PLANEJAMENTO DE APROXIMAÇÕES EM AMBIENTE PBN E CONVENCIONAL UTILIZANDO PROGRAMA DE TRAJETÓRIAS COLABORATIVA (CTOP)

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1 PLANEJAMENTO DE APROXIMAÇÕES EM AMBIENTE PBN E CONVENCIONAL UTILIZANDO PROGRAMA DE TRAJETÓRIAS COLABORATIVA (CTOP) Daniel Alberto Pamplona ITA UNB - TRANSLAB

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3 Temática Compreender os fatores que influenciam na construção de um modelo, utilizando os princípios do CDM ( Collaborative Decision Making ) 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 de cada aeronave.

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5 Introdução Roteiro 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

6 Introdução Aumento do emprego do avião como meio de transporte nas últimas décadas. Segundo Boeing (2015), nos próximos 20 anos, ocorrerá uma demanda por novas aeronaves (passageiros e carga). A frota estimada de aeronave de passageiros aumentará dos atuais para Nas previsões da empresa, 70% do aumento do tráfego aéreo será de rotas aéreas já existentes. A frota comercial atual na América Latina passará de aeronaves para aeronaves em 2034, sendo que 84% das novas aeronaves serão de corredor único. 6

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8 A navegação aérea e os Procedimentos Baseados em Performance (PBN) 8

9 Navegação Aérea 9

10 Navegação Baseada em Performance (PBN) 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. Fonte: ICAO (2013) 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. Fonte: ICAO (2013) 1 0

11 Navegação Baseada em Performance (PBN) O conceito é formado pelos procedimentos de Navegação de Área ou Area Navigation (RNAV) e pelo procedimento de Navegação Requerido ou Required Navigation Performance (RNP),associados a um determinado nível de precisão para cada tipo de operação. O sistema RNP é um sistema RNAV que permite o monitoramento a bordo e alerta 11

12 Navegação Baseada em Performance (PBN) 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) Fonte: PELLEGRINO,

13 Benefícios observados por aeronave 13

14 Benefícios observados por aeronave Pamplona (2014) verificou que o desempenho das aeronaves e a mensuração dos benefícios da navegação PBN devem ser analisados individualmente, por modelo de aeronave, tendo em vista as suas características de desempenho e o perfil vertical e lateral do procedimento por instrumento realizado. Total de rotas simuladas: 12 rotas, ligando entre si os seguintes aeroportos: 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: pés (FL 280) (reação) / pés (FL 180) (hélice) Rotas: AIC 27/13: Reestruturação da circulação aérea de controle terminal (TMA) do Rio de Janeiro e de São Paulo com aplicação do conceito de navegação baseada em performance (PBN) 14

15 Benefícios observados por aeronave 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: VOOS Observação: Foram utilizadas apenas as principais configurações de pista em cada aeroporto 15

16 Benefícios observados por aeronave Os benefícios da navegação baseada em performance (PBN) devem ser analisados individualmente, por modelo de aeronave. Devem ser consideradas as características de desempenho e o perfil vertical e lateral do procedimento por instrumento. Diferenças de limite vertical influenciaram no consumo total. 16

17 Ganho rota - RNP comparado RNAV Ganhos rota RNP RNAV: 85% - 0 a 2% 3,34% - acima de 2% 11,66% - RNAV mais vantajoso Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733 Aeronaves B737 Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145 Aeronaves E190 Aeronaves AT72 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 Ganho rota - RNP comparado Convencional Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733 Aeronaves B737 Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145 Aeronaves E190 Aeronaves AT72

18 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% 17,5% - Convencional mais vantajoso Ganho rota - RNAV comparado Convencional Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733 Aeronaves B737 Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145 Aeronaves E190 Aeronaves AT SBGL - SBGR SBGL - SBKP SBGL - SBSP SBGR-SBGL SBGR - SBRJ SBKP - SBGL SBKP - SBRJ SBRJ - SBGR SBRJ - SBKP SBRJ - SBSP SBSP -SBGL SBSP - SBRJ SBGL - SBGR SBGL - SBKP SBGL - SBSP SBGR-SBGL SBGR - SBRJ SBKP - SBGL SBKP - SBRJ SBRJ - SBGR SBRJ - SBKP SBRJ - SBSP SBSP -SBGL SBSP - SBRJ

19 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 -5 vantajoso Ganho procedimento RNP comparado RNAV Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733 Aeronaves B737 Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145 Aeronaves E190 Aeronaves AT72 Ganho procedimento RNP CNV: 23,33% - 0 a 2% 2,5% - 2 a 5% 27,5% - 5 a 10% 33,33% - acima de 10% 13,33% - Convencional mais vantajoso 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

20 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 Ganho procedimento - RNAV comparado Convencional Aeronaves A319 Aeronaves A320 Aeronaves A321 Aeronaves B733 Aeronaves B737 Aeronaves B738 Aeronaves F100 Aeronaves E145 Aeronaves E190 Aeronaves AT72

21 Benefícios observados no sistema 21

22 Benefícios observados no sistema TOTAL DE VOOS SIMULADOS E ANALISADOS 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: VOOS TOTAL DE VOOS ANALISADOS POR RODADA: 369 VOOS 22

23 Benefícios observados no sistema Rota SBSP - SBRJ Cálculos de custo: 1kg de QAV = US$1,00. Consumo total em quilos por tipo de procedimento RNP RNAV CNV Economia diária e anual em quilos de QAV e em dólares por tipo de rota RNP - RNAV RNP - CNV RNAV - CNV Economia diária (kg) Economia diária (US$) Economia diária média por voo 73,10 150,33 77,24 (US$) Economia anual (kg) Economia anual (US$) Economia anual média por voo (US$) , , ,18 23

24 Benefícios observados no sistema Conclusões Economia média diária por tipo de rota Economia média diária: valores variam de -38,77 a 270,92. Economia média anual: ,18 a ,58. Caberá a cada operador escolher quais são os índices que justificam os investimentos. 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00-50,00-100, , ,00 SBGL - SBGR SBGL -SBGL - SBGR SBGR SBKP SBSP - SBGL - SBRJ SBKP - SBGL SBKP - SBRJ SBRJ - SBGR Economia diaria média(por voo) RNP - RNAV Economia diaria média(por voo) RNP - CNV Economia diaria média(por voo) RNAV - CNV Economia média anual por tipo de rota SBRJ - SBRJ - SBSP - SBSP - SBKP SBSP SBGL SBRJ 60000, , ,00 0, ,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 anual média (por voo) RNP - RNAV Economia anual média (por voo) RNP - CNV Economia anual média (por voo) RNAV - CNV

25 Objetivos da Pesquisa Construção de um modelo, utilizando os princípios do CDM ( Collaborative Decision Making ) e CTOP ( Collaborative Trajectory 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

26 Relevância da pesquisa Os ganhos verificam-se com a análise dos possíveis conflitos em tempo hábil, por meio do desenvolvimento de sistemas de suporte a decisão, para que as ações possam ser tomadas embasadas em uma maior quantidade de informações. 26

27 Conclusões Os procedimentos PBN permitem ganhos na economia de combustível e aumento da disponibilidade quando em condições meteorológicas adversas. Os resultados mostraram que a análise de benefícios deve ser baseada de forma individual por tipo de aeronave e rota voada. Construção de um modelo, utilizando os princípios do CDM ( Collaborative Decision Making ), para a operação simultânea de aeronaves realizando diferentes tipos de procedimento (RNAV, RNP e Convencional) trará maior economia para as empresas e maior segurança para o sistema. 27

28 Referências Bibliográficas ANAC Agência Nacional de Aviação Civil. Anuário do Transporte Aéreo - Dados Estatísticos e Econômicos de Horário de Transportes (HOTRAN) CGNA Centro de Gerenciamento da Navegação Aérea. Plano de Voo Repetitivo BOEING. Current market outlook Estados Unidos 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 EUROCONTROL. European airspace concept handbook for PBN implementation Edition 3.0. p 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: ICAO International Civil Aviation Organization, DOC Performance-Based Navigation (PBN) Manual: ICAO, Quebec, Canada, NATIONAL BUSINESS AVIATION ASSOCIATION (NBAA). FAA s new CTOP initiative aims to reduce airspace congestion. Disponível em: -aims-to-erduceairspacecongestion.php, NOLAN, M. S. Fundamentals of air traffic control. Cengage Learning, ICAO International. Performance-based Navigation (PBN) Manual. Canada PAMPLONA, D.A. Mensuração pelos benefícios da navegação baseada em performance (PBN) Dissertação de Mestrado Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos. PELLEGRINO. PBN implementation in Brazil. Performance-based Navigation (PBN) Symposium

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30 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 30

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