FUNDAMENTOS DE AVI ÔNICA APLICADOS AO PBN

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

2. Sobre a IATA • A IATA – International Air Transport Association é a associação da indústria do comércio global. • Fundadaem 1945 possui 240 membros e compreende 84% do tráfego regular internacional. • Nossamissão é representar, liderar e servir a indústria. • A IATA entregaPadrões e Soluçõesparagarantir um transporteaéreoseguro e bem-sucedido.

3. Roteiro • NavegaçãoConvencional. • RNAV • Sensores • RNP • ANP • Limitações • Displays • FMS

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 • Surgiuemmeados dos anos 60 parapermitirrotasmaisdiretas 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. 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 de4 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. Sensores - Solução DME/DME 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). DME2 DIST2 DIST1 DME1 WPT YYYYY

8. Sensores - Solução VOR/DME 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). RADIAL & DIST1 DME1 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 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, RadPos e IRS). PPOS IRS1 IRS2 RADIO POS

12. RNP - Conceito • Surgiu no início dos anos 2000 para permitir melhor aproveitamento das trajetórias. • Correspondeaodesempenho de navegaçãopara a operaçãoem um determinadoespaçoaéreo, expandindo o conceitoprecisão de navegação RNAV; • Elementos de desempenho de navegação: • Acurácia • Erro Total de Posiçãoigualoumenor a um certo valor em NM (RNP-X) em95% 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 alertaaospilotos. • É a base para a construção do conceito PBN!

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. 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: • VERIFICAR POSIÇÃO USANDO MEIOS CONVENCIONAIS DE NAVEGAÇÃO. • NOTIFICAR ATC IMEDIATAMENTE. • “NEGATIVE RNAV/RNP” • NO SOLO => Reinicialização dos sensores. • 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 PPOS IRS1 IRS2 RADIO POS

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

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. 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