Aviacion NRAV

1. RNAV, FMS
Sistemas de
navegación de área
062 05
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RADIO NAVEGACIÓN
FILOSOFIA GENERAL Y
DEFINICIONES
062 05 01
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RADIO NAVEGACIÓN

2. INTRODUCCIÓN
• La demanda por parte de los usuarios de mayor
capacidad y eficacia en el uso del espacio aéreo ha sido
el principal impulsor un nuevo concepto de navegación
aérea denominado RNAV o Navegación de Área.
• La navegación de área permite la planificación y diseño
de rutas no apoyadas en ayudas a la navegación
convencionales, proporcionando una mayor capacidad y
flexibilidad en la utilización del espacio aéreo disponible
y un beneficio a sus usuarios (por ejemplo: ahorro de
combustible, trayectorias más directas, etc.)
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INTRODUCCIÓN
• Según OACI, en el Anexo 11, la Navegación de área es
un método de navegación que permite operar a una
aeronave en cualquier track deseado, bien, dentro de la
cobertura de una estación de referencia, o con las
limitaciones de un sistema propio de navegación
• Los Ministros de Transportes de la Conferencia Europea
de Aviación Civil (CEAC/ECAC) adoptaron en 1990 la
denominada Estrategia para el control del tránsito aéreo
en Europa. En el seno de la misma, se incluyó la
obligatoriedad de equipar a las aeronaves con sistemas
RNAV a partir de 1998.
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3. BASIC RNAV
• BRNAV RNP 5
– Desde el 23 de Abril de 1998 resulta obligatorio para las
aeronaves que operan en Europa el contar con equipamiento
embarcado B-RNAV (RNAV Básica) debidamente aprobado.
– Los equipos B-RNAV deben ofrecer una precisión de
navegación lateral y longitudinal en ruta de ± 5NM o superior
durante el 95% del tiempo de vuelo (RNP 5) en toda la red de
rutas ATS del área ECAC.
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BASIC RNAV
– Las Autoridades Aeronáuticas nacionales podrán designar rutas
domésticas en su espacio aéreo inferior que podrán ser
utilizadas por aeronaves no equipadas para RNAV, pero que
pueden navegar con nivel de precisión RNP 5 (por ejemplo en
rutas definidas por VOR/DME).
– Las aeronaves de Estado quedan exentas del cumplimiento de
estas obligaciones
– La provisión de la infraestructura B-RNAV corresponde a los
Estados, que además, han de asegurar que los servicios de
comunicaciones, navegación y vigilancia garantizan una
operación segura y con el nivel de calidad adecuado dentro de
su área de responsabilidad.
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4. RNP
• La mayor parte de los requisitos de la Aviación Civil
presentan un carácter operacional, inciden directamente en
las prestaciones que se desean obtener.
• Estos requisitos se determinan partiendo de un objetivo
global de seguridad especificado, el cual se traslada al
denominado concepto RNP.
• 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.
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RNP
• La noción clave de dicho concepto es el criterio de
protección del espacio aéreo, 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.
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5. RNP
• Precisión. 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 en la operación deseada.
• Integridad. 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.
• Continuidad. Capacidad del sistema para realizar su función en
ausencia de interrupciones no programadas. En términos RNP, la
continuidad no es más que un tiempo medio entre interrupciones no
programadas de disponibilidad.
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DESCRIPCIÓN
• 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)").
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6. DESCRIPCIÓN
• 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.
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DESCRIPCIÓN
• 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)
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7. DESCRIPCIÓN
• En función de la precisión de navegación requerida
(RNP) que puede conseguir el equipo RNAV, los
sistemas se pueden resumir como muestra la siguiente
tabla:
Aplicabilidad Prestación
de Mantenimiento de
(lateral/longitudinal)
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Aplicabilidad RNAV
Post-MASPS
RNP-5 RNAV
RNP-1 RNAV
Aplicabilidad RNAV
Pre-MASPS
RNAV Básica
(B-RNAV)
RNAV Precisión
(P-RNAV)
Trayectoria
Error máx.: ± 5 NM ;
95% de la ruta
Error máx.: ± 1 NM ;
95% de la ruta
--- RNP-(x) RNAV (x<1) 1 Error máx.: < 1 NM ;
95% de la ruta
DIMENSIONES RNAV
• Los sistemas RNAV se clasifican en cuanto a su potencialidad en:
• RNAV 2D
– sistema capaz de realizar navegación de área en el plano horizontal.
– LNAV
• RNAV 3D
– sistema que respecto al anterior se le ha agregado la capacidad de
guía en el plano vertical.
– LNAV + VNAV
– Entradas al Sistema de guiado de vuelo y al control de potencia
• RNAV 4D
– sistema que respecto al anterior se le ha agregado la función tiempo.
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8. BENEFICIOS SISTEMA 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.
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BENEFICIOS SISTEMA RNAV
• 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..
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9. RNAV SIMPLE
2D
062 05 02
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RADIO NAVEGACIÓN
PRINCIPIOS
• Los equipos RNAV 2D son la primera generación de
sistemas de navegación de área.
• Permite a la tripulación seleccionar un waypoint
fantasma, basándose en una estación VOR/DME dentro
de su zona de cobertura.
• Seleccionar una ruta deseada para volar hacia el
waypoint.
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10. EQUIPO
• El equipo RNAV permite a la tripulación:
– Sintonizar la estación VOR/DME utilizada para definir el
waypoint fantasma.
– Definir el wayppoint como un radial y distancia de la estación
VOR/DME seleccionada
– Seleccionar una ruta magnética para volar en acercamiento al
waypoint
– Seleccionar entre el modo ruta, el modo aproximación o el modo
de operación convencional VOR/DME
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ENTRADAS A LA
COMPUTADORA
• Las entradas a la computadora de navegación que
utiliza continuamente para sus cálculos son:
– Radial y distancia actuales a la estación VOR/DME
seleccionada
– Radial y distancia del waypoint seleccionado
– Ruta magnética deseada para volar hacia el waypoint
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11. Computadora de navegación
• La computadora interna del sistema 2D calcula la
posición utilizando matemática simple de seno y
coseno, resolviendo problemas de triangulación.
• Teorema del seno
A
sin sin sin
• Teorema del coseno
c
C
b
B
a
= =
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A2 = B2 +C2 + 2⋅ B⋅C ⋅ cos a
Computadora de navegación
DIS
DIS
DIS
2 2 2
104 29 2 104 29 cos79
= + + ⋅ ⋅ ⋅
12807
12807
=
=
DIS 113,17
NM
2
=
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DIS 1 = 104NM DIS 2 = 29NM

12. Computadora de navegación
29
sin
113.17
sin α
29
= ⋅
sin 0.2515
QDM = QDM +
α
WYPT VOR
= 325 +
14.56
=
339.56º
WYPT
WYPT
QDM
QDM
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14.56º
sin 79
113.17
sin 79
=
=
=
α
α
α
SALIDAS DE LA COMPUTADORA
• Las salidas de datos que proporciona la computadora
son:
– Ruta magnética deseada al waypoint fantasma, mostrada en el
HSI o OBI conectados al equipo
– Distancia desde la posición actual al waypoint fantasma
– Distintas medidas de la deflexión máxima del CDI:
• En modo ruta la máxima deflexión del CDI es de 5 NM
• En modo aproximación la máxima deflexión del CDI es 1¼ NM
• En modo VOR/DME la máxima deflexión del CDI es de 10°.
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13. PRESENTACIÓN
• La presentación de guiado se mostrara en el HSI o CDI
conectado al equipo de radio
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LIMITACIONES Y ERRORES
• Cada uno de los waypoints los carga el piloto
– Ha de seleccionar cada frecuencia, distancia, radial, ....
• El ordenador no detecta errores al introducir los datos
del waypoint
• Contra más alejado de la ruta este el VOR/DME que
define el waypoint, más error en el cálculo
• Puede ser que la estación VOR/DME que define el
waypoint no funcione.
– No lo sabemos hasta estar cerca.
• Si distancias muy largas y altura baja, no señal del
VOR/DME, línea visual.
• Se necesita una constante comprobación del piloto con
otros métodos
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14. NAVEGACIÓN PRÁCTICA
• Aun no teniendo un equipo RNAV a bordo podremos
realizar una navegación punto a punto. (RNAV 2D)
• No estará aprobada, ni presentada como capacidad en
el plan de vuelo, el controlador no debería darnos
instrucciones para proceder a un punto de navegación.
• Nosotros seremos la computadora y realizaremos los
cálculos de rumbo para ir de un punto a otro, no
tendremos indicación de distancia al WPT.
• No serán cálculos de trigonometría
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NAVEGACIÓN PRACTICA
• Referenciaremos nuestra
posición con el
VOR/DME que define el
waypoint al que
queremos ir.
• Utilizaremos el OBI o HSI
como si fuese la pantalla
de un radar. En el centro
del instrumento estará la
estación VOR/DME
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15. NAVEGACIÓN PRACTICA
• Localizaremos en el instrumento los radiales de nuestra posición y
del waypoint al que queremos ir
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NAVEGACIÓN PRACTICA
• En cuanto a las distancias a la que se encuentran los dos puntos,
escogeremos la mayor para definir en el exterior del instrumento
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16. NAVEGACIÓN PRACTICA
• La distancia menor quedara definida en el otro radial,
proporcionalmente a la distancia mayor, por ejemplo, distancia
mayor=104, distancia menor=29, aprox. 1/4
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NAVEGACIÓN PRACTICA
• Con los dos waypoints definidos, trazaremos la ruta que los uniría y
que nosotros seguiremos, del WPT 1 al WPT 2
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17. NAVEGACIÓN PRACTICA
• Transportaremos esa ruta al centro de la instrumento para dar el
“vector” hacia el waypoint
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EJEMPLOS PRÁCTICOS
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18. RNAV 3D / 4D
062 05 03
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RADIO NAVEGACIÓN
PRINCIPIOS
• Nueva generación de equipos RNAV
• Permiten a la tripulación volar cualquier ruta dentro de la
cobertura de estaciones VOR/DME
• Añaden la planificación del perfil vertical, de acuerdo a
las performances de la aeronave
• Añaden la función tiempo
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19. EQUIPO
• La unidad de control y presentación consta de:
– Pantalla donde muestra la información de las paginas
seleccionables
– Teclas de selección de filas en pantalla LSK
– Teclado alfanumérico
– Teclas de acceso a paginas
– Teclas de función
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COMPUTADORA DE
NAVEGACIÓN, VOR/DME
• La computadora de navegación utiliza las señales de los
VOR/DME para determinar su posición.
• El sistema sintoniza automáticamente las estaciones
VOR/DME, seleccionando las que mejor resolución
proporcionan.
• Método más preciso para el cálculo:
– Siempre que sea posible, utilizará la combinación DME/DME
para determinar la posición,
– Únicamente si no tiene al alcance 2 DME, utilizará el método
radial y distancia para determinar la posición
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20. ENTRADAS Y SALIDAS DE LA
COMPUTADORA
• Las entradas de la computadora son:
– Distancias DME de estaciones sintonizadas automáticamente
– Radiales de las estaciones VOR sintonizadas automáticamente
– TAS y altitud de la Air Data Computer
– Referencia de rumbo
• Las salidas de la computadora son:
– Distancia a cualquier waypoint de la base de datos
– Estimated time overhead, Tiempo estimado de sobrevuelo
– Ground speed and TAS
– Viento actual
– Track error, Cross Track Deviation
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BASE DE DATOS DE
NAVEGACIÓN
• La base de datos de navegación contendrá la siguiente
información
– Indicativos de aeropuertos (Identificador OACI 4 letras);
– Indicativos de estaciones VOR/DME (Identificador OACI 3 letras);
– Waypoints (Identificador OACI 5 letras);
– Datos de STAR’s;
– Datos de SID’s;
– Datos de pistas incluyendo datos de las aproximaciones;
– Estaciones NDB (identificador OACI alfabético);
– Rutas de compañía
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21. • La base de datos de navegación tiene una caducidad
establecida, normalmente 28 días.
• No es modificable por los pilotos, pero tienen la
capacidad de añadir información varia de navegación en
la memoria interna del sistema:
– La información añadida se perderá con la actualización de la
base de datos
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BASE DE DATOS DE
NAVEGACIÓN
CALCULOS DE LA
COMPUTADORA
• Con los datos de entrada de rumbo y TAS, la
computadora es capaz de:
– determinar el viento actual, con la progresión del vuelo.
– Calcular el error de ruta en relación a la ruta deseada.
• Este dato puede ser transmitido al sistema automático de vuelo,
para permitir el vuelo dentro del plan de vuelo cargado en el
sistema RNAV.
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22. CALCULOS DE LA
COMPUTADORA
• La computadora calculará círculos máximos para volar
entre los puntos seleccionados.
• Si se encontrase fuera del alcance de las estaciones
VOR/DME, el sistema cambia a modo DR (Dead
Reckoning), donde actualiza la posición utilizando el
último viento conocido y la información de TAS y rumbo.
– La operación en modo DR tiene un tiempo limitado
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USOS DEL SISTEMA 4D
• El sistema de navegación tiene la capacidad de volar
directo a cualquier waypoint almacenado en la base de
datos.
• El sistema es capaz de mantener un track paralelo.
• Cualquier waypoint puede insertarse en la computadora
con cualquier de las siguientes opciones
– Identificador OACI Alfanumérico
– Latitud y longitud
– Radial y distancia de cualquier estación VOR/DME
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23. FMS
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RADIO NAVEGACIÓN
NAVEGACIÓN Y GESTIÓN DE VUELO
• El desarrollo de computadoras combinadas con
pantallas de cristal liquido más fiables, ha permitido la
introducción de nuevos sistemas para la gestión del
vuelo.
• Permite presentar y gestionar una mayor cantidad de
información a las tripulaciones de vuelo.
• El sistema de gestión de vuelo, FMS, tiene la capacidad
de monitorizar y dirigir la navegación y las performances
del vuelo
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24. NAVEGACIÓN Y GESTIÓN DE VUELO
• Las dos principales funciones comunes a todos
los FMS son:
– LNAV Æ Guiado de la aeronave en el plano
horizontal. Tanto por las entradas del plan de vuelo
cargado en la computadora, como por las
actuaciones en el FCC-FCU.
– VNAV Æ Guiado de la aeronave en el plano vertical.
Tanto por las performances almacenadas en la base
de datos como por las actuaciones en el FCC-FCU
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• Los FMC Flight Management Computer son los
encargados de realizar la función de navegación de área
en las modernas aeronaves.
• El sistema mostrado a continuación es de un Boeing
737-800, pero el principio de operación es común para
el resto de aeronaves
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FMS RNAV 4D

25. PARTES DEL SISTEMA
• Control and Display Unit
• Flight Management Computer
• Symbol Generator
• EFIS
• AFDS Autopilot and Flight
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Director System
• A/T Auto Throttle
• FCC Flight Control Computer
• El centro del Flight
Management System es el
FMC.
• Tiene entradas de datos de
distintos sistemas, además
de comunicación y ordenes
a otros sistemas
• En su base de datos tiene
almacenadas tanto las
performances como la
navegación.
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FLIGHT MANAGEMENT
COMPUTER

26. • La Base de datos contiene:
– Reference data for airports (four letter ICAO identifier)
– VOR/DME station data (three letter ICAO identifier)
– Waypoint data (five letter ICAO identifier)
– STAR data
– SID data
– Holding patterns
– Airport runway data
– NDB stations (alphabetic ICAO identifier)
– Company flight plan routes
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BASE DE DATOS DE
NAVEGACIÓN
• La Base de datos se actualiza cada 28 días.
– Próximos a la fecha de caducidad aparecen como
seleccionables las dos bases de datos disponibles.
• La base de datos está protegida contra modificaciones,
pero existe espacio adicional para que la tripulación
pueda crear datos de navegación.
– Esta información introducida será borrada con la actualización
de la base de datos
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BASE DE DATOS DE
NAVEGACIÓN

27. • La base de datos de performance contiene toda la
información relativa a la configuración especifica de la
aeronave y los motores.
• Es actualizada por personal de mantenimiento cuando
se produce alguna modificación, no por periodicidad.
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BASE DE DATOS DE
PERFORMANCE
• La base de datos contiene:
– Características de los motores.
– Parámetros de Fuel flow.
– Envolvente de vuelo de la aeronave.
– Resistencia de la aeronave
– Altitudes máximas y óptimas de operación.
– Velocidades para ascenso óptimo o máximo.
– Velocidades para long range cruise, max endurance y esperas.
– Rango de V1, VR y V2
– Maximum ZFM (zero fuel mass), maximum TOM (take-off mass)
and maximum LM (landing mass)
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BASE DE DATOS DE
PERFORMANCE

28. • Hora actual
• Fuel flow
• Combustible actual
• De la ADC: TAS, altitud, Velocidad
vertical, Mach y temperatura exterior
• Información DME y radiales de los
receptores VHF NAV
• Sensor Aire / tierra
• Posición Flap / Slats
• Posición calculada por IRS y GPS
• Entradas de CDU (control and
display unit)
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ENTRADAS AL FMC
• Señales de guiado al Flight
Director y Autopilot
• Necesidades de potencia al
Auto-Throttle
• Información para el EFIS a
través del generador de
símbolos
• Información a los CDU y a
varios anunciadores
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SALIDAS DEL FMC

29. POSICIÓN DE LA AERONAVE
• Los modernos equipos FMS utilizan la información
provinente de varios sistemas para calcular la posición
de la aeronave
– VOR
– DME
– GPS
– IRS
– ILS
– MLS
• La información aportada por los distintos sistemas es
combinada utilizando el filtrado de Kalman, para mostrar
una única posición de la aeronave
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• Algoritmo creado para filtrar señales de los distintos
sensores.
– Los inerciales tienen un error de 0,05NM / hora
– Las señales de las radioayudas están sujetas a interferencias
– Las posiciones de los GPS están sujetas a errores de posición
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FILTRADO DE KALMAN

30. OPERACIÓN DE LA CDU
• Existe el principio de operación de las
CDU, donde:
– Dos IRS – Dos FMC
• FMC izquierdo recibe info. de IRS izquierdo
• FMC derecho recibe info. de IRS derecho
– Modos de trabajo
• Modo Dual
• Modo Independiente
• Modo “Single”
• Modo “Back Up”
– Tres IRS – Dos FMC
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OPERACIÓN DE LA CDU
• La CDU es el vinculo de comunicación entre el FMC y la
tripulación de vuelo.
• Contiene:
– LSK
– Display
– Línea de escritura
– Teclas de Función y Modo
– Teclado alfanumérico
– Anunciadores
– Control de brillo
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31. OPERACIÓN DE LA CDU
• Página IDENT
– Aparece al energizar el avión
– Muestra modelo del avión y
empuje
– Muestra base de datos y
validez
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OPERACIÓN DE LA CDU
• Página POS INIT
– Muestra la última posición
– Las posiciones de los IRS
– Aeropuerto de salida y
puerta
– Hora GMT y fecha
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• La posición actual se actualiza
en el despegue

32. OPERACIÓN DE LA CDU
• Página RTE
– Origen y destino
– Ruta de compañía
– Número de vuelo
– Activación de ruta
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• Tecla EXEC
OPERACIÓN DE LA CDU
• Página Climb
– Muestra el ascenso actual
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• ECON
• SPEED
– Muestra altitud de crucero
seleccionada
– Velocidad deseada
– Restricciones velocidad /
altura
– Información de N1 para
ascenso
– Otras sendas de ascenso
con ENG OUT

33. OPERACIÓN DE LA CDU
• Página CRZ
– Muestra Crucero actual
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• ECON
• LONG RANGE
– Muestra altitudes
• Actual
• Óptima
• Máxima
– Velocidad deseada
– ETO y Distancia
– Viento actual
OPERACIÓN DE LA CDU
• Página Descent
– Senda de descenso
activa
– Altitud al final del
descenso
– Siguiente punto y altitud
restrictiva
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• Sufijo A
– Velocidad Mach / CAS al
E/D
– ETO y distancia al punto
– Restricción de velocidad
– Siguiente y altitud de
cruce
– Desviación vertical
– FPA actual, FPA
necesario y V/S actual