушное пространство в настоящее время обслуживается двумя навигационными приложениями, RNAV 10 и RNP 4. Оба в первую очередь полагаются на GNSS для поддержки навигационного элемента воздушного пространства. В случае RNAV 10 не требуется никакой формы наблюдения ATS. В случае RNP 4 используется контракт ADS (ADS-C).
Континентальное маршрутное воздушное пространство в настоящее время поддерживается приложениями RNAV. RNAV 5 используется в регионах Ближнего Востока (MID) и Европы (EUR), но с 2008 года он обозначается как B-RNAV (Basic RNAV в Европе и RNP 5 на Ближнем Востоке). В Соединенных Штатах RNAV 2 поддерживает маршрутное континентальное воздушное пространство. В настоящее время континентальные приложения RNAV поддерживают спецификации воздушного пространства, которые включают радиолокационное наблюдение и прямую голосовую связь диспетчера с пилотом .
Существующие концепции терминального воздушного пространства , которые включают прибытие и отправление, поддерживаются приложениями RNAV. В настоящее время они используются в Европейском (EUR) регионе и Соединенных Штатах. Европейское терминальное воздушное пространство RNAV известно как P-RNAV (Precision RNAV). Хотя спецификация RNAV 1 имеет общую навигационную точность с P-RNAV, эта региональная навигационная спецификация не удовлетворяет всем требованиям спецификации RNAV 1. С 2008 года терминальное воздушное пространство Соединенных Штатов, ранее известное как US RNAV Type B, было приведено в соответствие с концепцией PBN и теперь называется RNAV 1. Базовый RNP 1 был разработан в первую очередь для применения в нерадиолокационном терминальном воздушном пространстве с низкой плотностью. В будущем ожидается разработка большего количества приложений RNP как для маршрутного, так и для терминального воздушного пространства.
Концепции подхода охватывают все сегменты инструментального подхода, т. е. начальный , промежуточный, конечный и пропущенный подход . Спецификации RNP APCH требуют стандартной точности навигации 1,0 NM на начальном, промежуточном и пропущенном участках и 0,3 NM на конечном участке. Обычно для этой фазы полета характерны три вида приложений RNP: новые процедуры для взлетно-посадочных полос, никогда не обслуживаемых инструментальными процедурами, процедуры, заменяющие или служащие резервными для существующих инструментальных процедур, основанных на различных технологиях, и процедуры, разработанные для улучшения доступа к аэропорту в сложных условиях (RNP APCH и RNP AR APCH).
Заходы на посадку RNP на 0,3 NM и 0,1 NM в аэропорту Квинстауна в Новой Зеландии являются основными подходами, используемыми Qantas и Air New Zealand как для международных, так и для внутренних перевозок. Из-за ограничений рельефа местности заходы на посадку ILS невозможны, а обычные заходы на посадку VOR/DME имеют ограничения по снижению более чем на 2000 футов над уровнем аэропорта. Заходы на посадку и вылеты RNP следуют по криволинейным траекториям ниже уровня местности. [10]
Процедуры захода на посадку по приборам RNP с требуемым разрешением или RNP AR (ранее известные как специальные требуемые разрешения для воздушных судов и экипажей или SAAAR) [11] [12] 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 области оценки препятствий для наземных навигационных средств основаны на предопределенных возможностях воздушного судна и навигационной системе. Критерии RNP AR для оценки препятствий являются гибкими и разработаны для адаптации к уникальным эксплуатационным условиям. Это позволяет применять особые требования к характеристикам захода на посадку, необходимые для процедуры захода на посадку. Эксплуатационное требование может включать в себя избежание рельефа и препятствий, устранение конфликтов в воздушном пространстве или устранение экологических ограничений.
RNP AR APCH определяется как процедура захода на посадку RNP, которая требует бокового TSE ниже стандартных значений RNP на любом участке процедуры захода на посадку. Заходы на посадку RNP включают возможности, требующие специального разрешения воздушного судна и экипажа, аналогичного операциям ILS категории II/III. Все заходы на посадку RNP AR имеют уменьшенные зоны оценки боковых препятствий и поверхности вертикального пролета препятствий, основанные на требованиях к характеристикам воздушного судна и экипажа. Следующие характеристики отличаются от RNP APCH:
При выполнении подхода RNP AR с использованием линии минимумов менее RNP 0,3 ни одна точка отказа не может вызвать потерю наведения, соответствующего значению RNP, связанному с подходом. Как правило, самолет должен иметь как минимум два датчика GNSS, две системы управления полетом, две системы воздушных данных, два автопилота и один инерциальный опорный блок.
При выполнении захода на посадку RNP AR с уходом на второй круг менее RNP 1.0 ни одна точка отказа не может вызвать потерю наведения, соответствующего значению RNP, связанному с процедурой ухода на второй круг. Как правило, самолет должен иметь как минимум два датчика GNSS, две системы управления полетом, две системы воздушных данных, два автопилота и один инерциальный опорный блок.
Ручное или автоматизированное уведомление о квалификации воздушного судна для выполнения полетов по маршруту обслуживания воздушного движения (ОВД), по процедуре или в воздушном пространстве предоставляется УВД через план полета. [13]
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Федерального управления гражданской авиации .