Навигация на основе эксплуатационных характеристик (PBN)

Все началось с IFR. Только в отличие от того, что принято понимать как «Instrument Flight Rules», в этом случае IFR следует расшифровывать как «I Fly Roads». Действительно, на заре развития авиации навигация осуществлялась визуально по любому ориентиру, который пилот мог различить на земной поверхности, включая дороги, реки, линии электропередач и прочее. Для полетов в ночное время и в плохих метеорологических условиях использовались даже костры и световые маяки. Революционные изменения начались с развитием радио, которое позволило решить вопрос обеспечения двусторонней радиосвязи между землей и воздушным судном, а также предоставило возможность для использования наземных радиотехнических средств — радиомаяков для навигации воздушного судна. Следующим шагом стало начало создания радиомаяков VOR, применение которых началось в 30-х годах прошлого века. С этого времени стала возможной навигация воздушного судна по приборам. С некоторыми доработками, радиомаяк VOR лег в основу воздушной навигации на многие десятилетия и продолжает применяться сегодня. В 60-х годах прошлого века применение VOR дополнилось дальномером DME. В качестве навигационных средств обеспечения захода на посадку с 1946 года ИКАО остановила свой выбор на системе ILS. Первая разработка этой системы упоминается еще в 1929 году. Система ILS продолжает применяться до сих пор и, наряду с микроволновой системой посадки, является единственным на сегодня средством, способным обеспечить посадку по всем категориям метеоусловий.

Применение радиомаяков VOR позволило создать наземную сеть радионавигационных средств, на основе которой в свою очередь была построена сеть воздушных трасс. Воздушные трассы строго привязаны к наземных средствам, так как при этом методе навигации, который принято называть традиционным способом навигации, воздушное судно осуществляет навигацию посредством пролета над наземным средством либо же по пересечению. Навигационная точность при этом определяется как функция зависимости от расстояния, и каждая воздушная трасса, проложенная между двумя навигационными средствами, имеет определенную ширину для аккомодации общей полетной погрешности.

Вслед за традиционным способом навигации следующим шагом стал метод зональной навигации RNAV, который позволяет воздушному судну осуществлять навигацию по любой горизонтальной траектории полета как в пределах зон действия наземных средств, так и в пределах допустимых точностных характеристик бортовых навигационных средств, или же при комбинации обоих источников.

Эволюция RNAV стала возможной по мере появления спутниковых средств навигации на основе навигационных сигналов систем GNSS, а также усовершенствования бортовых инерционных средств навигации INS. Зональная навигация позволяет осуществлять полеты по точкам на трассе, не привязанным к наземным радионавигационным средствам, что значительно повышает гибкость дизайна воздушных трасс.

С добавлением к RNAV функциональной возможности мониторинга, что получило название RNP, стала возможной еще большая оптимизация использования воздушного пространства, как показано на следующей схеме. Мониторинг эксплуатационных характеристик и выдача предупреждений на борту ВС указывают на «нахождение ВС в пределах» относительно минимальных требований к техническим характеристикам аэронавигационных систем (MASPS), а также положений Приложения 11 или PANS-OPS. Мониторинг эксплуатационных характеристик и выдача предупреждений на борту ВС позволяют летному экипажу определять, когда система RNP не достигает требуемых от нее эксплуатационных характеристик.

Необходимость применения зональной навигации на основе RNAV/RNP диктуется растущей потребностью в решениях проблемы насыщения воздушного пространства, требованием к повышению топливной эффективности, усиливающимися требованиями к защите окружающей среды, растущей потребностью в заходах на посадку на основе RNAV (безопасность полетов, доступность аэропортов). Эти требования могут быть выполнены с помощью RNAV/RNP, однако для этого необходимо обеспечить стандартизацию и установить эксплуатационные требования.

Именно с этой целью специальный комитет по будущим аэронавигационным системам ИКАО (FANS) определил потребность в навигации на основе эксплуатационных характеристик и разработал концепцию способности к производству полетов на основе Требуемых навигационных характеристик (RNP).

Было разработано Руководство по требуемым навигационным характеристикам (Док. 9613), которое изначально охватывало исключительно маршрутный этап полета в океаническом воздушном пространстве и удаленных районах континентального воздушного пространства, при этом не содержало требований RNP ИКАО для применения на маршрутном этапе полета в континентальном ВП и в зонах аэродрома. Отсутствие единого и всеобъемлющего руководства ИКАО привело к распространению различных национальных стандартов, широкому разнообразию как функциональных требований, так и требуемых навигационных датчиков, а также к различиям в требованиях к экипажам, различиям в отраслевой концепции RNP (мониторинг эксплуатационных характеристик и выдача предупреждений на борту ВС) и полному отсутствию глобальной гармонизации.

Стало ясно, что концепция требует корректировки для гарантии четкого разграничения между полетами, требующими мониторинга эксплуатационных характеристик и выдачи предупреждений на борту ВС, и полетами, не требующими мониторинга и выдачи предупреждений, всеобщей гармонизации текущих полетов на основе RNAV и RNP, разработки новых навигационных технических требований в целях удовлетворения эксплуатационных потребностей, а также формулировки четких требований к эксплуатации и руководящих указаниях по внедрению.

С этой целью была создана специальная исследовательская группа по эксплуатационным требованиям RNP, которая разработала концепцию Навигации на основе эксплуатационных характеристик (PBN), охватывающую применение зональной навигации на основе эксплуатационных требованиях к воздушному судну, выраженных в навигационных технических требованиях.

Концепция была включена в Руководство ИКАО по PBN, которое должно обеспечить государствам «единый источник информации» о том, как внедрять RNAV и RNP в своем воздушном пространстве.
Руководство по PBN состоит из двух томов:

• Том I – Концепция и инструктивный материал по внедрению, содержащий следующую информацию:
  • Концепция PBN и как ее применять
  • Инструктивный материал по внедрению для государств и регионов
• Том II – Внедрение RNAV и RNP, содержащий: Краткое руководство по навигационным техническим требованиям

36-я Ассамблея ИКАО приняла Резолюцию А36-23, которая определила что государства и (или) регионы должны разработать к 2009 году план внедрения для достижения следующих целей:

• там, где требуются полеты на основе RNAV, маршруты ОВД в океаническом и континентальном воздушном пространстве и в зонах аэродрома должны быть внедрены в соответствии с концепцией PBN ИКАО, и
• все ВПП, оборудованные системами посадки по приборам, должны иметь схему захода на посадку с вертикальным наведением (APV) в качестве основной или резервной схемы точного захода на посадку к 2016 году.

Своевременное выполнение этой Резолюции требует совместных и скоординированных действий государств и ИКАО, в особенности его региональных бюро.

В Европейском Регионе решением координационной группы EANPG была создана целевая группа по внедрению PBN, которой были определены основные направления деятельности.

В своей работе группа учитывает то, что в некоторых частях Европейского Региона ИКАО уже внедрена зональная навигация на основе BRNAV для верхнего воздушного пространства и PRNAV — в зоне аэродрома.

Учитывая, что BRNAV полностью идентичен RNAV5, а PRNAV имеет некоторые отличия от RNAV1 и в целом может рассматриваться как подсистема RNAV1, то задача выполнения резолюции Ассамблеи сводится в Европейском регионе к следующим пунктам:

• Там где BRNAV или PRNAV уже внедрены, необходимо поэтапно осуществить замену обозначений на картах и в АИП в соответствии с терминологией ИКАО, т.е RNAV5 или RNAV1. Однако во избежание дополнительных расходов для операторов воздушных судов замена сертификатов годности не потребуется. Руководство ИКАО и сертификационные материалы EASA в ближайшее время будут обновлены с учетом идентичности вышеуказанных спецификаций.
• Там, где планируется новое внедрение зональной навигации или получение сертификата воздушной годности воздушного судна в Европейском регионе ИКАО, оно должно осуществлятся в соответствии с Руководством ИКАО, т.е. должно быть в соответствии с RNAV5 или RNAV1.