Зональная навигация ( RNAV , обычно произносится как / ˈɑːrnæv / " ar - nav" ) — это метод навигации по правилам приборного полета ( IFR) , который позволяет воздушному судну выбирать любой курс в пределах сети навигационных маяков , а не следовать напрямую к маякам и от них. Это может сэкономить расстояние полета, уменьшить загруженность и разрешить полеты в аэропорты без маяков. Зональная навигация раньше называлась "случайной навигацией", отсюда и аббревиатура RNAV. [1]
RNAV можно определить как метод навигации, который позволяет воздушному судну выполнять полет по любому желаемому курсу в пределах покрытия навигационных сигналов станции или в пределах возможностей автономной системы, или их комбинации.
В Соединенных Штатах RNAV была разработана в 1960-х годах, а первые такие маршруты были опубликованы в 1970-х годах. В январе 1983 года Федеральное управление гражданской авиации отменило все маршруты RNAV в смежных Соединенных Штатах из-за того, что самолеты использовали инерциальные навигационные системы вместо наземных маяков, и поэтому анализ затрат и выгод не был в пользу сохранения системы маршрутов RNAV. [2] RNAV была повторно введена после широкомасштабного внедрения спутниковой навигации .
Продолжающийся рост авиации повышает требования к пропускной способности воздушного пространства , делая зональную навигацию востребованной ввиду ее повышенной эксплуатационной эффективности.
Системы RNAV развивались аналогично обычным наземным маршрутам и процедурам. Была определена конкретная система RNAV, и ее производительность была оценена путем сочетания анализа и летных испытаний . Для наземных операций первоначальные системы использовали очень высокочастотный всенаправленный радиомаяк (VOR) и дальномерное оборудование (DME) для оценки местоположения; для океанических операций использовались инерциальные навигационные системы (INS). Критерии воздушного пространства и пролета препятствий были разработаны на основе производительности имеющегося оборудования, а спецификации требований основывались на имеющихся возможностях. Такие предписывающие требования привели к задержкам внедрения новых возможностей системы RNAV и более высоким затратам на поддержание соответствующей сертификации. Чтобы избежать таких предписывающих спецификаций требований, был введен альтернативный метод определения требований к оборудованию. Он позволяет специфицировать требования к производительности независимо от имеющихся возможностей оборудования и называется навигацией на основе производительности (PBN). Таким образом, RNAV теперь является одним из навигационных методов PBN; в настоящее время единственным другим является требуемая навигационная производительность (RNP). Системы RNP добавляют бортовой мониторинг производительности и оповещения к навигационным возможностям RNAV. В результате решений, принятых в отрасли в 1990-х годах, большинство современных систем — это RNP.
Многие системы RNAV, предлагая очень высокую точность и обладая многими функциями, предоставляемыми системами RNP, не способны обеспечить гарантию их производительности. Осознавая это и чтобы избежать ненужных расходов операторов, когда требования к воздушному пространству не требуют использования системы RNP, многие новые, а также существующие навигационные требования будут продолжать указывать RNAV, а не системы RNP. Поэтому ожидается, что операции RNAV и RNP будут сосуществовать в течение многих лет.
Однако системы RNP обеспечивают улучшение целостности работы, позволяя, возможно, более близкое расстояние между маршрутами, и могут обеспечить достаточную целостность, чтобы разрешить использовать только системы RNP для навигации в определенном воздушном пространстве. Таким образом, использование систем RNP может предложить значительные преимущества в плане безопасности, эксплуатации и эффективности. Хотя приложения RNAV и RNP будут сосуществовать в течение ряда лет, ожидается, что будет постепенный переход к приложениям RNP по мере увеличения доли самолетов, оснащенных системами RNP, и снижения стоимости перехода.
Спецификации RNAV включают требования к определенным навигационным функциям. Эти функциональные требования включают:
Невозможность достижения требуемой точности боковой навигации может быть вызвана ошибками навигации, связанными с отслеживанием и позиционированием самолета. Три основные ошибки — это ошибка определения пути (PDE), ошибка техники полета (FTE) и ошибка навигационной системы (NSE). Предполагается, что распределение этих ошибок является независимым, нулевым средним и гауссовым . Поэтому распределение общей системной ошибки (TSE) также является гауссовым со стандартным отклонением, равным квадратному корню из суммы квадратов (RSS) стандартных отклонений этих трех ошибок.
PDE происходит, когда путь, определенный в системе RNAV, не соответствует желаемому пути, т. е. пути, который, как ожидается, будет пройден над землей. Использование системы RNAV для навигации предполагает, что определенный путь, представляющий предполагаемый трек, загружен в навигационную базу данных. Последовательный, повторяемый путь не может быть определен для поворота, который допускает поворот пролета в точке маршрута (потому что близость к точке маршрута и вектор ветра могут быть неповторяемыми), требует пролета над точкой маршрута (потому что вектор ветра может быть неповторяемым) или происходит, когда самолет достигает целевой высоты (потому что целевая высота зависит от тяги двигателя и веса самолета). В этих случаях навигационная база данных содержит желаемый путь полета от точки к точке, но не может учитывать систему RNAV, определяющую путь пролета или пролета и выполняющую маневр. Значимые PDE и FTE не могут быть установлены без определяющего пути, что приводит к изменчивости поворота. Кроме того, для путей, основанных на направлении, невозможно определить детерминированный, повторяющийся путь, и результирующая изменчивость пути учитывается при проектировании маршрута.
FTE относится к способности экипажа или автопилота следовать заданному пути или треку, включая любую ошибку отображения (например, ошибку центрирования индикатора отклонения курса (CDI)). FTE может контролироваться процедурами автопилота или экипажа, а степень, в которой эти процедуры должны поддерживаться другими средствами, зависит, например, от фазы полета (т. е. взлет , набор высоты , крейсерский полет , снижение , посадка ) и типа операций. Такая поддержка мониторинга может быть предоставлена отображением карты.
NSE означает разницу между расчетным положением самолета и фактическим положением.
Продольные характеристики подразумевают навигацию относительно позиции вдоль пути (например, 4-D управление). Однако в настоящее время нет навигационных спецификаций, требующих 4-D управление, и нет FTE в продольном измерении. Текущие навигационные спецификации определяют требования к точности вдоль пути, которая включает NSE и PDE. PDE считается пренебрежимо малым. Точность вдоль пути влияет на сообщение о местоположении (например, «10 NM до ABC») и разработку процедуры (например, минимальные высоты сегмента, на которых самолет может начать снижение после пересечения фиксированной точки).
Спецификация RNAV обозначается как RNAV X, например, RNAV 1. Выражение «X» (где указано) относится к точности боковой навигации в морских милях, которая, как ожидается, будет достигаться не менее чем в 95% времени полета всей совокупностью воздушных судов, выполняющих полеты в воздушном пространстве, по маршруту или в данной процедуре.
Спецификации захода на посадку с использованием RNAV отсутствуют.
Ручное или автоматизированное уведомление о квалификации воздушного судна для работы по маршруту обслуживания воздушного движения (ОВД), по процедуре или в воздушном пространстве предоставляется УВД через план полета. Процедуры плана полета указаны в соответствующих документах ИКАО . [3]
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Федерального управления гражданской авиации .