RNP导航规范简介与航线维护

作者：未知

　　[摘 要]RNP精密导航技术，是利用飞机自身机载导航设备，全球定位系统技术和创新的程序来引导飞机起降的新技术，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。

　　[关键词]所需导航性能RNP；基于性能的导航PBN；区域导航RNAV；FINAL APP

　　中图分类号：TN96 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0002-02

　　一、RNP运行概念简介

　　传统导航：民航史上最早有地标导航（肉眼导航）、仪表导航，到后来有了地面导航台，但还没有机载计算组件，飞机沿着地面导航台的信号，逐一飞越各个导航台，即按逐台导航方法飞行，这种导航方式极大的限制了航路和空域规划。

　　区域导航：随着VOR/DME成功地运用于导航和机载计算设备，出现了区域导航（RNAV）概念，它是一种新的导航方式，飞机不再必须沿着导航台飞行，航路可以由一系列的地理坐标点定义，可以在考虑地形、气象、流量等因素和条件下将航路设计的更加优化，但毕竟还是陆基航行系统，飞行航路的设计仍然受到地面导航台的限制。卫星导航系统的应用，使飞行航路不再受地面导航台的限制，从根本上解决了由于地面建台困难而导致空域不能充分利用的问题，实现了真正意义上航路设计的任意性。区域导航RNAV的导航源有：VOR/DME、DME/DME、GPS、IRS、LORAN，RNAV的精度以海里数表示，即在95%的时间内应达到的导航精度。

　　RNP（Required Navigation Performance）精密导航技术，是利用飞机自身机载导航设备，全球定位系统技术和创新的程序来引导飞机起降的新技术，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不是飞机上一个新的设备，也不是新的地面助航设备，这个概念是91、92年间由FANS（未来航行系统）委员会向ICAO提出的。94年，ICAO在正式颁布RNP手册中定义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。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；在规定的航路空域内运行的飞机，要求其导航性能与相应空域能力相一致，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。

　　RNP的精度以海里数表示，要求飞机在95%的飞行时间内，机载导航系统应能使飞机沿着预定的轨道方向飞行，处于2RNP值限定范围内（RNP导航精度）。此外，RNP还要求机载导航系统确保飞机在99.999%的飞行时间内保持在一个较大的安全容限区域内，即保证飞机处在4RNP值范围内（RNP完整性容限）。且在预期的运行中，RNP能力丢失的概率应当小于10-4/FH（RNP连续性容限）。

　　气压垂直导航（Baro-VNAV）：机载RNAV系统功能的一种，向驾驶员提供经计算的相对于特定垂直航径的垂直引导。该垂直引导是基于气压高度信息，通过两个航路点的气压高度或者通过单个航路点为基准的垂直角度来计算确定垂直剖面。Baro-VNAV是一种可选择的能力，在不具备该能力时，仍可执行RNP-1进离场以及RNP进近程序。

　　至此，RNP/RNAV的概念出现了重叠、混淆，不同国家相继出现了B-RNAV（RNP5）、P-RNAV（RNP1）、RNAV-1、RNAV-2等应用类型，为确保对RNP/RNAV的定义和两者之间的功能关系作出全球统一、规范化的通用解释，ICAO推出了一个全新的概念：基于性能的导航PBN。

　　基于性能导航（PBN）：以沿空中交通服务航路运行、实施仪表进近程序或在指定空域运行的航空器性能要求为基础的区域导航。PBN概念表达了由基于传感器导航向基于性能的导航的转变。它包括两个关键性的组成要素：RNP和RNAV，并规定要求机载设备性能监视和机组告警的基于性能的导航就是RNP，否则就是RNAV。

　　二、RNP的特点及分类

　　RNP导航程序就是具有机载性能监视和告警功能的RNAV系统，RNP的一个关键要素就是通过机载导航系统与驾驶员的配合，监视航空器的导航系统是否达到了导航性能要求，使驾驶员明确是否达到了运行要求。

　　这里有一个新名词：实际导航性能（ANP），一个表达当前位置估计性能的参数，以海里为单位，也被称为位置不确定性估计（EPU）或估计位置误差（EPE）。EPU不是实际误差的估计，而是对位置误差的统计结果。导航精度定义有两个等级，当EPURNP时，导航精度为“LOW”。

　　当机载导航系统的性能达不到所需导航性能（导航精度或者完整性不满足）时，在ND的底部和MCDU的便签行出现琥珀色的“GPS PRIMARY LOST”信息，之后随着导航精度的降低，“NAV ACCUR DOWNGRAD”信息出现在ND和MCDU便签行，且在MCDU上PROG页导航精度等级由“HIGH”变为“LOW”。在进近过程中若正副驾驶两侧都出现“GPS PRIMARY LOST”和“NAV ACCUR DOWNGRAD”信息要求机组立即实施复飞程序。

　　RNP的分类是以RNP的精度值来定义的，RNP后面所跟的数字就代表导航精度值，例如RNP-1导航规范，要求在95%的飞行时间内，航空器位置必须满足标称航迹位置左右前后1海里以内的精度值要求。 　　国际民航组织确定的导航规范、所需基础设施及导航应用如下：

　　RNP-10――适用于海洋和偏远陆地空域。RNP-10并无机载性能监视和告警功能要求。该导航规范不需要求任何地基导航设备，但需装有至少两套机载远程导航系统（IRS/FMS、INS、GPS）。在地面导航、通信和监视设备可用情况下，RNP-10允许的最低航路横向间隔标准为50海里。

　　RNP-4――应用于海洋和偏远地区。要求有话音通信或CPDLC（管制员飞行员数据链通讯）以及ADS-C（自动相关监视-合约式），以支持30海里最低航路间隔标准。

　　RNP-2――该导航规范ICAO仍在制定中。

　　RNP-1――包括基本RNP1和高级RNP1。基本RNP1适用于航路和终端区，该导航规范旨在建立低到中等交通密度且无雷达覆盖区域的航路和终端区程序。GNSS是基本RNP1主要的导航源，使用GNSS（全球导航卫星系统，包括美国GPS、欧洲Galieo、俄罗斯Glonass以及我国的北斗compass）的RAIM（接收机自主完好性监视）功能来保障完好性。使用基于区域导航系统的DME/DME导航则需要严格的安全评估。高级RNP1规范ICAO仍在制定中。

　　RNP APCH――包括RNP进近程序，以及直线进近阶段RNAV（基于GNSS）进近程序，精度值一般为0.3。GNSS是RNP进近程序的主要导航源，程序设计时需要考虑由于卫星失效或机载监控和告警功能丧失导致失去RNP进近能力的可接受性。复飞航段可以是RNAV或传统导航程序。该导航规范不包括相关的通信和监视要求。

　　RNP AR APCH――特殊授权RNP进近程序。特点是进近程序、航空器和机组需要得到局方特殊批准。一般用于地形复杂、空域受限且使用该类程序能够取得明显效益的机场，精度值一般在0.3至0.1之间。RNP AR APCH只允许使用GNSS作为导航源，应对实际能够达到的RNP精度进行预测。该导航规范不包括相关的通信和监视要求。

　　三、RNP运行航线常见故障

　　1、RNP航班准备中“GPS PRIMARY LOST”

　　航前准备工作中，校完惯导后ND上出现琥珀色“GPS PRIMARY LOST”信息（波音飞机EICAS上显示UNABLE RNP信息），若此种现象不能消除是不能执行RNP程序的。针对此现象若没有其他相应的警告、故障信息出现，建议尝试重新校准惯导系统，通常情况下能消除信息。此故障大多是由于惯导校准问题导致的，特别是在冬季，这主要是激光陀螺对温度比较敏感，温度低时，校准精度差，导致惯导校不准，所以在冬季时，应该提前校准，让惯导有一个预热的过程。若是同时伴随有其他诸如FMGC、FCU、MMR、ADIRU等的故障信息，则按其对应程序排故。

　　2、RNP航班运行中导航精度降级

　　在飞机执行RNP程序过程中，机载导航系统由于某些原因达不到所需导航性能要求，在ND的底部和MCDU的便签行出现琥珀色的“GPS PRIMARY LOST”信息，之后随着导航精度的降低，“NAV ACCUR DOWNGRAD”信息出现在ND和MCDU便签行，且在MCDU上PROG页导航精度等级由“HIGH”变为“LOW”。此现象出现即表示飞机导航性能已经不能满足RNP程序要求，系统发出警告提示机组人员及时采取相应措施。通常情况下这时会伴随有其他相应的故障信息，有可能是ADIRU性能衰减导致漂移过大精度降低或是MMR故障、GPS天线故障导致卫星信号截获问题亦或是FMGC故障所致，我们可以根据具体的故障信息展开排故工作，若没有故障信息出现则按AMM手册完成相关测试以隔离出故障源。

　　3、RNP航班运行在进近阶段，VIP点前，FINAL APP无法激活

　　在RNP导航进近程序中，包含两部分内容：一方面只提供水平导航的，等同基于地面导航的非精密进近方式，称为APP NAV；另一方面，在提供横向制导的同时，可提供基于气压的，而非导航信号的垂直引导（Baro-VNAV），称为FINAL APP。

　　FINAL APP无法激活即是指APP NAV模式不能自动转换到FINAL APP模式：该方式的转换，在RNP电门接通后，在VIP点前，仅仅由FMGC导航模块根据飞机所在的点相对于VIP点的位置来转换，机组无任何人工操作的电门与选项。其中涉及两个参数，水平导航精度与垂直高度误差，这两个方面的任一个相差超过预设值都会导致FINAL APPR无法激活。水平方面：过VIP点位置不正确，但RNP运行精度很高，且水平偏离一直处于RNP偏离监控中，通常情况下出现问题的可能性较小；垂直方面：过VIP点时高度未达到标准，有可能是飞机实际飞行高度过高所致。通过对VIP点附近的航路译码查看到实际高度，询问机组飞行计划能得知VIP点与要求高度，通过对比可以知道垂直误差是否超过150英尺的FINAL APP激活要求。如果当时垂直高度是机组人工控制，且无任何FCU及FMGC信息则飞机本身故障导致的垂直高度误差的可能性较低，反之若是自动控制或垂直高度误差正常，则飞机FMGC及FCU有潜在故障可能性较高.

　　对于此类故障，通常没有相应的警告或故障信息，地面对单个系统做测试又都是正常的，很难准确判别故障源；同时机务人员对飞行程序了解得很少，很难只从机组简单的现象描述中了解问题发生的状况。鉴于此建议与其他飞机对串FMGC、MMR、ADIRU、FCU等与飞机位置计算、高度选择有关的部件，再跟踪观察故障再现、转移情况，以便有效隔离出故障源头。

　　4、有涉及RNP运行的保留条目

　　在航线维护工作中，经常会遇到办理保留放行飞机的情况，此时需注意诸如FMGC、FCU、MMR、MCDU、AP、FD、PFD、ND、ELAC等办理保留时都涉及有RNP运行限制，若需要办理此类保留需及时通知相关部门，飞机限制执行RNP航线。此外，导航数据库作为RNP运行的重要基本条件，提供了相应航路的导航台信息和机场信息，其是否在有效期内和正确性直接决定了飞机能否执行RNP程序。RNP程序涉及的MEL条目繁多：MEL31-63-01到MEL31-63-04、MEL22-10-01A到MEL22-10-02A-CCA-B、MEL22-70-01A到MEL22-81-03-01B、MEL27-93-01、MEL34-10-04B到MEL34-10-06B以及MEL34-50-09A-CCA-A＼B，对于放行人员来说，一定要把握RNP AR运行与RNP APCH运行的MEL放行标准是不一样的。事实上，波音飞机和空客飞机对于RNP APCH运行的MEL放行标准也是不同的，随着PBN技术的发展，对设备的要求也会有所变化。

　　四、维护注意事项

　　RNP导航规范它不是飞机上新增的一个设备，所以没有专门针对RNP的特殊的、计划的维护工作，但是维护人员应当考虑到运行RNP程序所需的最低设备要求，如上文所述，它与通信、飞控、导航、监视、空中交通管理等设备紧密相关。

　　我们要明确RNP运行对机载设备的基本要求：

　　A320系列飞机现有RNP AR运行设备要求如下：

　　2 FMGC （包括最新有效的NDB）

　　2 MCDU

　　2 FD

　　2 AP

　　4 EFIS DU 和 RNP 按钮（如安装）

　　2 GPS （MMR）

　　3 IRS （2 IRS for a departure）

　　EGPWS

　　FCU with both channels

　　A320系列飞机现有RNP APCH运行设备要求如下：

　　2 FMGC（包括最新有效的NDB）

　　2 MCDU

　　2 GPS sensors

　　2 FD

　　4 EFIS DU.

　　1 AP

　　EGPWS

　　五、结语

　　RNP是在RNAV基础上提出的概念，要求有性能监控和告警，它不是飞机上新增的系统或硬件，也不是新的地面助航设备，它是最大化的利用飞机现有的机载设备和系统，不要求某一特定设备的最佳装备，而是对整体性能的统计学评估，它的提出关系到飞机、机组、空管、空域以及维护人员，在维护工作中我们要严格按照MEL要求办理相关保留，保证飞机整体性能满足RNP要求。航前准备工作中涉及到确认导航数据库最新有效，EGPWS地形数据库版本最新有效，正常校准惯导，确认GPS PRIMARY有效，飞机无限制RNP的保留项目，办理限制RNP的保留时及时通知航空公司运行部门。

　　参考文献

　　[1] RNP运行规范.

　　[2] RNP运行机组操作手册.

　　[3] 所需导航性能和区域导航系统的发展和应用――张军.