El rendimiento de navegación requerido ( RNP ) es un tipo de navegación basada en el rendimiento (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 alerta del desempeño a bordo. Una especificación de navegación que incluye un requisito de monitoreo y alerta del desempeño de navegación a bordo se conoce como especificación RNP. Una especificación que no tiene tal requisito se conoce como especificación RNAV. Por lo tanto, si no se proporciona monitoreo de radar ATC, la navegación segura con respecto al terreno deberá ser autocontrolada por el piloto y se utilizará RNP en lugar de RNAV.
RNP también se refiere al nivel de rendimiento requerido para un procedimiento específico o un bloque específico de espacio aéreo. Un RNP de 10 significa que un sistema de navegación debe ser capaz de 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 ser capaz de calcular su posición dentro de un círculo con un radio de 3/10 de una milla náutica. [1] Las diferencias en estos sistemas son típicamente 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 rendimiento 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 de a bordo representa una ventaja significativa para los entornos tradicionales sin radar, ya que el número de aeronaves que pueden caber en un volumen de espacio aéreo a una altitud dada es el cuadrado del número de separaciones requeridas; es decir, cuanto menor sea el valor RNP, menores serán los estándares de separación de distancia requeridos y, en general, más aeronaves pueden caber en un volumen de espacio aéreo sin perder la separación requerida. Esto no solo es una gran ventaja para las operaciones de tráfico aéreo, sino que presenta una importante oportunidad de ahorro de costos para las aerolíneas que vuelan sobre los océanos debido a una ruta menos restrictiva y mejores altitudes disponibles.
Las aproximaciones RNP con valores RNP actualmente reducidos a 0,1 permiten a las aeronaves seguir trayectorias de vuelo curvas tridimensionales precisas a través de espacios aéreos congestionados, alrededor de áreas sensibles al ruido o a través de terrenos difíciles. [1]
Los procedimientos RNP se introdujeron en los PANS-OPS (Doc 8168 de la OACI), que entraron en vigor en 1998. Estos procedimientos RNP fueron los predecesores del concepto PBN actual, por el cual se define el rendimiento para la operación en la ruta (en lugar de elementos de vuelo como procedimientos de sobrevuelo, variabilidad en las trayectorias de vuelo y espacio aéreo adicional), pero no dieron como resultado ventajas significativas en el diseño. 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 una aproximación RNP en su aproximación por el canal de Gastineau hacia Juneau, Alaska. El capitán de Alaska Airlines, Steve Fulton, y el capitán Hal Anderson 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 en el 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 adoptó la 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 una mejor accesibilidad a los aeropuertos ubicados en terreno montañoso. El uso de aproximaciones RNP AR en Cusco , cerca de Machu Picchu , ha reducido las cancelaciones debido al mal tiempo en un 60 por ciento en los 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 terrenos difíciles, Ambon y Manado , Indonesia, como pioneros en el uso de la tecnología de navegación de precisión RNP en el sur de Asia. [7]
Inspirada en un libro blanco de 2011, la OACI publicó en noviembre de 2018 el estándar Established on RNP-Authorization Required (EoR) para reducir la separación de pistas paralelas , mejorando el flujo de tráfico al tiempo que se reduce el ruido, las emisiones y la distancia volada. Similar a Denver International , se implementó en más de tres años en Calgary International , reduciendo el requisito de aproximación final de 20 a 4 mi (32,2 a 6,4 km), antes de llegar a 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 mi (53.000 km), y asociadas 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 ruta utilizados en RNAV estándar, incluidos TF y RF. Los procedimientos RNP AR admiten solo dos tipos de tramos:
Las capacidades de monitoreo y alerta de rendimiento se pueden proporcionar en diferentes formas dependiendo de la instalación, la arquitectura y las configuraciones del sistema, incluyendo:
Un sistema RNP utiliza sus sensores de navegación, arquitectura del sistema y modos de operación para satisfacer los requisitos de especificación de navegación RNP. Debe realizar las comprobaciones de integridad y razonabilidad de los sensores y datos, y puede proporcionar un medio para anular la selección de 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 bajo, donde el error técnico de vuelo (FTE) es un factor significativo y el vuelo manual por parte de la tripulación puede no estar permitido. También pueden requerirse instalaciones duales de sistema/sensor dependiendo de la operación o necesidad prevista.
Un sistema RNAV capaz de alcanzar los requisitos de rendimiento de una especificación RNP se denomina sistema RNP. Debido a que se definen requisitos de rendimiento específicos para cada especificación de navegación, una aeronave aprobada para una especificación RNP no está automáticamente aprobada para todas las especificaciones RNAV. De manera similar, una aeronave aprobada para una especificación RNP o RNAV que tenga requisitos de precisión estrictos no está automáticamente aprobada para una especificación de navegación que tenga 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 aproximación RNP) o RNP AR APCH (para aproximación con autorización requerida RNP).
Los requisitos de supervisión y alerta de rendimiento para RNP 4, RNP 1 básico y RNP APCH tienen una terminología y una aplicación comunes. Cada una de estas especificaciones incluye requisitos para las siguientes características:
El efecto neto de las especificaciones de navegación RNP es proporcionar una limitación de la distribución de TSE. Dado que se supone que el error de definición de trayectoria es insignificante, el requisito de monitoreo se reduce a los otros dos componentes de TSE, es decir, el error técnico de vuelo (FTE) y el error del sistema de navegación (NSE). Se supone que el 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, en contraste, la distribución de NSE varía a lo largo del tiempo debido a una serie de características cambiantes, en particular:
Aunque la distribución de TSE puede cambiar significativamente con el tiempo por diversas razones, incluidas las mencionadas anteriormente, las especificaciones de navegación RNP brindan garantía de que la distribución de TSE sigue siendo adecuada para la operación. Esto es resultado de dos requisitos asociados con la distribución de TSE, a saber:
Por lo general, el requisito de 10 −5 TSE impone una mayor restricción al rendimiento. Por ejemplo, en 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.
Estas características definen los requisitos mínimos que se deben cumplir, pero no definen la distribución real de TSE. Se puede esperar que la distribución real de TSE sea, por lo general, mejor que el requisito, pero debe haber evidencia del desempeño real si se va a utilizar un valor de TSE más bajo.
Al aplicar el requisito de monitoreo del desempeño a las aeronaves, puede haber una variabilidad significativa en cómo se gestionan los errores individuales:
Es importante que el control del rendimiento no se considere como un control de errores. Se emitirá una alerta de control del rendimiento cuando el sistema no pueda garantizar, con la integridad suficiente, que la posición cumple 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 razón potencial). Para una situación de este tipo, la posición más probable de la aeronave en ese momento es exactamente la misma posición indicada en la pantalla del piloto. Suponiendo que se haya volado correctamente la trayectoria deseada, el FTE estaría dentro de los límites requeridos y, por lo tanto, la probabilidad de que el TSE supere 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 tienen en cuenta el FTE en función de una distribución de error fija. Para tales sistemas, si el FTE aumenta, 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.
En la actualidad, el espacio aéreo oceánico y continental remoto se cubre con dos aplicaciones de navegación: RNAV 10 y RNP 4. Ambas dependen principalmente de GNSS para respaldar el elemento de navegación del espacio aéreo. En el caso de RNAV 10, no se requiere ninguna forma de vigilancia ATS. En el caso de RNP 4, se utiliza el contrato ADS (ADS-C).
En la actualidad, el espacio aéreo continental en ruta se apoya en aplicaciones RNAV. RNAV 5 se utiliza en las regiones de Oriente Medio (MID) y Europa (EUR), pero a partir de 2008 se lo designa como B-RNAV (RNAV básico en Europa y RNP 5 en Oriente Medio). En los Estados Unidos, RNAV 2 apoya el espacio aéreo continental en ruta. En la actualidad, las aplicaciones RNAV continentales apoyan especificaciones del espacio aéreo que incluyen vigilancia por radar y comunicaciones de voz directas entre el controlador y el piloto .
Los conceptos de espacio aéreo terminal existentes , que incluyen llegada y salida, están respaldados por aplicaciones RNAV. Estas se utilizan actualmente en la región europea (EUR) y en los Estados Unidos. La aplicación RNAV del espacio aéreo terminal europeo se conoce como P-RNAV (RNAV de precisión). 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 US RNAV Tipo B, se ha alineado con el concepto PBN y ahora se denomina RNAV 1. El RNP 1 básico 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 tanto para el espacio aéreo en ruta como para el terminal.
Los conceptos de aproximación cubren todos los segmentos de la aproximación instrumental, es decir, la 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 frustrado y de 0,3 NM en el segmento final. Por lo general, tres tipos de aplicaciones RNP son características de esta fase del vuelo: nuevos procedimientos para pistas que nunca fueron servidas por un procedimiento instrumental, procedimientos que reemplazan o sirven como respaldo a los procedimientos instrumentales existentes basados en diferentes tecnologías y procedimientos desarrollados para mejorar el acceso al aeropuerto en entornos 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 tanto para servicios internacionales como nacionales. Debido a las restricciones del terreno, las aproximaciones ILS no son posibles, y las aproximaciones VOR/DME convencionales tienen restricciones de descenso a más de 2000 pies por encima del nivel del aeropuerto. Las aproximaciones y salidas RNP siguen trayectorias curvas por debajo del nivel del terreno. [10]
Los procedimientos de aproximación instrumental RNP con Autorización Requerida o RNP AR (anteriormente conocidos como Autorización Especial de Aeronave y Tripulación Requerida o SAAAR) [11] [12] se basan en el concepto NAS basado en el rendimiento. Los requisitos de rendimiento para realizar una aproximación están definidos y las aeronaves se califican en función de estos requisitos de rendimiento. Las áreas de evaluación de obstáculos convencionales para las ayudas a la navegación basadas en tierra se basan en una capacidad de la 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 operativos únicos. Esto permite requisitos de rendimiento específicos de la aproximación según sea necesario para un procedimiento de aproximación. El requisito operativo puede incluir evitar el terreno y los obstáculos, eliminar los conflictos en el espacio aéreo o resolver las 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 la aeronave y la tripulación, similar 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 rendimiento de la aeronave y la tripulación. Las siguientes características difieren de RNP APCH:
Al realizar una aproximación RNP AR utilizando una línea de mínimos menor que RNP 0,3, ningún punto único de falla puede causar la pérdida de la guía conforme al valor RNP asociado con la aproximación. Por lo general, 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 sola 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 provocar la pérdida de la guía conforme al 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 sola 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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