Conceptos RNAV/RNP

Concepto RNP

La mayor parte de los requisitos de la Aviación Civil presentan un carácter operacional, inciden directamente en las prestaciones que se desean obtener y, por tanto, condicionan el diseño de los nuevos sistemas de navegación.

Estos requisitos se determinan partiendo de un objetivo global de seguridad especificado, el cual se traslada, en el dominio de la navegación, al denominado concepto RNP, definido por OACI como una declaración de las prestaciones necesarias para operar dentro de un espacio aéreo determinado. Asociado al concepto RNP, se define una región de confinamiento alrededor de cada trayectoria y cada fase de vuelo.

Dicha región puede visualizarse como una secuencia de ventanas que debe atravesar la aeronave de forma satisfactoria. La noción clave de dicho concepto es el criterio de protección del espacio aéreo, (por ejemplo, una aeronave puede abandonar la región de confinamiento una sola vez por cada 10 millones de operaciones).

Se trata, pues de diseñar la aeronave y el sistema de navegación, de tal modo que ésta no abandone de manera involuntaria la región de confinamiento, siendo los parámetros RNP aquellos requisitos necesarios para mantener dicha aeronave dentro de la región.

Los tipos de RNP para las operaciones en ruta se identifican mediante un solo valor de exactitud, definido como precisión de prestación mínima de navegación requerida dentro de un espacio aéreo determinado (p.ej.: RNP-10, RNP-5, RNP-1).

Los tipos de RNP para las operaciones de aproximación, aterrizaje y salida se definen en términos de precisión, integridad, continuidad y disponibilidad de navegación requerida.

Aunque algunos tipos de RNP contienen solamente la especificación de precisión de la prestación lateral, otros tipos también incluyen especificaciones de prestación vertical. Los tipos con especificación de precisión lateral solamente están destinados a operaciones de aproximación o salida que no sean de precisión.

Los tipos de RNP se definen en el Doc 9613-AN/937 "Manual on Required Navigation Performance (RNP)" de OACI.

Los parámetros que definen el concepto RNP son:

• Precisión. Es una característica física intrínseca al sistema de navegación, y es la primera que se evalúa para certificarlo. Suele definirse como la diferencia entre la posición estimada y la posición real, y se expresa de forma estadística como un determinado percentil en la distribución (típica) de errores.

• Disponibilidad. Probabilidad de que el sistema sea capaz de proporcionar la precisión requerida (con los correspondientes valores de integridad y continuidad) en la operación deseada. Suele expresarse como un porcentaje de tiempo, evaluado sobre largos periodos (p.ej.: 1 año), en el que el servicio se encuentra disponible al tener en cuenta tanto las interrupciones planeadas como las no planeadas.

• Integridad. Medida de la confianza puesta en la validez de la información (p.ej.: precisión de navegación), proporcionada por el sistema total (incluyendo la función de navegación y guiado - p.ej.: autopiloto). La integridad comprende la habilidad de un sistema supervisor para proporcionar a tiempo alertas que adviertan cuándo el sistema no debe ser utilizado para la operación deseada (p.ej.: la precisión que proporciona excede un determinado nivel denominado Límite de Alarma). En este contexto, el tiempo de alerta viene definido como el máximo periodo de tiempo transcurrido entre la ocurrencia de un fallo (p.ej.: un parámetro fuera de tolerancias) y la notificación al usuario de que dicho fallo ha ocurrido.

• Continuidad. Capacidad del sistema para realizar su función (p.ej.: proporcionar la precisión demandada con la requerida integridad), en ausencia de interrupciones no programadas. En términos RNP, la continuidad no es más que un tiempo medio entre interrupciones no programadas de disponibilidad.

Descripción de la RNAV

La RNAV se define como un método de navegación que permite la operación de aeronaves en cualquier trayectoria de vuelo deseada, ya sea dentro de la cobertura de las ayudas a la navegación (VOR/DME, DME/DME, LORAN C, GPS/GNSS), dentro de los límites de las prestaciones de sistemas autónomos (INS/IRS), o de una combinación de ambas posibilidades (Doc. OACI 9613-AN/937: "Manual on Required Navigation Performance (RNP)").

Las técnicas RNAV permiten realizar vuelos por cualquier ruta elegida, dentro de la cobertura de disponibilidad e integridad de los sistemas utilizados, sin necesidad de volar sobre puntos fijos definidos por las radiayudas terrestres. Los equipos RNAV de a bordo determinan automáticamente la posición de la aeronave procesando los datos recibidos desde uno o más sensores y guían la aeronave de acuerdo a las instrucciones apropiadas de seguimiento de la ruta establecida por los puntos de recorrido fijados.

Para la determinación de la posición de la aeronave por los equipos RNAV de a bordo, los datos de entrada pueden ser obtenidos de los siguientes sistemas de navegación:

• DME/DME
• VOR/DME
• INS
• LORAN C (con limitaciones de uso)
• GPS (con limitaciones de uso)

La calidad de la información de posición RNAV depende de dos elementos críticos:

• La precisión de las fuentes de entrada al sistema RNAV.
  
  
• La base de datos de navegación usada por el equipo RNAV.

En función de la precisión de navegación requerida (RNP) que puede conseguir el equipo RNAV, distinguiendo entre los términos adoptados antes y después de la aparición de los Estándares de Prestaciones Mínimas de los Sistemas de Aviación (MASPS), los sistemas se pueden resumir como muestra la siguiente tabla:

Los sistemas RNAV se clasifican en cuanto a su potencialidad en:

• RNAV 2D: sistema capaz de realizar navegación de área en el plano horizontal.
• RNAV 3D: sistema que respecto al anterior se le ha agregado la capacidad de guía en el plano vertical.
• RNAV 4D: sistema que respecto al anterior se le ha agregado la función tiempo.

Beneficios de la RNAV

• Flexibilidad en el diseño de la estructura de rutas ATS.
  
  
• Reposicionamiento de las intersecciones de las aerovías.
  
  
• Rutas más directas >> mayor flujo de tránsito aéreo.
  
  
• Optimización de maniobras de espera.
  
  
• SIDs y STARs optimizadas.
  
  
• Mejora de los perfiles de descenso.
  
  
• Uso más eficiente del espacio aéreo disponible, con rutas más flexibles y aplicación del concepto FUA (Uso Flexible del espacio aéreo).
  
  
• Reducción de las distancias de vuelo >> ahorro de combustible.
  
  
• Optimización de la infraestructura de navegación basada en tierra.
  
  
• Beneficios medioambientales: menores emisiones gaseosas de las aeronaves, debido a la optimización de las trayectorias, y menor impacto acústico gracias a la modificación de las rutas de salida y llegada..

Nota: Estudios de EUROCONTROL basados en simulaciones, han mostrado que se pueden obtener ganancias de hasta un 30% de capacidad sólo con la aplicación uniforme de la B-RNAV, en paralelo con una revisión de la red de rutas ATS y la implantación del concepto FUA. Con la implantación de la P-RNAV, ya sea total o en un entorno mixto (sólo en áreas restringidas), las ganancias en capacidad del espacio aéreo, y por tanto los beneficios obtenidos, serían aún mayores.