Area Navigation (RNAV) é um sistema de navegação que permite a

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SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO DE ÁREA (RNAV)
Area Navigation (RNAV) é um sistema de navegação
permite a operação em rotas que se unem em quaisquer
pontos, dentro dos limites de precisão estabelecidos e
necessidade de sobrevoarem ajudas-rádio de terra.
que
dois
sem
RNAV foi identificado como sistema de navegação do futuro, na
Europa. Os Ministros dos Transportes europeus concordaram numa
estratégia que inclui os requisitos para a existência obrigatória a
bordo, de equipamento RNAV, desde 1998.
As aeronaves não equipadas
serão excluídas da operação em espaço aéreo RNAV.
1
FL335
FL195
FLIGHT PROFILE
ATS Route
Direct RNAV Route
SID / STAR
O sistema RNAV permite a operação em qualquer rota
desejada, dentro da cobertura dos sinais de navegação de
estações referenciadas ou dentro dos limites de operação de
um sistema autónomo, ou ainda através da combinação de
ambos.
Foi desenvolvido para proporcionar mais liberdade lateral,
melhorando a eficiência da operação e, assim, atenuando o
congestionamento nos corredores aéreos mais utilizados.
2
Navegação Rádio convencional vs RNAV
Navegação Rádio Convencional:
entre ajudas-rádio.
Navegação RNAV:
directa entre WPT’s
definidos por fixos fantasmas.
Navegação de Área (RNAV)
APOIADO EM
APOIADO EM
FMS / DME
GPS
3
120
90
60
30
0
PREVISÃO DO AUMENTO DE TRÁFEGO NA EUROPA
RELATIVAMENTE A 1995
BENEFÍCIOS DO SISTEMA RNAV
• Redução da distância, tempo e combustível.
• Aumento da capacidade das rotas, pela optimização do
espaço aéreo disponível e definição de rotas mais directas
e que evitam o sobrevoo de áreas terminais mais densas.
• Redução nos critérios de separação vertical e horizontal.
4
O sistema RNAV proporciona capacidade de navegação
acrescida.
O equipamento RNAV pode calcular a posição do avião, rota
actual e velocidade terreno, proporcionando dados relativos
ao segmento de voo seleccionado pelo piloto.
O equipamento típico fornecerá distâncias, tempos, azimutes
e desvio lateral relativos ao “waypoint” seleccionado “TO” ou
“active”, ou a uma rota seleccionada.
A posição pode ser apresentada de vários modos, na maioria
delas em termos de posição do avião relativamente a uma
rota desejada e pré-calculada.
A maioria dos equipamentos RNAV podem usar qualquer
desvio lateral do avião numa rota desejada para criarem
sinais de guiamento lateral (LNAV) para o piloto-automático.
Nos equipamentos RNAV menos sofisticados, estas acções
correctivas serão executadas manualmente.
5
A estrutura de rota pode ser organizada entre qualquer ponto
de partida e chegada para reduzir a distância de voo e a
separação do tráfego.
Os aviões podem ser orientados nas áreas terminais ao
longo de várias trajectórias de partida e de chegada de forma
a aumentar o fluxo de tráfego.
Podem ser desenvolvidas e certificadas aproximações por
instrumentos nalguns aeroportos sem a existência de ajudas
de navegação de aterragem locais.
Outra das vantagens do sistema BRNAV reside no facto das
rotas não se cruzarem todas no mesmo ponto, facilitando os
procedimentos ATC e reduzindo o risco de colisões nesses
pontos.
NAV. Rádio Convencional
RNAV
6
NÍVEIS DE CAPACIDADE RNAV
• 2D RNAV
Capacidade de navegação apenas no plano horizontal.
• 3D RNAV
Acrescenta capacidade de guiamento no plano vertical.
• 4D RNAV
Acrescenta o referencial “tempo” ao 3D RNAV.
TIPOS DE SISTEMAS RNAV
• BASIC RNAV (B-RNAV)
Exige que, pelo menos durante 95% do tempo de voo,
seja garantida uma precisão de 5 NM.
No espaço EUROCONTROL, esta capacidade é obrigatória para todas
as aeronaves com capacidade igual ou superior a 30 passageiros.
• PRECISION RNAV (P-RNAV)
Exige que, pelo menos durante 95% do tempo de voo,
seja garantida uma precisão de 1 NM.
O P-RNAV ainda não foi implementado.
7
RNP - Required Navigation Performance
A Navegação Aérea convencional baseava-se numa estrutura
de corredores aéreos e em procedimentos IFR apoiados em
rádio-ajudas do tipo NDB, VOR e ILS.
Este sistema tem utilizado rotas e procedimentos IFR não
optimizados, resultando numa gestão menos eficaz do
espaço aéreo, face às necessidades impostas pelo tráfego
actual.
O uso generalizado de sistemas RNAV e dos GNSS
possibilita uma maior flexibilidade na definição de rotas, de
procedimentos e da própria estrutura do espaço aéreo e,
simultaneamente, aumenta a segurança de voo.
Os actuais sistemas multi-sensor podem integrar várias das
fontes referidas, de modo a fornecerem navegação mais
precisa e fiável.
Devido às diferentes capacidades de desempenho daquelas,
os sistemas RNAV podem satisfazer diferentes níveis de
Desempenho Requerido de Navegação (RNP - Required
Navigation Performance).
8
Para optimizar o potencial dos sistemas RNAV, a ICAO, a
FAA, a JAA e o EUROCONTROL têm vindo a implementar,
gradualmente, novos regulamentos e requisitos relativos a
navegação e a gestão de espaço aéreo de acordo com o
conceito RNP.
Nessa conformidade, podem ser usados vários sistemas de
navegação, isolados ou combinados, desde que a aeronave
atinja o RNP.
O RNP tem como objectivo proporcionar standards de
desempenho que podem ser aplicados e usados por
aeronaves e fabricantes de equipamento aeronáutico,
planeadores, em operação e certificação de aeronaves, por
pilotos, controladores e autoridades aeronáuticas.
O RNP pode ser aplicado à “obstacle clearance” ou aos
requisitos de separação de aeronaves, por forma a
assegurar um nível consistente de aplicação.
9
A ICAO definiu os valores de RNP para a navegação nas
quatro áreas de voo típicas: oceânica, rota, terminal e
aproximação.
O RNP aplicável a um determinado segmento de espaço
aéreo, rota ou procedimento é designado pelo seu RNP Level
ou RNP Type.
Por definição, o RNP Level ou RNP Type é um valor
tipicamente expresso como uma distância, em milhas
náuticas, a partir do procedimento, rota ou trajectória dentro
da qual uma aeronave opera.
RNP
USO TÍPICO
0. 3
Aproximação
(1)
1
Terminal
(2)
5
Rota
10
Oceânica
(1) P-RNAV
(2) B-RNAV
10
Quando a operar em espaço RNP, a tripulação deve:
• Compreender claramente os requisitos para operação
de aeronaves em ambiente RNP;
• Alertar o ATC em caso de falha de equipamento ou outro
mau funcionamento que ocasione a perda de capacidade
para operar num determinado espaço RNP;
• Deve estar preparada para rever a rota ou alterar a
operação até que o nível RNP adequado possa ser
garantido, quando se aperceber que esse nível RNP não
pode ser atingido.
BASIC RNAV (B-RNAV)
Significa que deve ser mantido um desempenho RNP-5.
A aeronave deve ser capaz de permanecer dentro de 5 NM para a
esquerda ou direita da linha central durante 95% do tempo.
< 5%
5 NM
5 NM
100%
Este nível de precisão de navegação é comparável ao atingido com
técnicas convencionais de navegação nas rotas ATS definidas por
VOR/DME, quando as estações distam menos de 100 NM entre
elas.
11
BASIC RNAV (B-RNAV)
> FL 195
5 nm
5 nm
5 nm
5 nm
BASIC RNAV (B-RNAV)
No espaço aéreo ECAC (European Civil Aviation Conference),
as fontes primárias de navegação serão, pelo menos até 2005,
VOR/DME, DME/DME e GPS.
A introdução do sistema de referência geodésico WGS-84
proporcionará um aumento significativo da precisão das
coordenadas geográficas.
< 5%
5 NM
5 NM
100%
12
BASIC RNAV (B-RNAV)
A necessária infra-estrutura B-RNAV (e.g. ajudas-rádio, Rotas
ATS B-RNAV, procedimentos B-RNAV, coordenadas de
navegação) será da responsabilidade dos estados membros
do ECAC.
Cada estado deverá assegurar os serviços de apoio (i.e.
comunicações, navegação e surveillance) dentro da sua área
de responsabilidade para uma operação segura.
< 5%
5 NM
5 NM
100%
BASIC RNAV (B-RNAV)
Para BRNAV, as aeronaves devem estar equipadas com um
sistema RNAV que satisfaça os requisitos RNP- 5.
As aeronaves mais evoluídas terão Flight Management
System (FMS) calculando a posição a partir de duas estações
DME ou sistemas múltiplos com VOR, DME e GPS.
As aeronaves mais velhas ou pequenas, não possuindo
este nível de equipamento, deverão ter VOR/DME como
equipamento alternativo.
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PRECISION RNAV (P-RNAV)
Significa que deve ser mantido um desempenho RNP-1.
A aeronave deve ser capaz de permanecer dentro de 1 NM para a
esquerda ou direita da linha central durante 95% do tempo.
< 5%
1 NM
1 NM
100%
Este nível de precisão de navegação obriga a que as aeronaves
estejam equipadas com sistemas de navegação apoiados em EGI’s
com capacidade RAIM / FDE.
PRECISION RNAV (P-RNAV)
RNP-1
1 nm
1 nm
1 nm
1 nm
14
A precisão necessária para operação em espaço RNAV é
conseguida usando algumas ou todas as fontes de informação
de navegação seguintes :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
VOR / DME
ILS / MLS
DME / DME
LORAN-C
DECCA
GNSS
INS / IRS
DOPPLER
ADC
Tempo
VOR / DME
O Track-line Computer (TLC) é um sistema RNAV, usual em
aviação geral, baseado em azimute e distância a partir de um
VOR/DME ou de um VORTAC.
É igualmente designado por sistema “RHO-THETA”. Com o
computador de rota, o piloto move, virtualmente, a estação para
qualquer localização dentro do seu alcance de recepção.
15
VOR / DME
Esta “estação fantasma” é criada, pelo TLC, após introdução da
distância (RHO) e do azimute (THETA) do “waypoint”, a partir
do VOR/DME, na janela apropriada do CDU.
Uma série destas “estações fantasma” definem uma rota
RNAV.
VOR / DME
Sistema Integrado de Navegação VOR/DME RNAV
16
VOR / DME
VOR/DME RNAV é usado para voar de Belgrade para Haines numa rota directa
que cruza o Mystic VORTAC 180º RAD / 23 NM.
O piloto define, no painel de controlo, o WPT # 1 como 180º/23NM, o WPT # 2
MEEKER VORTAC 360º/15NM no painel; o WPT # 3 é 360º/22NM.
A rota directa de Belgrade para Haines (191 NM) é 24 NM menor do que a rota
definida pelos corredores aéreos convencionais.
VOR / DME
WAYPOINT 3
064/49
O piloto pode colocar o waypoint # 3 no aeroporto de destino (064º/49NM / MIP
VORTAC), permitindo uma navegação directa entre o waypoint # 2 e Haines.
A leitura DME dará uma indicação constante da distância para o destino.
Os modernos Flight Management Systems (FMS) usam frequentemente sistemas DME/DME
(RHO-RHO) que comparam numerosos sinais DME (dentro do seu alcance) para fornecer
informação de posição, tempo e distância.
17
LORAN-C
• Sistema hiperbólico de pulsos;
• Opera na banda de frequências de 90 a 110 KHz;
• O sistema baseia-se na medição da diferença de tempo entre a
recepção de sinais de pulso de um grupo/cadeia de estações.
(Usado em navegação aérea e marítima, onde existe cobertura)
LORAN-C
• Alcance: Groundwaves:
Skywaves:
1200 NM (água); 900NM (terra) / dia
2500 NM / dia e noite
• Precisão: Groundwaves:
0,2 NM
1,0 NM (alcances de 1000 NM)
10 – 20 NM (até alcances de 2500 NM)
Skywaves:
18
LORAN-C
Uma cadeia consiste numa estação “MASTER” ligada a um
máximo de quatro estações “SLAVE”, na qual todos os sinais
estão sincronizados com a estação “master”.
O receptor de LORAN-C mede a diferença de tempo entre o
sinal da “master” e, pelo menos, duas “slave”, de modo a
formar um fixo de 3 LOP’s.
LORAN-C
Cobertura do sistema
LORAN-C, no continente
americano:
- 48 estados continentais
- Áreas costeiras
-Alaska (parte)
Extendida a sua operação
até 2008
19
LORAN-C
NELS continuously provides Eurofix dGPS
services from 4 stations with the following
coverage:
LORAN-C STATUS INFORMATION:
(http://www.navcen.uscg.gov)
“The Northwest European Loran-C System (NELS) will be discontinued on 1 January 2006.
However the Loran-C signal will remain available in part of the present coverage area.”
DECCA
•
É um sistema de navegação hiperbólica
•
Funciona na banda LF: 70 a 130 KHz
•
Em desactivação a partir de 2000
•
Alcance de até 300 NM (dia) / 200 NM (noite)
20
DECCA
•
Princípio de funcionamento baseado no diferencial de alcances
obtido pela comparação de fases
•
Apoiado por stations chains, compostas de uma estação
master e até 3 estações slave
•
Usado por navios, helicópteros e aeronaves de curto raio de
acção, que o têm vindo a substituir por receptores GPS
•
Precisão
Dentro da área de cobertura, 95% dos fixos possuem a
seguinte precisão:
noite: 4 NM
dia (inverno): 2 NM (*)
¾
¾ dia (restantes épocas): 0,5 NM
¾
¾
¾
¾
(*) Aparecimento de algumas ondas refletidas (skywaves), devido ao enfraquecimento da camada D
AFS1
DECCA
COBERTURA
21
Slide 41
AFS1
D LAYER or D REGION: The lowest region of the ionosphere, existing only during the day and
extending from about 50 to 90 kilometers above the earth.
Arménio Sá; 30-03-2005
GLOBAL POSITIONING SYSTEM - GPS
É um sistema de posicionamento por satélite desenvolvido
pelo DoD para uso em terra, mar e ar.
É o principal componente do sistema ICAO de GNSS - Global
Navigation Satellite System.
A constelação inclui 24 satélites operacionais que
proporcionam informação de posição, global e contínua ,
precisa e tridimensional.
O sistema russo GLONASS e, futuramente, o europeu GALILEO,
poderão servir de alternativa ao sistema GPS.
22
Para posicionamento 3D por GPS, deverão ser recebidos 4
satélites (ou 3 mais um sinal de altitude barométrica)
proporcionando latitude, longitude, altitude e tempo, para
além de um outro satélite para verificação.
A capacidade RAIM / FDE dos receptores, verifica a
integridade da informação fornecida por cada um dos
satélites recebidos e produzem um alerta se aquela não se
verificar dentro dos parâmetros estabelecidos (RAIM), ao
mesmo tempo que rejeita o(s) satélite(s) que origina(m) a
falha na integridade (FDE).
(IFR SID não é permitida se o RAIM prevê uma falha de mais de 5 minutos
durante o voo planeado Æ a rota ou a hora de descolagem deverão ser
alteradas, para evitar a falha)
RAIM > 5 satélites
FDE > 6 satélites
23
INERTIAL NAVIGATION SYSTEM - INS
O Inertial Navigation System (INS) é sistema de
navegação autónomo, totalmente independente de fontes
externas, nomeadamente de ajudas-rádio baseadas em
terra.
É o único sistema de navegação que satisfaz,
praticamente, todos os requisitos do sistema ideal,
nomeadamente:
• Informação terreno (posição geográfica, V/T, etc.);
• Cobertura global;
• Autónomo (self-contained);
• Operação passiva;
• Imune à EW;
• Flexível.
24
Após lhe ter sido fornecida a posição inicial, é capaz de
actualizar continuamente a posição, atitude e rumo, através
da detecção contínua e extraordinariamente precisa das
acelerações verificadas nos 3 eixos.
Assenta no postulado das 3 Leis do Movimento.
Tem capacidade para solucionar todos os problemas de
navegação, calculando rotas e distâncias entre dois pontos,
desvios laterais, ETA’s, V/T e, se lhe for fornecida
informação suficiente para calcular a VAV, fornecerá
informação de vento.
Igualmente, fornece informação de navegação (guidance)
para os instrumentos de voo (HSI, ADI) e para o Flight
Director.
25
DOPPLER
• O sistema de navegação DOPPLER baseia-se num
RADAR que, aplicando o princípio do efeito Doppler,
determina a V/T e a DERIVA da aeronave.
• É um sistema de navegação autónomo, activo.
• Oferece cobertura global.
DOPPLER
• Opera na banda SHF: 8800 a 13300 MHz.
• Preciso sobre terra e sujeito a maiores erros sobre água.
26
27

Area Navigation (RNAV) é um sistema de navegação que permite a

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