NAVEGAÇÃO BASEADA EM PERFORMANCE (PBN)
Generalidades e histórico
No início de 1980, a comunidade da aviação concordou em estabelecer novas estratégias para gerir com segurança os aumentos esperados no tráfego aéreo nos próximos anos. A ICAO – Organização Internacional de Aviação Civil, criou uma comissão especial sobre o Futuro do Sistema de Navegação Aérea (FANS). Uma das responsabilidades do comitê FANS foi desenvolver conceitos operacionais para sistemas de navegação aérea futura.
Os esforços do comitê FANS resultou no conceito FANS, que propôs novos recursos relacionados a comunicações, navegação e vigilância. Relativas à navegação, o comitê FANS identificou a necessidade de uma navegação com base no desempenho e desenvolveu o que chamou de navegação de Desempenho Capability (RNPC). Anos mais tarde, em início de 1990, a fim de segregar desempenho e capacidade, o RNPC depois evoluiu para o conceito de Performance de Navegação Requerida (RNP).
Em 1997, o RTCA lança o documento DO-236, que estabelece uma fundação para os conceitos de RNP e RNAV. Definiu os conceitos e padrões de design de equipamentos para apoiar o que ele nomeou como “Operações RNP-RNAV”.
Em 1999, a ICAO adotou o conceito RNP e publicou o documento ICAO Doc 9613 – Manual de Performance de Navegação Requerida.
O conceito ICAO RNP estabeleceu alguns tipos RNP para definir os requisitos de desempenho, mas todos eles foram para aplicação em rota. Desde que o conceito RNP foi insuficiente para as operações de terminal e de abordagem, diferentes soluções começaram a ser implementadas, por exemplo; o Tipo RNAV B nos EUA e RNAV P na Europa).
Além disso, o conceito RNP continuou a evoluir na indústria da aviação e diferentes termos e conceitos surgiram. Um exemplo é o conceito de Tipos RNP RNAV abordados no RTCA DO-283, lançado em 2002. A falta de harmonização através das normas de navegação múltiplas, que existia em diferentes regiões, evidentemente feito por RNP operacional não é rentável para os operadores.
O conceito de Navegação Baseada em Performance (PBN) foi introduzido em 2008 com a publicação da terceira edição da ICAO Doc 9613 – Manual de Navegação Baseada no Desempenho. O conceito PBN substituía o conceito ICAO RNP anterior. Ela representa um esforço para ICAO harmonizar as diferenças regionais de várias especificações RNAV e RNP em um conjunto globalmente padronizados de aplicações PBN.
O conceito PBN foi desenvolvido para responder ao espaço aéreo rigorosos requisitos e baseia a sua fundamentação em dois conceitos-chave de navegação: Navegação de Área (RNAV) e Performance de Navegação Requerida (RNP).
Diferentemente do conceito RNP, o conceito PBN definido não só performance (precisão, integridade, continuidade, disponibilidade), mas também em requisitos de funcionalidade (por exemplo, direção caminho e exibição de interfaces) para sistemas RNAV e RNP. Estes requisitos são necessários para as operações propostas em um determinado espaço aéreo.
Neste contexto, os requisitos de desempenho e funcionalidade são identificados nas especificações de navegação (por exemplo, RNAV 1). As especificações de navegação identificam a escolha de sensores de navegação e equipamentos aplicáveis para satisfazer os requisitos de desempenho. As especificações de navegação são utilizadas em conjunto com o NAVAID disponível, infraestrutura (por exemplo, GNSS) para apoiar uma navegação especial e aplicação por exemplo de; SID ou STAR).
O estado de implementação PBN em vários países está disponível no seguinte endereço web: http://gis.icao.int/PBN/. De acordo com a terminologia da ICAO, especificações de navegação têm um número associado. Este número indica a precisão dentro da qual o erro total do sistema (TSE) deve ser de, pelo menos, 95% do total do tempo de voo.
Por exemplo, a especificação RNAV 10 tem uma navegação associado precisão de 10 MN. Significa que o TSE lateral deve estar dentro de ± 10 MN para, pelo menos, 95% do tempo total de voo. Para mais detalhes sobre as fontes de erro associadas com sistemas RNAV, consulte ICAO Doc 9613, capítulo 2. Em termos gerais, o atual conceito da ICAO PBN não abrange ainda o completo conceito RNP-RNAV, conforme definido em RTCA DO-236B e DO-283A. O conceito PBN deverá crescer para estender suas atuais aplicações até que se cumpra o conceito por completo.
Implantação do conceito de PBN – AIC 26/09
Esse conceito, tem o objetivo de aliviar o congestionamento reduzindo o voo controlado contra o terreno (CFIT), alivia os pontos de estrangulamento e reduz os atrasos aumentando a capacidade de acesso aos aeródromos. Aumentar a eficiência produzindo um ambiente integrado que permite que os procedimentos padronizados da tripulação permitindo, simultaneamente, operações mais eficientes. Navegações mais precisas, significa que as pessoas no solo recebam menos ruído dos jatos, economiza combustível e assim abordar as questões ambientais. Proporcionar benefícios significativos na segurança, eficiência e para o meio ambiente.
Centro de controle de área de Curitiba.
O conceito especifica os requisitos de desempenho do sistema RNAV para as aeronaves que operam em uma rota ATS (Rota Específica), em um procedimento de aproximação por instrumentos ou em um espaço aéreo definido.
Os requisitos são definidos em termos de:
- PRECISÃO – grau de conformidade de uma posição estimada em relação a posição verdadeira.
- INTEGRIDADE – Capacidade de alertar quando ocorre um erro.
- CONTINUIDADE – grau ao qual o sistema consegue continuar operando sem interrupção.
- DISPONIBILIDADE – proporção de tempo que o sistema permanece em condição de funcionamento.
PBN- Principais benefícios
- Aumento da segurança do espaço aéreo;
- Redução da distância e tempo de voo;
- Otimização das trajetórias de chegada aos aeroportos e ao espaço aéreo, em qualquer condição meteorológica;
- Implementação de trajetórias de aproximação, saída e chegada mais precisas;
- Redução dos atrasos nos espaços aéreos;
- Redução da carga de trabalho do controlador de tráfego aéreo;
O PBN depende:
- Da instalação, a bordo da aeronave, do sistema RNAV, que será aprovado para atender aos requisitos funcionais e de performance de navegação.
- Do cumprimento, por parte da tripulação de voo, dos requisitos operacionais para as operações RNAV;
- De um conceito definido de espaço aéreo que inclua a aplicabilidade das operações RNAV e/ou RNP; e
- Da disponibilidade de uma infraestrutura de auxílios à navegação aérea adequada.
Tipos de Navegação
Os sistemas RNAV e RNP são fundamentalmente similares. A diferença chave consiste no requerimento para a monitorização e alerta de performance a bordo. Uma especificação de navegação que inclua este requerimento é referida como uma especificação RNP. Uma que não inclua este requerimento é referida como uma especificação RNAV.
Atualmente, o conceito de navegação utilizado pelo ICAO é o PBN que especifica que os requerimentos de performance dos sistemas RNAV das aeronaves sejam definidos em termos de precisão, integridade, disponibilidade, continuidade e funcionalidades necessárias às operações propostas no contexto de um conceito particular de espaço aéreo.
O conceito PBN representa uma mudança da navegação baseada em sensores para uma navegação baseada em performance. Englobado neste novo conceito de navegação, encontram-se as especificações RNP que dizem respeito à fase de aproximação. Assim, aos novos tipos de tecnologias de aproximação emergentes são atribuídos as designações de RNP APCH ou RNP AR APCH.
Existem especificações RNP e especificações RNAV.
RNP – Compreende o requisito de contar com monitoração e alerta de performance a bordo da aeronave, e está designada como um RNP “X”, onde o “X” é o valor de precisão associado à performance de navegação.
RNAV – NÃO prevê os requisitos de monitoração e alerta de performance e, da mesma forma, está designada como RNAV “X”.
Especificações RNAV x RPN
PBN – Performance Based Navigation (Navegação Baseada em Performance)
Entendido como a grande virada na transição do voo convencional, baseado em sistemas de solo, para uma navegação baseada em performance, sistemas de maior autonomia e satélites, os procedimentos PBN começam a ser executados no País em algumas regiões.
São muitos os benefícios propiciados pelo novo conceito. Dentro dos próximos anos, o PBN irá alterar o paradigma da navegação aérea convencional, redesenhando e otimizando a estrutura dos trajetos de navegação. O recurso viabilizará uma rota menor e melhor controlada, além de aproximações muito mais precisas, utilizando satélites e sistemas avançados de gestão de voo e inercial.
O conceito de PBN especifica que os requerimentos de performance dos sistemas RNAV das aeronaves sejam definidos em termos de precisão, integridade, disponibilidade, continuidade e funcionalidade necessárias às operações propostas no contexto de um conceito particular de espaço aéreo. O conceito PBN representa uma mudança da navegação baseada em sensores para uma navegação baseada em performance. Os requerimentos de performance são identificados em especificações de navegação, que também identificam a escolha dos sensores de navegação e equipamento, que pode ser utilizado para cumprir com os requerimentos de performance. Estas especificações de navegação providenciam guias específicos de implementação para estados e operadores de forma a facilitar uma harmonização global.
O conceito PBN é um dos vários fatores contribuintes para o conceito de espaço aéreo, sendo baseado na utilização de um sistema RNAV. Comunicações, vigilância ATS e ATM são também elementos essenciais a este conceito.
Por razões de legado associadas com o anterior conceito de RNP, o PBN encontra-se limitado a operações com requerimentos de performance lateral linear. Por esta razão, operações com requerimentos de performance lateral angular, ou seja, operações de aproximação e aterragem com orientação vertical com requerimentos de performance APV-I e APV-II, bem como operações de aproximação e aterragem de precisão ILS/MLS/GLS, não são consideradas PBN.
De uma perspectiva do PBN, é muito provável que as aplicações de navegação progridam de 2D para 3D/4D, apesar de ser difícil de determinar prazos concretos. Consequentemente a monitorização e alerta de performance a bordo está ainda para ser desenvolvida para o plano vertical (RNP vertical). É também possível que os requerimentos de performance angular associados com a aproximação e aterragem sejam incluídos nos objetivos do PBN no futuro. Contudo estas características ainda não estão disponíveis [ICAO, 2008] e como tal não serão abordadas neste trabalho.
A mudança de filosofia vem acompanhada de uma significativa reformulação. Acostumada a voar de forma angular, delimitada por auxílios instalados em terra, a aeronave, passará – à medida que o PBN for implementado – a voar de forma mais linear. Isso porque as rotas considerarão a navegação ponto a ponto e não mais a interceptação de radiais e magnéticas e sim por posições definidas por satélites. No PBN, além da melhoria dos auxílios em rota, na aproximação com o solo, o uso do sistema GNSS passou a ser obrigatório para melhorar a fase de pouso e em alguns casos substituindo o ILS padrão. Atualmente, o sistema de navegação baseado em Performance recebeu um reforço, são os sistema de solo SBAS e GBAS. SBAS significa Space Based Augmentation System enquanto GBAS é o Ground Based Augmentation System. Em ambos os sistemas a ideia é medir os pequenos, mas ainda significativos, desvios nos sinais de satélite GPS, descobrir a correção necessária e enviá-la para a aeronave em aproximação, que pode então determinar a sua posição no espaço com a precisão necessária para uma abordagem de precisão. Ambos os sistemas também fornecem a monitoração de integridade necessária.
