La performance de navegación requerida ( RNP ) es un tipo de navegación basada en la performance (PBN) que permite a una aeronave volar una ruta específica entre dos puntos definidos en 3D en el espacio.
Los sistemas de navegación de área (RNAV) y RNP son fundamentalmente similares. La diferencia clave entre ellos es el requisito de monitoreo y alertas del desempeño a bordo. Una especificación de navegación que incluye un requisito para la supervisión y alerta de la performance de navegación a bordo se denomina especificación RNP. Una que no tiene tal requisito se denomina especificación RNAV. Por lo tanto, si no se proporciona monitoreo de radar ATC, el piloto deberá autocontrolar la navegación segura con respecto al terreno y se utilizará RNP en lugar de RNAV.
RNP también se refiere al nivel de desempeño requerido para un procedimiento específico o un bloque específico de espacio aéreo. Un RNP de 10 significa que un sistema de navegación debe poder calcular su posición dentro de un círculo con un radio de 10 millas náuticas. Un RNP de 0,3 significa que el sistema de navegación de la aeronave debe poder calcular su posición dentro de un círculo con un radio de 3/10 de milla náutica. [1] Las diferencias en estos sistemas suelen ser una función de las redundancias del sistema de navegación a bordo .
Un término relacionado es ANP, que significa "rendimiento de navegación real". ANP se refiere al desempeño actual de un sistema de navegación, mientras que "RNP" se refiere a la precisión requerida para un bloque determinado de espacio aéreo o un procedimiento instrumental específico.
Algunos espacios aéreos oceánicos tienen un valor de capacidad RNP de 4 o 10. El nivel de RNP del que es capaz una aeronave determina la separación requerida entre aeronaves con respecto a la distancia. La precisión mejorada de los sistemas RNP a bordo representa una ventaja significativa respecto de los entornos tradicionales sin radar, ya que el número de aeronaves que pueden caber en un volumen de espacio aéreo a cualquier altitud dada es un cuadrado del número de separación requerida; es decir, cuanto menor sea el valor RNP, menores serán los estándares de separación de distancia requeridos y, en general, más aeronaves podrán caber en un volumen de espacio aéreo sin perder la separación requerida. Esto no sólo es una gran ventaja para las operaciones de tráfico aéreo, sino que también presenta una importante oportunidad de ahorro de costos para las aerolíneas que vuelan sobre los océanos debido a rutas menos restrictivas y mejores altitudes disponibles.
Las aproximaciones RNP con valores RNP actualmente bajos a 0,1 permiten a las aeronaves seguir trayectorias de vuelo curvas tridimensionales precisas a través de un espacio aéreo congestionado, alrededor de áreas sensibles al ruido o a través de terreno difícil. [1]
Los procedimientos RNP se introdujeron en los PANS-OPS (Doc 8168 de la OACI), que entró en vigor en 1998. Estos procedimientos RNP fueron los predecesores del actual concepto PBN, mediante el cual se define la performance para la operación en la ruta (en lugar de elementos de vuelo como (como procedimientos de sobrevuelo, variabilidad en las rutas de vuelo y amortiguación adicional del espacio aéreo), pero no dieron como resultado ventajas de diseño significativas. Como resultado, hubo una falta de beneficios para la comunidad de usuarios y poca o ninguna implementación.
En 1996, Alaska Airlines se convirtió en la primera aerolínea del mundo en utilizar un método RNP en su aproximación por el canal Gastineau hasta Juneau, Alaska. El Capitán Steve Fulton y el Capitán Hal Anderson de Alaska Airlines desarrollaron más de 30 aproximaciones RNP para las operaciones de la aerolínea en Alaska. [2] En 2005, Alaska Airlines se convirtió en la primera aerolínea en utilizar aproximaciones RNP al Aeropuerto Nacional Reagan para evitar la congestión. [3] En abril de 2009, Alaska Airlines se convirtió en la primera aerolínea en obtener la aprobación de la FAA para validar sus propias aproximaciones RNP. [3] El 6 de abril de 2010, Southwest Airlines se convirtió a RNP. [4]
Desde 2009, los reguladores de Perú , Chile y Ecuador han implementado más de 25 procedimientos de aproximación RNP AR, diseñados en conjunto con LAN Airlines . [5] Los beneficios incluyeron la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y la mejora de la accesibilidad a los aeropuertos ubicados en terrenos montañosos. El uso de aproximaciones RNP AR en Cusco , cerca de Machu Picchu , ha reducido en un 60 por ciento las cancelaciones por mal tiempo en vuelos operados por LAN. [6]
En octubre de 2011, Boeing, Lion Air y la Dirección General de Aviación Civil de Indonesia realizaron vuelos de validación para probar procedimientos personalizados de Autorización de Rendimiento de Navegación Requerida (RNP AR) en dos aeropuertos con dificultades de terreno, Ambon y Manado , Indonesia, como pioneros en el uso de la tecnología de navegación de precisión RNP en el sur de Asia. [7]
Inspirándose en un libro blanco de 2011, la OACI publicó en noviembre de 2018 el estándar Establecido sobre la autorización RNP requerida (EoR) para reducir la separación de pistas paralelas , mejorando el flujo de tráfico y reduciendo el ruido, las emisiones y la distancia recorrida. Al igual que en Denver International , se implementó en más de tres años en Calgary International , reduciendo el requisito de aproximación final de 20 a 4 millas (32,2 a 6,4 km), antes de alcanzar las operaciones basadas en trayectoria . Como el 40% de las aeronaves que llegan están equipadas para volar RNP-AR, 3.000 aproximaciones RNP-AR por mes ahorrarían 33.000 millas (53.000 km) y, asociado con el descenso continuo , reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero en 2.500 toneladas métricas en el primer año. [8]
Los requisitos específicos actuales de un sistema RNP incluyen:
RNP APCH admite todos los tipos de tramos y terminadores de trayectoria utilizados en RNAV estándar, incluidos TF y RF. Los procedimientos RNP AR soportan sólo dos tipos de tramos:
Las capacidades de alerta y monitoreo del rendimiento pueden proporcionarse de diferentes formas según la instalación, la arquitectura y las configuraciones del sistema, que incluyen:
Un sistema RNP utiliza sus sensores de navegación, arquitectura del sistema y modos de operación para satisfacer los requisitos de las especificaciones de navegación RNP. Debe realizar comprobaciones de integridad y razonabilidad de los sensores y los datos, y puede proporcionar un medio para deseleccionar tipos específicos de ayudas a la navegación para evitar la reversión a un sensor inadecuado. Los requisitos RNP pueden limitar los modos de operación de la aeronave, por ejemplo, para RNP baja, donde el error técnico de vuelo (FTE) es un factor importante y es posible que no se permita el vuelo manual por parte de la tripulación. También es posible que se requieran instalaciones de sistemas/sensores duales dependiendo de la operación o necesidad prevista.
Un sistema RNAV capaz de alcanzar los requisitos de performance de una especificación RNP se denomina sistema RNP. Debido a que se definen requisitos de performance específicos para cada especificación de navegación, una aeronave aprobada para una especificación RNP no está aprobada automáticamente para todas las especificaciones RNAV. De manera similar, una aeronave aprobada para una especificación RNP o RNAV que tiene requisitos de precisión estrictos no está automáticamente aprobada para una especificación de navegación que tiene un requisito de precisión menos estricto.
Para operaciones oceánicas, remotas, en ruta y terminales , una especificación RNP se designa como RNP X, por ejemplo, RNP 4. [a] [b]
Las especificaciones de navegación de aproximación cubren todos los segmentos de la aproximación por instrumentos . Las especificaciones RNP se designan utilizando RNP como prefijo y un sufijo textual abreviado, por ejemplo, RNP APCH (para aproximaciones RNP) o RNP AR APCH (para aproximaciones que requieren autorización RNP).
Los requisitos de monitoreo y alerta de performance para RNP 4, RNP 1 básica y RNP APCH tienen terminología y aplicación comunes. Cada una de estas especificaciones incluye requisitos para las siguientes características:
El efecto neto de las especificaciones de navegación RNP es proporcionar límites a la distribución TSE. Dado que se supone que el error en la definición de trayectoria es insignificante, el requisito de seguimiento se reduce a los otros dos componentes del TSE, es decir, error técnico de vuelo (FTE) y error del sistema de navegación (NSE). Se supone que FTE es un proceso estocástico ergódico [c] dentro de un modo de control de vuelo determinado. Como resultado, la distribución de FTE es constante a lo largo del tiempo dentro de un modo de control de vuelo determinado. Sin embargo, por el contrario, la distribución NSE varía con el tiempo debido a una serie de características cambiantes, en particular:
Aunque el TSE puede cambiar significativamente con el tiempo por varias razones, incluidas las mencionadas anteriormente, las especificaciones de navegación RNP brindan seguridad de que la distribución del TSE sigue siendo adecuada para la operación. Esto resulta de dos requisitos asociados con la distribución del TSE, a saber:
Normalmente, el requisito de 10 −5 TSE proporciona una mayor restricción en el rendimiento. Por ejemplo, con cualquier sistema que tenga TSE con una distribución normal de error transversal, el requisito de monitoreo de 10 −5 limita la desviación estándar a 2 × (valor de precisión)/4,45 = valor de precisión/2,23, mientras que el requisito del 95% habría permitido que la desviación estándar fuera tan grande como el valor de precisión/1,96.
Es importante comprender que si bien estas características definen los requisitos mínimos que deben cumplirse, no definen la distribución real de los TSE. Se puede esperar que la distribución real de TSE sea generalmente mejor que el requisito, pero debe haber evidencia sobre el desempeño real si se va a utilizar un valor de TSE más bajo.
Al aplicar el requisito de supervisión de la performance a las aeronaves, puede haber una variabilidad significativa en la forma en que se gestionan los errores individuales:
Es importante que la supervisión del rendimiento no se considere una supervisión de errores. Se emitirá una alerta de seguimiento del rendimiento cuando el sistema no pueda garantizar, con suficiente integridad, que la posición cumpla con el requisito de precisión. Cuando se emite una alerta de este tipo, la razón probable es la pérdida de capacidad para validar los datos de posición (la falta de satélites es una posible razón). En tal situación, la posición más probable de la aeronave en ese momento es exactamente la misma posición indicada en la pantalla del piloto. Suponiendo que la ruta deseada se haya volado correctamente, el FTE estaría dentro de los límites requeridos y, por lo tanto, la probabilidad de que el TSE exceda el doble del valor de precisión justo antes de la alerta es de aproximadamente 10 −5 . Sin embargo, no se puede suponer que simplemente porque no hay alerta el TSE sea menor que el doble del valor de precisión: el TSE puede ser mayor. Un ejemplo es el de aquellas aeronaves que contabilizan el FTE basándose en una distribución de error fija. Para tales sistemas, si el FTE crece, el sistema no emite ninguna alerta incluso cuando el TSE es muchas veces mayor que el valor de precisión. Por esta razón, los procedimientos operativos para monitorear el FTE son importantes.
El espacio aéreo oceánico y continental remoto cuenta actualmente con dos aplicaciones de navegación, RNAV 10 y RNP 4. Ambas dependen principalmente del GNSS para respaldar el elemento de navegación del espacio aéreo. En el caso de RNAV 10, no se requiere ningún tipo de vigilancia ATS. En el caso de RNP 4 se utiliza el contrato ADS (ADS-C).
El espacio aéreo continental en ruta actualmente está respaldado por aplicaciones RNAV. RNAV 5 se utiliza en las regiones de Medio Oriente (MID) y Europa (EUR), pero a partir de 2008 se designa como B-RNAV (RNAV básico en Europa y RNP 5 en Medio Oriente). En los Estados Unidos, RNAV 2 apoya el espacio aéreo continental en ruta. En la actualidad, las aplicaciones RNAV continentales admiten especificaciones del espacio aéreo que incluyen vigilancia por radar y comunicaciones de voz directas entre el controlador y el piloto .
Los conceptos existentes de espacio aéreo terminal , que incluyen llegadas y salidas, están respaldados por aplicaciones RNAV. Actualmente se utilizan en la región de Europa (EUR) y Estados Unidos. La aplicación RNAV del espacio aéreo terminal europeo se conoce como P-RNAV (Precision RNAV). Aunque la especificación RNAV 1 comparte una precisión de navegación común con P-RNAV, esta especificación de navegación regional no satisface todos los requisitos de la especificación RNAV 1. A partir de 2008, la aplicación del espacio aéreo terminal de los Estados Unidos, anteriormente conocida como RNAV Tipo B de los Estados Unidos, se ha alineado con el concepto PBN y ahora se denomina RNAV 1. La RNP 1 básica se ha desarrollado principalmente para su aplicación en espacios aéreos terminales de baja densidad y sin radar. En el futuro, se espera que se desarrollen más aplicaciones RNP para el espacio aéreo tanto en ruta como terminal.
Los conceptos de aproximación cubren todos los segmentos de la aproximación por instrumentos, es decir, aproximación inicial , intermedia, final y frustrada . Las especificaciones RNP APCH requieren una precisión de navegación estándar de 1,0 NM en los segmentos inicial, intermedio y perdido y 0,3 NM en el segmento final. Normalmente, tres tipos de aplicaciones RNP son características de esta fase del vuelo: nuevos procedimientos para pistas a las que nunca llega un procedimiento por instrumentos, procedimientos que reemplazan o sirven como respaldo de los procedimientos por instrumentos existentes basados en diferentes tecnologías, y procedimientos desarrollados para mejorar el acceso al aeropuerto en ambientes exigentes (RNP APCH y RNP AR APCH).
Las aproximaciones RNP a 0,3 NM y 0,1 NM en el aeropuerto de Queenstown en Nueva Zelanda son las principales aproximaciones utilizadas por Qantas y Air New Zealand para servicios nacionales e internacionales. Debido a restricciones del terreno, las aproximaciones ILS no son posibles y las aproximaciones VOR/DME convencionales tienen restricciones de descenso a más de 2000 pies sobre el nivel del aeropuerto. Las aproximaciones y salidas RNP siguen caminos curvos por debajo del nivel del terreno. [10]
Los procedimientos de aproximación por instrumentos RNP con autorización requerida o RNP AR (anteriormente conocidos como autorización requerida para aeronaves y tripulaciones especiales o SAAAR) [11] [12] los procedimientos de aproximación se basan en el concepto NAS basado en la performance. Se definen los requisitos de desempeño para realizar una aproximación y las aeronaves están calificadas según estos requisitos de desempeño. Las áreas de evaluación de obstáculos convencionales para ayudas a la navegación terrestres se basan en una capacidad de aeronave y un sistema de navegación predefinidos. Los criterios RNP AR para la evaluación de obstáculos son flexibles y están diseñados para adaptarse a entornos operacionales únicos. Esto permite abordar requisitos de desempeño específicos según sea necesario para un procedimiento de aproximación. El requisito operativo puede incluir evitar terrenos y obstáculos, eliminar conflictos en el espacio aéreo o resolver limitaciones ambientales.
RNP AR APCH se define como un procedimiento de aproximación RNP que requiere un TSE lateral inferior a los valores RNP estándar en cualquier segmento del procedimiento de aproximación. Las aproximaciones RNP incluyen capacidades que requieren autorización especial de aeronaves y tripulaciones similares a las operaciones ILS de categoría II/III. Todas las aproximaciones RNP AR tienen áreas de evaluación de obstáculos laterales reducidas y superficies de franqueamiento de obstáculos verticales basadas en los requisitos de desempeño de la aeronave y la tripulación aérea. Las siguientes características difieren de la RNP APCH:
Al realizar una aproximación RNP AR utilizando una línea de mínimos inferior a RNP 0,3, ningún punto único de falla puede causar la pérdida de guía que cumple con el valor RNP asociado con la aproximación. Normalmente, la aeronave debe tener al menos dos sensores GNSS, dos sistemas de gestión de vuelo, dos sistemas de datos aéreos, dos pilotos automáticos y una única unidad de referencia inercial.
Al realizar una aproximación RNP AR con una aproximación frustrada inferior a RNP 1.0, ningún punto único de falla puede causar la pérdida de guía que cumple con el valor RNP asociado con un procedimiento de aproximación frustrada. Normalmente, la aeronave debe tener al menos dos sensores GNSS, dos sistemas de gestión de vuelo, dos sistemas de datos aéreos, dos pilotos automáticos y una única unidad de referencia inercial.
La notificación manual o automatizada de la calificación de una aeronave para operar a lo largo de una ruta de servicios de tránsito aéreo (ATS), en un procedimiento o en un espacio aéreo se proporciona al ATC a través del plan de vuelo. [13]
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