PLANEJAMENTO DE APROXIMAÇÕES EM AMBIENTE PBN E ... · ANAC –Agência Nacional de Aviação...

PLANEJAMENTO DE APROXIMAÇÕES EM

AMBIENTE PBN E CONVENCIONAL

UTILIZANDO PROGRAMA DE

TRAJETÓRIAS COLABORATIVA (CTOP)

Daniel Alberto Pamplona

ITA

UNB - TRANSLAB

Temática

Compreender os fatores que influenciam naconstrução de um modelo, utilizando osprincípios do CDM (“Collaborative DecisionMaking”) para a operação simultânea deaeronaves realizando diferentes tipos deprocedimento (RNAV, RNP e Convencional) deforma sequencial em um mesmo aeroporto emesma cabeceira de pista, explorando aomáximo o desempenho específico de cadaaeronave.

Roteiro

• Introdução

• A navegação aérea e os Procedimentos Baseados em Performance (PBN)

• Navegação Baseada em Performance (PBN)

• Benefícios observados por aeronave

• Benefícios observados no sistema

• Benefícios da Pesquisa

• Conclusões

• Referências Bibliográficas

5

Introdução• Aumento do emprego do avião como meio de

transporte nas últimas décadas.

• Segundo Boeing (2015), nos próximos 20 anos, ocorreráuma demanda por 38.050 novas aeronaves(passageiros e carga). A frota estimada de aeronave depassageiros aumentará dos atuais 21.600 para 43.560.

• Nas previsões da empresa, 70% do aumento do tráfegoaéreo será de rotas aéreas já existentes.

• A frota comercial atual na América Latina passará de1.470 aeronaves para 3.620 aeronaves em 2034, sendoque 84% das novas aeronaves serão de corredor único.

6

A navegação aérea e os Procedimentos

Baseados em Performance (PBN)

8

Navegação Aérea

9

• Os procedimentos Performance Based

Navigation (PBN) são um novo conceito

operacional desenvolvido pela ICAO.

• Mudança da navegação baseada em sensores

para uma navegação baseada em desempenho.

• Compreendem todas as fases de um voo: em

rota; aproximação e procedimentos para

pouso, permitindo um navegação mais

segura,acurada e eficiente.

• Execução requer que o conjunto de sistemas da

aeronave, qualificação da tripulação e sistemas

de gerenciamento de tráfego aéreo atendam a

especificações expressas em termos de

precisão, integridade, disponibilidade,

continuidade e funcionalidade.

Navegação Baseada em Performance (PBN)

10

Fonte: ICAO (2013)

Fonte: ICAO (2013)

• O conceito é formado pelos procedimentos de Navegação de Área ou AreaNavigation (RNAV) e pelo procedimento de Navegação Requerido ou RequiredNavigation Performance (RNP),associados a um determinado nível de precisãopara cada tipo de operação.

• O sistema RNP é um sistema RNAV que permite o monitoramento a bordo e alerta


11


Fonte: PELLEGRINO, 2012 12

Terminal Brasília e Recife(2010)

Implantação rotas RNAV 5(2011)

Rotas paralelas RNAV 5 Brasília, Belo Horizonte, Vitória, Rio de Janeiro e

São Paulo(2012)

PBN BRASIL

Terminal e rotas Rio de Janeiro e

São Paulo(2013)

Terminal Belo Horizonte e Salvador

(2015)

Terminal Curitiba, Florianópolis e

Navegantes(2017)

Benefícios observados por aeronave

13


• Pamplona (2014) verificou que o desempenho das aeronaves e amensuração dos benefícios da navegação PBN devem seranalisados individualmente, por modelo de aeronave, tendo emvista as suas características de desempenho e o perfil vertical elateral do procedimento por instrumento realizado.

• Total de rotas simuladas: 12 rotas, ligando entre si os seguintesaeroportos: SBGL; SBRJ; SBKP; SBGR e SBSP.

• Aeronaves utilizadas: 10 modelos diferentes (A-319; A-320; A-321; B-733; B-737; B-738; F-100; EMB-145; EMB-190 e ATR-72)

• Nível de voo utilizado: 28.000 pés (FL 280) (reação) / 18.000 pés(FL 180) (hélice)

• Rotas: AIC 27/13: Reestruturação da circulação aérea de controleterminal (TMA) do Rio de Janeiro e de São Paulo com aplicaçãodo conceito de navegação baseada em performance (PBN)

14

• SBGL - SBGR: 120

• SBGL - SBKP: 100

• SBGL - SBSP: 060

• SBRJ - SBGR: 060

• SBRJ - SBKP: 060

• SBRJ - SBSP: 060

• SBGR - SBGL: 160

• SBGR - SBRJ: 100

• SBKP - SBGL: 080

• SBKP - SBRJ: 100

• SBSP - SBGL: 160

• SBSP - SBRJ: 100

• TOTAL DE VOOS SIMULADOS NO PRIMEIRO CENÁRIO: 1.160 VOOS

• Observação: Foram utilizadas apenas as principais configurações de pista em cada aeroporto


15

16


• Os benefícios da navegação baseada em performance (PBN) devem seranalisados individualmente, por modelo de aeronave.

• Devem ser consideradas as características de desempenho e o perfilvertical e lateral do procedimento por instrumento.

• Diferenças de limite vertical influenciaram no consumo total.

• Ganhos rota RNP – CNV:

51,67% - 0 a 2%

15% - 2 a 5%

11,67% - 5 a 10% (rotas AIC 27/13)

8,33% - acima de 10%

13,33% - Convencional mais vantajoso

-2

-1

0

1

2

3

4

5

Ganho rota - RNP comparado RNAV

Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733 Aeronaves B737

Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145 Aeronaves E190 Aeronaves AT72

• Ganhos rota RNP – RNAV:

85% - 0 a 2%

3,34% - acima de 2%

11,66% - RNAV mais vantajoso

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Ganho rota - RNP comparado Convencional



•Ganhos rota RNAV – CNV:

55,83% - 0 a 2%

10,83% - 2 a 5%

9,87% - 5 a 10% (rotas AIC 27/13)

6,67% - acima de 10%


-20-18-16-14-12-10

-8-6-4-202468

10121416

Ganho rota - RNAV comparado Convencional



-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

SBGL - SBGR SBGL - SBKP SBGL - SBSP SBGR-SBGL

SBGR - SBRJ SBKP - SBGL SBKP - SBRJ SBRJ - SBGR

SBRJ - SBKP SBRJ - SBSP SBSP -SBGL SBSP - SBRJ

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

SBGL - SBGR SBGL - SBKP SBGL - SBSP SBGR-SBGL

SBGR - SBRJ SBKP - SBGL SBKP - SBRJ SBRJ - SBGR

SBRJ - SBKP SBRJ - SBSP SBSP -SBGL SBSP - SBRJ

• Ganho procedimento RNP – CNV:

23,33% - 0 a 2%

2,5% - 2 a 5%

27,5% - 5 a 10%

33,33% - acima de 10%


• Ganho procedimento RNP – RNAV:

20,83% - 0 a 2%

12,5% - 2 a 5%

36,67% - 5 a 10%

6,67% - acima de 10%

23,33% - RNAV mais vantajoso -10

-5

0

5

10

15

20

Ganho procedimento – RNP comparado RNAV



-10

0

10

20

30

40

Ganho procedimento - RNP comparado Convencional

Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733

Aeronaves B737 Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145

Aeronaves E190 Aeronaves AT72

• Ganho procedimento RNAV – CNV:

33,33% - 0 a 2%

28,33% - 2 a 5%

9,17% - 5 a 10%

23,33% - acima de 10%

5,83% - CNV mais vantajoso -10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

Ganho procedimento - RNAV comparado Convencional



Benefícios observados no sistema

21

• SBGL - SBGR: 021

• SBGL - SBKP: 013

• SBGL - SBSP: 014

• SBRJ - SBGR: 019

• SBRJ - SBKP: 032

• SBRJ - SBSP: 084

• SBGR - SBGL: 018

• SBGR - SBRJ: 019

• SBKP - SBGL: 018

• SBKP - SBRJ: 037

• SBSP - SBGL: 011

• SBSP - SBRJ: 083

• TOTAL DE VOOS SIMULADOS POR RODADA: 3.344 VOOS

• TOTAL DE VOOS ANALISADOS POR RODADA: 369 VOOS

Benefícios observados no sistemaTOTAL DE VOOS SIMULADOS E ANALISADOS

22

• Cálculos de custo: 1kg de QAV = US$1,00.

• Consumo total em quilos por tipo de procedimento

• Economia diária e anual em quilos de QAV e em dólares por tipo de rota

23

Benefícios observados no sistemaRota SBSP - SBRJ

RNP RNAV CNV

118.566 123.829 129.390

RNP - RNAV RNP - CNV RNAV - CNV

Economia diária (kg) 5.263 10.824 5.561

Economia diária (US$) 5.263 10.824 5.561

Economia diária média por voo (US$)

73,10 150,33 77,24

Economia anual (kg) 1.920.995 3.950.760 2.029.765

Economia anual (US$) 1.920.995 3.950.760 2.029.765Economia anual média por voo

(US$)26.680,49 54.871,67 28.191,18

Benefícios observados no sistemaConclusões

• Economia média diária:valores variam de -38,77 a270,92.

• Economia média anual:-8.428,18 a 98.884,58.

• Caberá a cada operadorescolher quais são osíndices que justificam osinvestimentos.

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

SBGL -

SBGR

SBGL -

SBKP

SBGL -

SBSP

SBGR

- SBGL

SBGR

- SBRJ

SBKP -

SBGL

SBKP -

SBRJ

SBRJ -

SBGR

SBRJ -

SBKP

SBRJ -

SBSP

SBSP -

SBGL

SBSP -

SBRJ

Economia média diária por tipo de rota

Economia diaria média(por voo) RNP - RNAV

Economia diaria média(por voo) RNP - CNV

Economia diaria média(por voo) RNAV - CNV

-20000,00

0,00

20000,00

40000,00

60000,00

80000,00

100000,00

SBGL -SBGR

SBGL -SBKP

SBGL -SBSP

SBGR -SBGL

SBGR -SBRJ

SBKP -SBGL

SBKP -SBRJ

SBRJ -SBGR

SBRJ -SBKP

SBRJ -SBSP

SBSP -SBGL

SBSP -SBRJ

Economia média anual por tipo de rota

Economia anual média (por voo) RNP - RNAV

Economia anual média (por voo) RNP - CNV

Economia anual média (por voo) RNAV - CNV

Objetivos da Pesquisa

• Construção de um modelo, utilizando os princípios do CDM (“Collaborative Decision Making”) e CTOP (“CollaborativeTrajectory Options Program”), para a operação simultânea de aeronaves realizando diferentes tipos de procedimento (RNAV, RNP e Convencional) de forma sequencial em um mesmo aeroporto e mesma cabeceira de pista, explorando ao máximo o desempenho específico.

25

• Os ganhos verificam-se com a análise dospossíveis conflitos em tempo hábil, por meiodo desenvolvimento de sistemas de suporte adecisão, para que as ações possam sertomadas embasadas em uma maiorquantidade de informações.

Relevância da pesquisa

26

Conclusões

• Os procedimentos PBN permitem ganhos na economia decombustível e aumento da disponibilidade quando emcondições meteorológicas adversas.

• Os resultados mostraram que a análise de benefícios deve serbaseada de forma individual por tipo de aeronave e rotavoada.

• Construção de um modelo, utilizando os princípios do CDM(“Collaborative Decision Making”), para a operaçãosimultânea de aeronaves realizando diferentes tipos deprocedimento (RNAV, RNP e Convencional) trará maioreconomia para as empresas e maior segurança para osistema.

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Referências BibliográficasANAC – Agência Nacional de Aviação Civil. Anuário do Transporte Aéreo - Dados Estatísticos e Econômicos de 2012. 2013.

______. Horário de Transportes (HOTRAN) 2014.

CGNA – Centro de Gerenciamento da Navegação Aérea. Plano de Voo Repetitivo 2014.

BOEING. Current market outlook 2013 - 2032. Estados Unidos. 2013.

Leonardo Cruciol, Li Weigang, John-Paul Clarke, Planning the Trajectory Option Set in Collaborative Trajectory Options Program using Game Theory, submitted to Eleventh USA/Europe Air Traffic Management Research and Development Seminar (ATM2015).

DECEA – Departamento de Controle do Espaço Aéreo. AIC 27/13 - Reestruturação da circulação aérea das áreas de Controle Terminal (TMA) do Rio de Janeiro e de São Paulo com aplicação do conceito de navegação baseada em performance (PBN): 20 p. 2013.

EUROCONTROL. European airspace concept handbook for PBN implementation Edition 3.0. p.73. 2013.

FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION (FAA). FAA TV: This is CTOP - An introduction to the collaborative trajectory options program (CTOP), and the benefits to the users who participate. Disponível em: http://www.faa.gov/tv/?mediaId=572, 2012.

ICAO – International Civil Aviation Organization, DOC. 9613 Performance-Based Navigation (PBN) Manual: ICAO, Quebec, Canada, 2013.

NATIONAL BUSINESS AVIATION ASSOCIATION (NBAA). FAA’s new CTOP initiative aims to reduce airspace congestion. Disponível em: http://www.nbaa.org/ops/airspace/tfm/20121213-new-ctop-initiative -aims-to-erduce-airspacecongestion.php, 2012.

NOLAN, M. S. Fundamentals of air traffic control. Cengage Learning, 2010.

ICAO – International . Performance-based Navigation (PBN) Manual. Canada 2014.

PAMPLONA, D.A. Mensuração pelos benefícios da navegação baseada em performance (PBN). 2014. Dissertação de Mestrado Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos.

PELLEGRINO. PBN implementation in Brazil. Performance-based Navigation (PBN) Symposium. 2012.

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“Se você construir uma estrada de 3 quilômetros, você conectará dois pontos

distantes 3 quilômetros.

Se você construir uma pista de pouso e decolagem de 3 quilômetros, você conectará um

ponto ao mundo”

Ed Bolen

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