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 1...
Roteiro
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
geográfica...
RNAV - Navegação de Área
Surgiu em meados dos anos 60 para permitir rotas mais
diretas e eficientes.
A trajetória da aeron...
Navegação de Área (RNAV)
A posição pode da aeronave é calculada pelos
Computadores RNAV usando-se informações de
navegação...
Sensores - Solução DME/DME
Soluçao de menor acurácia pois depende
da recepção de duas estações DME.

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XXXXX

DMEs defas...
Sensores - Solução VOR/DME
Soluçao com melhor acurácia pois
depende da recepção de estações DME
associadas a um VOR.

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Sensores - Solução IRS (Inertial Reference System)
Criado no final dos anos 60, utiliza o princípio giroscópico para
obter...
Sensores - GNSS (Global Navigation Satellite System)
Solução mais precisa de navegação com acurácia de algumas
dezenas de ...
Sensores - Solução de Posição

GPS1
GPS2

A posição presente da aeronave (PPOS) é determinada nos
modernos FMS através de ...
RNP - Conceito
Surgiu no início dos anos 2000 para permitir melhor
aproveitamento das trajetórias.
Corresponde ao desempen...
RNP - Evolução da Tecnologia de Navegação
RNP = navegação com acurácia RNAV + monitoramento de contenção e alerta aos pilo...
ANP (Actual Navigation Performance)
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Limitações – Degradação dos Sensores
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Limitações – Equipamentos Mínimos
Para se operar em espaços aéreos PBN há exigência de número
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Limitações – Capacidades de Sistemas
A capacidade de navegação RNP é dependente do tipo de sistemas embarcados nas aeronav...
Displays
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Navigation Display
Flight Management System/Computer
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SIDs.
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Página de Pernas (LEGS):
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Waypoints.
Distâncias.
Restrições (Velocidade e Altitude).
Página de Chegadas (ARRIVALS):
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Página de Progresso do Voo 1 (PROGRESS 1/2):
Distância para o fixo.
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Combustível Remanescente.
Página de Referência de Posição (PROGRESS 2/3):
Posição calculada FMS (PPOS)
Posição dos sensores (IRS, GNSS e RadioPos)
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Página de Progresso RNP (Airbus)
Required Time of Arrival
Página de Progresso RTA :
Inserção de tempo em apenas 1
waypoint possível.
FMS Calcula janela pos...
RNAV with ILS
Vetor para interceptar um curso RNAV
Nos modernos FMS existe a
funcionalidade de se interceptar uma perna
definida entre d...
RNP APCH
Obrigado!

“Representar,
liderar e servir a
indústria.”
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Diretor Assistente – Segurança e Oper...
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  1. 1. FUNDAMENTOS DE AVIÔNICA APLICADOS AO PBN 22 de Outubro de 2013 Segurança e Operações de Voo IATA Brasil
  2. 2. 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.
  3. 3. Roteiro Navegação Convencional. RNAV Sensores RNP ANP Limitações Displays FMS
  4. 4. 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.
  5. 5. 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).
  6. 6. 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.
  7. 7. 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
  8. 8. 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
  9. 9. 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.
  10. 10. 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. Precisão de navegação vertical cerca de 4 vezes 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.
  11. 11. Sensores - Solução de Posição GPS1 GPS2 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, IRS e RadPos). PPOS IRS1 IRS2 RADIO POS
  12. 12. 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.
  13. 13. 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!
  14. 14. 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
  15. 15. 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
  16. 16. 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. GPS1 GPS2 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 PPOS 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. IRS1 IRS2 RADIO POS
  17. 17. 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
  18. 18. 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
  19. 19. Displays
  20. 20. Primary Flight Display
  21. 21. Navigation Display
  22. 22. Flight Management System/Computer
  23. 23. Página de Saídas (DEPARTURES): SIDs. Pistas.
  24. 24. Página de Pernas (LEGS): Perna atual em magenta. Waypoints. Distâncias. Restrições (Velocidade e Altitude).
  25. 25. Página de Chegadas (ARRIVALS): STARs. Aproximações.
  26. 26. Página de Progresso do Voo 1 (PROGRESS 1/2): Distância para o fixo. ETA. Combustível Remanescente.
  27. 27. Página de Referência de Posição (PROGRESS 2/3): Posição calculada FMS (PPOS) Posição dos sensores (IRS, GNSS e RadioPos) RNP&ANP
  28. 28. Página de Progresso RNP (Airbus)
  29. 29. 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”
  30. 30. RNAV with ILS
  31. 31. 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.
  32. 32. RNP APCH
  33. 33. Obrigado! “Representar, liderar e servir a indústria.” José Alexandre.T.G. Fregnani Diretor Assistente – Segurança e Operações de Voo IATA Brasil fregnanij@iata.org Tel: +55 11 2187 4236

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