Electronic Navigation Research Institute

航法システム領域

※福島荘之介，齊藤真二

浅い降下角の中間セグメントを伴う

RNP to xLS進入方式の設計条件

平成30年度（第18回） 電子航法研究所発表会

航空交通管理領域

森亮太

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日

内 容

1. 背景

2. 方式設計の課題

3. 設計手法

4. フライトシミュレータ検証

5. 最大降下角の計算結果

6. まとめ

2

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日

衛星航法による進入と将来

3

安全性・アクセス性向上，柔軟な経路 GNSS航法

GBAS 精密進入(GLS)：B737/A320以上

SBAS LPV進入：小型機・RJが牽引

RNAV/RNP進入 RNP AR ABAS

GNSSを活用した将来運航

飛行方式 Flight Procedure

高角度進入

滑走路端オフセット

曲線 GBAS-TAP

RNP to xLS

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日

RNP to xLS進入

4

FACF IAF

中間進入

FAF

FAF FACF

IAF

RNP AR RNP to xLS

xLS

FAF

経路短縮特別許可 非精密

精密進入

精密 進入

FAF

初期進入 最終進入

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浅い降下角の中間セグメントの提案 FAA PARC (Performance-based Operations Aviation

Rulemaking Committee) ：諮問機関（産業会で構成）

浅い降下角のキャプチャレグ 燃料消費・環境負荷削減

高温時パス 標準気温 会合点

標準パス

低温時パス

高温時 会合点

低温時 会合点

レグ長 降下角

経路設計の手法を確立する必要がある

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 6

グライドスロープへの会合高度

高温時

低温時

標準気温

Dfap

Zfap

θ Zdcp

中間セグメント

中間セグメント上を飛行する航空機は気圧高度を利用 地上気温に依存して，飛行高度（真高度）が異なり，会合点

の位置が異なる

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 7

気温と高度差 国際標準大気： ISA, International Standard Atmosphere (海面気温 15℃，気温減率 ～ –2℃/ 1,000 ft）

1000 2000 3000 4000 5000

Altitude on MLS (FT)

0

200

400

600

Corr

ectio

n (F

T) ISA+20°C 6.8 %

ISA+10°C 3.4 %

海面高度 （FT）

真高

度と

の差

（FT

）

ISA+30°C 10.2 %

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RNP to xLS設計の課題

GSへのキャプチャレグが短い場合，高温時にAFCS（自動飛行制御）がLOCよりGSが先にキャプチャ（捕捉）する可能性（降下角にも依存）

GSキャプチャ点

LOCキャプチャ点

高温時はAFCS動作に課題（コース外で降下）

低温時は課題なし

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方式設計の前提条件（1/2） 1. ARINC 424（航法システムのデータベース仕様）

ARINC 424-19 仕様を前提とする 現在，ほとんどの航空機がARINC 424-20に未対応

2. 高温日の最高気温 ISA+30°C 45℃ 海面

424-19 (2008) すべての進入方式は，FACFで始

めること GLS進入方式は，LOCコーディン

グと同等

424-20 (2011) GLSの最終進入コーディングに

おいては，FACFウェイポイントを要求しない

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 10

方式設計の前提条件（2/2）

3. LOCの後にGSがキャプチャすること

5. GSがキャプチャする境界 1/2 DOT

タイプ A 航空機を前提とする

タイプ A 航空機： LOCより先のGSキャプチャが可能

タイプ B 航空機： LOCより先のGSキャプチャを禁止

4. GSポインタが 1 DOTを越えること

操縦士がAPPスイッチを押すための余裕 APP

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標準的な方式設計

WP Y

WP X FACF

FAF

（ 90FT ）

CF LEG

RW24R FAF

WP-Y

RF LEG

TF LEG

MAX 180KIAS

At 3189FT

GLS: GKW (FREQ: 21475)

WP-X At 3189FT

2.0 NM 3.0 NM

V/A 3.0 V/A 3.0

ANG

LEN

FACF ANG

TF LEG

5.0 LEN 7.85 X.X

LEN (NM)

ANG (deg)

A 1.0 1.4 B 1.5 1.5 C 2.0 1.6

TOTAL 17.85

仮FACF 仮FAF GS intercept alt: 1700FT GS crossing alt: 1053FT

2.5NM

レグ長 降下角

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LOC/GS偏移とキャプチャ位置

0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2

FAFからの距離 (NM)

LOC

/GS

偏移

(dot

)

LOCキャプチャ

GS キャプチャ ISA

ISA+30°C FACF FAF

ISA

VNAV

ISA+ 30°C

GS Dev

LOC キャプチャ

GS キャプチャ

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最大降下角（ANG）の計算法

LEN等のパラメータを与える

ANG = ANG + ∆

IF 距離 < 距離 & 最大GS偏移 > 1.0 dot

ANGを出力する

反復法

計算

距離 : RF 経路に沿ったFAFから までの距離

0°C VNAV

FACF FAF

∆ISA 30°C

GS Dev

FAA ORDER 8260.58A, PANS-OPS

GSキャプチャ がLOCキャプチャ に近づく

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シミュレータ検証

テイラード航法データベース（ARINC 424）をコーディング 品質チェックとFMSでロード可能なファイルへの変換 ANA訓練センターでフライトシミュレータ検証を実施

‒ 海面気温を可変，各種データ収集

オンパス

パスの上

パスの下

PFD GS

指示

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 15

計算とシミュレータの比較

RFコースに沿ったFAFからの水平距離 (NM)

計算値 シミュレータ

0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2

LOC

ISA

ISA+15°C

ISA+30°C GS

0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2ISA

ISA+15°C

ISA+30°C GS

A

LO

C/G

S 偏

移 (D

OT)

A LOC

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 16

計算とシミュレータの比較 計算値 シミュレータ

0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2

+45°C

ISA

+15°C

+30°C GS

LOC B

0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2 ISA

+15°C

+30°C GS

LOC C 0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2 ISA

+15°C

+30°C GS

LOC C

0 1 2 3 4 5

-2

-1

0

1

2

B +45°C

ISA

+15°C

+30°C GS

LOC

RFコースに沿ったFAFからの水平距離 (NM)

LO

C/G

S 偏

移 (D

OT)

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 17

FAFの前の高度変動

0 1 2 3 4 5-40

-20

0

20

40

高度

変動

（FT）

IAS [KT]

200

160

FLAP 5

FLAP 25 FLAP 20

0 1 2 3 4 5-40

-20

0

20

40

フラップやギアによる高度変動が存在 シビアタービランスにおいても，最大+20FT

FAFからの距離 （NM）

風無し

FAFからの距離 （NM）

シビア タービランス

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日

中間セグメント設計のパラメータ計算

+50FT (20FT + Margin)

1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

FAF altitude (FT)

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Max

imum

inte

rmid

iate

seg

men

t ang

le (

deg)

キャプチャレグ長 （NM）

ISA+30°C

2.0 1.9

1.8 1.7

1.6 1.5

1.4 1.3

1.2

1.1 1.0

FAFの高度（FT)

キャ

プチ

ャレ

グの

最大

降下

角

（度

）

FAF高度が低い

キャプチャレグが長く

キャプチャレグの 最大降下角を 大きくできる

高度変動の条件を追加

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 19

まとめ

ICAO飛行方式設計パネルで検討されているRNP to xLS方式（浅い降下角の中間セグメント）設計条件と手法を検討

設計条件を仮定し，反復法で最大降下角を求める方法を提案

フライトシミュレータ検証実験により，計算した設計パラメータが妥当であることを確認

この結果，LOC/GSキャプチャに関する課題を解決し，飛行方式設計者がRNP to xLS方式を設計可能とした

第18回 電子航法研究所発表会 2018年6月1日 20

謝 辞

シミュレータ検証実験にあたり，ご支援・

ご助言頂いた関係各位に深く感謝致します