9.3. Понятие о навигации, основанной на характеристик

Навигация основанная на характеристиках (Performance-based navigation). Применение зональной навигации тесно связано с предъявлением требований к точности выполнения полета. Действительно, если выдерживание ЛЗП, даже при наличии наведения, осуществляется с точностью ±30 км, то такая навигация вряд ли кому нужна.

При полетах по обычным трассам требование к точности полета по боковой координате предъявляется в виде ширины воздушной трассы. В России ширина воздушной трассы чаще всего составляет 10 км (±5 км от ЛЗП). Но это вовсе не значит, что от ВС требуется непременно находиться в пределах трассы, как от автомобиля требуется находиться на проезжей части. Управление ВС в отличие от автомобиля осуществляется по приборам. которые всегда имеют случайные погрешности измерения. Все, что может пилот – выдерживать планку в центре прибора или, например, выдерживать пеленг на средство наведения, равный заданному. Но при этом из-за погрешностей ВС вовсе не обязательно будет находиться на ЛЗП. Поэтому и требовать от пилота стопроцентного нахождения в пределах трассы просто бессмысленно.

На самом деле требование к точности заключается в том, чтобы ВС находилось в пределах трассы с вероятностью Р=0,95. За рубежом это же требование формулируется по-другому: 95% времени полета ВС должно находиться в заданных пределах. Упрощенно говоря, это означает, что в среднем из 100 минут полета ВС должно не менее 95 минут находиться в пределах ширины трассы, а 5 минут может находиться и за ее пределами.

В России ширина воздушной трассы является постоянной, но это вряд ли логично. Ведь чем дальше ВС от наземного средства, обеспечивающего наведение (VOR, NDB), тем больше может быть линейное уклонение ВС при той же самой угловой погрешности измерения пеленга. Поэтому в зарубежной практике допустимые отклонения от ЛЗП увеличиваются по мере удаления от средства наведения. Область, в пределах которой ВС должно находиться 95% времени полета имеет более сложную конфигурацию и называется защищенным воздушным пространством (protected airspace). В документах ИКАО приведены правила построения защищенного воздушного пространства для маршрутов, задаваемых радиомаяками VOR

Но в зональной навигации может вовсе не быть заранее установленных маршрутов и не предполагается наличия радиомаяков на ЛЗП. Поэтому применительно к зональной навигации разработана своя концепция предъявления требований к качеству навигации. На протяжении многих лет она называлась концепцией требуемых навигационных характеристик (required navigation performance, RNP). В последние годы она существенно изменилась и называется концепцией навигации, основанной на характеристиках (Performance-based Navigation, PBN).

Следует сразу оговориться, что перевод этих понятий (RNP, PBN) на русский язык является, мягко говоря, неточным. Слово performance в английском языке имеет несколько значений, в том числе, конечно, и значение «характеристики». Но в данном случае оно используется в другом, своем основном смысле. Ведь оно происходит от глагола to perform - выполнять, работать… Поэтому и performance в данном случае не какие-то мифические характеристики (нигде в документах ИКАО не сказано, что они из себя представляют), а просто само выполнение навигации с точки зрения ее качества, насколько хорошо она выполняется. Поэтому PBN по своему смыслу – это навигация, основанная на качестве ее выполнения. Вместо того, чтобы предъявлять требования к навигационным датчикам (sensors), то есть к оборудованию, которое должно использоваться (VOR, DME, INS…), требования предъявляются к качеству самой навигации (например, в виде вероятности нахождения ВС в определенных пределах). Ведь важно не то, каким инструментом ты пользуешься, а какой результат в конце концов получился.

Концепция PBN изложена в документе ИКАО «Руководство по навигации, основанной на характеристиках» (Doc 9613 “Performance-based navigation Manual”), объемом более трехсот страниц. Суть предъявляемых в нем требований более подробно рассматривается в дисциплине «Аэронавигационное обеспечение полетов». В самом же сжатом виде она может быть изложена следующим образом.

Если в каком-то регионе или на отдельном маршруте собираются ввести зональную навигацию, то сначала должна быть разработана концепция данного воздушного пространства. То есть должны быть определены стратегические цели, которых хотят добиться. Например, повысить безопасность полетов, или увеличить пропускную способность, снизить загруженность диспетчеров… После этого на основе анализа навигационной инфраструктуры (навигационных средств, которые можно использовать в данном районе) выбирается одна из навигационных спецификацй. Навигационная спецификация (navigation specification) – это набор конкретных требований к качеству навигации. Навигационные спецификации могут быть двух разных видов, обозначаемых буквами RNAV или RNP и, как правило, каким-либо численным значением, например, RNAV 5.

В спецификациях типа RNAV число означает требование к точности (accuracy). Например, RNAV 5 означает, что 95% времени боковая и продольная погрешность должны находиться в пределах ±5 морских миль.

В спецификациях типа RNP число также означает требуемую точность. Но кроме того, вводятся и дополнительные требования. Бортовая навигационная система должна вести мониторинг своей точности и выдавать предупреждения экипажу в случаях, когда она не в состоянии обеспечить требуемую в данном районе точность (например, из-за недостаточного количества спутников в поле видимости, отказов подсистем и пр.). Это требование называется требованием к целостности (integrity) навигационной системы. Кроме того, такие предупреждения должны выдаваться достаточно редко (это требование к непрерывности – continuity).

Кроме требований к точности, целостности и непрерывности устанавливается также вид оборудования, которое способно обеспечить эти требования в данном регионе. Например, такой достаточно жесткий вид спецификации как RNP 1 может обеспечить GNSS и DME/DME, а, скажем, ИНС – нет.

Устанавливаются также функциональные требования к бортовому оборудованию, то есть к его способности выполнять определенные операции: возможность запрограммировать одновременно несколько участков маршрута, выполнять развороты с учетом ЛУР, отображать на приборной доске величину уклонения и т.п.