基于必备导航性能的区域导航及其效益分析

基于必备导航性能的区域导航及其效益分析

Benefit Analysis of RNAV Based on RNP

魏光兴方学东

虽然中国民航引进的大型运输机大都配备有GPS/IRS导航设备，但国内航线大多还是

导航台与导航台之间的连线。先进的导航设备与落后的航路设计及运行方式之间存在矛盾

，这不仅使先进设备难以产生应有的运行效益，还会影响飞行安全。广泛推广区域导航有

助于改变这种局面。

随着全球航空业的飞速发展，空中交通流量急剧增加，基于传统导航方式的航路结

构难以满足航班量增加的要求，航路和终端区空中交通拥堵的现象时有发生。为了保持航

路顺畅，保证飞行安全，提高运行效益，解决飞机先进的机载导航设备与落后的航路设计

以及运行方式之间的矛盾，国际民航组织（ICAO）早在1991年就确立了新航行系统（FANS ）和区域导航（RNAV）的概念。后来，根据RNAV运行过程中出现的问题，提出了必备导航性能（RNP）概念。在此基础上，ICAO及其成员国设计了基于RNP的区域导航航路，进行了试飞和数据分析，取得了可贵的经验和可观的经济效益。RNAV的研究已成为世界航空界的

一大热点。

区域导航及其特点

区域导航不同于传统导航之处在于，它可以确定出飞机的绝对位置(地理坐标)，不需

要飞机向/背导航台飞行或飞越导航台，因而航线可以由不设导航台的航路点之间的线段

连接而成，即允许在航路上定义航路点组成航线，实施逐点飞行；它还可以跳过某些航路

点直飞，甚至实施起点到终点的直飞，进而大大缩短了航程。由于可以建立临时的绕飞、

偏航飞行和等待航线等飞行计划，航线编排变得更加灵活，运行更加方便，效益也更加明

显。（见表1）

应该说，区域导航允许飞机在陆基导航设备的基准台覆盖范围内，或在自主导航设备

能力限度内，或两者配合下，按所希望的飞行路径运行。它的出现将引起传统的航路结构

和空域环境的巨大变化。

区域导航的效益

区域导航有四种潜在的应用航路。

固定航路：在该区域内分布的永久性的区域导航航路，包括某些航路上由于没有陆基

导航台做航迹导引，只能由具备区域导航能力的飞机做区域导航运行，包括某些高空航路

。

偶然航路：在该区域内公布的短期性区域导航航路。

随机航路：在指定的随机导航区域内由飞行计划自行确定的航路，属于非公布航路。

终端(航站)区航路：包括区域导航的标准进场航线、进近程序、标准离场航线和等待

程序等。

虽然大中型运输机上现都已装备了区域导航/飞管系统（FMS）设备，但区域导航方法

才开始引进，并没有充分发挥设备优势。随着惯性导航和卫星导航的发展，区域导航将全

面实施，并以其成本低、航线多、精度高等优点，带来更多效益：

1. 可以建立快捷的直接航线，缩短飞行距离和飞行时间，节约燃油和运行成本，提

高航空公司的经济效益；

2. 除公布的航路外，还可根据需要采用随机航路，即在指定区域内由飞行计划自行

确定的航路，增大了选择航路的灵活性，避免了主干航路的拥挤；

3. 允许建立平行航路或平行飞行，提高了空域利用率和交通流量；

4. 结合提高导航精度和飞行自动化设备，使导航精度和可靠性大为提高，还可以缩

减飞机间的纵向间隔和侧向间隔，即缩小航路宽度，提高航路上的飞机布占率；

5. 利用全球导航设备可以在海洋及边远地区实施区域导航飞行，因此在这些地区可

以建立更多的航线并随时增加新航线；

6. 增加优化的可用高度层，减小保护空域尺寸，增加空中交通管制的灵活性；

7. 全面实行新航行系统以后，卫星导航系统/惯性导航系统将作为单一区域导航手

段，这样可以逐步撤减现有的地面导航台，从而节省大量设施投资和维护费用。

必备导航性能概念的引入

必备导航性能（RNP）是指在一个指定的空域内运行的飞机，在水平方向上（经纬度

位置点）所必备的导航精度。RNP不是驾驶舱的新硬件，也不是新的助航设备，它是以性

能为基准，不取决于某一特定设备，在确定的空域内运行所必需的位置精确性的一个声明

。RNP由一个精度数值表示(表2所示)。例如"RNP1.0"是指在95%的概率下，在指定的飞行

航迹上飞机必备的导航精度在1海里以内。

基于RNP的RNAV航路是基于飞机导航性能要求的区域导航航路，该类航路的运行只限

制飞机的实际导航性能，而不是特定的导航设备，即不管是哪种机型，采用何种导航系统

，只要飞机设备满足空域要求，并且飞机的导航性能参数（ANP）值小于RNP值，即可运行

该RNP航路，也就是说，在95%的概率要求下，当飞机的导航误差小于航路给定的RNP值时

，飞机即可在此航路上运行。这里要特别注意，有的飞机能在RNP1的空域运行，却不能在

RNP20的空域运行。例如，被地面测距台（DME）完全覆盖的空域可定义为RNP1空域，如果

飞机的区域导航设备只有DME/DME，它能在DME台覆盖的RNP1空域运行，却不能在缺少DME 的海洋空域（RNP20）运行。

另外，在确定的RNP空域内运行的飞机，其导航位置精确性的包容限制参数应包括：

①导航性能精确性，即导航系统有望在95%的时间内保持该精确性；②除95%精确性的区域

（即主区）以外，还有RNP辅助区域（即副区），以满足空域的持续性和完整性的要求；

③组合区域（主副区之和）将确保飞机99.999%时间的包容限制，如图1所示。

效益分析

RNAV是满足RNP运行的主要手段，它允许在RNP规定的精度范围内的任何空域内运行

，而不必直接飞越陆基导航设施。基于RNP的区域导航在世界各地的试运行表明，它在飞

行的各个阶段，在安全性、容量、效率、环境等方面有许多优点（见表3）。

RNP的效率反映在航路、终端区、进近三个方面，并且允许航路有转弯的曲线航段，

这增加了空域设计的灵活性，提高了效率（如图2所示）。在航路阶段，进行与RNP匹配的

空域设计，降低了空域保护要求，建立从航路点到航路点的航线结构和平行航路，可进行

平行偏置飞行，提高了变更航路的能力，减少了航路拥挤，提高了空域利用率和交通流量