NAVEGAÇÃO AÉREA BASEADA EM PERFORMANCE (PBN): VANTAGENS .

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIAPÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIANAVEGAÇÃO AÉREA BASEADA EM PERFORMANCE (PBN):VANTAGENS FRENTE À NAVEGAÇÃO AÉREA CONVENCIONALMarcelo ScusselDissertação de MestradoBrasília-DF: Julho/2018

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIAPÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIANAVEGAÇÃO AÉREA BASEADA EM PERFORMANCE (PBN):VANTAGENS FRENTE À NAVEGAÇÃO AÉREA CONVENCIONALMarcelo ScusselOrientador: Prof. Dr. Roberto Arnaldo Trancoso GomesDissertação de MestradoBrasília-DF: Julho/2018

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIADEPARTAMENTO DE GEOGRAFIANAVEGAÇÃO AÉREA BASEADA EM PERFORMANCE (PBN): VANTAGENSFRENTE À NAVEGAÇÃO AÉREA CONVENCIONALMarcelo ScusselDissertação de Mestrado submetida ao Departamento de Geografia da Universidade deBrasília, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Grau de Mestre Geografia,área de concentração Geoprocessamento, opção Acadêmica.Aprovado por:Prof. Dr. Roberto Arnaldo Trancoso Gomes, Universidade de Brasília (UNB)(Orientador)Profª. Drª. Potira Meirelles Hermuche, Universidade de Brasília (UNB)(Examinador Interno)Pro. Dr. Marcus Fábio Ribeiro Farias, Centro Universitário de Brasília (UniCEUB)(Examinador Externo)Brasília-DF, 04 de Julho de 2018

SCUSSEL, MARCELONavegação Baseada em Performance: vantagens frente à navegação aérea convencional, 63p., 297 mm, (UnB-CDS, Mestre, Geoprocessamento, 2018).Dissertação de Mestrado – Universidade de Brasília.1. Aviação2. Navegação Baseada em Performance3. Sistema Global de Navegação por Satélite 4. Sistema de Acréscimo de Sinal GNSSÉ concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação eemprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autorreserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação de mestrado pode serreproduzida sem a autorização por escrito do autor.Marcelo Scusseliii

DedicatóriaDedico este trabalho, como uma singela homenagem e cuja gratidão vai muitíssimoalém, à minha sempre Camilla: companheira, amiga, cúmplice, mulher. É difícil expressar empalavras o quanto você representa para mim nesta jornada terrena. Te amo.Ao pequeno Enrico, fruto de nosso Amor, que mudou a minha vida para sempre nadifícil missão de ser exemplo para a construção de um mundo bem melhor.iv

AgradecimentosAgradeço ao Criador, ao Pai, a esta força maior que, quando prestamos atenção, nos dátodas as repostas através do sentir.Agradeço às grandes mentes: Jesus Cristo, Buda, São Francisco de Assis, Dr. CelsoCharuri, entre outras, que mostraram o caminho.Ao meu pai Maucir Scussel (in memorium) pela oportunidade de estar aqui e por terme ensinado que cada um expressa seu amor pelo que entende como verdade. À minha amadamãe Maristela também pela oportunidade de estar aqui, por sua fortaleza diante de tantasdificuldades e, principalmente, por não ter deixado meu sonho morrer.Ao meu irmão Maurício, exemplo de homem de boa vontade, e que me faz lembrarcom ternura da minha infância. À sua Esposa Sonia e ao doce Nolan.v

RESUMOSCUSSEL, Marcelo. Navegação Aérea Baseada em Performance: vantagens frente ànavegação aérea convencional. 2018. 63p. Dissertação (Mestrado em Geografia) - Programade Pós-Graduação em Geografia, Universidade de Brasília, Brasília.A expansão tecnológica nas últimas décadas vem promovendo transformações significativasna sociedade e também na aviação civil, pois é um dos setores que mais se desenvolve nocenário mundial. Para permitir a continuidade do crescimento e os benefícios deledecorrentes, a Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO) desenvolveu o conceitoCNS/ATM, ainda no início dos anos 80, de forma a estruturar as bases da aviação do futuro.Dentro do conceito, a Navegação Baseada em Performance (PBN) é ferramenta fundamentale tida como prioridade da Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO). A PBN utilizaavanços tecnológicos, voos mais curtos, rápidos, seguros, econômicos, menos poluentes eproporciona a maximização do espaço aéreo. Nesse sentido, este estudo tem como objetivosapresentar o processo PBN no Brasil demonstrando a relação com os sistemas de navegaçãoglobal por satélite e seus sistemas de acréscimo de sinal; as especificações de navegação quesão usadas no espaço aéreo nacional; e comparar rotas PBN com rotas convencionais emrelação a distâncias, ao consumo de combustível e emissão de dióxido de carbono (CO2)utilizando para isso a metodologia da ICAO de Cálculo de Emissão de Dióxido de Carbono etendo base a análise multitemporal do tráfego aéreo nacional nos últimos doze anos. Osresultados apontam vantagens expressivas da PBN frente à navegação aérea convencional nosaspectos estudados. Na rota Brasília – Manaus, ao longo de um ano, é possível economizar438 mil litros de combustível com 821 toneladas de CO2 podendo deixar de serem emitidas àatmosfera. Em um panorama temporal de doze anos, economizar-se-ia aproximadamente 50milhões de litros de combustível e se evitaria a emissão de 107 bilhões de toneladas de CO2na rota São Paulo/Congonhas – Rio de Janeiro/Santos Dumont, voando-se exclusivamente emrotas PBN com trajetória direta. Embora as rotas PBN impõem o cumprimento de váriosrequisitos para sua implementação, elas permitem o incremento de tráfego, a acessibilidade aoespaço aéreo, diminuição de distâncias percorridas, economia de combustível e redução daemissão de dióxido de carbono na atmosfera.Palavras-chave: Aviação. GNSS. Navegação Baseada em Performance. SIG.vi

ABSTRACTSCUSSEL, Marcelo. Performance-Based Performance-Based Air Navigation: advantagesover conventional air navigation. 2018. 63p. Dissertation (Master in Geography) Postgraduate Program in Geography, University of Brasília, BrasíliaThe technological expansion in the last decades has been promoting significanttransformations in society and also in civil aviation, since it is one of the sectors that developsmost in the world scenario. To enable continuity of growth and the resulting benefits, theInternational Civil Aviation Organization (ICAO) developed the CNS / ATM concept in theearly 1980s in order to structure the aviation bases of the future. Within the concept,Performance Based Navigation (PBN) is a fundamental tool and considered a priority of theInternational Civil Aviation Organization (ICAO). PBN uses technological advancements,shorter, faster, safer, cheaper, less polluting flights and maximizes airspace. In this sense, thisstudy aims to present the PBN process in Brazil demonstrating the relationship with globalsatellite navigation systems and their augmentations systems; navigation specifications thatare used in national airspace; and compare PBN routes with conventional routes in terms ofdistances, fuel consumption and carbon dioxide (CO2) emissions using the ICAO CarbonDioxide Emission Calculation methodology and based on multi-temporal traffic analysis overthe last twelve years. The results point to the PBN advantages over conventional airnavigation in the studied aspects. On the Brasilia - Manaus route, over a year, it is possible tosave 438 thousand liters of fuel with 821 tons of CO2, whose emission can be avoided intothe atmosphere. In a twelve-year timeframe, approximately 50 million liters of fuel would besaved and the emission of 107 billion tons of CO2 would be avoided on the São Paulo /Congonhas - Rio de Janeiro / Santos Dumont route, flying exclusively on PBN routes withdirect trajectory. Although PBN routes require compliance with so many requirements fortheir implementation, they allow for increased traffic, accessibility to airspace, reduction ofdistances traveled, fuel economy and reduction of the emission of carbon dioxide in theatmosphere.Keywords: Aviation. GNSS. Performance Based Navigation. GIS.vii

SUMÁRIOLISTA DE FIGURASLISTA DE TABELALISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS1INTRODUÇÃO.152REFERENCIAL TEÓRICO.172.1 O USO DO SISTEMA DE NAVEGAÇÃO GLOBAL POR SATÉLITE (GNSS) E AÇÃO.172.2 SISTEMA GLOBAL DE NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE (GNSS).182.3 SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL (GPS).192.4 SISTEMA DE NAVEGAÇÃO GLOBAL POR SATÉLITE (GLONASS).202.5 GALILEO.212.6 SISTEMAS DE ACRÉSCIMO DE SINAIS DE SATÉLITES.222.7 ABAS.232.8 SBAS.242.9 GBAS.262.10 GRAS.273NAVEGAÇÃO BASEADA EM PERFORMANCE (PBN).284ANÁLISE MULTITEMPORAL DO TRANSPORTE AÉREO NO BRASIL.345COMPARAÇÃO ENTRE ROTAS DE NAVEGAÇÃO ÁEREA BASEADA EMPERFORMANCE (PBN) E ROTAS CONVENCIONAIS ATRAVÉS DE DADOSMULTITEMPORAIS . 42CONSIDERAÇÕES FINAIS.50REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.51APÊNDICEviii

LISTA DE FIGURASFigura 1Arquitetura SBAS. . .25Figura 2Arquitetura GBAS. .27Figura 3Diferença entre Navegação Convencional e Navegação de Área (RNAV).30Figura 4RNAV e RNP . . .30Figura 5Especificações RNAV/RNP.31Figura 6Especificações RNAV/RNP e fases de voo no espaço aéreo brasileiro.31Figura 7Estruturação da Navegação Baseada em Performance.32Figura 8Crescimento do movimento de passageiros nos aeroportos.35Figura 9Movimento de passageiros de 2006 a 2017 nos aeroportos.36Figura 10Movimento de Aeronaves 2006 a 2017 nos aeroportos.36Figura 11Movimento de Passageiros em Guarulhos 2006 a 2017.37Figura 12Movimento de Aeronaves em Guarulhos 2006 a 2017.37Figura 13Posição e movimento de passageiros no aeroporto de Congonhas (2006 a2017).38Figura 14Posição e movimento de aeronaves no aeroporto de Congonhas (2006 a2017).38Figura 15Crescimento de movimento de passageiros e aeronaves no aeroporto deBrasília de 2006 a 2017.39Figura 16Movimento de aeronaves no aeroporto de Brasília entre 2006 a 2017.39Figura 17Porcentagem de crescimento médio dos 15 maiores aeroportos brasileirosde 2006 a 2017.40Figura 18Movimento de Aeronaves no Aeroporto de Campinas 2006 a 2017.41Figura 19Rota Convencional e PBN entre Campinas/SP e João Pessoa/PB.44Figura 20Rota Convencional e PBN entre Brasília/DF e Manaus/AM.45Figura 21Número de voos realizados entre Congonhas (SBSP) e Santos Dumont(SBRJ).46Figura 22Rota Convencional e PBN entre Congonhas e o Santos Dumont.47Figura 23Rota Convencional e PBN ideal entre Vitória e Confins.48Figura 24Voos realizados por empresas aéreas de transporte público regular entreVitória e Confins.49ix

LISTA DE TABELATabela 1Porcentagem crescimento do movimento de passageiros nos aeroportos de2006 a 2017.35Tabela 2Consumo de Combustível e Emissão de CO2 entre Campinas e JoãoPessoa.44Tabela 3Consumo de Combustível e Emissão de CO2 entre Brasília e Manaus.45Tabela 4Consumo de combustível e emissão de CO2 entre Congonhas e SantosDumont.47Tabela 5Consumo de combustível e emissão de CO2 entre Vitória e Confins.49x

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLASABASSistema de Acréscimo Baseado na Aeronave/Aircraft Based utônomodaAeronave/AircraftAutonomous Integrity MonitoringARAutorização Requerida/Authorization RequiredARNSServiço de Rádio Navegação Aeronáutica/ Aeronautical Radio NavigationServiceADFAutomatic Direction Finder/Localizador Automático de DireçãoAFMManual de Voo da Aeronave/Airplane Flight ManualANACAgência Nacional de Aviação CivilAPVProcedimento de Aproximação com Guia Vertical/Approach Procedurewith Vertical GuidanceATMAir Traffic Managment/Gerenciamento de Tráfego AéreoATSAir Traffic Services/Serviços de Tráfego AéreoCNSComunicação, Navegação e Vigilância/Communication, Navigation andSurveillanceCO2Dióxido de Carbono/Carbon DioxideCSTCertificado Suplementar de Tipo/Supplemental Type CertificateCPDLCComunicações por Ligação de Dados Controlador-Piloto/Controller PilotData Link CommunicationsDECEADepartamento de Controle do Espaço AéreoDGNSSGNSS Diferencial/Diferencial GNSSDMEEquipamento Medidor de Distância/Distance Measuring EquipmentEGNOSEuropean Geostationary Navigation Overlay ServiceERCEnroute Charts/Cartas de RotaFAAFederal Aviation AdministrationFDDetecção de Falha/Fault DetectionFDEDetecção de Falha e Exclusão/Fault Detection and ExclusionFIRRegião de Informação de Voo/Flight Information RegionFMSFlight Managment System/Sistema Gerenciador de Vooxi

FTEErro Técnico de Voo/Flight Technical ErrorGAGANSistema de Navegação Geo Aumentado/Geo-Augmented NavigationSystemGBASSistema de Acréscimo Baseado no Solo/Ground Based AugmentationSystemGLONASSSistema de Navegação por Satélite de Órbita GlobalGLSSistema de Pouso GBAS/GBAS Landing SystemGNSSSistema de Navegação Global por Satélite/Global Navigation SatelliteSystemGPSSistema de Posicionamento Global/Global Position SystemGRASSistema Regional de Acréscimo de Sinal/ Ground-Based RegionalAugmentation SystemHALAlerta de Limite Horizontal/ Horizontal Alert LimitHPAlta Precisão/High PrecisionIACCarta de Aproximação por Instrumento/Instrument Approach ChartIAPProcedimento de Aproximação por Instrumento/Instrument ApproachProcedureICAOOrganização de Aviação Civil Internacional/Internacional AviationAssociation OrganizationIFRRegras de Voo por Instrumentos/Instrument Flight RulesILSSistema de Pouso por Instrumentos/Instrument Landing SystemINFRAEROEmpresa Brasileira de Infraestrutura AeroportuáriaLAASSistema de Acréscimo de Área Local/Local Area Augmentation SystemLNAVNavegação Lateral/Lateral NavigationLPPerformance Localizador/Performance LocalizerKASASSistema de Acréscimo de Satélite Coreano/Korea Augmentation SatelliteSystemMSASSistema de Acréscimo Multi Funcional de Satélites/Multi-functionalSattelite Augmentation SystemNPAProcedimento de Não Precisão/Non Precision ApproachNmMilha Náutica/Nautical MileNSEErro do Sistema de Navegação/Naviation System ErroPAAproximação de Precisão/Precision Approachxii

PBNNavegação Baseada em Performance/ Performance Based NavigationPIBProduto Interno BrutoPOHManual de Operação do Piloto/Pilot Operating HandbookPPSServiço de Posicionamento de Precisão/ Precision Position ServicePSTPosição, Espaço e Tempo/ Position, Space and ade/ReceiverAutonomous Integrity MonitoringRNP APCHAproximação RNP/RNP ApproachRNPPerformance de Navegação Requerido/Required Naviation PerformanceRBACRegulamento Brasileiro de Aviação CivilRPKPassageiros-Quilômetros Pagos TransportadosSBBRAeroporto Internacional Presidente Juscelino Kubitschek/Brasília-DFSBCFAeroporto Internacional Tancredo Neves/Confins-MGSBEGAeroporto Internacional Eduardo Gomes/Manaus-AMSBKPAeroporto Internacional de Viracopos/Campinas-SPSBJPAeroporto Internacional Presidente Castro Pinto/João Pessoa-PBSBRJAeroporto Santos Dumont/Rio de Janeiro – RJSBSPAeroporto de Congonhas/São Paulo-SPSBVTAeroporto Eurico de Aguiar Salles/Vitória - tialCorrectionandMonitoringSIDSaída Padrão por Instrumento/Standart Intrument DepartureSPPrecisão Padrão/ Standart PrecisionSPSServiço de Posicionamento Padrão/ Standart Position ServiceSTARChegada Padrão por Instrumento/Standart Instrument Arrival/TLSNível Desejado de Segurança/Target Level of SafetyTMAÁrea Terminal/Terminal AreaTSEErro Total do Sistema/Total System ErrorTTATempo de Alerta/Time to AlertVALAlerta de Limite Vertical/Vertical Alert LimitVORRádio Omnidirecional em Frequência Muito Alta/Very High FrequencyOmnidirectional RangeVHFFrequência Muito Alta/Very High Frequencyxiii

VNAVNavegação Vertical/Vertical NavigationWAASSistema de Aumentação de Área/ Wide Area Augmentation Systemxiv

1INTRODUÇÃOOs avanços tecnológicos, especialmente pós-segunda guerra mundial, têm alterado asrelações econômicas, políticas e sociais. Trata-se de uma revolução global, percebida nosaspectos cotidianos, mas ainda não finita. O capital, concentrado essencialmente nas cidadesna pós-revolução industrial, alcança o campo e a circulação deste capital passa a necessitar deinfraestruturas condizentes ao modelo capitalista. Com isso, os modais de transporte crescem,evoluem, modernizam-se e permitem alterações na percepção das relações entre tempo eespaço (SANTOS, 1988).A aviação civil é um dos setores que mais se desenvolve nas últimas décadas nocenário mundial e o aumento do tráfego aéreo é uma constante desde o fim da segunda grandeguerra. Após os anos 1970, o crescimento, em termos de passageiros transportados, temduplicado a cada ciclo de 15 anos, mesmo com as diversas crises econômicas vivenciadas nomundo (ICAO, 2017).Este modal desempenha papel fundamental na macroeconomia mundial permitindociclos de oportunidades e de investimento para várias comunidades ao redor do globo. Odesenvolvimento de infraestrutura gera empregos e com as operações de companhias aéreasem aeroportos, criam-se novas redes de fornecedores, fluxo de turistas, acesso de produtoslocais a mercados distantes e permitem um crescimento regional amplo e sustentável (ICAO,2013).A introdução de tecnologias como os motores a jato nos anos 50, o sistemagerenciador de voo (FMS)1, painéis com mostradores digitais, equipamentos deaprimoramento da navegação aérea, satélites, o automatismo na pilotagem e a confiabilidadedos sistemas das aeronaves são algumas ferramentas que permitiram este crescimento e aconsolidação da aviação no pós-guerra (RIBEIRO, 2008).No início da década de 80, o conselho da Organização de Aviação Civil Internacional(ICAO), ao constatar este forte crescimento da aviação, reconheceu que a forma existente deprover os Serv

SCUSSEL, Marcelo. Performance-Based Performance-Based Air Navigation: advantages over conventional air navigation. 2018. 63p. Dissertation (Master in Geography) - Postgraduate Program in Geography, University of Brasília, Brasília The technological expansion in the last decades has been promoting significant

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