Требуемые навигационные характеристики

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 5,3-10- 4). При этом не требовалось обязательно устанавливать навигационные системы определенного вида — ИНС, приемники РНС «OMEGA» или СНС, хотя именно они и использовапись 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 (FANSC) 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 [1] 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 попета 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 [1], величина удерживания рассматривалась как допустимая радиальная погрешность — расстоя­ние между фактическим и заданным местоположением ВС. Но это оказалось не­удобным пр/ 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 документе [1] приводится таблица предполагаемых значений FTE для LNAV, которые используются при анализе составляющих TSE (табл. 1.1).