PBN (Performance Based Navigation)

1 PBNの基本概念

Performance Based Navigation (PBN)は、国際民間航空機関 (ICAO) が各国のArea Navigation (RNAV) およびRequired Navigation Performance (RNP) に関する運用実践と技術標準を統合するにあたり、提案した新たな運用概念です。これは、航空機の高度な機上設備と衛星航法およびその他の先進技術を組み合わせたもので、航路、ターミナルエリア、進入着陸に至るすべての飛行段階を網羅しており、より正確で安全な飛行方法と、より効率的な空中交通管理様式を提供します。ICAOは2007年9月の第36回大会で、すべての締約国に対し、2016年までにグローバルに整合性の取れた調和のとれた方法で、従来の地上ベースの航法飛行様式からPBNへ完全に移行することを正式に求めました。

従来の航法は、地上航法施設からの信号を受信し、ステーションへの飛行およびステーションからの飛行によって航空器の誘導を行うものであり、その航路および飛行手順は、地上航法施設の配置と設備の種類に制約され、精度には限界がありました。現在の運用概念や技術的手段では、これらの問題を解決することはできません。機上設備の能力向上、および衛星航法やその他の先進技術の継続的な発展に伴い、ICAOは「Performance Based Navigation (PBN)」という概念を提案しました。PBNの導入は、航法がセンサーベース航法から性能ベース航法への移行を体現するものです。

PBNは従来の手順と比較して、以下のような利点があります。 • 航空器を正確に誘導し、飛行運用の安全性を向上させる。 • 垂直誘導を提供し、連続的で安定した降下手順を実施することで、制御された地表への衝突 (CFIT) のリスクを低減する。 • 全天候運用を改善し、地形が複雑な空港での運用の安全性を確保する。 • 柔軟かつ最適化された飛行経路を実現し、航空機のペイロードを増加させ、飛行時間を短縮し、燃料を節約する。

PBNの原型は、RNAV (Area Navigation) およびRNP (Required Navigation Performance) の概念に由来します。この概念は、1990年代初期にICAOがFuture Air Navigation System (FANS) を研究開発する際に提案されたもので、当初は洋上飛行の空域管理および空中交通間隔の割り当てに適用されていました。機上航法技術の継続的なイノベーションに伴い、PBNの定義と内涵も変化し続けています。ICAOは既存の研究成果を統合した上で、2008年に正式にPerformance Based Navigationの概念を提案し、RNAVとRNPがPBNの2つの異なる形式であることを明確にし、その適用範囲も飛行の全段階に拡大されました。

2 ナビゲーション仕様

PBNナビゲーション仕様とは、指定された空域内でのPBN運用を支援するために必要な、航空器および乗務員に関する一連の要件です。 既存のナビゲーション仕様には以下の2種類があります：

1. RNP仕様: Area Navigationに基づくナビゲーション仕様で、性能監視と警報を要求します。RNP 4、RNP APCHのように、接頭辞RNPで表記されます。
2. RNAV仕様: Area Navigationに基づくナビゲーション仕様で、性能監視と警報を要求しません。RNAV 5、RNAV 1のように、接頭辞RNAVで表記されます。

3 Area Navigation (RNAV)

Area Navigation (RNAV) は、かなり以前から存在する航法方式の一種です。航空器が地上設備または衛星設備の航法カバー範囲内、あるいは機上の自律航法設備の動作範囲内、またはこれら両方の状況において、任意の希望する飛行経路に沿って飛行することを可能にします。 注：Area Navigationには、Performance Based Navigationのほか、Performance Based Navigationの規定を満たさないArea Navigation運用も含まれます。

4 中国大陸におけるPBNの現状

2013年末までに、中国の民間航空ではPBN手順を導入した空港は合計116箇所に達し、民間航空空港総数の60%を占めています。2013年6月27日より、A461などの航路において、それぞれRNAV 2/5、RNP 4の運用が開始されています。

• 2010年1月：広州白雲空港で最初のArea Navigation (RNAV) 運用を実施
• 2011年8月：三亜鳳凰空港で最初のRNP APCH運用を実施
• 2009年6月：ラサ・ゴンガ空港で最初のRNP AR運用を実施
• 2012年4月：九寨黄龍空港で最初の公共RNP AR運用を実施

九寨黄龍空港のRNP AR飛行手順は、障害物の処理範囲と要件を縮小し、約3000万元の投資を節約しました。この空港でのRNP AR運用は、一方向への離着陸という問題を効果的に解決し、年間で航空会社の運用コストを約5000万元削減するのに役立っています。 南西部地域では、RNP能力を持たない航空会社の、ラサ、九寨、邦達、林芝、阿里、日喀則の6空港での運用がもはや認可されていません。中国国際航空、東方航空、南方航空、四川航空、重慶航空、海南航空、西部航空、成都航空の8社が、九寨空港においてRNP AR運用を実施しています。 中南部地域では、三亜など8つの空港でのRNP APCH運用を全面的に推進しています。 北西部地域では、楡林など5つの空港でのRNP APCH運用の導入を着実に進めています。

5 RNP AR

RNP AR手順は、特別な承認 (Authorization Required = AR) を必要とする手順です。

RNP AR手順の利点:

1. RNP APCHと比較して、保護空域がより狭く、より正確な飛行軌跡が得られ、安全性が向上する。
2. 高い地形を柔軟に回避し、運用効率を向上させる。
3. 航空機の性能ポテンシャルを引き出し、能力を限界まで発揮させることで、実際の制限問題を解決する。
4. その他

従来の手順、RNP APCH手順の設計根拠: ICAO DOC 8168、9613など すべての航空機の旋回、上昇、障害物回避、航法などの能力に対して、一連の「統一的な」明確な規制要件があります。

RNP ARの設計根拠: 航空機の性能。航法能力、フライトマネジメントシステム、耐空証明など、詳細に至るまでの能力を含み、より「個別化」されています。

RNP AR手順には、特定の機種と指定された空港が含まれます。 そのため、RNP AR手順は、航空会社が直接委託して制作することが多く、自社の特定の機種が特定の空港で運用できるように作成された、「オーダーメイド」の手順となります。

6 進入仕様

『Performance Based Navigationマニュアル』は、進入運用のために2種類のナビゲーション仕様を提供しています：RNP Approach (RNP APCH) と、Authorization Required RNP Approach (RNP AR APCH) です。RNP APCHナビゲーション仕様は、RNPの全般的な運用要件を満たすことを目的としており、基本的なRNP能力を有する航空機が、運用上の承認を得ることなくこのナビゲーション仕様を使用できるようにします。 もう一つのナビゲーション仕様であるRNP AR APCHは、より高い航法性能レベルを実現し、障害物が多い環境での空港への進入時に直面する問題に対処する能力を高め、空中交通管理 (ATM) を向上させることができます。このナビゲーション仕様は、運航者が航空器と乗務員に関する追加の要件を満たし、国家管理当局から運用認可を取得することを要求します。

Radius to Fix (RF) セグメント: 手順の設計において、RFセグメントを使用すると、より高い柔軟性が得られます。RFセグメントは、最終セグメントを含む手順の任意の段階に現れる可能性があり、適切な場合は進入図において、RFセグメント能力の要件が注記されます。手順の設計においてRFセグメントを使用するかどうかを選択できるため、RFセグメントを含む各手順を実施する能力があることを、運航者の認可において特別に明記する必要があります。

RNP APCHは、初期、中間、および复飛航段 (MAS) における水平方向の全システム誤差が +/- 1海里、最終進入航段における水平方向の全システム誤差が +/- 0.3海里であることが要求されるRNP進入手順と定義できます。

RNP AR APCHは、進入手順の任意の航段において水平方向の全システム誤差が +/- 0.1海里まで低いことが要求されるRNP進入手順と定義できます。RNP AR APCH手順では、『Performance Based Navigationマニュアル』第II巻第6章で述べられているように、特定の垂直精度を維持することも要求されます。RNP AR手順の垂直基準は、着陸滑走路入口点 (LTP) です。RNP AR APCH規格は、規定された他の審査、承認、およびトレーニング要件を遵守するそれらの航空器と運航者にのみ適用されます。運用の安全性を維持または向上させ、かつ多大な運用上の利点が得られる場合にのみ、RNP AR APCH手順が公示されます。RNP ARの審査および承認に関する要件については、『Performance Based Navigationマニュアル』を参照してください。本マニュアルに記載された基準を使用する場合、RNP値は、RNP値に関連する障害物の保護レベルを示します。RNP値は、ある計器飛行手順がカバーする特定の航段に関連する保護区の領域半幅値（海里で表記）を決定するために使用されます。