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FUNDAMENTOS DE AVIÔNICA APLICADOS AO PBN Segurança e Operações de Voo IATA Brasil 22 de Outubro de 2013.

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1 FUNDAMENTOS DE AVIÔNICA APLICADOS AO PBN Segurança e Operações de Voo IATA Brasil 22 de Outubro de 2013

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  Navegação Convencional.  RNAV  Sensores  RNP  ANP  Limitações  Displays  FMS Roteiro

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 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  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. Navegação de Área (RNAV)

7 Sensores - Solução DME/DME DIST2 DIST1 DME1 DME2 WPT XXXXX  Soluçao de menor acurácia pois depende da recepção de duas estações DME.  DMEs defasados em mais de 120 graus com a posição da aeronave apresentam soluções inacuradas.  Necessidade de algoritmo para ambiguidade de posição (solução hiperbólica).  Maior erro próximo às estações (efeito de escala vertical). WPT YYYYY

8 Sensores - Solução VOR/DME RADIAL & DIST1 DME1 WPT XXXXX  Soluçao com melhor acurácia pois depende da recepção de estações DME associadas a um VOR.  Erro devido a flutuação do sinal de VOR e alcance em função do FL.  Maior erro próximo às estações (efeito de escala vertical). WPT YYYYY

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 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.

11 Sensores - Solução de Posição  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). GPS1 GPS2 IRS1 IRS2 RADIO POS PPOS

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 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 ANP (Actual Navigation Performance) FMS DB  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.

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 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 IRS2 RADIO POS PPOS IRS1

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 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 Displays

20 Primary Flight Display

21 Navigation Display

22 Flight Management System/Computer

23

24  Página de Inicialização (POSINIT):  GPS POS  Ref Airport  Gate  LAST POS

25  Página de Rota 1 (RTE 1/2):  Company Route (manual).  Datalink Request.

26  Página de Saídas (DEPARTURES):  SIDs.  Pistas.

27  Página de Pernas (LEGS):  Perna atual em magenta.  Waypoints.  Distâncias.  Restrições (Velocidade e Altitude ).

28  Página de Chegadas (ARRIVALS):  STARs.  Aproximações.

29  Página de Progresso do Voo 1 (PROGRESS 1/2):  Distância para o fixo.  ETA.  Combustível Remanescente.

30  Página de Referência de Posição (PROGRESS 2/3):  Posição calculada FMS (PPOS)  Posição dos sensores (IRS, GNSS e RadioPos)  RNP&ANP

31 Página de Progresso RNP (Airbus)

32 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”

33 RNAV with ILS

34 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.

35 RNP APCH

36 José Alexandre.T.G. Fregnani Diretor Assistente – Segurança e Operações de Voo IATA Brasil Tel: “Representar, liderar e servir a indústria.” Obrigado!


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