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PBN-理透RNAV和RNP的概念
作者:小小螺絲釘
寫在前面的話:
早前我一同學跟班檢查被掛,教員在其不通過檢查單上寫有這么一段:分不清RNAV與傳統(tǒng)導航傳統(tǒng)導航的區(qū)別!老實講,自打?qū)W飛以來,自己也從來沒把什么PBN RNAV什么的弄明白過,對于航圖上RNAV ILS/DME z和傳統(tǒng)ILS/DME y不同的理解也僅僅停留在點對點,臺對臺上。以前總覺得用不到嘛無所謂,現(xiàn)在真的要用到了就真傻了!長痛不如短痛,今天我們就好好花點時間,好好的梳理梳理他們之間的聯(lián)系和關(guān)系以及怎么使用吧。
新墨西哥州霍布斯的中型機場lea縣 KHOB機場的RNP 進近
(圖:airport charts)▼
今天內(nèi)容提綱(全文預(yù)計需要10min):
1、PBN與傳統(tǒng)導航區(qū)別;
2、PBN的定義;
3、RNP和RNAV的定義和區(qū)別;
4、讀懂航圖之數(shù)據(jù)庫編碼;
5、PBN的應(yīng)用(重點);
6、PBN 程序運行的幾個理念;
2022年5月21日 Delta的319 最后進近于KSAN27號跑道(圖:Doug'Kempf)▼
傳統(tǒng)導航與PBN導航
傳統(tǒng)導航:使用向背臺導航
PBN:不依賴路基導航設(shè)施 。在導航范圍內(nèi),飛機可嚴任意航徑飛行,航路保護區(qū)小可以彎曲轉(zhuǎn)彎,選擇靈活,飛行航徑準確可以減少時間節(jié)約油量降低飛機對地面噪音影響,增加空域容量,降低復雜機場的運行標準。
PBN的定義
PBN (Performance Based Navigation)
基于性能導航:是指在相應(yīng)的導航基礎(chǔ)設(shè)施條件下,航空器在指定的空域內(nèi)或者沿航路、儀表飛行程序飛行時,對系統(tǒng)精確性、完好性、可用性、連續(xù)性以及功能等方面的性能要求。
是不是看到上面這些詞很熟悉但是又很陌生,航??荚嚳剂薔多遍,但是對這些專業(yè)的表達實在有點難以真正的理解。不著急我們簡單點來入手,先了解PBN三大部分組成:導航設(shè)施、導航規(guī)范、導航應(yīng)用。
導航設(shè)施:
陸基導航設(shè)施:DME 、VOR;
星基導航設(shè)施:GNSS(主用);
機載導航設(shè)施:INS/IRS;
增強系統(tǒng):SBAS(國內(nèi)無)、GBAS(國內(nèi)無)、ABAS(機載有AAIM、RAIM);
此處看看就行:一下子多了這么多陌生的設(shè)施,感覺又難上幾分,我們暫時只需要知道PBN在這些設(shè)施工作下開展的就行。具體怎么用我們后面再慢慢來研究。
繞飛雷雨的ND顯示
(圖:AvTurCruising)▼
導航規(guī)范:它是制定適航和運行審批材料的基礎(chǔ),包含RNAV規(guī)范和RNP規(guī)范。
我們可以簡單點理解:
PBN 包括:RNP和 RNAV。RNP和RNAV的定義
RNAV(regional area navigation)
區(qū)域?qū)Ш剑?span>一種導航方式,可以使航空器在導航信號覆蓋范圍之內(nèi),或在機載導航設(shè)備的工作能力范圍之內(nèi),或二者結(jié)合,沿任意期望的路徑飛行。
RNP(required navigation performance)所需導航性能:是指對指定空域內(nèi)運行所需要的導航性能精度的描述;具有機載導航性能監(jiān)視和告警能力OPMA(on board performance monitoring and alerting)的RANV。
RNP要求飛機具有OPMA能力(具有機載導航性能監(jiān)視和告警能力OPMA);
RNAV則不需要;
所以RNP=RNAV+OPMA。
需要注意的是:
RNP是要求飛機具有OPMA功能。
RNAV則沒有要求。
那么問題來了,OPMA到底是什么?
opma就是機載導航性能監(jiān)控和告警。“機載”,說明飛機本身就具有的導航性能監(jiān)控和告警功能。
MCDU進展頁▼
上面的圖,我們應(yīng)該很熟悉
MCDU進展頁面上顯示導航精度高/低
左邊紅框是飛機需要的導航性能RNP,右邊綠框是飛機導航性能的預(yù)計位置不確定性EPU。
通過比較飛機需要的導航性能RNP和飛機預(yù)計的性能情況EPU,OPMA可以監(jiān)控和告警。
如果EPU(飛機本身的偏差范圍)沒有超過RNP(飛機需要的導航性能),精度為高(HIGH)。
如果EPU超過RNP,精度為低(LOW)。
GPS PRIMARY LOST(圖:AAviation)▼
導航精度從LOW變成HIGH(或者從HIGH變 成LOW),MCDU和ND顯示信息NAV ACCUR UPGRAD(導航精度升級)(或 DOWNGRAD)(降級)信息。
當處于IRS/GPS模式時,如果GPS PRIMARY狀態(tài)符合兩個標準(之前描述的精度標準HIGH、一個完整性標準,沒有相應(yīng)警告。),在MCDU上顯示“GPS PRIMARY”(GPS主用功能)信息并且暫時顯示在ND上,這個標準表明飛行機組可以相信FMS的位置。如果GPS主用功能狀態(tài)不再符合其中一個標準(導航降級或完整性失效),GPS主用功能狀態(tài)失效并且MCDU和ND上顯示“GPS PRIMARY LOST”(GPS主用信息 失效)信息。可以清除MCDU書寫欄中的信息,但ND上的信息不能清除。
導航▼
進展頁的REQUIRED字段顯示RNP,按照優(yōu)先權(quán)降低的順序:
飛行機組輸入的值
導航數(shù)據(jù)庫程序值
系統(tǒng)的默認值
拓展:默認的區(qū)域RNP數(shù)據(jù)
航路2NM
終端區(qū)域1NM
進近
GPS / RNAV(GNSS)0.3海里
其他情況0.5海里既然輸入值RNP擁有最高優(yōu)先級,我們來思考一個問題:
默認航路RNP為2.0nm,假如ATC告訴你,當前航路的所需RNP值為9.0nm,你怎么輸入?2還是9?
當然當飛行機組輸入的RNP大于所公布的公布RNP值,顯示下列其中一個信 息:'PROCEDURE RNP IS XX.XX'(程序RNP是XX.XX)或'AREA RNP IS XX.XX'(區(qū)域RNP是XX.XX)。但是假如,顯示程序RNP就是比默認大,怎么辦?
輸9 還是輸2,不妨思考一下。
主要的思路就是提升安全裕度。還是輸入值小的的安全裕度更大對不對!輸2不夠我就輸3、輸4…實在不行可以一直輸?shù)?0,這樣就極大的提高了安全裕度嘛。
拓展知識:
PBN中分三種誤差航徑定義誤差(PDE)、飛行技術(shù)誤差(FTE)、導航系統(tǒng)誤差(NSE)。這三種誤差構(gòu)成了總系統(tǒng)誤差(TSE)。
PDE是可忽略不計;
NSE(或者位置預(yù)計誤差EPU)是航空器估計位置與實際位置間的差異;
FTE(或者PSE航徑轉(zhuǎn)向誤差)是飛行人員或自動駕駛保持定義航徑的能力。
飛行員主要考慮的NSE和FTE。
OPMA功能會對NSE監(jiān)控和告警和一個顯示FTE。
RNAV要監(jiān)控飛行航徑,飛RNP除了監(jiān)控飛行航徑外還要監(jiān)控導航系統(tǒng)/
雖然絕大多數(shù)飛機都具有RNP能力,但是有些飛機依舊不具備的(總不能讓沒有RNP的就不飛了吧),為了把更多的情況考慮進來,所以便有了這個兩個規(guī)范。那么在實際運行中我們怎么確定所飛飛機是否具備PBN能力呢?
有三個辦法
1、放行單(簽派)
2、《運行規(guī)范》公司
3、構(gòu)型總結(jié) 空客
RNP和RNAV的區(qū)別
RNAV | RNP | |
運行精度 | 最高精度1NM | 最高精度0.3NM |
導航源 | GNSS DME/DME VOR/DME | GNSS |
OPMA | 不要求 | 要求 |
雷達引導 | RNAV1需要 | RNP1不需要 |
最后進近 | 不可以 | 可以 |
RF航段 | 不可以 | 可以 |
讀懂航圖之數(shù)據(jù)庫編碼
本章轉(zhuǎn)載自@深航飛管部 PBN數(shù)據(jù)庫編碼
背景
在紙質(zhì)航圖的時代,進離場圖有兩種流派。一種是杰普遜為代表的“分頁流”,另一種是以CAAC航圖為代表的的“省紙流”。
前者的進離場圖排版特點是每張進離場航圖上只有1到2個程序,這種布局的優(yōu)點是程序清晰易讀。但此布局法的航圖頁數(shù)特別多。在紙質(zhì)時代,機組要拿著如圣經(jīng)一般厚重的航圖冊。
而“省紙流”的特點就是把多個程序都畫在一張圖上,這種布局便于攜帶。往往幾張圖就能解決機場所有的程序。但相比前者,這種布局的問題在于當程序較多時,顯示在一張圖上排版凌亂,航圖閱讀錯誤的概率會更大一些。
航圖制作方自然也考慮到用戶這個問題。在CAAC的PBN航圖上都附加了數(shù)據(jù)庫編碼。今天我們就來聊聊數(shù)據(jù)庫編碼的小知識
數(shù)據(jù)庫編碼
講到數(shù)據(jù)庫編碼,我們需要簡單了解PBN進離場程序的設(shè)計。
一個程序它是由點和線組成的。根據(jù)機場運行的需求,會通過不同類型的航路點和航跡終止代碼(或航跡終結(jié)碼)來組合成一個完整的程序。
航路點
航路點坐標系采用WGS-84坐標系,分為飛越(Fly-over)航路點和旁切(Fly-by)航路點:
飛越航路點顧名思義必須從航路點上方飛過后才能進行轉(zhuǎn)彎,當飛機通過飛越航路點后
轉(zhuǎn)彎進入下一航段時,需要一定的穩(wěn)定距離。(如下圖通過WP1時)。與飛越航路點相比,為加入下一航段時,旁切航路點可以提前轉(zhuǎn)彎。(如下圖通過WP2時)
無特別要求時,大多航路點都是旁切點,以便于飛機能量管理和航徑坡度控制。但復飛點或特殊要求點則是飛越點。
航徑終結(jié)碼
航徑終結(jié)碼可以定義出該航段的后臺邏輯,下圖是常見的航徑終結(jié)碼
我們看看下列組合
TF要求沿著兩航路點間的航跡飛行,左圖因為第一個點為飛越航路點,故飛機飛越后再回到兩點間航跡。而右圖為旁切航路點,飛機提前轉(zhuǎn)彎加入兩點間航跡。
左圖為DF碼,與之前的TF不同,DF對航跡無要求。飛機從第一個飛越航路點飛越后,直接飛向下一個點。因不同速度下轉(zhuǎn)彎半徑不同,所以航跡并不固定。
右圖為CF碼,對飛向下一個點的航跡有特別要求,故飛機飛過第一個飛越航路點后加入特定航跡。
看了上述的組合,大家明白了航路點和航跡終止代碼是如何組成一個程序的。當閱讀航圖出現(xiàn)疑惑的時候,我們就可以通過數(shù)據(jù)庫編碼里面的數(shù)據(jù)進行比對核實。
航徑終止代碼列表
PBN應(yīng)用
能看到這里的真的都是鐵子,但是前面說了那么多,其實也都是為后面內(nèi)容鋪墊
PBN導航應(yīng)用▼
看上圖我們不難理解,PBN可以應(yīng)用于飛行的不同階段(離場-航路-進場-進近),從離場開始、到海洋 偏遠航路 大陸航路、再到進場、進近都可以使用PBN程序。
·洋區(qū)、偏遠地區(qū)、航路和終端運行:
RNP規(guī)范以RNP X標識,如RNP 4;
RNAV規(guī)范標識為RNAV X,如RNAV 1;
如果兩種導航規(guī)范共用一個X數(shù)值,可以使用前綴加以區(qū)分,如高級RNP 1和基礎(chǔ)RNP 1。符號“X”均標識在空域、航路或程序范圍內(nèi)運行的所有航空器至少在95%的飛行時間里,可以達到以海里計的側(cè)向?qū)Ш骄取?/em>
PBN引導至最后進近▼
一般正常飛行的程序,是先由PBN引導飛機到某一點,然后再接傳統(tǒng)ILS/DME進近,就是我們進近那種航圖上的RNAV ILS/DME RWYxx,從PBN轉(zhuǎn)化到傳統(tǒng)進近方式,比較多的有三種方法:
PBN-雷達引導-接ILS/DME
PBN-直接接ILS/DME
PBN-過渡段-接ILS/DME
國內(nèi)基本上使用的是第三種,大家可以通過數(shù)據(jù)庫編碼信息清除的看到。
其實到目前為止,從技術(shù)層面上來說,實現(xiàn)起來并不是太難。但是有沒有這么一種情況,就是我的盲降臺不可用(比如正在校飛或者被炸飛了),盲降信號飛機沒法接收(被高山遮蔽信號),不能使用傳統(tǒng)盲降提供水平和垂直引導飛機著陸,那這種情況怎么辦呢?為了解決這個問題,就需要避免使用地面導航設(shè)施來為飛機提供引導。RNAV行不行?不行的對不對。
·最后進近
進近導航規(guī)范包含儀表進近的各個航段。RNP規(guī)范的標識將RNP作為前綴,后接一個詞語縮寫,如RNP APCH或RNP AR APCH。沒有RNAV進近規(guī)范。
阿姆斯特丹22號 RNP APCH程序▼
以前的老航圖也表達為RNAV(GNSS) RWYxx或者RNAV(GPS) RWYxx
現(xiàn)在的航圖標識為RNP RWY xx
運行精度
最后進近階段 最小RNP0.3
起始、中間、復飛階段RNP1
所有航空器都能運行同一個RNP APCH飛行程序
應(yīng)用領(lǐng)域:周圍地形相對簡單的機場
巴拿馬03R RNP AR程序▼
運行精度 最小RNP0.1
可以飛RF航段(固定半徑轉(zhuǎn)彎)
對于同一機場,每個機型都有不一樣的RNP AR APCH飛行程序,機載設(shè)備、機組訓練要求高,需要特殊授權(quán)
應(yīng)用領(lǐng)域:主要應(yīng)用于周圍地形相對復雜的機場
我們再來談?wù)勱P(guān)于RNP和RNP AR的區(qū)別:兩者實際上就是導航規(guī)范不同,RNP AR導航規(guī)范的要求更高??梢院唵蔚乩斫鉃?span>RNP是高級的RNAV,而RNP AR是高級的RNP。
具體點來說:
AR即Authorization Required,就是要求局方特殊授權(quán);
它還有一個更完整的叫法SAAAR(special aircraft and aircrew Authorization Required),即飛機和機組需要局方特殊授權(quán)。
相對于RNP運行,RNP AR需要局方對飛機設(shè)備/導航數(shù)據(jù)庫等以及機組培訓/資格進行特殊授權(quán),對于每一個機場的不同機型RNP AR程序,局方都需要重新對飛機/機組進行授權(quán)。
RNP AR監(jiān)控精度更高,只能使用GNSS作為主用導航設(shè)備:
IAF到FAF為RNP0.3;
FAF到DA,低于0.3,最低要到0.1;
復飛為0.1;
RNP APCH最后航段只能是直線航段,復飛后不能立馬飛曲線航段;但是RNP AR的最后航段和復飛航段都可以飛曲線航段。
RNP AR程序,必須在以下三個條件以前加入航路
1)在RF固定半徑轉(zhuǎn)彎點之前;
2)在曲線進近點之前2NM;
3)必須在偏離進場航路一側(cè)30度范圍內(nèi);
RNP只允許使用VNAV,在復飛航段必須使用水平導航;
一扯就又扯遠了,其實只要記住一個邏輯“RNP是高級的RNAV,而RNP AR是高級的RNP”就夠了。
在RNP APCH程序中,包含兩部分內(nèi)容:
1、只提供水平導航的,等同基于地面導航的非精密進近方式,稱為LNAV(Lateral Navigation)進近程序。引導方式是NAV?FPA;
2、在提供LNAV的同時,提供基于氣壓的,而非導航信號的垂直引導,稱為APV(Approach Procedure with Vertical Guidance)類精密進近。
引導方式:待命APPR;
具體我們看看下面的對比表,最后進近引導方式
導航原理 | 最后進近引導方式 | |
非精密VOR/DME | NAV+ FPA | 航跡+高距比 |
航道桿+FPA | 徑向線+高距比 | |
精密ILS/DME | LOC+GS | 航向道+下滑道 |
RNP APCH LNAV | LNAV LNAV+ FPA | ABAS+高距比 |
RNP APCH LNAV+VNAV | LNAV+BARO VNAV | ABAS+氣壓高度表 |
LPV | SBAS星基(國內(nèi)無) |
注:氣壓高度受環(huán)境影響還是蠻大的。尤其是溫度
高溫的話,下降率會大,會導致超輪速
低溫的話,越障會有問題,所以航圖上一般會表明溫度限制要求。
前面扯了那么多,其實也只是一些皮毛的知識,還沒有往深了去學。但是自己現(xiàn)在的階段也沒有能力繼續(xù)深挖,還是適可而止把,接下來還是回到最最根本的地方,原理了解了解就夠了,到底應(yīng)該怎么飛!
PBN 程序運行的幾個理念
1、機場是雷達管制or程序管制?
管制員指揮飛機的方式主要有兩種:程序管制和雷達管制。具體機場實施是哪一種大家可以在航圖的機場細則部分找到。
程序管制:是依照空中交通管制規(guī)則、機場和航路的有關(guān)規(guī)定,依靠通信手段進行管制的方法。這種方法要求機長報告飛行的位置和狀態(tài),管制員依據(jù)飛行時間和機長的報告,通過精確的計算,掌握飛機的位置和航跡。程序管制的主要職責是為飛機配備安全間隔。
雷達管制:是依照空中交通管制規(guī)則,依靠雷達監(jiān)視的手段進行管制的方法。它對飛行中的飛機進行雷達跟蹤監(jiān)視,隨時掌握飛機的航跡位置和有關(guān)的飛行數(shù)據(jù),并主動引導飛機運行。
兩者區(qū)別
定位方式 | 引導方式 | 領(lǐng)航責任 | 間隔標準 | 間隔類型 | |
程序管制 | 飛行員報告 | 標準進離場航線 | 飛行員負責 | 時間 | 垂直 |
雷達管制 | 雷達屏幕 直接看到 | 雷達引導或標準進離場航線 | 管制員負責 | 距離 | 水平 |
理解了雷達管制和程序管制,我們再來拓展一下:
成都RNP 僅供參考▼
比如成都這張進近,MSA最低安全高度是17/56,如果此時你在三邊,管制確定讓你下1200m,你下還是不下?
大家不妨思考一下,是完全不能偏離,還是可以偏離,依據(jù)是什么?
答案是:在成都可以不可以具體要查圖,首先成都根據(jù)細則里面可以知道是雷達管制機場,就可以查-MVA最低監(jiān)視引導高度圖。
但是如果你在一個非雷達管制機場,絕對不可以!程序管制的機場一定要嚴格按照航圖要求來哈。
2、程序完整性的概念!
要飛程序管制的進離場程序,程序必須完整。
除非RNAV1或RNAV2標準儀表離場或標準儀表進場能夠根據(jù)航路名稱從機載導航數(shù)據(jù)庫中檢索到并且與圖上所示的航路相符,否則駕駛員不得進行RNAV1或2的SID或STAR。但是,之后可能會根據(jù)空中交通管制的放行許可插入或者刪除某些點,對航路進行修改。不允許人工創(chuàng)建新點!不能把RNAV標準儀表進離場數(shù)據(jù)庫中航路點從旁切改為飛越,反之亦然
思考:在地面準備的階段,數(shù)據(jù)庫調(diào)出的RNAV1離場程序有一個斷點,是否可以手動插入該點連成完整的程序?
不能!只要有可能,就應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫中完整地提取航路階段RNAV1或RNAV2航路,而不能將單個航路點從數(shù)據(jù)庫加載到飛行計劃中,程序是不能動的!
注:但是,允許從導航數(shù)據(jù)庫中選擇并插入單個的有名稱的定位點/航路點,前提是要插入擬飛的公布航路上所有的點。
3、飛傳統(tǒng)導航,就應(yīng)該監(jiān)控傳統(tǒng)數(shù)據(jù)!
比如可以思考一個問題:飛VOR/DME,用管理的方式(NAV+FPA),進行四轉(zhuǎn)彎。PF應(yīng)該把ND模式放NAV還是VOR?
答案:PF必須監(jiān)控傳統(tǒng)數(shù)據(jù),因為這是一個重要的理念,雖然是NAV飛TRACK,但是也只是AP去幫我追桿,依舊是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。
4、DA和MDA的區(qū)別?
DA/H可以突破,MDA/H絕對不能突破!
DA是決斷高度,比如我再決斷高度決定復飛,飛機由于慣性是有可能突破的。但是MDA是最低下降高度,不是決斷的高度,絕對不能突破!
5、轉(zhuǎn)目視飛向機場過后,必須以目視為主!
尤其類精密,DA過后,所有引導不準,跟指引飛,非常危險。
*本內(nèi)容為自己上課時所做筆記整理、以及借鑒前輩們的文章整理而來。還有很多理解有偏差的地方,歡迎大家批評指正。
END
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