El Sistema de Navegación Aérea del Futuro (en inglés: Future Air Navigation System (FANS) es un sistema de aviónica que proporciona comunicación directa por enlace de datos entre el piloto y el controlador de tránsito aéreo. Las comunicaciones incluyen autorizaciones de control de tránsito aéreo, solicitudes de piloto e informes de posición. En los aviones Airbus de la familia A320 equipados con FANS-B, una Unidad de Servicios de Tránsito Aéreo (ATSU) y una radio de enlace de datos VHF (VDR3) en el bastidor de aviónica, así como dos unidades de control y visualización de enlace de datos (DCDU) en la cabina, permiten a los pilotos leer y responder a los mensajes de comunicaciones de enlace de datos controlador-piloto (CPDLC) recibidos desde tierra.
Descripción El sistema mundial de control de tráfico aéreo aún utiliza componentes definidos en la década de 1940, tras la reunión de Chicago de 1944, que dio origen a la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI). Este sistema tradicional de control de tráfico aéreo (ATC) utiliza sistemas de radio analógicos para la comunicación, navegación y vigilancia de aeronaves (CNS).
La capacidad del control de tráfico aéreo para monitorear aeronaves se vio rápidamente superada por el crecimiento del vuelo como medio de transporte. En un esfuerzo por mejorar la comunicación, la navegación, la vigilancia y la gestión del tráfico aéreo en la aviación, la OACI creó estándares para un futuro sistema. Este sistema integrado, conocido como el Sistema de Navegación Aérea del Futuro (FANS), permite a los controladores desempeñar una función de monitoreo más pasiva mediante el uso de una mayor automatización y navegación por satélite.
En 1983, la OACI estableció el comité especial sobre el Futuro Sistema de Navegación Aérea (FANS), encargado de desarrollar los conceptos operativos para el futuro de la gestión del tránsito aéreo (ATM). El informe FANS se publicó en 1988 y sentó las bases de la futura estrategia de la industria para la ATM mediante sistemas CNS digitales mediante satélites y enlaces de datos. Posteriormente, se inició el desarrollo de las normas técnicas necesarias para materializar el concepto FANS.
A principios de la década de 1990, Boeing Company anunció la primera generación de FANS, conocida como FANS-1. Este se basó en los primeros trabajos técnicos de la OACI sobre vigilancia dependiente automática (ADS) y comunicaciones por enlace de datos controlador-piloto (CPDLC), e implementó un paquete de software en la computadora de gestión de vuelo del Boeing 747-400. Utilizaba las comunicaciones ACARS por satélite existentes (servicio Inmarsat Data-2) y estaba destinado a operaciones en la región oceánica del Pacífico Sur. La implementación de FANS-1 se justificó inicialmente por la mejora en la elección de rutas y, por consiguiente, la reducción del consumo de combustible.
Airbus desarrolló posteriormente un producto similar (FANS-A) para los Airbus A340 y A330. Boeing también amplió la gama de aeronaves compatibles, incluyendo los Boeing 777 y 767. Ambos productos se conocen colectivamente como FANS-1/A. Los principales estándares de la industria que describen el funcionamiento de los productos FANS-1/A son ARINC 622 y EUROCAE ED-100/ RTCA DO-258. Tanto el nuevo Airbus A380 como el Boeing 787 cuentan con la capacidad FANS-1/A.
Los servicios de control de tráfico aéreo (ATC) se prestan ahora a aeronaves equipadas con FANS 1/A en otros espacios aéreos oceánicos, como el Atlántico Norte. Sin embargo, aunque muchas de las deficiencias conocidas de FANS-1/A con respecto a su uso en espacio aéreo de alta densidad se abordaron en versiones posteriores del producto (FANS-1/A+), nunca se ha adoptado plenamente para su uso en el espacio aéreo continental. El trabajo de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) continuó tras el anuncio de FANS-1 y continuó desarrollando los conceptos CNS/ATM. El estándar de la OACI para CPDLC que utiliza la Red de Telecomunicaciones Aeronáuticas (ATN) es el preferido para el espacio aéreo continental y actualmente está siendo desplegado en el núcleo del espacio aéreo europeo por la Agencia EUROCONTROL en el marco del Programa LINK2000+. El transporte obligatorio del sistema compatible con la OACI está ahora sujeto a una Norma de Implementación (para aeronaves que vuelan por encima del FL280) emitida por la Comisión Europea. Esta norma acomoda el uso de FANS-1/A por aeronaves de largo radio. Todos los demás usuarios del espacio aéreo deben ser compatibles con la OACI.
Varios proveedores ofrecen productos compatibles con la OACI ATN/CPDLC. El producto de Airbus compatible con la OACI para la familia A320 se conoce como FANS-B. Rockwell Collins, Honeywell y Spectralux ofrecen productos compatibles con la OACI para aeronaves Boeing, como el Boeing 737 y el 767, y el Boeing 787 también admite comunicaciones compatibles con la OACI ATN/CPDLC. Las principales normas que describen el funcionamiento de los productos compatibles con la OACI son el Manual Técnico de la OACI, los Documentos 9705 y 9896 de la OACI, y los sistemas Eurocae ED-110B/RTCA DO-280B y Eurocae ED-120/RTCA DO-290.
Historia OACI La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) desarrolló por primera vez los conceptos de alto nivel a partir de la creación del Comité Especial sobre Futuros Sistemas de Navegación Aérea en 1983. El informe final se publicó en 1991 con un plan publicado en 1993.
Pruebas de ingeniería en el Pacífico El sistema FANS, tal como lo conocemos actualmente, comenzó en 1991 con las Pruebas de Ingeniería del Pacífico (PET). Durante estas pruebas, los aviones instalaron aplicaciones en sus unidades ACARS que informaban automáticamente sus posiciones. Estas pruebas demostraron los beneficios potenciales para las aerolíneas y los administradores del espacio aéreo.
Implementación United Airlines, Cathay Pacific, Qantas y Air New Zealand contactaron a Boeing en 1993 y solicitaron su apoyo para el desarrollo de la capacidad FANS para el Boeing 747-400. Boeing colaboró con las aerolíneas para desarrollar un estándar que controlará la interfaz entre los aviones con capacidad FANS y los proveedores de servicios de tráfico aéreo. El desarrollo de los sistemas de aeronaves con capacidad FANS se realizó simultáneamente con las mejoras del sistema de control de tráfico aéreo (ATC) necesarias para su funcionamiento. Estas mejoras se certificaron (utilizando un avión VH-OJQ de QANTAS) el 20 de junio de 1995.
Tanto Boeing como Airbus continúan desarrollando sus implementaciones de FANS: Boeing en FANS-2 y Airbus en FANS-B. Mientras tanto, Airbus introdujo algunas mejoras en FANS-A, ahora conocidas como FANS-A+. Se han construido varios sistemas terrestres, principalmente por organizaciones de control de tráfico aéreo (ATC), para interoperar con FANS-1/A .
Equipo de interoperabilidad de FANS El equipo de interoperabilidad FANS (FIT) se creó en el Pacífico Sur en 1998. Su objetivo es supervisar el rendimiento del sistema de extremo a extremo, identificar problemas, asignarlos y garantizar su solución. Entre sus miembros se incluyen fabricantes de fuselajes, proveedores de aviónica, proveedores de servicios de comunicación y proveedores de servicios de navegación aérea. Desde entonces, otras regiones han creado grupos FIT.
Utilización Las aeronaves son controladas utilizando dos métodos principales: control positivo y control procedimental.
El control positivo se utiliza en áreas con radar, por lo que se conoce comúnmente como control radar. El controlador “ve” las aeronaves en el área de control y utiliza la voz VHF para proporcionar instrucciones a los pilotos y asegurar la separación. Debido a que la posición de la aeronave se actualiza con frecuencia y el contacto por voz VHF es oportuno, los estándares de separación (la distancia que debe separarse una aeronave de otra) son menores. Esto se debe a que el controlador de tránsito aéreo puede reconocer problemas y emitir instrucciones correctivas a múltiples aeronaves de manera oportuna. Los estándares de separación determinan el número de aeronaves que pueden ocupar un determinado volumen de espacio aéreo.
El control procedimental se utiliza en áreas (oceánicas o terrestres) sin radar. El concepto FANS se desarrolló para mejorar la seguridad y la eficiencia de las aeronaves que operan bajo control procedimental. Este método utiliza procedimientos basados en el tiempo para mantener la separación entre aeronaves. El estándar de separación se determina por la precisión de las posiciones reportadas, la frecuencia de los informes de posición y la puntualidad de la comunicación con respecto a la intervención. La separación procedimental sin FANS utiliza Sistemas de Navegación Inercial (INS) para la posición, informes de voz de los pilotos sobre la posición (y la hora del siguiente punto de referencia) y radio de alta frecuencia para la comunicación. Los sistemas INS presentan un error introducido por la deriva después de la alineación inicial. Este error puede alcanzar las 10 millas náuticas (19 km).
La comunicación por radio HF implica contactar a un operador de HF, quien transcribe el mensaje y lo envía al proveedor de servicios ATC correspondiente. Las respuestas del proveedor de servicios ATC se dirigen al operador de radio HF, quien se contacta con el avión. La calidad de la conexión suele ser deficiente, lo que genera mensajes repetidos. El operador de radio HF también puede verse saturado de solicitudes de comunicación. Esto da lugar a procedimientos que mantienen a los aviones separados hasta por 100 millas náuticas (190 km) lateralmente, 10 minutos de cola y 4000 pies (1200 m) de altitud. Estos procedimientos reducen el número de aviones que pueden operar en un espacio aéreo determinado. Si la demanda del mercado obliga a las aerolíneas a operar simultáneamente en una ruta determinada, se puede generar congestión en el espacio aéreo, que se soluciona retrasando las salidas o separando los aviones por altitud. Esto último puede provocar una operación muy ineficiente debido a tiempos de vuelo más largos y un mayor consumo de combustible.
ATC usando FANS El concepto FANS implica mejoras en la comunicación, navegación y vigilancia (CNS).
Mejoras en la comunicación Esto implicó una transición de las comunicaciones de voz a las comunicaciones digitales. Específicamente, se utilizó ACARS como medio de comunicación. Esto permitió otras mejoras en la aplicación. Se alojó en el avión una aplicación conocida como comunicaciones de enlace de datos controlador-piloto (CPDLC). Esta permite a la tripulación de vuelo seleccionar de un menú de comunicaciones ATC estándar , enviar el mensaje y recibir una respuesta. Existe una aplicación similar en tierra para el controlador de tránsito aéreo. Este puede seleccionar de un conjunto de mensajes y enviar comunicaciones al avión. La tripulación de vuelo responderá con un WILCO, STANDBY o REJECT. El estándar actual para la entrega de mensajes es inferior a 60 segundos en un solo sentido.
Mejoras en la navegación Esto implica una transición de la navegación inercial a la navegación por satélite mediante satélites GNSS. Esto también introdujo el concepto de rendimiento real de navegación (ANP). Anteriormente, se notificaba a las tripulaciones de vuelo sobre el sistema utilizado para calcular la posición (radios o sistemas inerciales únicamente). Debido a la naturaleza determinista de los satélites (geometría de la constelación), los sistemas de navegación pueden calcular el error más grave basándose en el número de satélites sintonizados y su geometría. (Nota: también puede caracterizar los errores potenciales en otros modos de navegación). Por lo tanto, la mejora no solo proporciona al avión una posición mucho más precisa, sino que también alerta a la tripulación de vuelo si el rendimiento real de navegación no cumple con el rendimiento de navegación requerido (RNP).
Mejoras en la vigilancia