在线客服

咨询热线

浅析RNP原理及应用

作者: 刘川

  1.背景
  
  1.1 RNP概念
  RNP译为所需导航性能,即Required Navigation Performance。RNP运行是一种对机组和飞机有特殊要求的区域导航(RNAV)运行,它能提供给机组有关飞机系统的导航包容度、监视和告警。RNP导航是一种不依赖于地面导航设备、基于卫星导航的技术。RNP程序选择的是更灵活、更有效、更简易的航机。
  1.2 RNP背景介绍
  RNP 概念是1991、1992 年间由FANS 委员会向ICAO 提出的。1994 年,ICAO 在正式颁布RNP 手册(Doc 9613-AN/937)中定义RNP 为:飞机在一个确定的航路、空域或区域内运行时,所需的导航性能精度。RNP 是在新通信、导航和监视技术开发应用条件下产生的新概念。ICAO提出RNP概念并作出相应规定的目的是:改革以往对机载导航设备管理方式,从无休止的设备审定和选择工作中解脱出来;在规定的航路空余内运行的飞机,要求其导航性能与相应空余能力相一致,使空域得到有效利用;不再限制机载设备最佳装备和使用;作为确定飞行安全间隔标准的基本参考。在RNP运行条件下,大多数航空器需携带RNAV机载设备,这在各国或地区有相关要求。为满足RNP运行批准要求,RNAV设备必须有相对应的性能和功能。RNAV运行不需要航班飞鱼地面导航设备,允许在一定精度范围内按预设航线飞行。RNAV设备根据已个或多个不同导航源自动定位。典型的机载系统可以沿航迹计算距离,计算到选择的航路点的预计时间,并提供连续的航行指引。
  在实际应用中,RNP概念,既影响空域,也影响飞机。对空域特性要求而言,当飞机相应的导航性能精度与其符合时,便可在该空域运行。要求飞机在95%的飞行时间内,机载导航系统应使飞机保持在限定的空域内飞行。
  RNP不是一种导航设备或导航方法,而是提出在指定空域内航空器的导航性能与该区域内导航能力相适应的要求的一种概念。
  
  1.3 RNP概念下的RNAV运行
  在RNP运行条件下,大多数航空器需携带RNAV机载设备,这在各国或地区有相关要求。为满足RNP运行批准要求,RNAV设备必须有相对应的性能和功能。具体在后面有详细说明。
  RNAV运行不需要航班飞越地面导航设施,允许在一定精度范围内按预设航线飞行。RNAV设备根据一个或多个不同导航源自动定位。典型的机载系统可以沿航迹计算距离,计算到选择的航路点的预计时间,并提供持续的航行指引。RNAV设备还可以提供大范围内相关导航数据。
  1.4 RNAV与RNP的区别
  RNAV和RNP系统关键的不同在于,RNP标准包含机载设备的监视和告警导航性能要求,而RNAV标准则不包括。20世纪90年代,大多RNAV系统都提供了机载监视和告警功能,促进了导航标准的发展,进而产生了RNP系统。RNP系统提高了运行的完整性,使航路间距和保护区缩小、空域资源得到进一步优化。从发展的角度来看,导航应用将由2D向3D/4D过渡,这就要求机载监视与告警性能必须在垂直导航方面加以完善。这两项功能可以保证传统航路、RNAV航路和RNP航路比较人员随时确定导航系统是否达到10-5的完整性。虽然目前很多RNAV系统不具备监视和告警功能,但同样实现了很高的精度并具备多种RNP系统功能因此,RNAV和RNP运行将会共存多年,最后都逐渐转换为RNP运行。 RNAV标准和RNP标准都包含了对导航功能要求,这些功能要求包括:提供与航迹相关的飞机位置的连续指示、显示各航路点的距离和方位、显示过航路点的地速或时间、导航数据存储功能、提供包括导航设备在内的RNAV系统故障指示。
  RNP技术是目前航空发达国家竞相研究的新课题和国际民航界公认的未来导航发展的趋势,也是中国民航局大力推进的一项技术。与传统导航技术相比,飞行员不必依赖地面导航设施即能沿着精准定位的航迹飞行,使飞机在能见度极差的条件下安全、精确地着陆,极大提高飞行的精确度和安全水平。利用RNP导航对于地形复杂、气候多变的我国西部高原机场意义重大,加装精密导航系统的飞机亦能突破机场目前的起飞天气标准和最低下降高度限制,大幅度减少天气原因导致航班延误、返航的现象,极大增强机场航空客货运输能力。
  RNP 代表所需导航性能。它是一种飞机导航方法,使用现代化的飞行计算机,全球定位系统(GPS)技术和创新的程序,使飞机能够按照预定航径精确飞行。RNP通过持续监控以及在位置不确定时提供报警(RNAV不具备此特点),确保准确的导航性能。
  过去十年间,RNP被精确用于机场进近和离场程序。RNP的航径设计能够缩短飞行距离,减小推力设定值,为航空公司节省几百万美元的油耗,同时还减少噪音和排放,使机场周边区域和环境受益。此外,RNP的准确性和全天候能力能够极大地加强飞行安全。
  结合技术、程序和第三方所需的RNP运行批准是一项重要工作,类似于CAT III进近的批准工作。部署RNP设备以及付出培训努力之后,再分阶段实施,这样可使规章当局对用户的RNP能力充满信心。
  以我本次模拟飞行为例。飞机在林芝机场RNP进行着陆,如果我们想象一下在没有GPS的时候,我们怎么从A地到B地,我们去看路牌。我们可以设想一下,如果天气不好,能见度不足50米,路上没有其它车的情况下,把GPS打开,会跟着GPS直接从A地到B地,RNP就是做的这种工作和具备这种能力。
  航班延误,高燃油消耗,大量的碳排放,随着RNP技术的来临,这些航空公司头疼的问题得到了改善,对于飞行员来说,其优异的准确性极大的保证了每一次飞行的安全。综上所述,我认为RNP是一件艺术品,是对机载设备充分利用、充分使用真正好的艺术品,它能完全发挥了飞机机载设备的性能。■
  
  参考文献
  [1]FAA,《Roadmap for Performance-Based Navigation》,July 2003
  [2]ICAO. Performance Based Navigation Manual (Doc 9613,Third Edition)(ISBN 978-92-9231-198-8)[M]. ICAO,2008
  [3]PBN手册正式版Doc.9613第三版
  [4]中国民用航空总局. 目视和仪表飞行程序设计规范(MH/T 4023-2007/ICAO DOC 8168)[S]. 中国民用航空局,2007年3月2日.
  [5]ICAO,《Aeronautical Telecommunications-Radio Navigation Aids》(Vol 1)(第6版),2006年7月,ISBN 92-9194-772-5。
  [6]RNP AR APCH APPROVALS(BOEING)
  [7]Rio Working Version,《GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM(GNSS) MANUAL》(第5版)
  [8]Honeywell,《WAAS Overview》
  [9]Dr. M. Bakry El-Arini,MITRE PRODUCT, 《An Introduction to WAAS and Its Predicted Performance》Aug 1999
  作者简介:
  刘川(1983-),男,河北,汉族,大学本科,三级飞行教师,飞行技术。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/5/view-1890981.htm