La navegación basada en el rendimiento ( PBN ) de la OACI especifica que los requisitos de rendimiento de los sistemas de navegación de área ( RNAV) y de rendimiento de navegación requeridos para las aeronaves (RNP) se definan en términos de precisión, integridad, disponibilidad, continuidad y funcionalidad requeridas para las operaciones propuestas en el contexto de un espacio aéreo particular, cuando estén respaldados por la infraestructura de navegación adecuada. [1]
Históricamente, las especificaciones de navegación de 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 del desempeño de navegación a bordo se conoce como especificación de desempeño de navegación requerido (RNP). Una especificación que no tiene tales requisitos se conoce como 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 pueden utilizarse para cumplir los requisitos de rendimiento. Las especificaciones de navegación proporcionan una guía de implementación específica para facilitar la armonización global.
En el marco de la PBN, los requisitos genéricos de navegación se definen primero en función de los requisitos operacionales. A continuación, las autoridades de aviación civil evalúan las opciones en relación con la tecnología y los servicios de navegación disponibles. La solución elegida sería la más rentable para la autoridad de aviación civil, en lugar de una solución que se establezca como parte de los requisitos operacionales. La tecnología puede evolucionar con el tiempo sin necesidad de revisar la operación en sí, siempre que el sistema RNAV o RNP proporcione el rendimiento requerido.
La PBN ofrece una serie de ventajas sobre el método específico de sensores para desarrollar criterios de espacio aéreo y de franqueamiento de obstáculos:
Dentro de un espacio aéreo, los requisitos de PBN se verán afectados por los entornos de comunicación, vigilancia y control del tráfico aéreo (ATC), la infraestructura de ayudas a la navegación y la capacidad funcional y operativa necesaria para satisfacer la aplicación ATM. Los requisitos de rendimiento de PBN también dependen de qué medios de navegación no RNAV de reversión estén disponibles y qué grado de redundancia se requiere para garantizar la continuidad adecuada de las operaciones.
Para lograr las ganancias de eficiencia y capacidad parcialmente posibilitadas por RNAV y RNP, la FAA buscará el uso de comunicaciones de datos y una funcionalidad de vigilancia mejorada . [2]
Las técnicas y especificaciones de navegación de área comenzaron a evolucionar a nivel regional sin una orientación general de la OACI. Esto significó que términos y definiciones como "RNAV" y "RNP" tenían significados ligeramente diferentes en diferentes regiones del mundo, e incluso otros términos podían usarse a nivel local. Un ejemplo de esto es el término "P-RNAV" (RNAV de precisión) que todavía se usa en Europa (2019), que en otros lugares se llama "RNAV 1".
Los términos RNAV y RNP se utilizaban anteriormente con escasas diferencias funcionales. El RNP exigía un determinado nivel de rendimiento, pero no se intentaba definir cómo garantizarlo.
La navegación basada en el rendimiento (PBN) es una iniciativa de la OACI para estandarizar la terminología, las especificaciones y los significados. Un ejemplo es la estandarización de la terminología utilizada en torno a las APV (aproximaciones con guía vertical). Hasta hace poco, todas las APV se designaban como aproximaciones RNAV, mientras que, en realidad, en lo que respecta a la implementación de la PBN, son aproximaciones RNP. Todas las APV requieren un sistema de supervisión y alerta del rendimiento a bordo, por lo que el sistema no solo puede ser capaz de navegar hasta el grado de precisión requerido, sino que también necesita supervisar continuamente el rendimiento y ser capaz de alertar al piloto si su rendimiento cae por debajo del requerido.
Estas aproximaciones tenían algunos nombres y designaciones confusos en las cartas, y el cambio se está llevando a cabo actualmente en todos los estados miembros. Los dos tipos de aproximaciones RNAV se han denominado tradicionalmente RNAV (GNSS) y RNAV (RNP) respectivamente, donde la primera es la aproximación tradicional directa desde el punto de aproximación final, y la segunda es una aproximación más compleja que se curva en el plano horizontal después del punto de aproximación final y que requiere autorización para su inicio ( AR = Authorization Required ). La denominación y designación correctas para estas aproximaciones bajo la implementación PBN son RNP y RNP AR respectivamente. Las imágenes a la derecha muestran la denominación de las cartas que se utilizan actualmente y cómo se verán bajo PBN. [3]
Cuando los mínimos de separación y el espaciamiento de ruta se determinan utilizando un enfoque convencional basado en sensores, los datos de rendimiento de navegación utilizados para determinar los mínimos de separación o el espaciamiento de ruta dependen de la precisión de los datos brutos de ayudas de navegación específicas, como VOR, DME o NDB . Por el contrario, la PBN requiere un sistema RNAV que integre datos brutos de navegación para proporcionar una solución de posicionamiento y navegación. Para determinar los mínimos de separación y el espaciamiento de ruta, se utiliza este "resultado" de rendimiento de navegación integrado.
El rendimiento de navegación requerido del sistema RNAV es parte de la especificación de navegación. Para determinar los mínimos de separación y el espaciamiento entre rutas, los planificadores del espacio aéreo aprovechan al máximo la parte de la especificación de navegación que describe el rendimiento requerido del sistema RNAV. Los planificadores del espacio aéreo también utilizan el rendimiento requerido (precisión, integridad, disponibilidad y continuidad) para determinar el espaciamiento entre 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 basados en especificaciones RNP proporcionen un mayor beneficio que los basados en especificaciones RNAV. Esto se debe a que la función de monitoreo y alerta del desempeño a bordo podría aliviar la ausencia del servicio de vigilancia ATS al proporcionar un medio alternativo de mitigación de riesgos.
Se espera que todas las futuras aplicaciones RNAV y RNP identifiquen los requisitos de navegación mediante el uso de especificaciones de rendimiento en lugar de definir sensores de navegación específicos.
El Valle de México será el primero en México en donde se utilice el sistema de navegación basado en performance, lo 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 que las operaciones de uno obstaculicen las de los otros. [4]
Por razones heredadas asociadas con el concepto RNP anterior, la PBN está limitada actualmente a operaciones con requisitos de desempeño lateral lineal y restricciones de tiempo. Por esta razón, no se consideran las operaciones con requisitos de desempeño 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). A diferencia del monitoreo lateral y el franqueamiento de obstáculos, para los sistemas VNAV barométricos no hay alertas sobre el error vertical ni existe una relación de dos veces entre una precisión total requerida del sistema del 95% y el límite de desempeño. Por lo tanto, el VNAV barométrico no se considera RNP vertical.
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 tanto con el desempeño de navegación 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 desempeño de navegación requerido para la operación.
Los sistemas RNP aportan mejoras en la integridad de las operaciones. Esto puede permitir un espaciamiento más cercano entre rutas y puede proporcionar la integridad suficiente 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 en términos de seguridad, operación y eficiencia.
Las capacidades de supervisión y alerta del rendimiento 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 a bordo es implícita para las operaciones RNAV. Con base en 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 brindan un medio para minimizar la variabilidad y garantizar operaciones de vuelo confiables, repetibles y predecibles.
El monitoreo y alerta del desempeño a bordo permite a la tripulación detectar si el sistema RNP satisface o no el desempeño de navegación requerido en la especificación de navegación. El monitoreo y alerta del desempeño a bordo se relacionan con el desempeño de navegación lateral y longitudinal.
La supervisión y alerta del rendimiento a bordo se ocupa del rendimiento del sistema de navegación de área.
Las operaciones de vuelo basadas en el rendimiento se basan en la capacidad de garantizar trayectorias de vuelo fiables, repetibles y predecibles para mejorar la capacidad y la eficiencia de las operaciones planificadas. La implementación de operaciones de vuelo basadas en el rendimiento requiere no sólo las funciones que tradicionalmente proporciona el sistema RNAV, sino que también puede requerir funciones específicas para mejorar los procedimientos y las operaciones del espacio aéreo y del tráfico aéreo. Las capacidades del sistema para trayectorias de radio fijo establecidas, espera RNAV o RNP y desplazamientos laterales entran en esta categoría.
Las rutas de radio fijo (FRP) adoptan dos formas:
Los virajes de paso 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, el viento y el cambio de ángulo de trayectoria para calcular un viraje de trayectoria de vuelo que pase suavemente de un segmento de trayectoria al siguiente. Sin embargo, debido a que los parámetros que afectan al radio de viraje pueden variar de un avión a otro, así como debido a las condiciones cambiantes de velocidad y viento, el punto de inicio del viraje y el área de viraje pueden variar.
El sistema RNAV facilita la especificación del patrón de espera al permitir la definición del curso de entrada al punto de espera , la dirección del viraje y el tiempo o distancia del tramo en los segmentos rectos, así como la capacidad de planificar la salida de la espera. Para los sistemas RNP, se encuentran disponibles mejoras adicionales en la espera. Estas mejoras RNP incluyen la entrada en vuelo a la espera, minimizando el espacio aéreo protegido necesario en el lado de no espera del patrón de espera, de acuerdo con los límites RNP proporcionados. Cuando se aplica la espera RNP, se sugiere un máximo de RNP 1 ya que los valores menos estrictos afectan negativamente el uso y el diseño del espacio aéreo.
Los sistemas RNAV pueden proporcionar a la tripulación de vuelo la capacidad de especificar un desfase lateral con respecto a una ruta definida. Generalmente, los desfases laterales se pueden especificar en incrementos de 1 NM hasta 20 NM. Cuando se activa un desfase lateral en el sistema RNAV, la aeronave RNAV saldrá de la ruta definida y, por lo general, interceptará el desfase en un ángulo de 45° o menos. Cuando se cancela el desfase, la aeronave regresa a la ruta definida de manera similar. Dichos desfases se pueden utilizar tanto de manera estratégica, es decir, desfases fijos para la longitud de la ruta, como de manera táctica, es decir, temporalmente. La mayoría de los sistemas RNAV interrumpen los desfases 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 una especificación mínima de rendimiento de navegación (MNPS). La especificación MNPS se ha excluido intencionalmente de la PBN debido a su naturaleza obligatoria y porque no se prevén futuras implementaciones de MNPS. [5]
Es probable que las aplicaciones de navegación progresen de aplicaciones bidimensionales a aplicaciones tridimensionales o cuatridimensionales, aunque actualmente es difícil determinar las escalas temporales y los requisitos operativos. En consecuencia, todavía queda por desarrollar el control y alerta del rendimiento a bordo en el plano vertical (RNP vertical) y el trabajo en curso está dirigido a 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 pueden incluirse especificaciones para respaldar los requisitos funcionales de navegación y espera específicos de los helicópteros.
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