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Conceptos RNP/RNAV

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Hola,

 

he encontrado esta explicación sobre el concepto RNAV y RNP que creo que es muy útil. Seguro que les servirá:

 

 

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Conceptos RNP/RNAV

 

1.1. Introducción

 

Hasta hace poco, la navegación aérea instrumental se ha basado usualmente en una red de rutas fijas que viene dada por la estructura de apoyo que proporcionan las radioayudas en tierra.

 

De esta manera, si se desea volar de manera instrumental desde el aeropuerto "A" al aeropuerto "M", a menudo es necesario seguir una ruta predeterminada formada por segmentos (a veces llamados piernas) que van de una radioayuda a la siguiente en un proceso sucesivo: A-B, B-C, C-D, etc., conduciendo finalmente a la aeronave hasta su destino "M".

 

No obstante, es muy posible que exista una ruta directa A-M que no se utiliza debido a la forma como está estructurada el sistema habitual de gestión del espacio aéreo.

 

La siguiente figura, tomada de ALLSTAR Network (http://www.allstar.fiu.edu/aero/RNAV.htm), ilustra esta situación:

 

Figura 1-1. Ruta habitual vs. ruta directa

 

rnav1.png

 

Esta forma de operación no es muy adecuada porque:

 


     
  • Es inflexible: Depende de la posición geográfica de las ayudas de navegación, que son fijas.
  • Es costoso: Las aeronaves consumen más combustible para ir del origen al destino.
  • Introduce retrasos: Las aeronaves invierten mayor cantidad de tiempo en su viaje.
  • No crece con facilidad: La creación de nuevas rutas aéreas está supeditada a la construcción e instalación de nuevas estaciones de radioayudas en tierra.
  • Sobrecarga los servicios ATS: La mayor parte del tráfico aéreo pasa por ciertos nodos importantes de la red de rutas, donde confluyen muchas aeronaves simultáneamente.
  • Desaprovecha la evolución tecnológica: La tecnología de los sistemas de navegación aérea ha avanzado vertiginosamente en los últimos años, pero estos avances no se habían tomado en cuenta para mejorar las operaciones.
     

 

Con el fin de soslayar estos inconvenientes y responder a la mayor demanda de capacidad y eficacia en la gestión del espacio aéreo, numerosas autoridades aeronáuticas en todo el mundo empezaron a alcanzar acuerdos y a desarrollar estrategias para mejorar la situación.

 

En Europa en particular, los miembros de la Conferencia Europea de Aviación Civil (CEAC) adoptaron en 1990 una estrategia compatible con el concepto Future European Air Traffic Management System - FEATS (Sistema Futuro de Gestión del Sistema de Tráfico Aéreo) de la OACI.

 

Posteriormente al acuerdo de la CEAC, la comisión permanente de EUROCONTROL en 1993 y el Grupo Europeo de Planificación de Navegación Aérea (EANPG) en 1996 aprobaron el establecimiento de operaciones de Navegación de Área (Area Navigation - RNAV), de obligatorio cumplimiento para todas las aeronaves que operen en el espacio aéreo europeo a partir del 23 de abril de 1998.

 

El concepto RNP está íntimamente ligado al de RNAV, y ambos fueron introducidos en el documento "Minimum Aviation System Performance Standards (MASPS) for Required Navigation Performance for Area Navigation (RNP-RNAV), RTCA DO 236A / EUROCAE ED 75.

 

En las siguientes secciones desarrollaremos más profundamente los conceptos asociados a RNAV, sus interrelaciones y consecuencias.

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Required Navigation Performance - RNP

 

La promulgación de una determinada serie de reglas para la navegación aérea implica, necesariamente, que las aeronaves que vuelen siguiendo dichas reglas deben poseer un conjunto mínimo de prestaciones (capacidades o performance) para ser capaces de cumplir con lo impuesto.

 

Entonces es de aquí que surge el concepto Required Navigation Performance - RNP (Prestaciones de Navegación Requeridas), definido como la exactitud de las prestaciones de navegación requeridas para poder operar dentro de un espacio aéreo determinado.

 

Para determinar estos requisitos en las prestaciones primero se define un objetivo de seguridad que se desea alcanzar. Este objetivo de seguridad puede interpretarse como una región de confinamiento dentro de la cual la aeronave debe ser capaz de mantenerse durante su vuelo. Hay diferentes tipos de RNP, definidos en función del tamaño de esta región de confinamiento, por ejemplo:s RNP-0.3, RNP-5, RNP-20, etc. El significado de esta notación se explica posteriormente.

 

Formalmente, cada tipo RNP define un error total del sistema de navegación (Total navigation System Error - TSE) que se permite en el eje lateral, longitudinal y vertical[1].

 

El TSE debe tomar en cuenta los errores del sistema de navegación, los errores del sistema de cálculo, los errores del subsistema de presentación de datos y los errores en la técnica de vuelo, y su valor no debe exceder el de los límites asignados durante el 95% del tiempo de vuelo.

 

Ahora bien, no es el error cometido el único parámetro que ha de tomarse en cuenta al evaluar un sistema de navegación dado. El conjunto de características evaluadas en el sistema se presenta a continuación:

 


     
  • Exactitud: Es la característica principal a evaluar, pues es la relacionada con el error. Se define como la diferencia entre la posición indicada por el sistema de navegación y la posición real de la aeronave.
  • Se expresa de manera estadística como un percentil en la distribución de los errores. De esta manera, RNP-4 indica que la diferencia entre las posiciones real y estimada de la aeronave es menor o igual a 4 NM (millas náuticas) el 95% del tiempo de vuelo.
  • Integridad: Se define como la habilidad de un sistema para apagarse automáticamente o proporcionar al usuario advertencias a tiempo cuando no deba ser utilizado para la navegación.
  • Este concepto refleja la confianza que se puede tener en la validez de la información que proporciona el sistema de navegación e implica la existencia de un sistema adicional que supervise continuamente al sistema de navegación y determine con rapidez cuándo su funcionamiento no se encuentra dentro de los parámetros especificados, generando una alarma dentro de un intervalo de tiempo razonablemente corto.
  • Continuidad: La continuidad es definida como la habilidad de un sistema para realizar sus funciones sin sufrir interrupciones imprevistas durante una operación dada.
  • Disponibilidad: Se define como la habilidad de un sistema para realizar su función al inicio de una operación dada (como por ejemplo, al inicio de la trayectoria de aproximación). Se expresa como el porcentaje de tiempo (a lo largo de extensos períodos) en que el sistema se encuentra operativo y cumpliendo con los requerimientos de exactitud, integridad y continuidad

.

 

EUROCONTROL, en su sitio web Navigation Domain (http://www.ecacnav.com/rnav/default.htm) presenta una lista de los tipos RNP en uso actualmente o previstos para el futuro. A continuación se presentan los más resaltantes:

 

Tabla 1-1. Algunos tipos de RNP

 

Tipo Exactitud Descripción

RNP-20 +/- 20.0 NM Esta es la capacidad mínima que se considera aceptable para apoyar las operaciones ATS en ruta.

RNP-10 +/- 10.0 NM Pensado para la operación eficiente en áreas remotas u oceánicas donde la disponibilidad de radioayudas es limitada.

RNP-5 +/- 5.0 NM Tipo RNP temporal utilizado en el espacio aéreo europeo que permite la operación de aeronaves equipadas con sistemas de navegación no diseñados inicialmente para RNAV. Es equivalente a B-RNAV.

RNP-1 +/- 1.0 NM Adecuado para la salida, llegada y aproximación inicial/intermedia. También se prevee que permitirá las operaciones ATS en ruta más eficientes. Es equivalente a P-RNAV.

RNP-0.3 +/- 0.3 NM Adecuado para la aproximación inicial/intermedia, aproximación RNAV 2D, y salida. Se espera que sea el tipo más común.

RNP-0.02/40 +/- 0.02 NM [+/- 40 ft] Propuesto para aproximaciones de precisión de Categoría I, hasta 200 ft DH.

RNP-0.01/15 +/- 0.01 NM [+/- 15 ft] Propuesto para aproximaciones de precisión de Categoría II, hasta 100 ft DH.

RNP-0.003/z +/- 0.003 NM [+/- z ft] Propuesto para aproximaciones de precisión de Categoría III y aterrizaje, incluyendo los requerimientos de touchdown (toque de pista), landing roll (carrera de aterrizaje) y take-off roll (carrera de despegue).

Puede notarse que cuando se aplica el concepto RNP a procedimientos de aproximación (aproximaciones de precisión, en particular), se decidió que era necesario agregar también el requerimiento de exactitud vertical.

 

Notas

 

[1]

La restricción en la dimensión vertical se impone sólo en algunos casos.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. RNAV

 

La Navegación de Área (Area Navigation - RNAV) es un método de navegación que permite que una aeronave se desplace en cualquier trayectoria deseada, sin la necesidad de pasar sobre puntos predefinidos por la existencia de radioayudas en tierra.

 

Este tipo de operación se hará dentro del área de cobertura de las radioayudas utilizadas como puntos de referencia o dentro de los límites de la capacidad de los sistemas de navegación autónomos (como el sistema inercial), o una combinación de ambos.

 

Los equipos de navegación a bordo determinarán automáticamente la posición de la aeronave según la información recibida y la controlarán para que siga la ruta pre-establecida. Los sistemas que pueden utilizarse (de manera individual o combinada) son:

 


     
  • VOR/DME.
  • DME/DME.
  • INS/IRS.
  • LORAN-C.
  • GPS.

 

RNAV tiene como objetivo la optimización del uso de la red ATS (tanto en ruta como en las áreas terminales), para proporcionar una mayor capacidad del espacio aéreo, junto una una mayor eficiencia en las operaciones. Esto se logra porque se reducen las separaciones laterales entre las trayectorias de las aeronaves y su utilizan nuevas rutas que no están atadas al sobrevuelo de determinadas radioayudas.

 


     
  • Entre los numerosos beneficios de esta forma de operación se pueden citar, entre otros:
  • Rutas flexibles, modificables rápidamente.
  • Rutas más directas.
  • Procedimientos SID y STAR optimizados.
  • Carga de trabajo menor tanto para los pilotos como para los controladores.
  • Menor impacto ambiental gracias al ahorro de combustible (rutas más cortas) y reducción del ruido (procedimientos más óptimos).

 

Sin embargo, para que se pueda implementar adecuadamente el concepto RNAV y que éste sustituya a la radionavegación convencional, es necesario que se cumplan primero una serie de premisas básicas:

 


     
  • Los sistemas de navegación de a bordo de las aeronaves deben tener la capacidad de operar bajo este esquema.
  • Las tripulaciones de vuelo deben estar adecuadamente entrenadas para pilotar según las técnicas RNAV.
  • La infraestructura de navegación debe proporcionar una cobertura adecuada.
  • Las coordenadas de navegación deben cumplir los requerimientos de exactitud e integridad establecidos por la OACI. Esto implica que todos los datos de navegación disponibles deben tener como referencia el sistema geodético WGS-84.
  • Se han diseñado (y publicado) procedimientos y rutas compatibles con los sistemas RNAV a bordo de las aeronaves.

 

Dado que el cumplimiento de las condiciones anteriores requiere de un proceso de evolución que tomará un cierto tiempo, la implantación de RNAV se ha dividido diferentes fases. La primera de éstas se ha denominado B-RNAV y su exactitud (RNP-5) es aproximadamente igual a la que se obtiene utilizando las técnicas de navegación convencionales (con tal y los VORs usados en las técnicas convencionales estén separados menos de 100 NM).

 

Como se mencionó previamente, esta primera fase (B-RNAV) es de obligatorio cumplimiento para todas las aeronaves que operen en el espacio aéreo europeo a partir del 23 de abril de 1998.

 

Este tipo de RNAV básica también es llamada RNAV 2D, pues en este caso el sistema de navegación debe ser capaz de cumplir los requerimientos de exactitud en un plano horizontal. Se tiene previsto que posteriormente se incorporen sistemas RNAV 3D (incorporando exactitud en el plano vertical) y RNAV 4D (agregando parámetros de exactitud en la variable tiempo).

 

 

 

 

1.3.1. B-RNAV

 

Como se mencionó, la primera de las fases de incorporación de RNAV se ha denominado B-RNAV, que significa "RNAV Básica", y las prestaciones que exige (RNP-5) aseguran que se utilicen completamente las capacidades de los sistemas RNAV ya instalados a bordo de las aeronaves.

 

No obstante, hay que tomar en cuenta que alcanzar el nivel de exactitud requerido no es sólo responsabilidad de los equipos de abordo, sino también de los sistemas de apoyo en tierra y en el espacio. Por esta razón, las siguientes condiciones han de cumplirse:

 


     
  • VOR: Dentro de un rango de 62 NM.
  • INS: No más de 2 horas transcurridas después de la última actualización del sistema.
  • LORAN-C: Sólo para aquellas áreas en donde existe una cobertura adecuada.
  • GPS: Sólo cuando existe cobertura por un número adecuado de satélites y/o de sistemas de aumento de la exactitud.

 

Se estima que dentro del espacio aéreo europeo las fuentes primarias de información de navegación serán sistemas VOR/DME, DME/DME y GPS, considerándose la cobertura proporcionada por los VORs y DMEs suficiente para las operaciones en ruta.

 

A partir del 23/Abr/2004 la utilización de B-RNAV es obligatoria en Europa por encima del FL 95 (aunque algunos estados establecieron inicialmente un nivel más alto), y en los procedimientos SID y STAR. Sin embargo, los procedimientos convencionales basados en NDB, VOR y DME siguen en vigencia por si hace falta utilizarlos nuevamente.

 

Para finalizar esta sección es necesario mencionar que si bien las operaciones utilizando equipo B-RNAV a bordo son obligatorias desde 1998, no ha sido sino hasta después del 2002 que se utilizan las "rutas libres" en áreas seleccionadas. La aplicación de B-RNAV ha tenido variaciones en su aplicación de un estado a otro.

 

 

 

1.3.2. P-RNAV

 

]P-RNAV significa "RNAV de Precisión", y es el siguiente paso luego de B-RNAV. Su aplicación requiere RNP-1 (menos de 1 NM de error) y se puede interpretar como la aplicación de RNAV al Área Terminal (TMA).

 

Los procedimientos P-RNAV se desarrollan utilizando principios comunes y consistentes para asegurar que su diseño y ejecución son compatibles entre sí. Esto representa uno de sus mayores beneficios, pues la consistencia proporciona mayor seguridad en la ejecución y uniformidad en su uso en los diferentes estados europeos. Adicionalmente, EUROCONTROL estima que una red de navegación en ruta P-RNAV tendrá entre 5% y 25% más capacidad que una red B-RNAV.

 

El nivel de exactitud de P-RNAV permite su uso en todas las fases de vuelo excepto durante la fase final de aproximación y en la aproximación frustrada, y se puede alcanzar utilizando VOR/DME, DME/DME y GPS. Por otra parte, se puede usar INS/IRS durante cortos períodos de tiempo, cuya longitud dependerá del nivel de certificación alcanzado por el modelo de sistema utilizado.

 

La utilización de procedimientos P-RNAV permite adaptar las rutas dentro de la TMA para que cumplan mejor las necesidades del aeropuerto, el ATC y la tripulación de vuelo. Esto habitualmente redunda en rutas más simples, cortas y directas, o en rutas que se ajustan mejor a restricciones ambientales (por ejemplo, disminuyendo el nivel de ruido sobre áreas pobladas).

 

Sin embargo, es muy importante tomar en cuenta durante el diseño y ejecución de los procedimientos P-RNAV que éstos pertenecen a la familia RNAV 2D, y que por tanto no se especifica un nivel de exactitud en la dimensión vertical. La información sobre esta dimensión ha de ser proporcionada mediante sistemas tradicionales de navegación vertical.

 

Información adicional sobre P-RNAV puede encontrarse en el documento JAA TGL-10, disponible en EUROCONTROL Navigation Domain.

 

 

 

 

 

AUTOR:

Dagoberto Salazar

Se concede a perpetuidad permiso para usar, copiar, modificar y distribuir el contenido de este documento para cualquier propósito y sin necesidad de pago, con tal y se copie el copyright anterior y este párrafo aparezca en todas las copias.

Las imágenes son autoría de Dagoberto Salazar a menos que se especifique lo contrario, en cuyo caso tendrá que escribir a las respectivas fuentes si desea hacer una reproducción de las mismas con fines comerciales.

El material se presenta "tal como está" y no se da ninguna garantía sobre su exactitud o veracidad, ni sobre su utilidad o idoneidad para algún propósito específico.

 

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Un saludo,

Marcos Dguez.

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El futuro ya está aquí....

 

Es la evolución natural del sistema, sobre todo ahora que la cosa está malita, para ahorrar gastos y aumentar la productividad de las flotas (y de las tripus, claro).

 

Esto me recuerda de nuevos sistemas de visualización de datos en 3D, especialmente desarrollados para su aplicación al control de tráfico aéreo. Creo recordad que estaba el vídeo en la sección "fly" o "futuris" de euronews.

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El futuro ya está aquí....

 

Es la evolución natural del sistema, sobre todo ahora que la cosa está malita, para ahorrar gastos y aumentar la productividad de las flotas (y de las tripus, claro).

 

Esto me recuerda de nuevos sistemas de visualización de datos en 3D, especialmente desarrollados para su aplicación al control de tráfico aéreo. Creo recordad que estaba el vídeo en la sección "fly" o "futuris" de euronews.

 

 

¿No os recuerda esto a Matrix? podría ser el inicio de un mundo virtual donde ocultar la realidad.

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