RNAV-Вовк В.И., Липин А.В., Сарайский Ю.Н

держивания заданной траектории, которая в [1] называется общей погрешностью

представляет собой расстояние между фактическим местоположением ВС и линией

заданного пути в навигационной системе. Она включает в себя следующие составляющие:

1.Погрешность навигационной системы. Она характеризует точность датчи-

ков, используемых для определения координат, и включает в себя, в свою очередь, погрешности наземного и бортового оборудования, а также внешние погрешности,

возникающие, например, при распространении радиоволн в пространстве.

2.Погрешность вычисления данных RNAV. Возникает при преобразовании ин-

формации от датчиков в информацию об отклонении от заданной траектории. На-

ПНП, местоположения ВС на синтезированной карте дисплея и т.п. Сюда же вклю-

чаются погрешности задания траектории, возникающие, например, из-за неточного определения или округления координат точек пути.

4.Погрешность пилотирования (FTE, Flight Technical Error). Это расстояние между местоположением ВС, которое пилот видит на индикаторе, и заданным местоположением (ЛЗП) на этом же индикаторе. Это единственная составляющая TSE, которую экипаж может непосредственно наблюдать.

По продольной координате (вдоль ЛЗП) TSE представляет собой разность

между отображенным на индикаторе расстоянием ВС до точки-пути и фактическим

ных и индикации. Отсутствует лишь погрешность пилотирования. Ведь поскольку нет

заданного местоположения по продольной координате в данный момент времени, то

морских милях так называемую величину удерживания (containment value), определяющую допустимые отклонения. Понятно, что поскольку все составляющие TSE

должна превышать величину удерживания в каждом измерении (и по боковой, и по

продольной координатам). Иначе говоря, численное значение типа RNP обозначает

м. мили в течение не менее 95% времени полета. Здесь число 4 является величиной

удерживания и обозначает тип RNP.

Значение «95% времени», соответствующее вероятности нахождения ВС в

пределах коридора, равной 0,95, выбрано потому, что для многих видов законов распределения случайных погрешностей (в частности, для нормального закона и за-

20

ние между фактическим и заданным местоположением ВС. Но это оказалось не-

вания (FTE). Иногда в литературе, пользуясь дословным, но не точным! переводом с

вают совокупность приемов управления самолетом, искусство пилота. В данном же случае FTE характеризует не мастерство отдельного пилота или отклонение от при-

ном (штурвальном), директорном или автоматическом, - от также отображаемой на приборах заданной траектории полета.

В документе [1] приводится таблица предполагаемых значений FTE для LNAV,

которые используются при анализе составляющих TSE (табл. 1.1).

тов по маршрутам ОВД и в аэроузловой зоне при использовании наиболее точной

информации о месте ВС, а также для применения методов зональной навигации, по-

21

ответствии с потребностями структуры воздушного пространства. Этот тип RNP пре-

дусматривает наиболее эффективное обеспечение полетов, использование Правил

полетов и организации воздушного пространства при переходе от полета в районе

аэродрома к полету по маршруту ОВД и в обратном порядке, т.е. при выполнении

SID и STAR.

ность аэронавигации соответствует требуемой точности на обычных маршрутах, задаваемых VOR, которая использовалась и до введения концепции RNP.

Тип PNP10 предусматривается для сокращения минимумов бокового и про-

дольного эшелонирования. Он повышает эксплуатационную эффективность в океаническом воздушном пространстве и районах, где возможности использования на-

земных навигационных средств ограничены.

Тип RNP12.6 обеспечивает ограниченную оптимизацию маршрутов в районах с

пониженным уровнем обеспечения навигационными средствами. Численное значе-

ние величины удерживания соответствует удвоенной средней квадратической по-

грешности определения места ВС, являющейся одним из параметров MNPS в Северной Атлантике.

Широко используются и нестандартные типы, то есть не перечисленные в [1].

используются средства независимого радиолокационного наблюдения, может использоваться ширина коридора ±5 км (±2.7 м. миль), т.е. значение типа RNP 2.7. Следует отметить, что в СССР данное значение ширины коридора ± 5 км в Московской воздушной зоне и некоторых других аэродромных зонах было установлено еще

до введения концепции RNP. В США для полетов по трассам также применяется не-

стандартный тип RNP 2.

Типы RNP, применяемые для захода на посадку, будут рассмотрены в п. 1.9.

Тип RNP1 должен вводится поэтапно в связи с тем, что некоторым эксплуатан-

там придется вложить средства в новое оборудование. Такое положение явилось

основой для введения P-RNAV в Европе как промежуточного шага на пути к RNP 1.

Зональная навигация вводится в том или ином регионе одновременно с уста-

новлением определенного типа RNP. Если этот тип является нестандартным либо

функциональные требования к RNAV чем-то отличаются от приведенных в [1], то та-

кая зональная навигация может получить собственное название, например, B-RNAV,

B-RNAV+, B-RNAV++, P-RNAV и т.п.

22

1.5. Требования к воздушному пространству

RNP определяют характеристики навигации в определенном воздушном пространстве и влияют как на организацию самого воздушного пространства, так и на

воздушное судно.

Типы RNP, методы и оборудование RNAV в разных регионах мира внедряются единообразно и согласовано. Для этого в региональных отделениях ИКАО и госу-

Типы RNP для определенных районов, объемов воздушного пространства в определенном диапазоне высот, для маршрутов или процедур в районе аэродрома ус-

танавливаются либо соответствующим государством, либо региональным аэронавигационным соглашением. Конкретный тип RNP вводится в зависимости от ряда фак-

торов: инфраструктуры средств связи, наличия наземных радиомаяков и радиолокационного наблюдения, насыщенности воздушного пространства, характера местности, расположения препятствий, особых зон и др.

RNP могут применяться с момента взлета и до посадки. При этом на различных

этапах попета могут применяться различные типы RNP. Как правило, для захода на

посадку и ухода на второй круг применяются «строгие» RNP, для вылета и прибытия -- более «мягкие», а на маршруте – совсем «мягкие» RNP с минимальным набором функциональных требований.

В АИП государств описываются характеристики и требования к воздушному пространству при применении RNP на маршрутах или в определенных районах и публикуются фиксированные, резервные маршруты и районы применения RNP.

Фиксированный маршрут RNP - постоянный опубпикованный маршрут RNP с

возможными ограничениями по времени использования и высотам пролета. Маршрут начинается и заканчивается пунктами донесения. Вдоль маршрута устанавливаются точки пути.

Резервный маршрут RNP - опубликованный маршрут ограниченного по вре-

мени применения (часы, дни, сезоны).

Район RNP - некоторый район, объем воздушного пространства или любое

воздушное пространство установленных размеров, где применяется RNP. В таких

районах может планироваться и выполняться полет по произвольным линиям пути в течение установленных периодов времени и/или в пределах указанных диапазонов эшелонов полета.

Для увеличения пропускной способности воздушного пространства органы ОВД могут давать указание о выполнении полета со смещением относительно фиксиро-

ванного маршрута и таким образом использовать RNAV как инструмент ОВД. В свою

очередь летный экипаж должен уведомлять орган ОВД об аварийной ситуации (от-

каз оборудования, неблагоприятные метеоусловия), которая влияет на возможность

обеспечения точности навигации, а также сообщить о своих намерениях, согласовать план действий и получить измененное диспетчерское разрешение.

16. Требования к воздушным судам и членам летного экипажа

Воздушные суда, сертифицированные по менее строгим типам RNP, не будут

допускаться в воздушное пространство с более строгими типами RNP.

Воздушные суда, сертифицированные по более строгим типам RNP, могут без

ограничений летать в воздушном пространстве с менее строгими типами RNP, за ис-

23

чем это предписано, но в целом оно должно соответствовать минимальным требо-

товые приемники GNSS. Основное их преимущество - глобальная зона действия и высокая точность. Недостаток - слабая помехозащищенность и связанная с этим недостаточная непрерывность обслуживания. Иными словами, высокая вероятность

рые определяют крен, тангаж, истинный курс, географическое место (включая геометрическую высоту) и вектор скорости ВС.

Основное преимущество ИНС - полная автономность. Основные недостатки -

дороговизна и сложность, требующая корректной эксплуатации, а также уже отмечавшееся снижение точности работы с течением времени и, как следствие, необходимость коррекции счисленных координат.

К комплексным (мультисенсорным) системам RNAV относятся FMS. FMS - обобщенное название бортовых систем управления полетом, включающих в себя бортовые датчики, приемники, вычислители, базы навигационных данных и данных о

характеристиках ВС. FMS выдает данные о положении ВС и команды на управление

траекторией полета на дисплеи и в автопилот (систему траекторного управления). Некоторые FMS контролируют и регулируют расход топлива, управляя режимами работы двигателей и решают задачи оптимизации полета по различным критериям.

Иными словами, пользуясь отечественной терминологией, FMS выпопняет функции

навигационного комплекса с возможностью оптимизации полета.

С позиции навигации, FMS обладает меньшими недостатками по сравнению с другим навигационным оборудованием по определению места ВС, в то же время

стоимость FMS может составлять до 25% стоимости небольшого ВС, и, кроме того,

следует учитывать дороговизну баз данных FMS - Nav Data Base.

Мультисенсорный принцип FMS обеспечивает необходимую точность и надеж-

ность навигации на всех этапах полета. Однако следует помнить, что безопасность

навигации с использованием FMS обеспечивается строгой эксплуатационной дисци-

плиной (соблюдением стандартных эксплуатационных процедур – SOPs) и качест-

вом используемой базы данных.

24

В качестве примера в Приложении приведены нормативные требования,

предъявляемые к ВС для полетов в условиях P-RNAV,

Безопасная и точная зональная навигация невозможна без обеспечения необ-

Следует убедиться в том, что в результате подготовки члены летных экипажей:

-имеют общие понятия о применении RNP;

-имеют четкое представление об оборудовании, включая его ограничения;

-ознакомились с эксплуатационными правилами и процедурами;

-осознают необходимость уведомлять органы ОВД о тех случаях, когда точность навигационного оборудования вызывает сомнения;

-знают порядок действий в чрезвычайной обстановке.

Требования нормативных документов к подготовке членов летных экипажей приведены в Приложении.

1.7. Базовая зональная навигация

Базовая или основная (Basic) зональная навигация (B-RNAV) была введена по

инициативе Евроконтроля в регионе Западной Европы 29 января 1998 г. Требования к точности навигации соответствуют RNP 5, то есть ВС должно в течение 95% времени попета находиться в пределах ± 5 м. миль от линии заданного пути.

Евроконтролем определены некоторые функциональные и эксплуатационные требования к оборудованию B-RNAV. Для достижения RNP5 возможно использование различных датчиков навигационной информации, а именно:

-двух маяков DME (режим DME/DME);

-одного маяка VOR/DME, расположенного не далее 62 м. миль от ВС;

-одной инерциальной системы с коррекцией по радионавигационной или спутниковым системам:

Опыт выполнения полетов в регионе действия B-RNAV показал, что процесс

навигации существенно упростился, а точность повысилась.

менение P-RNAV обусловлено возможностью повышения точности навигации, а, следовательно, и пропускной способности воздушного пространства в аэроузловых

зонах (ТМА) с интенсивным воздушным движением.

25

В документе [2] определен целый набор функциональных и эксплуатационных

требований к оборудованию P-RNAV и бортовой базе аэронавигационных данных.

Для достижения требуемой для P-RNAV точности возможно использование следующих типов датчиков навигационных сигналов:

-GPS без каких либо функциональных дополнений;

-двух DME или одного VOR/DME, расположенных в определенных местах ТМА.

имеет.

При введении в ТМА процедур P-RNAV авиационные власти государств и соответствующие службы ОрВД (ASM) должны гарантировать, что:

1) все процедуры P-RNAV в этой ТМА:

– не противоречат техническим положениям ИКАО, представленным в Doc. 8168 [12];

–разработаны в соответствии с обязательными требованиями Евроконтроля

[131;

–учитывают функциональные и технические характеристики систем P-RNAV, предписанные в документе [13];

–учитывают, что использование вертикальной навигации VNAV для P-RNAV не

и дальности от наземных маяков до точек пути, используемых в процедурах, чтобы летный экипаж мог дополнительно контролировать пролет этих точек по наземным РТС,

2)все точки пути траектории P-RNAV заданы в системе координат WGS-84;

3)полномочный орган ОрВД (ASM) подтвердил, что построение процедуры и навигационная инфраструктура (наземные РТС) обеспечивают ее адекватное вы-

ва, обязательные для использования при выполнении данной процедуры, а также

на как обязательная для использования, а она не работает, то выпускается соответ-

ствующий NОТАМ;

26

не обеспечен радиолокационный контроль полета, в АИП внесено требование о необходимости иметь на борту двойной комплект оборудования P-RNAV. В некоторых

случаях авиационным властям потребуется изменить воздушное законодательство для того, чтобы придать юридическую силу заключениям специалистов ОрВД о не-

обходимости иметь два комплекта оборудования P-RNAV,

9) если радиолокатор определен как средство, применяемое диспетчером в нештатных ситуациях (например, при отказе бортового оборудования RNAV), его

технические характеристики подтверждены полномочными органами, а требование

орадиолокационном обслуживании предписано в АИП;

10)в АИП опубликована фразеология "пилот-диспетчер", применяемая при вы-

полнении полетов P-RNAV;

11)навигационные средства, не соответствующие Приложению 10 ИКАО [17]

(например, TACAN), исключены из АИП.

1.9.Зональная навигация с установленными типами RNP

1.9.1. Концепция удерживания

ИКАО является не единственной международной организацией, занимающейся

Важный вклад в развитие концепций RNAV и RNP вносит RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautical - Радиотехническая комиссия по аэронавтике). Это не-

щают мировой опыт в обпасти авиации, учитывают перспективы и тенденции ее раз-

вития. Рекомендации RTCA, хотя и именуются стандартами, формально не имеют статуса международного или национального стандарта. Но их часто берут за основу правительственные органы разных стран для создания своих национальных стан-

дартов (например, TSO - Technical Standard Order, принятые в США).

В то время как членами ИКАО являются государства в лице их официальных

представителей, в работе комиссий RTCA участвуют непосредственно участники

практической авиационной деятельности (инженеры, летчики, ученые и т.д.) - все

заинтересованные стороны. Вследствие этого документы RTCA более близки к по-

требностям сегодняшней практики, являются более оперативными, а иногда и более

глубокими. Как правило, со временем основные положения документов RTCA прони-

кают и в документы ИКАО.

Важной составляющей CNS/ATM, необходимой для эффективного функциони-

рования авиационной транспортной системы, является обеспечение точной аэрона-

вигации ВС. Требуемая точность полета обеспечивается с помощью навигационных

систем, Но эти системы должны быть не только точными, но и надежными, обеспе-

27

ной навигации в условиях RNP. Эти стандарты содержатся в документе [19]. Они до-

полняют и расширяют требования Руководства [1] таким образом, чтобы бортовые

навигационные системы обеспечивали выполнение требований будущей системы

CNS/ATM.

Чтобы отличать расширенные требования RTCA от обычных требований RNP,

ния (Containment Concept), а также установление требований к точности зональной

навигации по высоте (VNAV) и времени. Рассмотрим эти понятия несколько более подробно.

В соответствии с [1] требования к точности предъявляются в виде RNP, уста-

новленных в том или ином регионе, и определяются величиной удерживания

устанавливается равным удвоенному значению величины удерживания, соответ-

ствующей типу RNP. Например, для RNP4 предел удерживания составит 8 м. миль, поэтому не следует путать эти две величины с похожими названиями. Если величи-

на удерживания соответствует двум «сигмам», то предел удерживания - четырем.

Коридор шириной плюс-минус предел удерживания относительно ЛЗП является

районом удерживания (containment region) применительно к боковой координате.

оцененном системой местоположении ВС, выраженная как вероятность того, что навигационная система выявит и предупредит о ситуации, при которой общая погреш-

ность системы (TSE) превышает предел удерживания (С),

Необходимо сделать несколько замечаний в отношении терминов, использованных в данном определении. Сам термин «целостность», который уже широко используется применительно не только к навигационным системам, но и к аэронавигационным данным, является не вполне удачным переводом английского термина «integrity». Одно из значений у него действительно «целостность, неразделенность на

части», но применительно к данному контексту более адекватными являются другие

оттенки его значения, отражающие такие свойства как «честность, справедливость,

Вприведенном определении под «оцененным» (estimated) системой местопо-

ложением ВС понимаются координаты либо непосредственно измеренные датчика-

ми (VOR/DME, GNSS и т.п.), либо полученные путем комплексной обработки информации от нескольких датчиков, прошедшие алгоритмы контроля достоверности и фильтрации. В последнем случае, благодаря избыточности информации, удается не

только отсеять недостоверные данные (например, от отказавшего датчика), но также повысить точность определения местоположения и, что особенно важно, оценить

степень этой точности, предупредить летный экипаж, если она не соответствует тре-

буемой.

28

Целостность системы обеспечена, если выполнено одно из следующих усло-

вий:

- уклонение ВС меньше предела удерживания (TSE<C);

сти, выявить отклонение со стопроцентной надежностью невозможно. Поэтому це-

лостность удерживания целесообразно измерять вероятностью этого события, от-

того, что в течение часа полета произойдет уклонение за предел удерживания (TSE>C), а система не выдаст предупреждение летному экипажу о таком уклоне-

нии. То есть имеется в виду вероятность того, что произошли одновременно два со-

предел С, но система каждый раз информирует об этом летный экипаж, то целост-

ность обеспечена. Но при этом, конечно, не будет обеспечена 95-процентная продолжительность полета в границах величины удерживания.

В то же время, гипотетически можно представить себе такую слишком «бдительную» навигационную систему, которая очень часто предупреждает экипаж об

ВС вне зоны действия наземных радиомаяков или спутников, о чем, как правило,

ренных перерывов (nonscheduled interruptions). Под такими «непредусмотренными

перерывами» понимается одна из следующих ситуаций:

- полная потеря системой навигационной способности (ее отказ); - частичная потеря навигационной способности, при которой система ее выяви-

ла и информирует летный экипаж, что она не может обеспечить выполнение требо-

ваний RNP RNAV;

не должна превышать 10-4, то есть 1/10000, - это и есть мера непрерывности

удерживания.

Таким образом, совместно Руководство по RNP [1] и MASPS [19] определяют следующие навигационные характеристики для LNAV:

29