PBN (Performance Based Navigation)
PBN (Performance Based Navigation)
1 Grundkonzepte des PBN
Performance Based Navigation (PBN) ist ein neues operatives Konzept, das von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) auf der Grundlage der Integration der nationalen betrieblichen Praktiken und technischen Standards für Area Navigation (RNAV) und Required Navigation Performance (RNP) vorgeschlagen wurde. Es kombiniert fortschrittliche Flugzeugbordequipment mit Satellitennavigation und anderen fortschrittlichen Technologien. Es deckt alle Flugphasen von der Strecke, dem Terminalraum bis zum Anflug und der Landung ab und bietet präzisere, sicherere Flugmethoden sowie ein effizienteres Luftverkehrsmanagement. Die ICAO hat auf ihrer 36. Versammlung im September 2007 offiziell gefordert, dass die Vertragsstaaten bis 2016 auf global abgestimmte Weise vollständig vom traditionellen bodengestützten Navigationsflugmodus auf PBN umsteigen.
Bei der herkömmlichen Navigation werden Signale von Bodennavigationsfunkstellen empfangen und die Luftfahrzeuge durch Zu- und Abflug zu diesen Stationen gelenkt. Die Flugrouten und -verfahren sind dabei durch das Layout und die Ausrüstung der Bodenstationen begrenzt, und die Genauigkeit ist begrenzt. Die aktuellen operativen Konzepte und technischen Mittel können diese Probleme nicht lösen. Mit der Verbesserung der Fähigkeiten von Avionik und der kontinuierlichen Entwicklung der Satellitennavigation sowie anderer Technologien hat die ICAO das Konzept der „Performance Based Navigation (PBN)“ vorgestellt. Die Einführung von PBN spiegelt den Wandel von einer sensorbasierten Navigation zu einer leistungsbasierten Navigation wider.
PBN bietet gegenüber herkömmlichen Verfahren folgende Vorteile: • Präzise Führung von Luftfahrzeugen und Erhöhung der Flugsicherheit; • Bereitstellung vertikaler Führung, Durchführung kontinuierlicher und stabiler Sinkflugverfahren, Reduzierung des Risikos von Controlled Flight Into Terrain (CFIT); • Verbesserung des Allwetterbetriebs und Gewährleistung der Sicherheit an Flughäfen mit komplexem Gelände; • Ermöglichung flexibler und optimierter Flugstrecken, Erhöhung der Nutzlast, Verkürzung der Flugzeit, Einsparung von Kraftstoff.
Der Prototyp von PBN stammt aus den Konzepten RNAV (Area Navigation) und RNP (Required Navigation Performance). Das Konzept wurde Anfang der 90er Jahre von der ICAO bei der Erforschung und Entwicklung des Future Air Navigation System (FANS) vorgestellt und ursprünglich für die Luftraumverwaltung und den Flugverkehrabstand auf Ozeanflügen eingesetzt. Mit der kontinuierlichen Innovation der bordgestützten Navigationstechnologie ändern sich auch die Definition und der Inhalt von PBN ständig. Die ICAO hat 2008 offiziell das Konzept der leistungsbasierten Navigation vorgestellt und festgelegt, dass RNAV und RNP zwei verschiedene Formen von PBN sind, wobei deren Anwendungsbereich auf alle Flugphasen ausgeweitet wurde.
2 Navigationspezifikationen
PBN-Navigationspezifikationen sind eine Reihe von Anforderungen an Luftfahrzeuge und Besatzungen, die für den PBN-Betrieb in einem bestimmten Luftraum erforderlich sind. Es gibt zwei Kategorien von Navigationspezifikationen:
- RNP-Spezifikationen Eine auf Area Navigation basierende Spezifikation, die eine Leistungsüberwachung und Warnung erfordert. Sie wird mit dem Präfix RNP gekennzeichnet, z. B. RNP 4, RNP APCH.
- RNAV-Spezifikationen Eine auf Area Navigation basierende Spezifikation, die keine Leistungsüberwachung und Warnung erfordert. Sie wird mit dem Präfix RNAV gekennzeichnet, z. B. RNAV 5, RNAV 1.
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3 Area Navigation (RNAV)
Area Navigation (RNAV) ist eine bereits seit langer Zeit existierende Navigationsmethode, die es Luftfahrzeugen ermöglicht, innerhalb der Abdeckung von bodengestützten oder satellitengestützten Navigationsgeräten, im Arbeitsbereich von bordautonomen Navigationsgeräten oder in beiden Situation gleichzeitig entlang einer beliebigen gewünschten Flugstrecke zu fliegen. Hinweis: Area Navigation umfasst die Performance Based Navigation sowie andere Area Navigation-Betriebe, die die Anforderungen der Performance Based Navigation nicht erfüllen.
4 Status von PBN im chinesischen Festland
Ende 2013 verfügten 116 Flughäfen der chinesischen Zivilluftfahrt über PBN-Verfahren, was 60 % der Gesamtzahl der Flughäfen entsprach. Seit dem 27. Juni 2013 wurde auf Strecken wie A461 der Betrieb nach RNAV 2/5 bzw. RNP 4 eingeführt.
- Januar 2010: Flughafen Guangzhou Baiyun – erster Betrieb nach RNAV.
- August 2011: Flughafen Sanya Phoenix – erster Betrieb nach RNP APCH.
- Juni 2009: Flughafen Lhasa Gonggar – erster Betrieb nach RNP AR.
- April 2012: Flughafen Jiuzhai Huanglong – erster Betrieb nach öffentlichem RNP AR.
Die RNP-AR-Flugverfahren am Flughafen Jiuzhai Huanglong reduzierten den Umfang der Hindernisbetrachtung und die Anforderungen, wodurch sich Investitionen in Höhe von etwa 30 Millionen Yuan einsparen ließen. Der RNP-AR-Betrieb an diesem Flughafen löste effektiv das Problem des einseitigen Startens und Landens und hilft den Fluggesellschaften, die Betriebskosten jährlich um fast 50 Millionen Yuan zu senken.
Im Südwesten Chinas wird Fluggesellschaften ohne RNP-Fähigkeit die Genehmigung für den Betrieb an den sechs Flughäfen Lhasa, Jiuzhai, Bangda, Nyingchi, Ngari und Shigatse nicht mehr erteilt. Acht Fluggesellschaften – Air China, China Eastern, China Southern, Sichuan Airlines, Chongqing Airlines, Hainan Airlines, West Air und Chengdu Airlines – führen am Flughafen Jiuzhai RNP-AR-Operationen durch.
Die Region Zentral- und Südchina fördert umfassend den RNP-APCH-Betrieb an 8 Flughäfen, darunter Sanya. Die Region Nordwestchina setzt die Umsetzung von RNP-APCH-Verfahren an 5 Flughäfen, darunter Yulin, konsequent fort.
5 RNP AR
Ein RNP-AR-Verfahren ist ein Verfahren, das einer speziellen Genehmigung bedarf: AR = Authority Required (Amtliche Genehmigung erforderlich).
Vorteile von RNP-AR-Verfahren
- Kleinerer Schutzbereich und präzisere Flugbahn im Vergleich zu RNP APCH, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
- Flexibles Ausweichen um hohes Gelände, wodurch die Betriebseffizienz gesteigert wird.
- Ausschöpfung des Flugzeugleistungspotenzials und Maximierung der Fähigkeiten des Flugzeugs, wodurch tatsächliche Limitierungen gelöst werden.
- Sonstiges.
Basis für die Auslegung von herkömmlichen Verfahren und RNP-APCH-Verfahren ICAO DOC 8168, 9613 usw. Es gibt eine Reihe von „einheitlichen“ und klaren Spezifikationsanforderungen für alle Flugzeuge bezüglich Kurvenflug, Steigflug, Hindernisfreiheit, Navigation usw.
Basis für die Auslegung von RNP AR Flugzeugleistung. Dazu gehören Navigationsfähigkeit, Flugmanagementsystem, Lufttüchtigkeitszertifizierung und bis ins Detail gehende Fähigkeiten, was „individueller“ ist.
RNP-AR-Verfahren umfassen bestimmte Flugzeugtypen und bestimmte Flughäfen. Daher werden RNP-AR-Verfahren oft direkt von Fluggesellschaften in Auftrag gegeben und richten sich auf einen bestimmten Flugzeugtyp, den die Gesellschaft an einem bestimmten Flughafen betreibt. Sie gehören zum „maßgeschneiderten“ Bereich.
6 Anflugspezifikationen
Das Manual on Performance Based Navigation (PBN Manual) bietet für den Anflugbetrieb zwei Navigationspezifikationen: RNP Approach (RNP APCH) und RNP AR APCH (Required Navigation Performance Authorization Required Approach). Die Navigationspezifikation RNP APCH zielt darauf ab, die allgemeinen Betriebsanforderungen von RNP zu erfüllen, und ermöglicht Luftfahrzeugen mit grundlegender RNP-Fähigkeit die Nutzung dieser Spezifikation, ohne eine operative Genehmigung zu benötigen.
Die andere Navigationspezifikation, RNP AR APCH, ermöglicht ein höheres Niveau der Navigationsleistung. Sie kann besser mit Problemen umgehen, die beim Einflug in Flughäfen in hindernisreicher Umgebung auftreten, und kann das Air Traffic Management (ATM) verbessern. Diese Spezifikation verlangt vom Betreiber, dass er zusätzliche Anforderungen an das Luftfahrzeug und die Besatzung erfüllt, und eine operative Genehmigung von der nationalen Luftfahrtbehörde erhält.
Fixed Radius to a Point (RF) Segment Bei der Gestaltung der Verfahrensstrecke bietet die Verwendung von RF-Segmenten mehr Flexibilität. RF-Segmente können in allen Phasen des Verfahrens auftreten, einschließlich des Endanflugs. Wenn geeignet, wird die Anforderung an die RF-Segmentfähigkeit auf der Anflugkarte angegeben. Da bei der Verfahrensgestaltung entschieden werden kann, ob ein RF-Segment verwendet wird oder nicht, muss in der Betriebserlaubnis des Betreibers ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass er über die Fähigkeit verfügt, Verfahren mit RF-Segmenten durchzuführen.
RNP APCH kann als ein RNP-Anflugverfahren definiert werden, das eine gesamte horizontale Systemabweichung (TSE) von +/- 1 NM während des Anfangs-, Zwischen- und Durchstartabschnitts (MAS) und von ±0,3 NM im Endanflugabschnitt erfordert.
RNP AR APCH kann als ein RNP-Anflugverfahren definiert werden, das eine gesamte horizontale Systemabweichung von bis zu ±0,1 NM auf jedem Abschnitt des Anflugverfahrens erfordert. RNP AR APCH-Verfahren erfordern auch, wie in Band II, Kapitel 6 des PBN Manual beschrieben, eine bestimmte vertikale Genauigkeit. Die vertikale Referenz für RNP-AR-Verfahren ist der Landing Threshold Point (LTP). Der Standard RNP AR APCH gilt nur für diejenigen Luftfahrzeuge und Betreiber, die die weiteren vorgeschriebenen Anforderungen an Zertifizierung, Genehmigung und Schulung erfüllen. RNP AR APCH-Verfahren werden nur veröffentlicht, wenn die Betriebssicherheit erhalten oder verbessert werden kann und erhebliche betriebliche Vorteile erzielt werden können. Informationen zu den Anforderungen an die Zertifizierung und Genehmigung von RNP AR finden Sie im PBN Manual. Bei der Anwendung der in diesem Handbuch enthaltenen Standards gibt der RNP-Wert den Grad des Hindernisschutzes an, der mit dem RNP-Wert verbunden ist. Der RNP-Wert wird verwendet, um den halben Breitenwert der Schutzzone (in NM) zu bestimmen, der mit einem bestimmten Abschnitt eines Instrumentenflugverfahrens verbunden ist.
http://www.caac.gov.cn/dev/fbs/xjsyy/201110/P020111010539500077595.pdf
http://www.google.com/patents/CN102867073A?cl=zh
http://www.jasma.jp/reports.html
http://polar-rte.way-nifty.com/blog/2013/02/ifr-ebeb.html
http://www.icao.int/Meetings/PBN-Symposium/Documents/9905_cons_zh.pdf