UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA THIAGO AUGUSTO MICHELS
EVOLUÇÃO DOS MÉTODOS DE NAVEGAÇÃO E IMPLANTAÇÃO DO PBN NO BRASIL
Palhoça 2018
THIAGO AUGUSTO MICHELS
EVOLUÇÃO DOS MÉTODOS DE NAVEGAÇÃO E IMPLANTAÇÃO DO PBN NO BRASIL
Monografia apresentada ao Curso de graduação em Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel.
Orientador: Prof. Marcos Fernando Severo de Oliveira, Esp.
Palhoça 2018
THIAGO AUGUSTO MICHELS
EVOLUÇÃO DOS MÉTODOS DE NAVEGAÇÃO E IMPLANTAÇÃO DO PBN NO BRASIL
Esta monografia foi julgada adequada à obtenção do título de Bacharel em Ciências Aeronáuticas e aprovada em sua forma final pelo Curso de Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina.
Palhoça, 12 de novembro de 2018
__________________________________________ Orientador: Prof. Esp. Marcos Fernando Severo de Oliveira
__________________________________________ Prof. Esp. Orlando Flavio Silva
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo principal compreender a evolução dos métodos de navegação, as mudanças no espaço aéreo brasileiro causadas pelos mesmos e quais são suas consequências para pilotos, controladores e demais usuários desse espaço aéreo. Para tanto, foi realizada uma analise dos métodos antigos de navegação e suas limitações para a evolução da atividade aérea. Em paralelo, foi apresentado o novo modelo de navegação aérea: navegação baseada em performance (PBN). Sua concepção técnica e implementação no espaço aéreo brasileiro foi apresentada, bem como as principais modificações que este novo método de navegação propiciou ao espaço aéreo brasileiro. Para tanto, foram utilizadas as normas técnicas publicadas pela ICAO, pelo DECEA e ANAC, além de cartas de navegação aérea e publicações técnicas quanto à realização dos procedimentos IFR. Durante os estudos, foi possível constatar os principais benefícios que a modernização da navegação aérea está apresentando ao seus usuários: menores distâncias voadas, menor gasto de combustível e maior segurança nas operações. Comparações para o aeródromo de Navegantes (SBNF) mostraram que, a utilização do procedimento RNAV representa, em média, 23% do consumo de combustível utilizado na aproximação NDB para a mesma cabeceira. Foi verificado, também, que a implementação dos procedimentos RNAV e RNP são soluções para operações rodeadas de montanhas, como é o caso de Joinville. Numa pesquisa realizada com sessenta e quatro pilotos, a maioria afirma que seus procedimentos tem ficado mais diretos e com melhor sequenciamento de tráfego. Muitos deles acreditam que o grande benefício do PBN são as rotas mais diretas e a não dependência dos auxílios de solo em alguns procedimentos, que podem estar em manutenção ou inoperantes. Porém, o ILS ainda é o método de aproximação preferido, pois é um procedimento de precisão e apresenta mínimos meteorológicos menores que o RNAV/RNP. Enquanto o Brasil não implementa um sistema de aumentação, o ILS continuará sendo o procedimento mais utilizado dentre os pilotos.
Palavras-Chave: Navegação aérea, Navegação baseada em performance, espaço aéreo brasileiro.
ABSTRACT
The present work has as main objective the understanding of the evolution of navigation methods, the changes in the brazilian air space caused by them and what are their consequences for pilots, controllers and other users of this airspace. For that, an analysis of the conventional methods of navigation and its limitations for the evolution of aerial activity was carried out. In parallel, the new model of air navigation was presented: performance-based navigation (PBN). Its technical design and implementation in Brazilian airspace was presented, as well as the main modifications that this new method of navigation promoted in Brazilian airspace. For this purpose, the technical standards published by ICAO, DECEA and ANAC were used, as well as air navigation charts and technical publications on IFR procedures. During the studies, it was possible to verify the main benefits that the modernization of the air navigation is presenting to its users: smaller distances flown, reduced fuel consumption and greater safety in flight operations. Comparisons for the Navegantes aerodrome (SBNF) showed that the use of the RNAV procedure represents, on average, 23% of the fuel consumption used in the NDB approach to the same headland. It was also verified that the implementation of the RNAV and RNP procedures are solutions for flight operations surrounded by mountains, as is the case of Joinville. In a research done with sixty-four pilots, most say their procedures have become more direct and with better traffic sequencing. Many of them believe that the major benefit of PBN is the more direct routes and non-dependence on ground aids in some procedures, which may be maintenance or inoperative. However, ILS is still the preferred approach method because it is a precision procedure and has lower meteorological minima than RNAV / RNP. While Brazil does not implement an augmentation system, ILS will continue to be the most used procedure among pilots.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Carta de aproximação utilizando NDB em Navegantes-SC ... 15
Figura 2 – Carta de aproximação utilizando Arco-DME ... 18
Figura 3 - Instalação das antenas ILS ... 20
Figura 4 - Carta de chegada por instrumentos do aeroporto de Florianópolis em corte ... 26
Figura 5-Conceito Four Corner na reestruturação da circulação nas TMA brasileiras ... 27
Figura 6 - Divisão do espaço aéreo brasileiro ... 28
Figura 7 - Procedimento STAR aberta ... 29
Figura 8 - Configuração de aerovias saindo e chegando na TMA São Paulo ... 30
Figura 9 - Benefícios das aproximações PBN ... 32
Figura 10 - Carta de aproximação NDB em Navegantes ... 32
Figura 11 - Carta de aproximação RNAV em Navegantes ... 35
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Tipo de operação de cada piloto ... 38
Gráfico 2 - Região de operação ... 39
Gráfico 3 - Método de navegação ... 40
LISTA DE SIGLAS
ANAC Agência Nacional da Aviação Civil
DECEA Departamento do Controle do Espaço Aéreo ICAO Internacional Civil Aviation Organization CNS Comunication, Navigation and Surveilance
ATM Air Traffic Management
GEIV Grupo Especial de Inspeção de Voo
PBN Navegação Baseada em Performance
GNSS Sistema Mundial de Navegação por Satélite
NDB Radio-Farol não Direcional
VOR Radiofarol onidirecional em VHF DME Equipamento radiotelemétrico ILS Sistema de pouso por instrumentos
RNAV Navegação por área
RNP Performance de navegação exigida
AIC Circular de navegação aeronáutica
IFR Regras de voo por instrumentos
IAC Carta de aproximação por instrumento
SID Saída padrão por instrumentos
STAR Chegada padrão por instrumentos
INS Sistema de navegação inercial
GPS Sistema de posicionamento global
SBAS Sistema de aumentação baseado em satélites GBAS Sistema de aumentação baseado em solo
FIR Região de informação de voo
CINDACTA Centro integrado de defesa aérea e controle do tráfego aéreo
SUMÁRIO 1INTRODUÇÃO ...6 1.1 PROBLEMA DA PESQUISA ...8 1.2 OBJETIVOS ...8 1.2.1Objetivo Geral ...8 1.2.2Objetivos Específicos ...8 1.3 JUSTIFICATIVA ...9 1.4 METODOLOGIA...10
1.4.1 Natureza de Pesquisa e Tipo de Pesquisa...10
1.4.2 Materiais e Métodos...11
1.4.3 Procedimento de Coleta de Dados...12
1.4.4 Procedimento de Análise de Dados...12
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO...12
2REFERENCIAL TEÓRICO ...14
2.1 MÉTODOS CONVENCIONAIS DE NAVEGAÇÃO ...14
2.1.1NDB... 14
2.1.2VOR/DME...16
2.1.3ILS...18
2.2 NAVEGAÇÃO RNAV ...20
2.3 CONCEITO CNS/ATM ...22
2.3.1A Navegação no Conceito CNS/ATM ...22
2.4 SISTEMA GNSS ...22
2.5 PBN...24
2.6 REESTRUTURAÇÃO DO ESPAÇO AÉREO BRASILEIRO ...27
2.7 PROCEDIMENTOS DE APROXIMAÇÃO UTILIZANDO CONCEITO PBN ...31
2.7.1Procedimentos mais seguros ...35
3APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ...38
4CONCLUSÃO ...43
1 INTRODUÇÃO
Após a Primeira Guerra Mundial, com evolução das aeronaves e também da necessidade de rotas de grandes distâncias, iniciou-se o processo de implementação de auxílios à navegação. Em 1925 ocorreram as primeiras discussões sobre métodos que auxiliariam os pilotos a navegar, sem depender das condições meteorológicas (PORTILHO; BUKZEM, 2015).
De forma análoga àquela época, com os constantes avanços tecnológicos, a globalização tende a intensificar a necessidade de locomoção de pessoas ao redor do mundo. Para que esse processo ocorra de forma eficaz, a aviação deve se desdobrar para atender essa necessidade, aumentando e modernizando suas frotas, criando novas rotas e atendendo cada vez um número maior de passageiros. Para exemplificar esse aumento, no ano de 2009 existia um total de 16.269 aeronaves registradas no Brasil, contra 21.905 em 2016. Isso representa um aumento de, aproximadamente, 35% em apenas sete anos (BRASIL, 2016). Dessa forma, o espaço aéreo brasileiro sofre com uma saturação de aeronaves, necessitando de constante modernização para atender essa demanda crescente.
Já prevendo esse crescimento e sabendo da limitação dos métodos convencionais de navegação, a ICAO iniciou um estudo já no século passado. O DCA 351-2(BRASIL, 2011, item 2.2.1) informa que:
Ao início da década dos anos 80, o Conselho da OACI, tendo constatado um firme crescimento da aviação civil internacional, bem como o surgimento de novas tecnologias, entendeu que seria necessário uma completa análise e avaliação dos procedimentos e sistemas em uso. Na oportunidade, reconheceu-se que a forma existente de prover os Serviços de Tráfego Aéreo (ATS) e a estrutura do sistema de navegação aérea em geral estariam limitando o crescimento da aviação e inibindo a implementação de melhorias na segurança, eficiência e regularidade das operações aéreas.
Assim sendo, iniciou-se a ideia de promover um avanço não só nos sistemas de navegação, mas sim um ATM global, utilizando as novas tecnologias CNS que estavam nascendo nesse período. O propósito de um sistema ATM tem como característica primária “possibilitar o voo de um aeródromo a outro, dentro de um determinado espaço aéreo, livre de perigos, obedecendo aos limites de capacidade do sistema e fazendo ótimo uso de todos os seus recursos” (BRASIL, 2011, item
2.3.6.1.1). Para que essa adequação fosse consagrada de forma correta pelos estados-membros, a ICAO publicou o DOC 9750 – Plano de Navegação Global CNS/ATM, o qual trazia todas as diretrizes e conceitos sobre a tecnologia CNS/ATM emergente, e logo depois o DOC 9854 – ATM Global, que abordava a implementação de um sistema ATM global pelos estados.
Sabendo das vantagens das tecnologias CNS/ATM, vários estados-membro da ICAO iniciaram sua adequação ao plano ATM global e às tecnologias CNS. O Brasil, também como estado-membro e verificando a tendência de crescimento da aviação e a necessidade de adequação ao plano global, iniciou seu alinhamento ao plano global da ICAO com a publicação do DCA 351-2, intitulado como Concepção Operacional ATM Nacional.
Por fim, em 2012, foi aprovado o PCA 351-3, intitulado como Plano de Implementação ATM Nacional. Foi através desse documento que surgiu o programa SIRIUS, que tem por objetivo consolidar a concepção do ATM nacional abordada no DCA 351-2. Tal programa tem como um de seus objetivos trabalhar nos seguintes empreendimentos, conforme o PCA 351-3 (BRASIL, 2012, item 3.5.7):
a) Segurança Operacional;
b) Gerenciamento de Tráfego Aéreo; c) Comunicações, Navegação e Vigilância; d) Meteorologia Aeronáutica;
e) Gerenciamento de Informações Aeronáuticas; f) Busca e Salvamento; e
g) Recursos Humanos.
Percebe-se que a navegação é uma das pautas que regem os estudos e as bases normativas acerca da evolução da aviação, tanto num plano global como no âmbito nacional. A modernização na navegação aérea é crucial para que o plano ATM global seja consolidado, trazendo benefícios como segurança, agilidade, descongestionamento das terminais aéreas e menos impacto no meio ambiente.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
Como a evolução dos métodos de navegação está moldando o espaço aéreo brasileiro, e quais os impactos dessas mudanças para os seus usuários?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Compreender a evolução dos métodos de navegação, as mudanças no espaço aéreo brasileiro causadas pelos mesmos e quais são suas consequências para os pilotos.
1.2.2 Objetivos Específicos
Analisar os métodos de navegação convencionais e suas restrições para o avanço da atividade aérea.
Avaliar as bases normativas e entender como os novos conceitos de navegação estão sendo implementados no Brasil.
Explicar o funcionamento da navegação baseada em performance (PBN) e os requisitos de tripulação e aeronaves para sua operação.
Explorar as mudanças no funcionamento e na estrutura do espaço aéreo brasileiro causadas pela implementação dos conceitos PBN.
Analisar, através da opinião dos usuários do espaço aéreo brasileiro, como essas mudanças influenciam a atividade aérea no Brasil.
1.3 JUSTIFICATIVA
Conforme analisado, o aumento do tráfego aéreo e a necessidade de aumento no número de voos ficariam estagnados devido à capacidade do gerenciamento de tráfego aéreo convencional. Novas tecnologias e novos métodos de navegação são cruciais para que o espaço aéreo possa ter sua capacidade otimizada. A navegação baseada em performance (PBN), que se utiliza dos sistemas GNSS, está sendo instaurada em substituição aos antigos auxílios de solo, da chamada navegação aérea convencional. Dessa forma, o assunto é de extrema importância para a comunidade aeronáutica, visto que a implementação desse processo ainda está em andamento.
Grande parte das aeronaves modernas já saem de fábrica apresentando os requisitos mínimos para navegar conforme o conceito PBN. Mesmo assim, o espaço aéreo que tais aeronaves se movimentam necessita ter a estrutura recomendada para atender essa demanda. O sistema ATM nacional anterior ao implantado de acordo com o ATM global tinha diversas limitações, e segundo o PCA 351-3 (BRASIL, 2012, 2.3.6.2.1 item “g”), uma delas era a “possibilidade limitada para proporcionar, ao máximo, benefícios às aeronaves equipadas com sistemas de bordo avançados”.
Nesse contexto de avanços tecnológicos, é importante que todos os pilotos, bem como pilotos em formação, saibam das diretrizes que norteiam os novos métodos de navegação, além de seus requisitos de operação, métodos de operação, benefícios e aplicabilidade no espaço aéreo. Porém, a formação de pilotos no Brasil pouco instrui o piloto-aluno a ter conhecimento do exposto acima. Essa realidade brasileira foi explorada por Muzzi (2017, pg. 13), que comenta:
Os grandes avanços propiciados pelo desenvolvimento de sistemas de navegação e transmissão de dados via satélite nos últimos 20 anos criaram um grande descompasso entre as realidades da aviação comercial e da instrução de voo, dificultando a transição de profissionais entre estas e até mesmo o compartilhamento de um mesmo espaço aéreo. [...] O ensino teórico e prático de IFR, por exemplo, deve se dar em consonância com o MMA 58-9 aprovado através do Art. 1º da PORTARIA DGAC N.º209/DGAC de 03 de julho de 1991, pelo antigo DAC (Departamento de Aviação Civil), não comportando boa parte dos conceitos atualmente utilizados na aviação comercial, e limitando a instrução de voo ao aprendizado de manobras e
procedimentos que estão sendo progressivamente substituídos e/ou descontinuados no contexto do espaço aéreo brasileiro.
Portanto, o presente trabalho visa, também, abordar e explicar conceitos essenciais sobre os novos métodos de navegação, bem como sua normatização, de forma a facilitar o conhecimento para a comunidade aeronáutica.
Bem como na instrução, os métodos convencionais de navegação, por serem simples e de fácil implementação em qualquer aeronave, foram a base da estruturação do espaço aéreo no século passado, onde todas as aerovias e procedimentos de saída e chegada eram baseados em auxílios de solo. Com a implementação do programa SIRIUS, em suas diversas etapas, o espaço aéreo brasileiro foi e está sendo moldado de acordo com os padrões da ICAO, de forma a atingir os objetivos esperados com a implantação do novo ATM nacional. Sendo assim, esse assunto será explorado de forma a explicar as mudanças que o espaço aéreo brasileiro vem sofrendo, e como ela afetará os usuários desse espaço aéreo.
1.4 METODOLOGIA
1.4.1 Natureza e Tipo da Pesquisa
A presente pesquisa busca abordar aspectos da evolução da navegação aérea e da aplicação de métodos modernos de navegação no Brasil. Dessa forma, a pesquisa deve ser pautada não só nos conhecimentos e publicações existentes sobre a navegação aérea, mas também na visão dos beneficiários dessas novas tecnologias, como pilotos.
Segundo Selltiz et aI. (1967, apud GIL, 1946) as pesquisas exploratórias “[...] envolvem: a) levantamento bibliográfico; b) entrevistas com pessoas que tiveram experiências práticas com o problema pesquisado[...]”.Dessa forma, o tipo de pesquisa exploratório se apresenta como caminho para a obtenção dos objetivos apresentados nesse projeto de pesquisa.
Com relação ao procedimento de pesquisa, verifica-se que o tema desse trabalho apresenta vasta bibliografia e documentos relacionados. Sendo assim,
grande parte do objetivo a ser alcançado será pautado na análise bibliográfica e documental, de natureza quantitativa e qualitativa. Além disso, a complementação do objetivo determina que se obtenha a visão por parte dos usuários do espaço aéreo brasileiro. Assim sendo, a experiência de pilotos será imprescindível para a conclusão da pesquisa.
1.4.2 Materiais e Métodos
A pesquisa será pautada nas análises:
Bibliográfica: Livros e demais publicações que abordem os métodos de navegação e suas evoluções.
Documental: Serão analisadas os documentos das entidades aeronáuticas, tanto ICAO como ANAC, a respeito dos métodos de navegação, suas evoluções, e sobre o surgimento e implementação do PBN no espaço aéreo brasileiro.
São eles:
-DOC 9750 - ICAO -DCA 351-2 - ANAC
-Publicações do DECEA acerca da implementação do PBN no Brasil
-Cartas de navegação aeronáutica (De navegação convencional e RNAV/RNP)
-Instrução suplementar IS91-001 - Aprovação operacional de PBN (ANAC)
Estudo de campo: Serão analisadas as visões de pilotos acerca da evolução na navegação aérea no Brasil. Dessa forma, serão necessárias enquetes e entrevistas para determinar a opinião dos mesmos. Para que se obtenha respostas satisfatórias, a população da pesquisa deve ser enquadrada como pilotos que possuam a licença IFR e estão em constante operação.
1.4.3 Procedimento de coleta de dados
Para que o trabalho fique bem estruturado e referenciado, os dados coletados serão, em sua maioria, retirados de arquivos oficiais e normativos das agências de aviação civil, tanto internacional (ICAO) como a brasileira (ANAC). Além disso, manuais de operação de aeronaves, livros e questionários com profissionais da aviação brasileira serão utilizados.
1.4.4 Procedimento de Análise dos Dados
Inicialmente, a leitura extensiva dos documentos coletados para embasar o trabalho será realizada. É necessário definir os conceitos básicos que nortearão o texto. Com base neles, o autor poderá unir diferentes partes dos materiais, de forma a montar a estrutura do texto e construí-lo de forma a mantê-lo coeso.
Com base nos conceitos utilizados, na experiência prática do autor com base nesse tema e também pelo material adicional colhido com outros profissionais da área, as informações serão comparadas e confrontadas, para que se possa produzir uma argumentação construtiva e que os objetivos do trabalho sejam atingidos.
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O trabalho foi estruturado de forma a atingir os objetivos propostos. O primeiro capítulo é composto da introdução ao tema, seguido do problema e objetivos da pesquisa, da justificativa de escolha do assunto e da metodologia empregada nessa monografia.
O segundo capítulo apresenta a revisão bibliográfica, trazendo de forma detalhada o estudo documental realizado acerca do tema. Alguns dos objetivos do trabalho são atingidos neste capítulo.
O terceiro capítulo apresenta a discussão dos resultados de uma entrevista feita com sessenta e um pilotos brasileiros. Nesse capítulo, outro objetivo do trabalho é atingido.
Por fim, é apresentada a conclusão com os principais resultados do trabalho, as referências e os apêndices contendo as perguntas e roteiro da entrevista.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 MÉTODOS CONVENCIONAIS DE NAVEGAÇÃO
Após o fim da Primeira Guerra Mundial, a necessidade por um transporte mais seguro, entre maiores distâncias e que não dependesse dos fatores meteorológicos, fez surgir os primeiros auxílios à navegação que possibilitavam o voo “às cegas”. São eles, o NDB, o VOR/DME e o ILS (PORTILHO; BUKZEM, 2015).
2.1.1 NDB
O Non-Directional Beacon, ou simplesmente NDB, é uma estação de rádio que emite ondas eletromagnéticas não direcionais na faixa de 190 a 1750 kHz. A aeronave, para captar essas ondas, apresenta um instrumento de bordo chamado de ADF (Automatic direction finder), o qual monstra para o piloto a origem do sinal, ou seja, o instrumento aponta para a estação. O NDB é um método de navegação de não-precisão, por emitir ondas não direcionais. Dessa forma, essa onda pode sofrer alterações devido condições meteorológicas adversas, distorcendo a informação e dando valores angulares de posição diferentes do real. (BIANCHINI, 2014).
O NDB foi criado nos anos 1920 como um dos primeiros auxílios a navegação, e até hoje é utilizado. Suas aplicações são como balizadores de procedimentos IFR de saída e de chegada, em aerovias e também como marcadores em procedimentos ILS. Antes do advento dos procedimento RNAV e RNP, o NDB foi utilizado como único auxílio de muitos aeródromos, como no caso do Aeroporto de Navegantes (SBNF) e Lages (SBLJ). Na figura 1, verifica-se a planta de um procedimento NDB. Esse sistema apenas fornece navegação lateral para o piloto, sendo, portanto, um procedimento de não-precisão. Além disso, em um procedimento NDB, a aeronave obrigatoriamente precisa bloquear a estação, afastar-se dela por um determinado tempo e depois interceptar o curso de aproximação final. Tudo isso faz com que o procedimento tome muito tempo de voo e gasto de combustível.
Conforme dito, o NDB apresenta uma série de influências que o tornam não tão confiável. Dessas influências, Bianchini (2014) destaca:
-Efeitos de montanha ou relevos próximos; -Efeito de costa;
-Efeito meteorológico; -Efeito Noturno.
Figura 1 - Carta de aproximação utilizando NDB em Navegantes-SC
Fonte : DECEA (2017)
Sabendo das limitações deste método de navegação, a ICAO solicitou a descontinuação do uso do NDB. Dessa forma, em 2013, o DECEA publicou o Plano de desativação gradual das estações NDB. Conforme explícito na AIC-N 03/13 (BRASIL, 2013, 2.7):
O planejamento de desativação das estações de NDB tem como meta a transição da navegação dependente de equipamentos e sistemas de navegação convencionais para a utilização do conceito de sistema baseado em performance e no uso dos sensores do sistema global de navegação por satélites no espaço aéreo brasileiro. Em síntese, um dos grandes benefícios associados ao sistema CNS a bordo das aeronaves é a redução do custo de implantação, operação e manutenção da infraestrutura de navegação aérea. Além de limitar o fluxo do espaço aéreo por ser um método de não precisão, o NDB entra na lista de auxílios de solo, e devem ter manutenção constante e verificações por parte do GEIV para que sua operação seja autorizada.
A desativação das estação NDB tem por objetivo modernizar o espaço aéreo, pois a retirada de um auxílio deste tipo de um aeródromo que só operava IFR através dele, implica na necessidade de instalação de outro auxílio rádio mais preciso (VOR ou ILS), ou a instalação de um procedimento balizado por satélite (GNSS). Além disso, a desativação deste tipo de auxílio promove modernização da frota, visto que, segundo a AIC-N 03/13 (BRASIL, 2013, item 4.1):
Os exploradores/operadores de aeronaves que utilizam rotas de navegação aérea, procedimentos de aproximação (IAC), procedimentos de saída (SID) e procedimentos de chegada (STAR) balizados por NDB no espaço aéreo brasileiro deverão considerar a implementação de equipamentos GNSS a bordo de suas aeronaves, de acordo com as normas da Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC)[…]
Por ser um método que foi amplamente utilizado como balizador na navegação aérea, e pelo Brasil ter um extenso território, entende-se que deveriam existir muitas instalações dessas ao longo do espaço aéreo brasileiro quando essa tecnologia era requisitada. Conforme a AIC-N03/13, no período de sua publicação, existiam 178 antenas NDB em funcionamento no Brasil, e o plano era de uma desativação gradual, até janeiro de 2020. Segundo o AIP-Brasil (BRASIL, 2018, ENR 4), ainda estão em funcionamento 112 estações NDB, tendo, então, uma redução de 37% no número desse tipo de equipamento no Brasil.
2.1.2 VOR/DME
Este auxílio à navegação é o mais utilizado dentre os convencionais. Foi desenvolvido na década de 1940. VOR (Very High-Frequency Omnidirecional Range)
é caracterizado por um transmissor de frequências altas, da faixa de 108.0 a 117.95 MHz. (BIANCHINI, 2014).
O VOR foi o sucessor do NDB, pois, segundo Bianchini (2014), trouxe as seguintes vantagens:
• Maior precisão;
• Eliminação dos efeitos noturnos;
• Redução da suscetibilidade às interferências elétricas e atmosféricas.
Juntamente com a antena VOR pode ser instalado o DME (Distance Measuring Equipment), ou equipamento de medição de distância. Conforme explica Ruscigno (2011), o sistema opera numa faixa de 960MHz a 1215MHz, sendo caracterizado como um equipamento de UHF(Ultra High Frequency). Ele é utilizado para determinar a distância entre aeronave e a estação que está instalado.
Da mesma forma que o NDB, o VOR pode ser utilizado para balizar procedimentos de saída e chegada IFR e também ser utilizado para direcionar as aerovias.
Com a combinação do VOR com o DME, procedimentos ficaram mais seguros e precisos. Uma das combinações possíveis foi o chamado “arco-dme”, onde a aeronave voa ao redor da estação, mantendo uma distância constante, até interceptar a aproximação final. Dessa forma, não é necessário o bloqueio do auxílio, encurtando o procedimento. A Figura 2 exemplifica esse procedimento, onde a aeronave deve voar mantendo doze milhas náuticas de distância da estação, até interceptar o curso de aproximação final.
Igualmente ao NDB, o VOR consiste de uma estação de transmissão no solo, que fica, normalmente, no perímetro do aeródromo.
Figura 2 – Carta de aproximação utilizando Arco-DME
Fonte: DECEA (2017)
2.1.3 ILS
O ILS (Instrument Landing System), ou sistema de pouso por instrumentos, foi criado para suprir uma necessidade de se ter procedimentos de pouso com precisão, já que os procedimentos VOR e NDB oferecem apenas indicação lateral de navegação. O procedimento de precisão oferece indicação lateral e vertical de navegação, permitindo que a aproximação seja mais segura. (BIANCHINI, 2014).
Os procedimentos de aproximação por ILS são divididos em categorias, conforme o as condições meteorológicas de visibilidade e da altura de decisão do procedimento. Sua descrição está na Tabela 1.
Tabela 1 – Descrição das categorias do ILS
Categoria ILS Visibilidade (metros) Altura de decisão (metros) I 800-550 60 II 300 ou mais 30 IIIA 175 30 IIIB 175 15 IIIC 0 0 Fonte: DECEA (2011)
O ILS consiste de um localizador, que fornece a direção da pista (navegação lateral) e de um glide-slope ou rampa vertical, que fornece a navegação vertical da aeronave até uma zona de toque específica, onde está instalado o equipamento. A sua construção também constitui de estações de solo, conforme a Figura 3.
Figura 3 - Instalação das antenas ILS
Fonte: DECEA (2011)
Como visto, NDB, VOR e ILS são auxílios que dependem de equipamentos e instalações que fiquem na área do aeródromo. Logo, para cada aeroporto, é necessário um grande investimento em equipamento e constante manutenção para mantê-los sempre operando.
2.2 NAVEGAÇÃO RNAV
Para realizar uma determinada rota, a aeronave precisa se orientar lateralmente e verticalmente para chegar ao seu destino. O caminho mais curto entre dois pontos sempre é dado por uma reta. Porém, caso tivéssemos apenas os auxílios em solo, seria necessário um número muito grande de antenas para que o voo fosse dado praticamente por uma linha reta. Desta forma, surgiu o conceito RNAV, ou
navegação por área. Segundo o DOC 9613 (ICAO, 2011, pg. 26), o conceito de navegação RNAV é:
[...] um método de navegação que permite a operação de aeronaves em qualquer trajetória de voo desejada dentro da cobertura de auxílios à navegação, ou dentro dos limites das possibilidades dos equipamentos autônomos de navegação, ou de uma combinação de ambos.
Na navegação por área, portanto, é possível determinar a posição exata da aeronave e voar para qualquer outra posição, sem necessitar que essa posição seja exatamente um auxílio de solo.
O RNAV se utiliza de alguns sensores para definir a posição da aeronave. Entre eles, pode-se citar os permitidos para uso no espaço aéreo brasileiro, que são os sensores DME/DME, INS e GNSS.
O sensores DME/DME, considerados sensores baseados em solo, utilizam-se das distâncias da aeronave em relação a, pelo menos, dois auxílios de solo, calculando, assim, posição da aeronave. Para isso, o sistema de bordo da aeronave precisa ter em seu database as coordenadas geográficas dos auxílios em solo.
Os sensores INS, ou sistema de navegação inercial, se referem a um “sistema autônomo de navegação a bordo de certas aeronaves que permite obter e determinar a posição em relação ao ponto de partida em latitude e longitude, por meio do processamento de dados fornecidos por giroscópios e acelerômetros”. (DECEA, 2018). Inserindo a posição inicial da aeronave, ainda em solo no aeroporto, o sistema percebe os movimentos da aeronave e consegue estimar a sua posição atual.
Por fim, o sensor mais moderno que alimenta uma operação RNAV é o sistema GNSS ou Sistema Global de Navegação por Satélite. É o sensor que tem maior prioridade na determinação da posição da aeronave, quando voando a navegação RNAV. Posteriormente, o sistema GNSS será mais detalhadamente explicado.
2.3 CONCEITO CNS/ATM
Devido ao grande aumento no tráfego aéreo observado nos anos 1980 e 1990, as entidades aeronáuticas observaram que os métodos convencionais de comunicação, navegação e controle do tráfego aéreo seriam limitantes para esse crescimento. Sendo assim, em 1993, um comitê chamado FANS (Future Air Navigation System), criado pela ICAO, elaborou conceitos que deveriam ser aplicados na aviação para acompanhar seu crescimento (ICAO, 2002). Esse conceito foi chamado de CNS/ATM, que envolve a comunicação, a navegação, a vigilância aérea e o gerenciamento de tráfego aéreo.
2.3.1 A Navegação no Conceito CNS/ATM
A navegação aérea no conceito CNS/ATM é provida por satélites, em constante substituição dos auxílios situados no solo. O sistema GNSS, que é constituído dos satélites que fornecem todo o auxílio à navegação, propicia que aeronaves possam navegar em qualquer tipo de espaço aéreo, em qualquer parte do mundo, possibilitando que os estados desfaçam, gradualmente, de suas estações e auxílios de solo (ICAO, 2002). Esse tipo de navegação, juntamente com os sensores DME/DME e INS, complementa o sistema de navegação RNAV.
2.4 SISTEMA GNSS
Conforme cita Bianchini (2014), o sistema GNSS é composto por três elementos: o segmento espacial, constituído de satélites, o segmento de controle, constituído de estações rastreadoras em alguns locais do planeta, e o segmento do usuário, que são os aparelhos receptores.
Atualmente, estão em operação, para fins de navegação aérea, duas constelações de satélites: O GPS (Global Positioning System), de origem norte-americana, e o GLONASS (Global Navigation Satéllite System), de origem russa. Além deles, existem os sistemas GALILEO (Europeu) e o Compass (Chinês).
Conforme a nova edição do plano global de navegação da ICAO, esses últimos dois sistemas ainda estão em desenvolvimento e não estão sendo utilizados para navegação aérea. Segundo a ICAO, conforme o DOC 9849 (ICAO, 2005, item 1.2.2):
Os satélites nas principais constelações de satélites transmitem um sinal de temporização e uma mensagem de dados que inclui seus parâmetros orbitais. Os receptores GNSS de aeronaves usam esses sinais para calcular seu alcance de cada satélite em vista e, em seguida, para calcular a posição e o tempo tridimensionais
O sistema GNSS apresenta diversas vantagens sobre os métodos de navegação baseados em auxílios de solo. Ele da o suporte para o RNAV, possibilita novos procedimentos para diminuição dos ruídos para as pessoas em solo, além de fornecer, com mais precisão, a posição da aeronave (ICAO, 2005, item 1.3.4).
Por mais que hoje existam duas constelações de satélites em uso e que já estejam consolidadas, apenas esse sistema não basta para dar as informações com a precisão que a aviação necessita. Para isso, conforme Bianchini (2014, pg. 165), “[...] os satélites necessitam de um sistema de aumento (ou aprimoramento de sinal), conhecido como Augmentation”. A respeito dessa necessidade, o DOC 9849 (ICAO, 2005, item 2.1.3) complementa:
A introdução de sistemas de aumento aprimora o serviço e elimina a maioria das limitações. Dependendo do volume de tráfego e da estrutura do espaço aéreo, os Estados podem escolher seu nível de envolvimento no desenvolvimento e implementação de sistema de aumento baseado em satélites (SBAS) e / ou sistemas de aumento baseados em solo (GBAS). Além dos sistemas de aumentação citados acima, os sistemas de aviônicos das aeronaves apresentam o sistema de aumentação baseado na aeronave (ABAS), para tratar os dados fornecidos pelos satélites.
O Brasil, durante seu estudo para implantar o ATM global difundido pela ICAO, decidiu que a tecnologia SBAS traria um custo elevado, sendo que a mesma eficiência poderia ser alcançada utilizando outros sistemas de aumentação. Ficou então decidido que, segundo o DCA 351-2 (BRASIL, 2011, item 5.1.3.5) que:
[...] a infraestrutura aeronáutica, a frota de aeronaves, as condições meteorológicas, a previsão de demanda de tráfego aéreo e as tecnologias GNSS disponíveis levaram o Brasil a optar por estudar a implementação do ABAS e do GBAS como sistemas de “aumentação”.
Atualmente, o Brasil não apresenta nenhum sistema de aumentação em completo funcionamento. A utilização do GBAS está sento implementada no aeroporto do Galeão, no Rio de Janeiro.
2.5 PBN
Ainda que a navegação por área já fosse utilizada antes da tecnologia GNSS, nem todos os equipamentos podiam manter as adequações solicitadas na época. Diante disso, a ICAO propôs a navegação baseada em performance, ou PBN, através do manual PBN DOC 9613. O método PBN propõe que os requisitos de desempenho dos sistemas RNAV das aeronaves sejam definidos em termos precisão, integridade, disponibilidade, continuidade e funcionalidade (ICAO, 2008, pg. 9).
Esse conceito de navegação é dividido em dois métodos, que são o RNAV e o RNP. A navegação RNAV mantém a mesma definição já mencionada anteriormente, ressaltando que o sistema GNSS é o provedor primário de informação. Na navegação por performance requerida, ou RNP, a aeronave voa dentro de um canal imaginário, que, para cada situação, tem uma determinada largura. Caso a aeronave escape lateralmente desse canal, o próprio sistema de bordo da aeronave alerta os pilotos. Assim, o espaço aéreo pode acomodar mais aeronaves, aproximações simultâneas em pistas paralelas, e assim por diante.
Como dito, para cada operação, existe um requisito de navegação RNAV ou RNP, expresso em um número, que indica a separação lateral máxima mantida pela aeronave em relação ao centro da rota em 95% do tempo do voo. Conforme a Instrução Suplementar IS91-001E, que orienta sobre a navegação baseada em performance (PBN) no Brasil, para cada situação de voo teremos as seguintes separações:
Quadro 1 - Requerimento de precisão dos sistemas de navegação
Fonte: BRASIL (2017)
Conforme o quadro acima, áreas terminais exigem RNP1 ou RNAV1, determinando que em procedimentos de saída e chegada a aeronave mantenha a trajetória de forma mais precisa possível. Para lembrar os pilotos dessas determinações, as cardas de saída e chegada devem informar os requisitos mínimos. A Figura 4 indica essa observação numa carta de chegada por instrumentos do aeroporto internacional Hercílio Luz, em Florianópolis. Tal procedimento exige a capacidade RNP1 ou RNAV1 na área terminal.
RNAV/RNP 10 10 Em rota - Oceânica/Remota
RNAV 5 5 Em rota - Continental
RNAV 1 e 2 1 e 2 Em rota - Continental/Área terminal
RNP 4 4 Em rota - Oceânica/Remota RNP 1 1 Área Terminal RNP 2 2 Em rota - Oceânica/Remota/Continental RNP APCH 0,3 RNP AR APCH 0,5-0,1 APV/BARO-VNAV
-Designação da operação Precisão lateral da navegação Área de aplicação
Figura 4 - Carta de chegada por instrumentos do aeroporto de Florianópolis em corte
Fonte: BRASIL(2018)
A implantação do PBN no Brasil foi baseada nas diretrizes da ICAO, conforme os documentos já citados anteriormente. Para que a comunidade aeronáutica pudesse se ambientar com o assunto, visto que sua implementação no Brasil é recente, o DECEA publicou uma circular de informação aeronáutica, intitulada de Implementação Operacional do Conceito de Navegação Baseada em Performance no Espaço Aéreo Brasileiro, a AIC-N 41/17 de 2018. Além de informar sobre procedimentos de saída, rota e chegada, ela trata da reestruturação na circulação das terminais. O novo conceito de circulação é chamado de Four Corner, baseado num quadrilátero fictício. A figura 5 ilustra esse conceito. Segundo a AIC-N 41/17 (BRASIL, 2018, item 7.3), “para as aeronaves que chegam, o ingresso no espaço aéreo é realizado por qualquer um dos 4 vértices do quadrilátero. Para as aeronaves que partem, a saída é por qualquer um dos lados do quadrilátero”.
Figura 5-Conceito Four Corner na reestruturação da circulação nas TMA brasileiras
Fonte: BRASIL(2018)
Esse conceito, aplicado na reestruturação das terminais aéreas brasileiras, tem como objetivo promover o aumento da capacidade operacional das áreas terminais, bem como diminuir número de esperas e arremetidas.
2.6 REESTRUTURAÇÃO DO ESPAÇO AÉREO BRASILEIRO
Atualmente, o Brasil é responsável pelo controle do espaço aéreo não apenas sobre o seu território, mas também por uma parte do espaço sobre o oceano Atlântico, ocupando uma área total de 22 milhões de km² (BRASIL, 2016). Esse espaço aéreo é divido em 5 FIRs (Regiões de Informação de Voo), conforme indicado na Figura 6, controlados pelos Centros Integrados de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo (CINDACTA). São eles:
-CINDACTA I (Brasília-DF); -CINDACTA II (Curitiba-PR); -CINDACTA III (Recife-PE);
-CINDACTA IV (Manaus-AM).
Figura 6 - Divisão do espaço aéreo brasileiro
Fonte: BRASIL (2016)
Ao longo do espaço aéreo brasileiro, existem aerovias que interligam todas as partes do país, e também outros países. Além disso, nas localidades que apresentam grande tráfego aéreo, existem as terminais aéreas, regiões controladas para realizar a transição de aeronaves decolando para voar em rota, e também que estão voando em rota e desejam se aproximar de um aeroporto. Como os conceitos PBN possibilitam voo em rotas mais retilíneas, menor espaçamento entre aeronaves e, portanto, voos mais curtos, o espaço aéreo brasileiro precisou passar por mudanças para adequação, conforme indica a AIC-N 27/13 (BRASIL, 2013, item 2.3):
O contínuo crescimento da aviação torna necessária a ampliação da capacidade e a utilização ótima do espaço aéreo. O aumento da eficiência operacional, derivada, entre outras, da aplicação da Navegação de Aérea (RNAV), foi traduzido no desenvolvimento de aplicações de navegação aérea em todas as fases de voo.
Essa reestruturação, denominada de implementação operacional PBN, está sendo realizada desde 2012, com reformulação das aerovias e das áreas terminais. As aerovias foram reformuladas de forma a otimizar a conexão entre as principais terminais do país. Já as terminais, por sua vez, foram reestruturadas de forma a se obter um “[...] aumento da capacidade e eficiência do espaço aéreo, redução do
consumo de combustível, utilização de perfis ótimos de subida/descida das aeronaves, aumento da segurança e regularidade das operações aéreas[...]” (BRASIL, 2013, item 2.4).
Inicialmente, as alterações foram iniciadas na terminais São Paulo, Rio de Janeiro, Brasília e Belo Horizonte. Mudanças foram feitas quanto à setorização, limites das terminais e procedimentos de saída (SID) e chegada (STAR). Para os procedimentos de saída e chegada, buscou-se publicar procedimentos que possibilitem rotas mais diretas e perfis de subida e descida constante (BRASIL, 2013). Outra alteração importante foi a utilização do conceito de STAR aberta e fechada. Para o caso de uma STAR fechada, o waypoint final da STAR coincide com o fixo de aproximação inicial do procedimento de aproximação (BRASIL, 2013, item 5.1.2). Já no caso de STAR aberta, após o seu último fixo a aeronave voa em trajetória paralela contrária à aproximação final, aguardando vetoração do controle de tráfego aéreo (BRASIL, 2013, item 5.1.4).
Figura 7 - Procedimento STAR aberta
Fonte: BRASIL (2018)
A Figura 7 apresenta uma carta de chegada por instrumentos no aeroporto de Guarulhos. Verifica-se que ela utiliza o conceito de STAR aberta, pois a aeronave,
após o waypoint ANSUG, voa numa rota paralela ao seu curso de aproximação final. Nesse caso, após passar esse waypoint, a aeronave voa no rumo 095 aguardando vetoração do controle de tráfego aéreo para interceptar a aproximação final.
Com relação à otimização das rotas, sua implementação busca ligar mais diretamente as principais terminais aéreas. A Figura 8 exemplifica a reformulação de aerovias saindo e chegando de uma terminal aérea.
Figura 8 - Configuração de aerovias saindo e chegando na TMA São Paulo
Fonte: BRASIL (2013)
As principais vantagens dessa mudança são a possibilidade de rotas diretas, respeitando os procedimentos de saída e chegada nos aeroportos de decolagem e destino, pondo em prática os conceitos de subidas e descidas contínuas (BRASIL, 2013).
A última grande reestruturação no espaço aéreo brasileiro ocorreu em outubro de 2017. Ela ocorreu no espaço aéreo do sul do Brasil, envolvendo as terminais aéreas de Porto Alegre, Florianópolis, Navegantes, Curitiba, São Paulo e o centro de controle de Curitiba. Essa grande operação foi denominada PBN-SUL, com a qual se espera reduzir a emissão de CO2 em até 6.500 toneladas por ano (BRASIL, 2017).
Através dessa reestruturação, com a aplicação dos conceitos PBN e buscando se adequar ao plano ATM global, mudanças importantes na estrutura do espaço aéreo ocorreram, como o desmanche da terminal aérea de Navegantes, passando a ser incorporada pela terminal aérea de Florianópolis e Curitiba. Dessa forma, o espaço aéreo na região de navegantes passa a contar com auxílio dos radares aéreos, item crucial para a operação PBN (BRASIL, 2017).
Além disso, conforme informa a circular AIC-N 31/17 (BRASIL, 2017), aeroportos como Joinville e Navegantes passam a contar com procedimentos de chegada, que não eram oferecidos anteriormente, bem como a implementação dos conceitos de STAR aberta e fechada para os aeroportos das terminais envolvidas nessa reestruturação. Através dessas mudanças, o espaço aéreo brasileiro tem se adequado às recomendações da ICAO e também conforme as diretrizes dos planos de implementação do PBN no Brasil.
2.7 PROCEDIMENTOS DE APROXIMAÇÃO UTILIZANDO CONCEITO PBN
Uma das grandes vantagens do método de navegação baseado em performance é sua utilização em procedimentos de aproximação. A Figura 9 apresenta algum desses benefícios, os quais serão discutidos ao longo desse capítulo.
Figura 9 - Benefícios das aproximações PBN
Fonte: Elaboração do autor
Os procedimentos RNAV e RNP possibilitam uma rota de aproximação encurtada, direta, com menos esperas e com descidas contínuas, além de possibilitar altitudes de decisão ou altitudes mínimas de descida menores do que a maioria dos procedimentos convencionais. Para que os benefícios da navegação PBN sejam realmente verificados, a segurança e o custo das operações devem ter um impacto significativo quando comparados com os métodos de navegação convencionais.
Para avaliar esses fatores, pode-se fazer uma comparação entre procedimentos PBN e convencionais para um mesmo aeroporto. O caso do aeroporto de Navegantes, código ICAO SBNF, é interessante por apresentar apenas como método convencional de navegação uma antena NDB, nunca tendo sido instalado um VOR ou ILS. Dessa forma, a implementação de aproximações RNAV e RNP neste aeródromo evita o investimento de milhares de reais em equipamentos de solo e manutenção dos mesmos.
As Figuras 10 e 11 apresentam, respectivamente, os procedimentos NDB e RNAV para a cabeceira 25 do aeroporto de Navegantes.
Figura 10 - Carta de aproximação NDB em Navegantes
Fonte: Brasil (2018)
Para o procedimento NDB, algumas características são importantes serem destacadas. O procedimento é de não precisão, e conta com uma órbita sobre o auxílio rádio, cuja função é enquadrar aeronaves no procedimento e também servir como ferramenta de espera para as aeronaves que desejam realizar a aproximação. Essa órbita tem duração total de quatro minutos, portanto se alguma aeronave precisar efetuar uma espera, esse será o tempo mínimo que a mesma terá de voar a mais. Toda aeronave que deseja realizar esse procedimento deve, por obrigação, bloquear o auxílio-rádio, realizar a espera caso necessário, e depois se afastar por três minutos antes de interceptar a aproximação final.
Supondo que uma aeronave esteja se aproximando do aeroporto inicialmente pelo fixo DOVRO, que consta na carta RNAV, a mesma irá voar por dez milhas náuticas até interceptar a aproximação final. Caso a mesma aeronave, que se encontra sobre DOVRO, deseje abandonar o procedimento RNAV e realizar o NDB, ela irá percorrer mais doze milhas até o NDB de Navegantes e iniciar todo o procedimento.
Para avaliar a diferença de gasto de combustível entre os procedimentos, o DCA 351-2 (BRASIL, 2011, item 3.5.9) utiliza, como estimativa, uma média de consumo de 49 kg de combustível por minuto voado, ou 11 kg de combustível por milha náutica voada. Para o procedimento RNAV, a partir do fixo DOVRO, a aeronave voa dez milhas náuticas até o fixo de aproximação final, logo, a média de consumo é de 110 kg de combustível. Para o caso de se optar por realizar o NDB, a aeronave deve voar doze milhas náuticas até o auxílio, e depois voar, no mínimo, mais sete minutos para órbita e afastamento, consumindo, em média, 475 kg de combustível. Verifica-se, então, que o procedimento RNAV para este aeródromo representa 23% do consumo de combustível de um procedimento convencional por NDB. Considerando que, durante o período de realização desta monografia, o aeroporto de Navegantes conta com uma média de vinte e três voos comerciais diários (FLIGHTRADAR, 2018), a utilização do procedimento RNAV reduz, em média, o consumo de combustível em aproximadamente três mil toneladas anuais, com base nos modelo de cálculo descrito acima.
Figura 11 - Carta de aproximação RNAV em Navegantes
Fonte: Brasil (2018)
2.7.1 Procedimentos mais seguros
Além de possibilitar uma grande economia de tempo e combustível, os procedimentos PBN representam uma solução mais segura, substituindo procedimentos convencionais nos aeródromos e possibilitando aproximações que não seriam possíveis através dos métodos convencionais de navegação.
Juntamente com a implantação desses procedimentos, o plano ATM Nacional prevê a melhora dos serviços de controle de tráfego aéreo, através da melhor cobertura de radares. Um exemplo disso é a extinção da terminal aérea de Navegantes, englobada em partes pela terminal Florianópolis e Curitiba, possibilitando uma maior cobertura radar.
Para realizar esse tipo de procedimento, tanto a aeronave quanto a tripulação precisam estar qualificados. Conforme já citado anteriormente, a instrução
suplementar IS 91-001E determina as qualificações de tripulação e sistemas embarcados para que sejam aprovadas as operações PBN. É interessante notar que uma aeronave pode não ser autorizada a realizar todos os tipos de operação. Isso resulta numa necessidade de ter melhores qualificações para procedimentos de maior precisão, como é o caso das aproximações e voos dentro de áreas terminais.
Um dos requisitos básicos, conforme consta na IS 91-001E, para realizar aproximações RNAV e RNP é o automatismo de voo. Ela foi criada como um recurso para diminuir a carga de trabalho e minimizar a incidência de erros humanos diante da complexidade crescente dos sistemas que integram a aeronave (CAMPELLO, 2018).
Alguns aeródromos apresentam cabeceiras que não podem contar com procedimentos convencionais, principalmente por causa de relevo. Nessas condições, é necessário grande precisão, tanto na navegação lateral quanto vertical. Um exemplo desse caso é o aeroporto de Joinville, código ICAO SBJV, que conta com uma pista, de cabeceiras 15 e 33. O aeroporto apresenta grandes cadeias montanhosas na sua região norte e nordeste, impossibilitando o uso de procedimentos convencionais para a cabeceira 15. Para pouso nessa cabeceira, aeronaves operando por navegação convencional devem realizar o procedimento para a cabeceira 33, e dependendo das condições meteorológicas, podem circular para a cabeceira 15. A alternativa foi a implementação de um procedimento RNP para essa cabeceira, com grande precisão lateral, voando entre as cadeias de montanhas, conforme a Figura 12. A utilização de procedimento RNP possibilita a execução do procedimento mesmo que os serviços de cobertura radar estejam indisponíveis no momento. Conforme indicado na carta, a tripulação precisa de treinamento para realizar esse tipo de procedimento, aumentando significativamente a segurança. Outra observação importante é a precisão lateral requerida para o procedimento, que consta na parte inferior da carta. É necessário RNP 0.15 ou RNP 0.30, cada um apresenta uma altitude de decisão diferente. Portanto, a aeronave precisa se manter 0,15 ou 0,3 milhas náuticas ao redor da rota estipulada em 95% do tempo, e caso ultrapasse esse limite, a aeronave deve informar a tripulação, adicionando ainda mais segurança ao procedimento.
Figura 12 - Carta de aproximação RNP em Jonville
3 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Com o intuito de verificar a percepção dos pilotos a respeito da implementação do PBN no Brasil e de seus benefícios e desvantagens, foi formulado um questionário com perguntas a respeito do tema. Sessenta e quatro pilotos, com licenças PC e PLA, responderam as perguntas. A pesquisa foi realizada de forma on-line, com pilotos brasileiros cuja licença seja PC ou PLA e com a habilitação IFR. Foram realizadas 12 perguntas, as quais analisam o perfil do piloto, aeronave que opera e regiões que costuma voar. Após isso, os pilotos foram questionados sobre os benefícios do PBN e se os mesmos são perceptíveis no espaço aéreo brasileiro. Foi também solicitado a opinião individual sobre o processo de implementação do PBN no Brasil.
Como o questionário foi realizado on-line, o controle de quantidade da amostra não foi possível. Dessa forma, o perfil dos pilotos que responderam ao questionário foi limitado à licença mínima de PC e habilitação IFR.
Para verificar o perfil de cada piloto, foi solicitado que o mesmo respondesse qual a licença que detém, a aeronave que voa atualmente, em qual tipo de operação se enquadra, em quais regiões do país costuma voar e se o mesmo opera através de métodos convencionais, métodos RNAV/RNP ou ambos.
Gráfico 1 - Tipo de operação de cada piloto
A pesquisa atingiu uma maioria de pilotos que fazem parte da aviação geral. Isso é interessante, pois estes pilotos costumam voar para aeroportos grandes e também para aeroportos pequenos que não contam com nenhum auxílio, podendo assim demonstrar suas percepções quanto à necessidade da implementação do PBN no Brasil, bem como as deficiências que esse sistema apresenta em algumas localidades do país. Além disso, doze pilotos de linha aérea responderam o questionário, e trazem uma visão mais abrangente da operação RNAV/RNP, pois costumam operar em quase todos os voos.
Quanto à região de voo, foi obtido o seguinte perfil, conforme Gráfico 2: Gráfico 2 - Região de operação
Fonte: Elaboração do autor (2018)
A pesquisa conseguiu abranger todas as regiões do país, bem como voos internacionais. O perfil demonstrou que a maioria dos pilotos que responderam ao questionário concentram sua operação no sul e sudeste. Interessante observar que, dessa forma, as respostas trazem indiretamente a opinião do piloto a respeito da implementação do PBN Sul, e também em relação à operação PBN na maior terminal aérea do país, que é a de São Paulo.
Quanto ao tipo de navegação, o Gráfico 3 apresenta a divisão entre operação RNAV/RNP, métodos convencionais e ambos.
Gráfico 3 - Método de navegação
Fonte: Elaboração do autor
A partir dessa informação, verifica-se que a maioria dos pilotos já opera pelo métodos de navegação RNAV/RNP. Os pilotos que responderam que operam apenas métodos de navegação convencional estão restritos à instrução de voo e a pequenas aeronaves à pistão.
Um dos benefícios ressaltados sobre o PBN diz respeito a rotas mais curtas. Nesse sentido, 82% dos pilotos que responderam a essa pergunta afirmam que as suas operações tem apresentado rotas mais curtas com a implementação do PBN. Como a maioria dos pilotos opera na região sul, pode-se concluir que a implementação do PBN Sul possibilita voos mais diretos e mais curtos.
Outro benefício analisado foi quanto ao sequenciamento de tráfego em regiões de elevado tráfego aéreo. 86% dos pilotos apresentaram uma opinião favorável quanto à relação entre PBN e melhora do sequenciamento de tráfego e tempo de espera. Da mesma forma que no parágrafo anterior, a maioria dos pilotos opera na região sul e sudeste, as quais apresentam elevado tráfego aéreo. Assim, conclui-se que as modificações feitas nesses espaços aéreos vêm auxiliando na melhora de voos mais diretos, com menos esperas.
Com relação aos procedimentos de aproximação, foi realizada a seguinte indagação: Se você pudesse escolher entre realizar um procedimento de aproximação RNAV/RNP ou ILS, qual você escolheria e por qual motivo? Dos quarenta e sete pilotos que responderam essa pergunta, a divisão ficou em 64% para ILS e 36% para
RNAV/RNP. Os pilotos puderam dar a sua opinião com relação aos benefícios e desvantagens de cada procedimento. Dessa forma, os principais motivos para a escolha do ILS foram:
• ILS apresenta mínimos operacionais mais baixos que RNAV/RNP; • Procedimento de precisão.
Alguns pilotos também descreveram o ILS como um procedimento em que se sentem mais seguros de realizar, por ser utilizado a muitos anos e ser muito seguro. Além disso, pilotos que voam para outros países, principalmente países que sofrem com baixas temperaturas, preferem utilizar o ILS, pois procedimentos RNAV/RNP sofrem com erros de indicação altimétricos em situações de temperaturas extremas. Vale lembrar que o Brasil ainda não possui nenhum sistema de aumentação, portanto, os procedimentos RNAV/RNP não poder ser classificados como de precisão. Percebe-se, então, que a confiabilidade dos pilotos nos procedimentos RNAV/RNP irá mudar drasticamente a partir do momento que nosso espaço aéreo promover a utilização desses tipos de sistema.
Os outros 36% dos pilotos que preferem realizar procedimentos de aproximação RNAV/RNP utilizaram os seguintes argumentos:
• Procedimentos mais rápidos; • Procedimentos mais simples;
• Evitar problemas com equipamentos de solo em manutenção. Verifica-se que os pilotos que preferem realizar esse tipo de procedimento seguem a ideia de uma das principais funções desse tipo de navegação: procedimentos mais diretos. Além disso, alguns pilotos juntaram as duas opções, afirmando que para o espaço aéreo brasileiro o ideal é apresentar parte do procedimento utilizando RNAV/RNP, evitando necessidades de realizar arco-DME, por exemplo, e o segmento de aproximação final ser ILS devido aos menores mínimos meteorológicos.
Em relação às vantagens de se utilizar os métodos RNAV/RNP, os pilotos responderam entre algumas alternativas, conforme demonstra o Gráfico 4:
Gráfico 4 - Benefícios do PBN
Fonte: Elaboração do Autor (2018)
A grande maioria dos pilotos utilizaram como argumento a indisponibilidade de auxílios de solo devido manutenção. Essa opção representa bem a realidade do espaço aéreo brasileiro, onde muitos auxílios rádio ficam indisponíveis para uso durante grandes períodos de tempo. Dessa forma, pilotos que operam apenas por navegação convencional estão sendo obrigados a operar em destinos alternativos, ou atualizar seus equipamentos para realizar operações RNAV/RNP.
Por fim, os pilotos puderam dar sua opinião aberta em relação a esses métodos de navegação e a sua implementação no Brasil. Entre as diversas opiniões, pode-se perceber que muitos pilotos questionam a burocracia para se adequar aeronaves antigas aos métodos de navegação RNAV/RNP, além de um custo elevado. Além disso, uma das principais indagações é a de que a modernização da frota do país traz consigo a possibilidade de utilizar os sistemas de aumentação, e o espaço aéreo brasileiro ainda não evoluiu nesse quesito. Porém, de modo geral, os pilotos que operam PBN se demonstram felizes com a evolução desse método de navegação no país, o qual tem promovido rotas mais diretas, procedimentos mais simples e melhor sequenciamento de tráfego, além de tirar a dependência única que existia em cima dos auxílios de solo.
4 CONCLUSÃO
Desde a década de 1980, estudos vem sendo realizados para possibilitar uma navegação aérea mais segura, eficaz, com menor consumo de combustível e menores distâncias de voo. O surgimento do conceito de navegação por área, juntamente com o uso das tecnologias GNSS, levou à criação do conceito de navegação baseada em performance, a qual vem moldando o espaço aéreo dos países signatários da ICAO.
A navegação aérea convencional, por mais que seja a muito tempo utilizada, oferece restrições quanto ao fluxo de tráfego aéreo em grandes centros, uma navegação com uma baixa precisão, além de gerar grandes custos de manutenção em seus equipamentos de solo. Dessa forma, ela vem sendo, aos poucos, substituída pelos novos métodos de navegação.
O Brasil, como país signatário da ICAO, apresentou seus planos e diretrizes para a implementação de um ATM nacional em consonância com o plano global da ICAO. O espaço aéreo brasileiro vem sendo reestruturado nas suas terminais aéreas e aerovias desde 2012, através da implementação dos conceitos PBN. Maior cobertura radar, menores separações laterais, melhor gerenciamento de fluxo de tráfego, procedimentos de saída e de chegadas otimizadas e procedimentos de aproximação mais diretos estão sendo implantados no país. Dessa forma, menores gastos de combustível, menores tempos de voo e maior capacidade de tráfego aéreo estão sendo experimentados pelos usuários da aviação brasileira.
Através da comparação entre procedimentos, utilizando a média de consumo sugerido pelo DECEA para estimativas, observou-se que o procedimento RNAV para a cabeceira 25 de Navegantes (SBNF) representa apenas 23% do consumo de combustível utilizado para a realização do procedimento NDB para a mesma cabeceira.
Observou-se, também, que os procedimentos RNAV e RNP se apresentam como ótimas soluções em aeródromos com grandes relevos próximos, nos quais apenas procedimentos visuais possibilitavam o pouso. Os procedimentos acima, por não dependerem de auxílios solo, por apresentarem elevada precisão e por
possibilitarem elevado nível de automatismo, auxiliam no aumento da segurança da operação aérea.
Com relação à opinião dos pilotos que operam no espaço aéreo brasileiro, uma pesquisa realizada com sessenta e quatro pilotos indica que a maioria afirma de suas rotas tem ficado mais curtas, e o sequenciamento de tráfego tem melhorado em regiões de elevado tráfego aéreo. Porém, devido ao Brasil ainda não oferecer sistemas de aumentação e procedimentos RNAV/RNP de precisão, muitos ainda preferem realizar procedimentos de aproximação ILS, mesmo sabendo que podem sofrer com problemas de manutenção dos equipamentos de solo. De modo geral, os pilotos demonstram que a evolução do espaço aéreo brasileiro com a implementação do PBN tem sido positiva, e que as melhoras que esse método de navegação propõe estão sendo observadas em nosso espaço aéreo.
Por ser um assunto de elevada importância e abrangência, apenas alguns aspectos da implementação do PBN no Brasil foram explorados. Como resultado desse trabalho, verificou-se a importância de continuar a evolução da tecnologia embarcada do PBN no nosso espaço aéreo. Para isso, sistemas de aumentação devem ser viabilizados. Portanto, novas pesquisas acerca desse assunto serão de grande importância para a melhora contínua da navegação no espaço aéreo brasileiro.
REFERÊNCIAS
BIANCHINI, Denis. Navegação Aérea por Instrumentos. São Paulo: Bianch, 2014. 371 p.
BRASIL, Agência Nacional de Aviação Civil. Aeronaves. Disponível em: <http://www.anac.gov.br/assuntos/dados-e-estatisticas/aeronaves>. Acesso em: 30. jul. 2018.
BRASIL, Agência Nacional de Aviação Civil. IS91-001E: Aprovação operacional da navegação baseada em performance. Brasília, 2017
BRASIL, Comando da Aeronáutica. Departamento do Controle do Espaço Aéreo. AIC-N 41/17: Implementação Operacional do Conceito de AIC-Navegação Aérea, 2018
BRASIL, Comando da Aeronáutica. Departamento de Aviação Civil. DCA 351-2: Concepção Operacional ATM Nacional, 2011.
BRASIL, Comando da Aeronáutica. Departamento da Aviação Civil. PCA 351-3: Plano de Implementação ATM Nacional, 2012.
BRASIL. DECEA. . Espaço Aéreo Brasileiro. 2016. Disponível em:
<https://www.decea.gov.br/?i=quem-somos&p=espaco-aereo-brasileiro>. Acesso em: 12 set. 2018.
BRASIL. DECEA. . PBN-Sul: rotas mais curtas reduzirão 6 milhões Kg de CO2 emitidos por ano. 2017. Disponível em: <https://www.decea.gov.br/blog/?p=1051>. Acesso em: 13 set. 2018.
BRASIL. DECEA. . REESTRUTURAÇÃO DA CIRCULAÇÃO AÉREA DAS ÁREAS DE CONTROLE TERMINAL (TMA) DE CURITIBA, FLORIANÓPOLIS, PORTO ALEGRE E DO ACC-CW COM APLICAÇÃO DO CONCEITO DE NAVEGAÇÃO BASEADA EM PERFORMANCE NA REGIÃO SUL (PBN-SUL) E ENTRADA NO
SETOR OESTE DA TMA SÃO PAULO. 2017. Disponível em:
<https://publicacoes.decea.gov.br/?i=publicacao&id=4647>. Acesso em: 13 set. 2018.
CAMPELLO, Matheus de Oliveira. AUTOMAÇÃO DE VOO. 2018. 40 f. TCC (Graduação) - Curso de Ciências Aeronáuticas, Universidade do Sul de Santa
Catarina, Palhoça, 2018. Disponível em:
<https://www.riuni.unisul.br/discover?filtertype=curso&filter_relational_operator=equa ls&filter=Ci%C3%AAncias+Aeron%C3%A1uticas+-+Unisul+Virtual>. Acesso em: 10 set. 2018.
DECEA. Conhecendo o CNS/ATM (2/4): Navegação Aérea. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=1OzsDc3hEwY&t=355s>. Acesso em: 29. jul. 2018
DECEA. O Sistema de Pouso por Instrumento (ILS- Instrument Landing System). Dísponível em: <https://www.decea.gov.br/?i=midia-e-
informacao&p=pg_noticia&materia=o-sistema-de-pouso-por-instrumento-ils-instrument-landing-system>. Acesso em: 29. jul. 2018
DECEA. Cartas Aeronáuticas. Disponível em:
<https://www.aisweb.aer.mil.br/?i=cartas>. Acesso em 30. jul. 2018
Duarte, V. M. PESQUISAS: EXPLORATÓRIA, DESCRITIVA E EXPLICATIVA. Disponível em: <https://monografias.brasilescola.uol.com.br/regras-abnt/pesquisas-exploratoria-descritiva-explicativa.htm>. Acesso em: 02. ago. 2018
GIL, Antônio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. 3. ed. São Paulo: Atlas, 1946. 101 p.
ICAO. DOC 9750: Global Air Navigation Plan for CNS/ATM Systems. 2 ed. Montreal:
ICAO, 2002. 192 p. Disponível em:
<https://www.icao.int/publications/Documents/9750_2ed_en.pdf>. Acesso em: 17 set. 2018.
ICAO. DOC 9854: Global Air Traffic Management Operational Concept. 1 ed.
Montreal: Icao, 2005. 82 p. Disponível em:
<https://www.icao.int/Meetings/anconf12/Document%20Archive/9854_cons_en[1].pdf >. Acesso em: 17 set. 2018.
ICAO. 9849: Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual. 2 ed. Montreal: Icao,
2012. 68 p. Disponível em:
<https://www.icao.int/Meetings/anconf12/Documents/Doc.%209849.pdf>. Acesso em: 17 set. 2018.
MUZZI, Vitor. ADEQUAÇÃO DA INSTRUÇÃO DE VOO INICIAL À MODERNIZAÇÃO DOS MÉTODOS DE NAVEGAÇÃO, PROCEDIMENTOS E ESTRUTURA DO ESPAÇO AÉREO NO BRASIL. 2017. 62 f. TCC (Graduação) - Curso de Ciências Aeronáuticas, Universidade do Sul de Santa Catarina, Palhoça, 2017. Disponível em: <https://www.riuni.unisul.br/discover?filtertype=curso&filter_relational_operator=equa ls&filter=Ci%C3%AAncias+Aeron%C3%A1uticas+-+Unisul+Virtual>. Acesso em: 15 ago. 2018.
