Кіріспе
Ұшақтар үшін жол таңдау әдісі. Қажетті навигациялық өнімділік (RNP) – кеңістіктегі екі 3D анықталған нүкте арасында белгілі бір жолмен ұшуға ұшаққа мүмкіндік беретін, өнімділікке негізделген навигацияның (PBN) бір түрі.
Required navigation performance (RNP) is a type of performance based navigation (PBN) that allows an aircraft to fly a specific path between two 3D defined points in space.
Навигациялық дәлдік
Аймақтық навигация (RNAV) және RNP жүйелері негізінен ұқсас. Олардың басты айырмашылығы – борттағы өнімділікті бақылау және ескерту қажеттілігі. Бортта навигациялық өнімділікті бақылау және ескертуді талап ететін навигациялық ереже RNP ережесі деп аталады. Мұндай талап болмаған жағдайда, ол RNAV ережесі деп аталады. Сондықтан, егер ATC радиолокациялық бақылауы қамтамасыз етілмесе, ұшқыш өзі жерге қатысты қауіпсіз навигацияны бақылап, RNAV орнына RNP қолдануы керек. RNP сондай-ақ нақты процедура немесе әуе кеңістігінің бөлігі үшін қажетті өнімділік деңгейін білдіреді. RNP 10 дегеніміз – навигациялық жүйе өзінің орнын 10 теңіз милі радиусы бар шеңбер ішінде анықтай білуі керек. RNP 0.3 дегеніміз – ұшақтың навигациялық жүйесі өзінің орнын 3/10 теңіз милі радиусы бар шеңбер ішінде анықтай білуі тиіс. Бұл жүйелердегі айырмашылықтар көбінесе борттағы навигациялық жүйелердің қосымша мүмкіндіктерімен байланысты. Бұған қатысты термин – ANP, ол «нақты навигациялық өнімділік» дегенді білдіреді. ANP навигациялық жүйенің ағымдағы өнімділігін, ал «RNP» – әуе кеңістігінің белгілі бір бөлігі немесе нақты құралдық процедура үшін қажетті дәлдікті көрсетеді. Кейбір мұхиттық әуе кеңістігінде RNP мүмкіндігінің мәні 4 немесе 10-ға тең. Ұшақтың RNP деңгейі ұшақтар арасындағы қажетті қашықтықты анықтайды. Борттағы RNP жүйелерінің дәлдігін арттыру дәстүрлі радарлық емес ортамен салыстырғанда маңызды артықшылықтар береді, себебі әуе кеңістігінің көлеміне сыятын ұшақтардың саны қажетті қашықтықтың квадратына тең; яғни, RNP мәні неғұрлым төмен болса, қажетті қашықтық стандарттары соғұрлым төмен болады және, әдетте, әуе кеңістігінің көлеміне қажетті қашықтықты сақтай отырып, көбірек ұшақтар сыя алады. Бұл әуе қозғалысын ұйымдастыру үшін ғана емес, сонымен қатар теңіз үстінен ұшатын әуе компаниялары үшін де үлкен үнемдеу мүмкіндігін береді, себебі маршруттар шектеусіз болады және ұшу биіктігі артады. RNP 0.1 дейін төмендеген RNP мәндерімен жабдықталған ұшақтар тығыз әуе кеңістігінде, шуға сезімтал аймақтарда немесе қиын жерлер арқылы нақты үш өлшемді қисық ұшу жолын ұшып өте алады. 2005 жылы Alaska Airlines Reagan ұлттық әуежайына RNP тәсілдерін пайдаланып, тығырықтан аулақ болған алғашқы әуе компаниясы болды. 2009 жылдың сәуірінде Alaska Airlines FAA-дан өздерінің RNP тәсілдерін растауға рұқсат алған алғашқы әуе компаниясы болды. 2009 жылдан бері Перу, Чили және Эквадордың реттеуші органдары LAN Airlines компаниясымен бірлесіп жасалған 25-тен астам RNP AR тәсілдерін енгізді. Бұл жобаның артықшылықтарына парниктік газдар шығарындыларын азайту және таулы жерлерде орналасқан әуежайларға қолжетімділікті жақсарту кірді. Мачу-Пикчу маңындағы Кускода RNP AR тәсілдерін қолдану LAN компаниясымен жұмыс істейтін рейстерде ауа райының нашарлауына байланысты рейстерді тоқтатуды 60 пайызға азайтты. 2011 жылдың қазан айында Boeing, Lion Air және Индонезияның Азаматтық авиация бас басқармасы екі әуежайда (Амбон және Манадо) арнайы жасалған Required Navigation Performance Authorization Required (RNP AR) процедураларын сынау үшін растау рейстерін орындады. Индонезия Оңтүстік Азияда RNP дәлдікті навигациялық технологиясын қолдануда алғашқы болып табылады.
RNP әдістерінде құрылған
2011 жылғы ақ қағаздан шабыт алып, ИКАО 2018 жылдың қарашасында қатар ұшып-қону жолақтары арасындағы қашықтықты азайту, шуды, шығарындыларды және ұшу қашықтығын қысқарту мақсатында RNP рұқсаты қажет (EoR) стандартын жариялады. Денвер халықаралық әуежайы сияқты, бұл стандарт Калгари халықаралық әуежайында үш жылдан астам уақыт ішінде енгізілді, траекторияға негізделген операцияларға көшу алдында соңғы тұру талаптарын төмендетті. Келіп қондыратын ұшақтардың 40% RNP AR бойынша ұшуға дайын болғандықтан, ай сайын 3000 RNP AR бағытымен жасалатын қондырулар шығындарды үнемдеуге мүмкіндік береді, ал үздіксіз түсумен байланысты, бірінші жылы парниктік газдар шығарындыларын 2500 тоннаға азайтуға болады.
Тағайындау
Мұхиттық, қашық, маршруттық және терминалдық операциялар үшін RNP спецификациясы RNP X деп белгіленеді, мысалы, RNP 4. Нысанға жақындаудың барлық кезеңдерін қамтитын навигациялық талаптар. RNP спецификациялары RNP префиксімен және қысқартылған мәтіндік суффиксімен белгіленеді, мысалы, RNP APCH (RNP бойынша жақындау үшін) немесе RNP AR APCH (RNP рұқсаты қажетті жақындау үшін).
Жүгіруді бақылау және ескерту талаптары
РНП 4, Базалық РНП 1 және РНП АПХ үшін орындауды бақылау және ескерту талаптары ортақ терминология мен қолданысқа ие. Осы ерекшеліктердің әрқайсысы келесі сипаттамаларға қойылатын талаптарды қамтиды:
Дәлдік: Дәлдік талабы, дәлдік талаптары белгіленген өлшемдер үшін 95% Жалпы жүйелік қателікті (TSE) анықтайды. Дәлдік талабы RNAV навигациялық ерекшеліктерімен үйлесімді және әрқашан дәлдік мәніне тең болады. RNP навигациялық ерекшеліктерінің ерекшелігі – дәлдік, бақыланатын өнімділік сипаттамаларының бірі болып табылады. Өнімділікті бақылау: Ұшақ немесе ұшақ пен ұшқыш комбинаты TSE-ді бақылауға және егер дәлдік талабы орындалмаса немесе TSE-нің дәлдік мәнінің екі еседен асып кету ықтималдығы 10−5-тен жоғары болса, ескерту беруге міндетті. Осы талапты орындау үшін операциялық процедуралар қолданылса, экипаж процедурасы, жабдық сипаттамалары және орнатылуы тиімділігі мен эквиваленттілігі бойынша бағаланады. Ұшақтың іркілулері: Ұшақтың жабдықтарының іркілуі әуеге лайықтылық ережелері шеңберінде қарастырылады. Іркілулер ұшақ деңгейіндегі әсердің ауырлығына қарай жіктеледі және жүйе іркілудің ықтималдығын азайтуға немесе оның салдарынан қорғануға арналған болуы керек. Жалған жұмыс (жабдық жұмыс істейді, бірақ дұрыс шығыс бермейді) және функцияның жоғалуы (жабдық тоқтатылады) қарастырылады. Қос жүйе талаптары операциялық үздіксіздікке (мысалы, мұхиттық және қашықтан басқару) негізделген. Ұшақтың іркілу сипаттамаларына қойылатын талаптар RNP навигациялық ерекшеліктеріне ғана тән емес. Ғарыштық сигналдың іркілуі: Навигациялық сигналдардың ғарыштық сипаттамаларына жауапкершілік АЭҚҚ-ға жүктеледі. RNP навигациялық ерекшеліктерінің тікелей әсері TSE таралуын шектеу болып табылады. Траекторияны анықтау қатесі ықпалсыз деп есептелгендіктен, бақылау талабы TSE-нің қалған екі компонентіне – яғни, ұшу техникалық қатесіне (FTE) және навигациялық жүйе қатесіне (NSE) дейін азайттырылады. FTE берілген ұшу басқару режимінде эргодикалық-стохастикалық процесс деп есептеледі. Нәтижесінде FTE таралуы берілген ұшу басқару режимінде уақыт бойынша тұрақты болады. Алайда, керісінше, NSE таралуы бірқатар өзгермелі сипаттамаларға байланысты уақыт өте келе өзгереді, ең бастысы:
Таңдалған навигациялық сенсорлар: Глобалды навигациялық спутниктік жүйе (GNSS) немесе DME/DME сияқты позицияны бағалау үшін қолданылатын навигациялық сенсорлар. Ұшақтың позициясының навигациялық құралдарға қатысты геометриясы: Барлық радио навигациялық құралдар осы негізгі өзгергіштікке ие, бірақ нақты сипаттамалары өзгереді. GNSS өнімділігіне ұшаққа қатысты спутниктердің салыстырмалы геометриясы әсер етеді. DME/DME навигациялық шешімдеріне ұшақтағы екі DME арасындағы кіру бұрышы (90° оптималды) және DME-ге дейінгі қашықтық әсер етеді, себебі ұшақтың DME транспондері қашықтық ұлғайған сайын қашықтық қателері артады. Инерциялық анықтамалық бірліктер: Соңғы жаңартудан бері уақыт өте келе қателер артады.
Accuracy: The accuracy requirement defines the 95% Total System Error (TSE) for those dimensions where an accuracy requirement is specified. The accuracy requirement is harmonised with the RNAV navigation specifications and is always equal to the accuracy value. A unique aspect of the RNP navigation specifications is that the accuracy is one of the performance characteristics that is monitored. Performance monitoring: The aircraft, or aircraft and pilot combination, is required to monitor the TSE and to provide an alert if the accuracy requirement is not met or if the probability that the TSE exceeds two times the accuracy value is larger than 10−5. To the extent operational procedures are used to satisfy this requirement, the crew procedure, equipment characteristics, and installation are evaluated for their effectiveness and equivalence. Aircraft failures: Failure of the aircraft equipment is considered within airworthiness regulations. Failures are categorised by the severity of the aircraft level effect, and the system must be designed to reduce the likelihood of the failure or mitigate its effects. Both malfunction (equipment operating but not providing appropriate output) and loss of function (equipment ceases to function) are addressed. Dual system requirements are determined based on operational continuity (e. g. oceanic and remote operations). The requirements on aircraft failure characteristics are not unique to RNP navigation specifications. Signal in space failures: Signal in space characteristics of navigation signals are the responsibility of the ANSP. The net effect of RNP navigation specifications is to provide bounding of the TSE distribution. Since path definition error is assumed to be negligible, the monitoring requirement is reduced to the other two components of TSE, i. e. flight technical error (FTE) and navigation system error (NSE). It is assumed that FTE is an ergodic stochastic process within a given flight control mode. As a result, the FTE distribution is constant over time within a given flight control mode. However, in contrast, the NSE distribution varies over time due to a number of changing characteristics, most notably:
Selected navigation sensors: The navigation sensors used to estimate position, such as a Global Navigation Satellite System (GNSS) or DME/DME. Relative geometry of the aircraft position to the supporting navigation aids: All radio navaids have this basic variability, although the specific characteristics change. GNSS performance is affected by the relative geometry of the satellites compared to the aircraft. DME/DME navigation solutions are affected by the inclusion angle between the two DMEs at the aircraft (90° being optimal) and the distance to the DMEs, since the aircraft DME transponder can have increasing range errors with increasing distance. Inertial reference units: Errors increase over time since last updated.
Мұхиттық және шалғайдағы континенттік
Қазіргі уақытта мұхиттық және алыс континенттік әуе кеңістігі екі навигациялық жүйемен – RNAV 10 және RNP 4 қызмет көрсетіледі. Екеуі де әуе кеңістігінің навигациялық бөлігін қамтамасыз ету үшін негізінен GNSS-ке сүйенеді. RNAV 10 жүйесінде әуе трафигін қадағалаудың (ATS) ешқандай түрі қажет емес. RNP 4 жүйесінде болса ADS келісімшарты (ADS C) пайдаланылады.
Континенттік бағыт бойынша
Қазіргі уақытта континенттік ұшу маршрутындағы әуе кеңістігі RNAV қолданбаларымен қамтамасыз етіледі. RNAV 5 Таяу Шығыс (MID) және Еуропа (EUR) аймақтарында қолданылады, бірақ 2008 жылдан бастап ол B RNAV (Еуропадағы негізгі RNAV және Таяу Шығыста RNP 5) деп белгіленеді. АҚШ-та RNAV 2 континенттік ұшу маршрутындағы әуе кеңістігін қолдайды. Қазіргі уақытта континенттік RNAV қолданбалары радарлық бақылауды және тікелей диспетчерден пилотқа дауыс байланысын қамтитын әуе кеңістігінің талаптарын қолдайды.
Терминалдың әуе кеңістігі: келу және кету
Қолданыстағы терминалдық әуе кеңістігінің ұшу және қону концепциялары RNAV қолданбаларымен қамтамасыз етіледі. Олар қазіргі уақытта Еуропа (EUR) аймағында және АҚШ-та қолданылады. Еуропалық терминалдық әуе кеңістігіндегі RNAV қолданбасы P RNAV (Precision RNAV) деп белгілі. RNAV 1 спецификациясы P RNAV-пен бірдей навигациялық дәлдікке ие болғанымен, бұл аймақтық навигациялық спецификация RNAV 1 спецификациясының толық талаптарын қанағаттандырмайды. 2008 жылдан бастап АҚШ-тың терминалдық әуе кеңістігінде бұрын US RNAV Type B деп аталған қолданба PBN концепциясына үйлестірілді және қазір RNAV 1 деп аталады. Базалық RNP 1 негізінен радарсыз, төмен тығыздықты терминалдық әуе кеңістігінде қолдану үшін әзірленді. Болашақта маршруттық және терминалдық әуе кеңістігі үшін одан да көп RNP қолданбаларының дамытылуы күтілуде.
Қадамдасу
Қалыпты жақындау концепциялары аспаптық жақындаудың барлық сегменттерін қамтиды, яғни бастапқы, аралық, соңғы және қатесіз жақындауды. RNP APCH спецификациясы бастапқы, аралық және қатесіз жақындау сегменттерінде 1,0 NM, ал соңғы сегментте 0,3 NM стандартты навигациялық дәлдікті талап етеді. Әдетте, ұшудың осы кезеңіне тән RNP қолданбаларының үш түрі бар: ешқашан аспаптық процедуралармен қызмет көрсетілмеген ұшу-қону жолақтарына арналған жаңа процедуралар, әртүрлі технологияларға негізделген қолданыстағы аспаптық процедураларды ауыстыратын немесе қосымша процедуралар, сондай-ақ қиын жағдайларда әуежайға қолжетімділікті арттыру үшін жасалған процедуралар (RNP APCH және RNP AR APCH). Жаңа Зеландиядағы Куинстаун әуежайындағы 0,3 NM және 0,1 NM RNP жақындаулары Qantas және Air New Zealand компанияларының халықаралық және ішкі рейстері үшін негізгі жақындау болып табылады. Жер бедерінің шектеулеріне байланысты ILS жақындаулары мүмкін емес, ал дәстүрлі VOR/DME жақындаулары әуежай деңгейінен 2000 футтан жоғары түсу шектеулеріне ие. RNP жақындаулары мен ұшып кетулері жер бетінен төмен қисық жолдармен жүзеге асырылады.
Әуе кемелері мен экипажға арнайы рұқсат беру Қажетті тәсіл
РНП аспаппен жақындау процедуралары, Рұқсат Талап Ететін РНП АР (бұрын Арнайы Ұшақ және Ұшақ Экипажының Рұқсаты Талап Ететін немесе SAAAR) жақындау процедуралары, өнімділікке негізделген ҰАЖ концепциясын пайдаланады. Жақындауды жүргізу үшін қажетті өнімділік талаптары анықталады және ұшақтар осы өнімділік талаптарына сәйкес келеді. Жердегі навигациялық құралдар үшін кедергілерді бағалау аймақтары, алдын ала анықталған ұшақ мүмкіндіктеріне және навигациялық жүйеге негізделген. RNP AR кедергілерді бағалау критерийлері икемді және ерекше операциялық ортаға бейімделуге арналған. Бұл жақындау процедурасы үшін қажетті өнімділік талаптарын қамтамасыз етеді. Операциялық талаптарға жер бедері мен кедергілерден аулақ болу, әуе кеңістігінің қақтығыстарын болдырмау немесе қоршаған ортаның шектеулерін шешу кіруі мүмкін. RNP AR APCH – бұл жақындау процедурасының кез келген сегментінде стандартты RNP мәндерінен төмен жақтық TSE талап ететін РНП жақындау процедурасы. РНП жақындаулары II/III санаттағы ILS операцияларына ұқсас, арнайы ұшақ пен ұшақ экипажының рұқсатын талап ететін мүмкіндіктерді қамтиды. Барлық RNP AR жақындаулары ұшақ пен экипаждың өнімділік талаптарына негізделген, көлденең кедергілерді бағалау аймақтарын және тік кедергілерден босату беттерін қысқартады. RNP APCH-ден ерекшеленетін сипаттамалар: RF сегменттері PFAF (нақты соңғы жақындау фиксациясы) кейін қолданылуы мүмкін. жақындау процедурасының кез келген сегментінде (бастапқы, аралық, соңғы немесе өткізілмеген) 0,10 нм төмен жақтық TSE мәндері. RNP AR жақындауын RNP 0,3-тен төмен ең төменгі деңгейдің сызығын қолдана отырып жүргізген кезде, бірде-бір сәтсіздік нүктесі RNP-ға сәйкес келетін бағыт-бағдардың жоғалуына әкеп соқтырмайды. Әдетте, ұшақта кемінде екі ГНСС сенсоры, екі ұшуды басқару жүйесі, екі әуе деректері жүйесі, екі автопилот және бір инерциялық анықтамалық блок болуы тиіс. RNP AR жақындауын RNP 1.0-ден төмен өткізілмеген жақындаумен жүргізген кезде, бірде-бір сәтсіздік нүктесі өткізілмеген жақындау процедурасымен байланысты RNP-ға сәйкес келетін бағыт-бағдардың жоғалуына әкеп соқтырмайды. Әдетте, ұшақта кемінде екі ГНСС сенсоры, екі ұшуды басқару жүйесі, екі әуе деректері жүйесі, екі автопилот және бір инерциялық анықтамалық блок болуы тиіс.
RF leg segments may be used after PFAF (precise final approach fix). lateral TSE values as low as 0.10 NM on any segment of the approach procedure (initial, intermediate, final or missed). When conducting an RNP AR approach using a line of minima less than RNP 0.3, no single point of failure can cause the loss of guidance compliant with the RNP value associated with the approach. Typically, the aircraft must have at least dual GNSS sensors, dual flight management systems, dual air data systems, dual autopilots, and a single inertial reference unit. When conducting an RNP AR approach with a missed approach less than RNP 1.0, no single point of failure can cause the loss of guidance compliant with the RNP value associated with a missed approach procedure. Typically, the aircraft must have at least dual GNSS sensors, dual flight management systems, dual air data systems, dual autopilots, and a single inertial reference unit.
Ұшуды жоспарлау
Ұшу жоспары арқылы әуе трафигі қызметіне (ӘТҚ) ұшақтың әуе трафигі қызметі (ӘТҚ) бағытында, процедура бойынша немесе әуе кеңістігінде жұмыс істеуге жарамдылығы туралы қолмен немесе автоматты түрде хабарлама жіберіледі.