Требуемые навигационные характеристики - Основы зональной навигации и ее применение в пилотажно-навигационном комплексе Garmin 1000

Концепция требуемых навигационных характеристик (RNP) является подходом к установлению требований к точности и надежности аэронавигации в том или ином регионе. Идея, лежащая в основе этого подхода, впервые была реализована в регионе Северной Атлантики при введении там минимальных навигационных требований (МНТ) или, что то же самое, MNPS (Minimum Navigation Performance Specifications). В связи с введением в этом регионе сокращенных норм бокового эшелонирования были установлены требования к точности навигации всех ВС, выполняющих попеты в воздушном пространстве MNPS. Эти требования устанавливались в виде средней квадратической погрешности определения места ВС, а также в виде той доли общего времени полета, в течение которой боковое уклонение ВС находилось в требуемых пределах. Например, одно из требований заключалось в том, чтобы за пределами полосы ±30 м. миль ВС находилось не дольше, чем 1 час на 2000 часов полета (точное значение ). При этом не требовалось обязательно устанавливать навигационные системы определенного вида - ИНС, приемники РНС "ОМЕGА" или СНС, хотя именно они и использовались для полетов в этом регионе. Главное - обеспечить требования к траектории полета, а каким именно путем - дело эксплуатанта (авиакомпании).

Такой подход, когда требования предъявляются не в форме необходимости установки на борту конкретного вида оборудования, а в виде допустимых пределов отклонений и соответствующих им вероятностей, оказался достаточно продуктивным. Он удобен всем участникам авиационного процесса. Органам ОВД - потому, что они теперь уверены: в их зоне ответственности выполняют полеты только ВС с характеристиками не хуже требуемых. Производителям навигационного оборудования - потому, что для них теперь задана требуемая точность выпускаемых навигационных систем. И авиакомпаниям, летным экипажам определены необходимые ориентиры: какие устанавливать бортовые системы, каков должен быть уровень подготовки экипажей, какие должны быть разработаны навигационные процедуры.

Дальнейшее развитие этот подход и получил в концепции RNP, которая была разработана в 1987 г. комиссией ИКАО по будущим навигационным системам и затем развивалась группой экспертов по рассмотрению общей концепции эшелонирования.

RNP, установленные в том или ином районе (области воздушного пространства), характеризуются своим типом (RNP type), который и определяет требуемую точность аэронавигации в этом районе.

Как известно, точность навигации характеризуется величиной погрешности выдерживания заданной траектории, которая в "Руководстве по требуемым навигационным характеристикам" называется общей погрешностью системы (TSE - Total System Error). Погрешности рассматриваются отдельно по боковой и продольной координатам.

По боковой координате, то есть в направлении, перпендикулярном ЛЗП, TSE представляет собой расстояние между фактическим местоположением ВС и линией заданного пути в навигационной системе. Она включает в себя следующие составляющие:

    1) Погрешность навигационной системы. Она характеризует точность датчиков, используемых для определения координат, и включает в себя, в свою очередь, погрешности наземного и бортового оборудования, а также внешние погрешности, возникающие, например, при распространении радиоволн в пространстве; 2) Погрешность вычисления данных RNAV. Возникает при преобразовании информации от датчиков в информацию об отклонении от заданной траектории. Например, пеленга и дальности - в линейное боковое уклонение; 3) Погрешность системы индикации. Возникает при отображении на индикаторах информации, необходимой для наведения: отклонения планки прибора типа ПНП, местоположения ВС на синтезированной карте дисплея и т. п. Сюда же включаются погрешности задания траектории, возникающие, например, из-за неточного определения или округления координат точек пути; 4) Погрешность пилотирования (FTE, Flight Technical Error). Это расстояние между местоположением ВС, которое пилот видит на индикаторе, и заданным местоположением (ЛЗП) на этом же индикаторе. Это единственная составляющая TSE, которую экипаж может непосредственно наблюдать.

По продольной координате (вдоль ЛЗП) TSE представляет собой разность между отображенным на индикаторе расстоянием ВС до точки-пути и фактическим расстоянием до этой точки. Она включает в себя почти те же составляющие, что и по боковой координате, - погрешности навигационной системы, вычисления данных и индикации. Отсутствует лишь погрешность пилотирования. Ведь поскольку нет заданного местоположения по продольной координате в данный момент времени, то нельзя и определить отклонение от него. Но, конечно, ситуация изменится с введением TNAV;

Тип RNP обозначается числом, которое представляет собой выраженную в морских милях так называемую величину удерживания (containment value), определяющую допустимые отклонения. Понятно, что поскольку все составляющие TSE являются случайными, невозможно требовать стопроцентного выдерживания коридора шириной плюс-минус величину удерживания. Поэтому сущность предъявляемых конкретным типом RNP требований к точности навигации заключается в том, что в течение 95% полетного времени на любом участке одного полета TSE не должна превышать величину удерживания в каждом измерении (и по боковой, и по продольной координатам). Иначе говоря, численное значение типа RNP обозначает допустимую TSE, выраженную для горизонтальной навигации (LNAV) в морских милях.

Например, для RNP 4 линейное боковое уклонение от ЛЗП, а также погрешность отображения оставшегося расстояния до точки пути не должны превышать 4 м. мили в течение не менее 95% времени полета. Здесь число 4 является величиной удерживания и обозначает тип RNP.

Значение "95% времени", соответствующее вероятности нахождения ВС в пределах коридора, равной 0,95, выбрано потому, что для многих видов законов распределения случайных погрешностей (в частности, для нормального закона и закона Лапласа) это значение вероятности примерно соответствует удвоенной средней квадратической погрешности ("сигме"). Это означает, что, например, для RNP 4 средняя квадратическая погрешность выдерживания ЛЗП должна составлять 2 м. мили. Если бы было выбрано другое значение вероятности, пришлось бы оговаривать еще и вид распределения.

Необходимо отметить, что ранее, в первом издании "Руководства по требуемым навигационным характеристикам", величина удерживания рассматривалась как допустимая радиальная погрешность - расстояние между фактическим и заданным местоположением ВС. Но это оказалось неудобным при оценке точности навигации в отдельности по каждой координате, тем более, что и составляющие погрешности по разным координатам несколько различаются. К тому же, "заданного местоположения" вовсе не существует, если не задана пространственно-временная траектория полета.

"Руководство по требуемым навигационным характеристикам RNP", разработанное ИКАО, пока еще, в данном издании, не формулирует требований к точности по высоте и времени, не устанавливает для них классификацию типов RNP. Но, как будет показано ниже, такие требования уже устанавливаются другими международными организациями.

С практической точки зрения важно знать допускаемую погрешность пилотирования (FTE). Иногда в литературе, пользуясь дословным, но не точным переводом с английского, ее называют погрешностью техники пилотирования. Это может вызвать неправильные ассоциации, поскольку техникой пилотирования обычно называют совокупность приемов управления самолетом, искусство пилота. В данном же случае FTE характеризует не мастерство отдельного пилота или отклонение от принятой "техники пилотирования", а просто те возможности, которые обеспечивает данный способ управления ВС, то есть пилотирования.

Как уже отмечалось, FTE характеризует отклонения индицируемого местоположения ВС, возникающие при различных способах управления самолетом - ручном (штурвальном), директорном или автоматическом, - от также отображаемой на приборах заданной траектории полета.

В таблице 1 приводятся предполагаемые значения FTE для LNAV для различных этапов полета и режимов управления [2].

Предполагаемые значения FTE (при вероятности 95% ) - Таблица 1

Этап полета

Режим управления

Ручной

Директорный

Автоматический

Мили

Км.

Мили

Км.

Мили

Км.

Океанические маршруты (треки)

2.0

3.7

0.5

0.93

0.25

0.463

Континентальные маршруты

1.0

1.85

0.5

0.93

0.25

0.463

ТМА (вылет и прибытие)

1.0

1.85

0.5

0.93

0.25

0.463

Заход на посадку

0.5

0.93

0.25

0.463

0.125

0.231

Похожие статьи




Требуемые навигационные характеристики - Основы зональной навигации и ее применение в пилотажно-навигационном комплексе Garmin 1000

Предыдущая | Следующая