FUNDAMENTOS DE
AVIÔNICA APLICADOS
AO PBN
22 de Outubro de 2013
Segurança e Operações de Voo
IATA Brasil
Sobre a IATA
 A IATA – International Air Transport Association é a associação da indústria do
comércio global.
 Fundada em 1945 possui 240 membros e compreende 84% do tráfego regular
internacional.
 Nossa missão é representar, liderar e servir a indústria.
 A IATA entrega Padrões e Soluções para garantir um transporte aéreo seguro e
bem-sucedido.
Roteiro
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Navegação Convencional.
RNAV
Sensores
RNP
ANP
Limitações
Displays
FMS
Navegação Convencional
 Até os anos 60 as estruturas de rotas aéreas
eram definidas sobre o bloqueio de posições
geográficas definidas por:
 Bloqueio de NAVAIDs (NDB, VORs e
DMEs) ou;
 Fixos determinados por distancias eou
marcações magnéticas.
 Aeronaves OBRIGADAS a bloquear os
NAVAIDs ou FIXOS.
 Rotas não diretas na maioria das vezes.
RNAV - Navegação de Área
 Surgiu em meados dos anos 60 para permitir rotas mais
diretas e eficientes.
 A trajetória da aeronave é definida por pernas (LEGS)
projetadas entre WAYPOINTS(definidos por coordenadas
geográficas), não necessariamente locados com NAVAIDs.
 Porem apenas aeronaves equipadas com Computadores
de Navegação RNAV são capazes de navegar
efetivamente entre waypoints (definidos por coordenadas
geográficas).
Navegação de Área (RNAV)
 A posição pode da aeronave é calculada pelos
Computadores RNAV usando-se informações de
navegação por sensores que podem se utilizar de
infraestrutura de solo ou espaço.
 É possível se determinar a posição geográfica de uma
aeronave através de 4 tipos de combinações de
sensores:
 DME/DME (Radio Posição)
 VOR/DME (Radio Posição)
 IRS.
 GNSS.
O sistema RNAV integra a informação recebida dos
sensores, banco de dados interno e dados de entrada
dos tripulantes para navegar provendo:
 Gerenciamento da trajetória Vertical e
Horizontal.
 Entradas para o Piloto Automático.
 Saídas nos Displays.
Sensores - Solução DME/DME
 Soluçao de menor acurácia pois depende
da recepção de duas estações DME.
WPT
XXXXX
 DMEs defasados em mais de 120 graus
com a posição da aeronave apresentam
soluções inacuradas.
DME2
DIST2
 Necessidade de algoritmo para
ambiguidade de posição (solução
hiperbólica).
DIST1
 Maior erro próximo às estações (efeito de
escala vertical).
DME1
WPT
YYYYY
Sensores - Solução VOR/DME
 Soluçao com melhor acurácia pois
depende da recepção de estações DME
associadas a um VOR.
WPT
XXXXX
 Erro devido a flutuação do sinal de VOR
e alcance em função do FL.
 Maior erro próximo às estações (efeito
de escala vertical).
RADIAL & DIST1
DME1
WPT
YYYYY
Sensores - Solução IRS (Inertial Reference System)


Criado no final dos anos 60, utiliza o princípio giroscópico para
obter as acelerações angulares e lineares nos 3 eixos.

Através da integração das acelerações e a inserção
das cooordenadas geográficas iniciais pode-se
calcular a posição da aeronave em instantes futuros.

Mais estável e acurado que as rádio posições.

Integrado com sistema de dados de ar, responsável
também por calcular Velocidade no solo, proa
verdadeira, vento verdadeiro e deriva (alimentando
outros sistemas).
Sugeito a erros de mecanismo de precessão, hoje se utiliza
tecnologia de laser para melhora de acurácia.

Erro acumulado de curso pode chegar a 15º por
hora.

Pode ser alimentado pelo GNSS com o objetivo de
minimizar o erro inerente de navegação.
Sensores - GNSS (Global Navigation Satellite System)

Solução mais precisa de navegação com acurácia de algumas
dezenas de metros.

Vunerável a disponibilidade das constelações (GPS, Glonass e
Galileo) e políticas de estado. Base dos programs NEXTGEN e
SESAR.

Precisão de cálculo de posição depende da geometria dos
satélites disponíveis no zenite (Influencia de relevo).



Mínimo 4 satélites acima de 5º com o horizonte
para prover solução de navegação lateral confiável.
5 satélites para prover algoritmo de integridade
(RAIM) necessário a alguns tipos de certificação.
Normalmente 9 satélites são usados.

Acurácia de navegação vertical pior do que a lateral.

Sistemas de aumentação diferencial (SBAS ou GBAS) podem ser
usados para melhorar a precisão lateral para mínimos CAT I
/II/III.
Sensores - Solução de Posição


GPS1
A posição presente da aeronave (PPOS) é determinada nos
modernos FMS através de de uma composição da posição
calculada por cada sensor, ponderada pelos seus erros de posição
calculados.
A PPOS estará sempre mais próxima dos sensores mais
precisos.

A precisão de navegação da aeronave é composta pela combinação
da precisão 2D de todos os sensores (blending).

Aeronaves com a tecnologia mais moderna de navegação (B777,
A320, A330, A340, E-Jets) apresentam em suas soluções de
navegação a ponderação de :
 2 GNSS.
 3 ou 2 IRS.
 Rádio posição (DME/DME ou VOR/DME sitonizados
automaricamente).
 Hierarquia na preferência dos sensores (GNSS, RadPos e IRS).
GPS2
PPOS
IRS1
IRS2
RADIO POS
RNP - Conceito

Surgiu no início dos anos 2000 para permitir melhor
aproveitamento das trajetórias.

Corresponde ao desempenho de navegação para a
operação em um determinado espaço aéreo, expandindo
o conceito precisão de navegação RNAV;

Elementos de desempenho de navegação:
 Acurácia
Erro Total de Posição igual ou menor a um certo valor em
NM (RNP-X) em 95% do tempo de voo.
 Integridade
Probabilidade de que o Erro Total de Posição exceda
um limite lateral (sem alerta ao Piloto) seja menor que
10E-5 por hora -> Limite de contenção = 2RNP.
 Continuidade
Probabilidade de que seja anunciada perda de
cpacidade RNP-X seja menor que 10E-4 por hora.
RNP - Evolução da Tecnologia de Navegação


RNP = navegação com acurácia RNAV + monitoramento de contenção e alerta aos pilotos.
É a base para a construção do conceito PBN!
ANP (Actual Navigation Performance)


Incerteza da PPOS calculada pelo FMS com 95% de probabilidade.
O ANP deve ser sempre inferior ao RNP provido pelo DB do sistema de navegação.
FMS DB
ANP > RNP

Quando o ANP excede o RNP a PPOS atual não apresenta a
acurácia adequada e um alerta aos pilotos é provido.

PROCEDIMENTO OPERACIONAL NECESSÁRIO:
1. VERIFICAR POSIÇÃO USANDO MEIOS
CONVENCIONAIS DE NAVEGAÇÃO.
2. NOTIFICAR ATC IMEDIATAMENTE.
“NEGATIVE RNAV/RNP”
1. NO SOLO => Reinicialização dos sensores.
2. EM VOO:
• APROXIMAÇÃO RNP
=>
ARREMETIDA IMEDIATA.
•
EM ROTA
=>
SOLICITAR AO ATC NOVA AUTORIZAÇÃO
EM NAVEGAÇÃO CONVENCIONAL
UNABLE RNP
Limitações – Degradação dos Sensores

Em casos de perda de sensores GNSS o cálculo da PPOS dependerá
somente dos IRS e RadioPos.

Os FMS atuais são capazes de sintonizar e atualizar automaticamente as
rádio posições, o que melhora a acurácia do cálculo da PPOS.

Em procedimentos de Aproximação RNP
 O ANP pode degradar rapidamente excedendo os limites do
RNP em minutos (tipicamente 0.3NM em 40s-1 minuto).

Em ROTA
 É necessário que a RÁDIO POSIÇÃO seja atualizada em
certos períodos de tempo.

Tempos limites de update da para garantir a navegação em rota
(RNP 4,10 e 20) requerem o update da RadioPos tipicamente a
cada 0.3h (DME-DME), 0.5h (VOR-DME) ou a cada 1 hora
sintonizando-se manualmente.
GPS1
GPS2
PPOS
IRS1
IRS2
RADIO POS
Limitações – Equipamentos Mínimos

Para se operar em espaços aéreos PBN há exigência de número
mínimo de equipamentos a bordo, que garantam que os
requisitos de navegação sejam atendidos por estas aeronaves.

O numero mínimo de equipamentos operacionais é listado no
AFM&MEL das aeronaves. Geralmente....
 Voos dentro de áreas com cobertura para Radio
Navegação necessitam:
• 1 FMS
• 1 CDUs
• 1 VOR
• 1 DME
• Plano de Voo mostrado em dois Displays de
Navegação
 Voos fora de áreas com cobertura para Radio
Navegação necessitam:
• 2 FMS
• 2 CDUs
• 2 IRS
• 1 GPS
Limitações – Capacidades de Sistemas

A capacidade de navegação RNP é dependente do tipo de sistemas embarcados nas aeronaves e modo de
navegação empregado (piloto automático on-off, GNSS, etc...)

Listada nos AFMs das aeronaves. Alguns exemplos:

Boeing 777

A330/A340
Displays
Primary Flight Display
Navigation Display
Flight Management System/Computer
 Página de Inicialização
(POSINIT):




GPS POS
Ref Airport
Gate
LAST POS
 Página de Rota 1 (RTE 1/2):
 Company Route (manual).
 Datalink Request.
 Página de Saídas (DEPARTURES):
 SIDs.
 Pistas.
 Página de Pernas (LEGS):




Perna atual em magenta.
Waypoints.
Distâncias.
Restrições (Velocidade e Altitude).
 Página de Chegadas (ARRIVALS):
 STARs.
 Aproximações.
 Página de Progresso do Voo 1 (PROGRESS 1/2):
 Distância para o fixo.
 ETA.
 Combustível Remanescente.
 Página de Referência de Posição (PROGRESS 2/3):
 Posição calculada FMS (PPOS)
 Posição dos sensores (IRS, GNSS e RadioPos)
 RNP&ANP
Página de Progresso RNP (Airbus)
Required Time of Arrival
 Página de Progresso RTA :
 Inserção de tempo em apenas 1
waypoint possível.
 FMS Calcula janela possível
considerando:
 Ci=0 (MRC) - First
 MMO/VMO – Last
 Caso não seja possivel - MSG:
“RTA NOT ACHIAVABLE”
RNAV with ILS
Vetor para interceptar um curso RNAV
 Nos modernos FMS existe a
funcionalidade de se interceptar uma perna
definida entre dois waypoints de uma rota
carregada do DB a partir de uma proa.
 Ela normalmente é denominada
"INTERCEPT LEG " function.
RNP APCH
Obrigado!
“Representar,
liderar e servir a
indústria.”
José Alexandre.T.G. Fregnani
Diretor Assistente – Segurança e Operações de Voo
IATA Brasil
[email protected]
Tel: +55 11 2187 4236