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1. Introducción El objetivo de este tema es proporcionar una visión general de los aspectos técnicos y operativos de la navegación aérea, en los ámbitos relacionados con la propia navegación y la vigilancia de aeronaves. Se empezará describiendo brevemente cuál ha sido la evolución del concepto de n...

1. Introducción El objetivo de este tema es proporcionar una visión general de los aspectos técnicos y operativos de la navegación aérea, en los ámbitos relacionados con la propia navegación y la vigilancia de aeronaves. Se empezará describiendo brevemente cuál ha sido la evolución del concepto de navegación aérea, para ofrecer posteriormente una perspectiva general de las funciones de navegación y vigilancia de las aeronaves, así como de los sistemas y técnicas que permiten llevarlas a cabo. A continuación, se profundizará en la explicación de cada uno de los sistemas, analizando sus respectivos principios de funcionamiento y las características operacionales más destacables de cada uno de ellos, así como sus aplicaciones más comunes. 2. Introducción a la Navegación aérea 2.1 Concepto de Navegación aérea En sus inicios, el concepto de navegación aérea se refería exclusivamente a los métodos que permitían a las aeronaves realizar un vuelo entre un origen y un destino, con un conocimiento permanente de su posición en el espacio. Sin embargo, este concepto ha evolucionado paralelamente al desarrollo del transporte aéreo. El incremento del número de aeronaves, la mejora de sus prestaciones e infraestructuras de apoyo, así como la complejidad de los nuevos escenarios operativos de vuelo, son factores que han requerido que la navegación aérea deba considerar otros aspectos adicionales, con objeto de realizar un proceso de convivencia segura de los elementos que conforman del tráfico aéreo. Actualmente, se habla de sistema de navegación aérea (SNA), que se puede definir como el conjunto de elementos jurídicos, organizativos, técnicos y operativos que permiten llevar a cabo las operaciones aéreas de una manera segura, fluida y eficiente. El éxito del SNA sólo es posible mediante un desarrollo equilibrado de todos ellos. a. La parte jurídica y organizativa está relacionada con el marco regulador donde se establecen tanto los principios y normas que rigen el desarrollo de las operaciones, como los requisitos y responsabilidades exigibles a las personas involucradas en ellas. b. Los aspectos técnicos y operativos se engloban en el concepto CNS-ATM, dentro de una serie de servicios destinados a optimizar las actuaciones de las aeronaves:  Servicios de Gestión de Tránsito Aéreo (ATM / Air Traffic Management): Aquellos relacionados con la organización del espacio aéreo, la gestión de afluencia y el control del tráfico aéreo, así como el suministro de información y alerta a las aeronaves.  Servicios de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia (CNS / Communications, Navigation and Surveillance): Aquellos proporcionados por los distintos medios técnicos que actúan como soporte del ATM: o Comunicaciones: Medios que permiten la difusión de los datos de interés para las operaciones aéreas. o Navegación: Medios que permiten a las aeronaves conocer su posición y navegar de un lugar a otro del espacio aéreo. o Vigilancia: Medios que permiten conocer, en tiempo real, la posición de todas las aeronaves que operan en un entorno determinado. 2.2 Fases del vuelo Desde un punto de vista operativo, la navegación aérea tiene como principal objetivo dirigir la aeronave de un lugar geográfico a otro a través de una ruta establecida. La ruta a seguir por una aeronave debe ser planificada antes de la realización del vuelo y se determina mediante una serie de puntos de recorrido, delimitados entre el origen y el destino. Esquema de la ruta seguida por una aeronave- De esta forma, el vuelo de una aeronave se puede dividir en seis fases: o Despegue: Es la fase en que la aeronave comienza el ascenso, abandonando el aeropuerto de origen. o Ascenso (salida): La aeronave continúa el ascenso, siguiendo las rutas de salida establecidas, hasta alcanzar el punto donde se inicia la fase de ruta. o Ruta: Es la fase donde la aeronave completa la mayor parte del trayecto, realizando el vuelo de manera estable y nivelada. o Descenso (llegada): En esta fase, la aeronave abandona la fase uta y comienza el descenso, siguiendo las rutas de llegada establecidas, hasta el punto donde se inician las últimas fases del vuelo. o Aproximación y aterrizaje: Son las fases del vuelo donde se realiza el descenso final de la aeronave hasta la pista de destino. Representación esquemática de las diferentes fases de vuelo- 2.3 Funciones de Navegación En cada una de las fases del vuelo, el proceso de navegación requiere de dos funciones principales: o Función de posicionamiento: En la que el piloto debe conocer, en todo momento, la situación de la aeronave respecto a la ruta establecida. o Función de guiado: En la que el piloto debe dirigir convenientemente la aeronave, con objeto de mantener la ruta establecida, según los datos de posición. La precisión y la eficacia requeridas en la ejecución de estas funciones dependerán necesariamente de la fase en que se encuentre el vuelo. De este modo, en las fases iniciales y finales –que son críticas, por las condiciones de vuelo de la aeronave y los riesgos de colisión con otras aeronaves y obstáculos- las exigencias serán mayores que en ruta, donde el vuelo es nivelado, a velocidad constante y sólo existe potencial conflicto de colisión con otras aeronaves. 3. Técnicas de Navegación aérea Las técnicas de navegación aérea son los métodos y procedimientos que se utilizan en aviación para realizar un vuelo entre su origen y su destino. Los diferentes modos existentes han surgido en función de la necesidad de volar en diferentes entornos geográficos y operativos, así como de la continua evolución tecnológica de las aeronaves y los dispositivos de ayuda a la navegación. NAVEGACIÓN VISUAL Es una técnica basada en la observación directa del piloto de las referencias externas a la aeronave Procedimientos a) Inicialmente, se planifica sobre una carta la ruta a seguir, estableciendo una serie de puntos de recorrido que coincidan con elementos fácilmente identificables (ríos, carreteras, edificaciones, etc.) b) Durante el vuelo, el piloto utiliza las referencias existentes en el terreno para conocer su posición y guiar la aeronave hacia los puntos de paso marcados en la ruta. Observaciones Se trata de un modo de navegación muy elemental cuya eficacia depende considerablemente del grado de pericia que muestre el piloto. Presenta muchas limitaciones, desde tener que volar próximo al terreno, hasta la alta dependencia de las condiciones meteorológicas y de visibilidad. Definición NAVEGACIÓN A Definición ESTIMA NAVEGACIÓN RADIOELÉCTRICA CONVENCIONAL Es una técnica basada en el uso de tres parámetros: la velocidad, el tiempo y el rumbo de la aeronave Procedimientos a) Inicialmente, se planifica sobre una carta la ruta a seguir, estableciendo una serie de puntos de recorrido que se unen por tramos rectos caracterizados por su rumbo y su distancia. b) Tras verificar la posición de partida, el piloto se dirige hacia el siguiente punto de recorrido, manteniendo -a través de la brújula- el rumbo establecido en la ruta. Si se mantiene una velocidad constante, se puede estimar la posición de la aeronave en cualquier momento del recorrido, así como el instante en que alcanza el siguiente punto de la ruta, midiendo el tiempo transcurrido en el intervalo (en un movimiento rectilíneo y uniforme -a velocidad constante- el espacio recorrido es el producto de la velocidad por el tiempo empleado) c) La técnica se va repitiendo sucesivamente con los distintos puntos de paso de la ruta, hasta llegar al destino. Observaciones - Es importante recalcar que las posiciones calculadas sólo son una estimación respecto a la real, ya que no se tienen en cuenta factores como la presencia de viento o los propios errores de pilotaje e instrumentales. - No obstante, aunque se trate de un tipo de navegación sometido a grandes imprecisiones, su principio de funcionamiento es utilizado - de manera perfeccionada- en determinados sistemas de ayuda a la navegación más sofisticados, como la navegación inercial. Es una técnica de navegación instrumental basada en el vuelo hacia Definición o desde radioayudas. Procedimientos a) Se establece la ruta de vuelo de forma que los puntos de recorrido coincidan con estaciones terrestres de radioayudas. b) Durante el vuelo, el piloto dirige la aeronave de estación en estación, utilizando la información de navegación (posición y guiado) proporcionada por las propias radioayudas. c) Dentro de un determinado espacio aéreo, esta técnica determina una red de rutas fija supeditada a la configuración existente de radioayudas, lo que limita la utilización de la capacidad disponible. Observaciones La imposibilidad de determinar trayectorias de vuelo flexibles no solo impide una utilización óptima del espacio aéreo, sino que aumenta la complejidad de las operaciones y tiene importantes repercusiones en los costes operativos y medioambientales. NAVEGACIÓN DE ÁREA Es una técnica de navegación instrumental que permite a la aeronave desplazarse en cualquier trayectoria deseada Procedimientos a) La ruta se define mediante las coordenadas de latitud y longitud de los puntos de recorrido que se establezcan, sin necesidad de que éstos coincidan con instalaciones terrestres de radioayudas. b) El piloto ejecuta las funciones de navegación según las instrucciones proporcionadas por los equipos RNAV o RNP de a bordo, que determinan, de forma automática, los datos de posición y guiado a partir de la información tomada de los distintos dispositivos de ayuda a la navegación de los que dispone la aeronave, autónomos o apoyados en radioayudas, de acuerdo con la ruta programada. Observaciones Se desarrolla en el punto siguiente dado la importancia que tienen en la actualidad Definición 3.1 Navegación de área 3.1.1 Conceptos básicos Como hemos indicado anteriormente, es una técnica de navegación que permite a la aeronave desplazarse en cualquier trayectoria deseada. Con ella se han desarrollado varios conceptos: o Especificación RNAV o Especificación RNP o Concepto PBN, que engloba los dos puntos anteriores. Especificación RNAV Definición Es para navegación basada en la navegación de área que NO incluye el requisito de vigilancia y alerta de la performance a bordo Permite operar en cualquier región de espacio aéreo y fase de vuelo -dentro de la cobertura y los límites operacionales de los sistemas de ayuda empleadossiempre que se satisfagan los requerimientos prescritos en el ámbito del concepto RNAV CON CAPACIDAD PARA PROPORCIONAR TIPOS en función de prestaciones que puede proporcionar el sistema Especificación RNP Guiado en Guiado en Posicionamiento plano plano horizontal Vertical RNAV 2D SI SI RNAV 3D SI SI SI RNAV 4D SI SI SI Previsiones de tiempo de vuelo entre puntos de la ruta SI Definición Es para la navegación basada en la navegación de área que incluye el requisito de vigilancia y alerta de la performance a bordo. Definición Es un concepto definido por OACI que engloba tanto a las especificaciones RNAV como a las RNP: - por el que se pretende alcanzar un nivel óptimo de seguridad y eficiencia - para los vuelos realizados en un espacio aéreo determinado, - condicionando la operatividad en el mismo al cumplimiento de unas prestaciones definidas para la navegación (relacionadas con los parámetros de exactitud, integridad, continuidad y disponibilidad). Concepto PBN Parámetros básicos Exactitud Se define como la diferencia entre la posición indicada por el sistema de navegación y la posición real de la aeronave. Integridad Se define como la capacidad del sistema para desconectarse automáticamente, o advertir al usuario, cuando no deba ser utilizado para la navegación. Este parámetro se suele expresar como el número de veces que el sistema se apaga -o avisa- en un intervalo de tiempo o por operación. Continuidad Se define como la capacidad del sistema para realizar sus funciones durante una determinada operación aérea, sin sufrir interrupciones imprevistas en el servicio. Este parámetro de suele expresar como el número de interrupciones por intervalo de tiempo o por operación. Se define como la capacidad del sistema para realizar sus funciones al inicio de una operación. Este parámetro se Disponibilidad expresa como el porcentaje de tiempo en que el sistema se encuentra operativo, cumpliendo simultáneamente con los requerimientos de exactitud, integridad y continuidad Permite operar Dentro de un espacio aéreo, este concepto es aplicable a cualquier tipo de operación que se pueda desarrollar en las diversas fases del vuelo 3.1.2 Relación RNAV/RNP Para ambas designaciones, RNP y RNAV, la expresión “X” (cuando está indicada) se refiere a la precisión de navegación lateral (TSE) en millas náuticas que se espera que logre, en por lo menos el 95% del tiempo de vuelo. Así RNAV 5 requiere una precisión de navegación lateral de 5 NM. De acuerdo con el Doc. 9613 de OACI “Manual de Navegación Basada en Prestaciones PBN”, se definen las siguientes Especificaciones de Navegación, de aplicación a las fases de vuelo indicadas:  RNAV 10: Se utiliza para apoyar operaciones RNAV en la fase de vuelo en ruta para mantener mínimas de separación longitudinal basadas en la distancia, en el espacio aéreo oceánico o dentro de áreas remotas. Por motivos históricos se la puede designar también a veces como “RNP 10”, aunque no cuente con el requisito de vigilancia y alerta de la performance a bordo.  RNAV 5: Se utiliza para apoyar operaciones RNAV en la fase de vuelo en ruta para el espacio aéreo continental.  RNAV 1 y 2: Se utilizan para apoyar operaciones RNAV en la fase de vuelo en ruta, en SID, STAR y en aproximaciones (sólo en tramos iniciales, intermedios o de frustrada). En la Unión Europea no está previsto el uso de RNAV 2, ni el de RNAV 1 en fase de ruta.  RNP 4: Se utiliza para apoyar operaciones RNP en la fase de vuelo en ruta para mantener mínimas de separación longitudinal basadas en distancia en el espacio aéreo oceánico o de áreas remotas.  RNP 1: Se utilizan para apoyar operaciones RNP en SID, STAR y en aproximaciones (sólo en tramos iniciales, intermedios o de frustrada) con vigilancia ATS limitada o sin ella y con tránsito de baja a media densidad. Puede utilizar tramos curvos de radio fijo.  RNP APCH: Se utiliza para apoyar operaciones de aproximación RNP de hasta RNP 0,3 NM diseñadas con tramos rectos, o curvos de radio fijo (estos últimos, sólo los tramos de aproximación inicial o intermedia, o en algunas partes de la aproximación frustrada). Se pueden incluir requisitos para capacidades como la función baro-VNAV1, o la utilización de sistemas SBAS en aproximación final.  RNP AR APCH: Se utiliza para apoyar operaciones de aproximación RNP con tramos de RNP entre 1 y 0,1 (inicial, intermedia o frustrada) y entre RNP 0,3 y 0,1 (aproximación final). Está diseñada para tramos rectos y/o tramos curvos de radio fijo en cualquier parte del procedimiento, incluyendo la aproximación final. El guiado vertical final utiliza función baroVNAV.  RNP 0.3: La especificación RNP 0.3 está principalmente dirigida a operaciones de helicópteros y puede usarse en ruta, SID, STAR y aproximación (excepto aproximación final).  A-RNP (RNP avanzada): especificación universal que aplica valores de RNP diferentes y escalables, entre 2 y 0,3, según se use en ruta, SID, STAR o aproximación. No está previsto su uso en la Unión Europea. Es importante tener en cuenta que el cumplimiento de los requisitos de las especificaciones PBN afecta a todos aquellos aspectos que repercuten en el proceso de navegación. Por consiguiente, no solo se requerirán unas determinadas prestaciones en los equipos de a bordo, sino que también podrán imponer –entre otras- unas limitaciones operacionales a los sistemas de apoyo que se utilicen, o un nivel de precisión en los sistemas de referencia geográficos. 3.1.3 Beneficios de RNAV, RNP y PBN Las técnicas de navegación de área aplicadas en diversas partes del mundo ya han demostrado las ventajas respecto a otras formas de navegación más tradicionales: Mayor flexibilidad en el diseño de la red de rutas, permitiendo optimizar la capacidad del espacio aéreo y un uso más eficiente del mismo. Reducción de las distancias de vuelo, con la consiguiente disminución de los costes operativos y medioambientales. Mejora de la eficiencia y la seguridad operacional en las diferentes fases del vuelo.