Required Navigation Performance (RNP) – Umfassendes Luftfahrt-Glossar

Definition und Überblick

Required Navigation Performance (RNP) ist eine international standardisierte Navigationsspezifikation, die Leistungsanforderungen – insbesondere eine messbare laterale Genauigkeit und eine kontinuierliche Leistungsüberwachung – für Luftfahrzeuge und Betreiber festlegt, die bestimmte Routen oder Verfahren im kontrollierten Luftraum fliegen wollen. RNP ist Teil des umfassenderen Konzepts der Performance-Based Navigation (PBN), wie in ICAO Doc 9613 definiert.

Das Hauptmerkmal, das RNP von der traditionellen Area Navigation (RNAV) unterscheidet, ist die Anforderung der Leistungsüberwachung und -warnung an Bord. Das bedeutet, dass das Navigationssystem des Flugzeugs während des gesamten Flugs kontinuierlich seine Genauigkeit selbst überprüfen und die Besatzung warnen muss, wenn die geforderte Genauigkeit nicht eingehalten werden kann. RNP wird als numerischer Wert in nautischen Meilen (NM) ausgedrückt, der die maximal zulässige Abweichung von der Sollposition zu 95 % der Zeit angibt (zum Beispiel RNP 1 = ±1 NM).

RNP bildet das Fundament für die Modernisierung des weltweiten Luftraums. Durch den Einsatz fortschrittlicher Avionik und Satellitennavigation ermöglicht RNP direktere Routenführungen, komplexe An- und Abflüge sowie sichere, effiziente Anflüge in durch Gelände oder Verkehr stark beanspruchten Lufträumen – zentrale Elemente von Initiativen wie FAA NextGen und dem globalen Luftnavigationsplan der ICAO. Dies unterstützt eine höhere Luftraumkapazität, Sicherheit und betriebliche Flexibilität und eröffnet den Zugang zu Flughäfen und Lufträumen, die zuvor durch bodengestützte Navigation oder Geländebeschränkungen limitiert waren.

Hintergrund und Kontext

Die Ursprünge von RNP gehen auf die Einschränkungen bodengestützter Navigationshilfen wie VOR, NDB und DME zurück, die dazu führten, dass Luftstraßen und Verfahren an die Reichweite oder Standorte dieser Funkfeuer gebunden waren. Dies brachte Ineffizienzen mit sich – längere Routen, weniger flexible Verfahren, eingeschränkter Zugang in abgelegenen oder gebirgigen Regionen und eine höhere Arbeitsbelastung für Lotsen.

Die Einführung von RNAV ermöglichte es Flugzeugen, mithilfe einer Kombination aus Boden- und Bordsensoren direkt zwischen Wegpunkten zu fliegen, doch fehlte diesen frühen Systemen jede Form der Selbstüberprüfung: Es gab keine automatische Kontrolle oder Warnung, wenn die Navigationsgenauigkeit nicht eingehalten werden konnte. Mit dem Aufkommen der Satellitennavigation (insbesondere GPS und später SBAS-/GBAS-Unterstützung) und fortschrittlicher Avionik wurde sowohl eine höhere Genauigkeit als auch eine Echtzeitüberwachung möglich.

Das von der ICAO entwickelte Performance-Based Navigation (PBN) Konzept hat diese Fortschritte formalisiert und zwischen RNAV (ohne Überwachung/Warnung) und RNP (Überwachung/Warnung erforderlich) unterschieden. Dadurch wurden reduzierte Staffelungen, effizientere Luftraumgestaltung und der Zugang zu anspruchsvollen Flughäfen ermöglicht. Heute ist RNP Standard für ozeanische Überflüge, Streckennavigation, Terminaloperationen und Präzisionsanflüge – einschließlich der hoch spezialisierten RNP AR (Authorization Required) Verfahren für Flughäfen wie Innsbruck und Queenstown.

Zentrale Begriffe und Konzepte

Performance-Based Navigation (PBN)

Performance-Based Navigation ist ein globaler ICAO-Rahmen, der Navigationsanforderungen anhand messbarer Leistungsparameter (z. B. Genauigkeit, Integrität, Funktionalität) und nicht durch spezifische Ausrüstung definiert. PBN umfasst sowohl RNAV- als auch RNP-Spezifikationen und unterstützt flexible, ergebnisorientierte Navigation.

• Navigation Specifications (NavSpecs): Legen geforderte Genauigkeit, Überwachung und Funktionalität fest (z. B. RNP 1, RNP 4).
• Navigation Applications: Beschreiben, wo/wie NavSpecs verwendet werden (z. B. Strecke, Terminal, Anflug).

PBN ermöglicht harmonisierten Luftraum, effizientes Air Traffic Management und die Integration neuer Navigationstechnologien.

Area Navigation (RNAV)

RNAV ermöglicht Flugzeugen, innerhalb der Reichweite von Navigationshilfen oder Satelliten mit Bordsystemen, die mehrere Quellen integrieren (z. B. VOR/DME, DME/DME, GNSS, IRS), beliebige Flugpfade zu fliegen. RNAV schreibt jedoch keine Überwachung und Warnung an Bord vor – das ist der entscheidende Unterschied zu RNP.

Required Navigation Performance (RNP)

RNP ist eine RNAV-Spezifikation, die eine kontinuierliche Überwachung und Warnung an Bord verlangt. Das Navigationssystem muss sicherstellen, dass es eine bestimmte laterale Navigationsgenauigkeit (z. B. RNP 1 = ±1 NM, 95 % der Zeit) einhalten kann und die Besatzung warnt, wenn dies nicht möglich ist.

RNP erfordert außerdem:

• Integrität: Hohes Vertrauen in die Positionsinformation.
• Kontinuität: Geringes Risiko eines Systemausfalls während kritischer Phasen.
• Funktionalität: Kann zusätzliche Merkmale erfordern (z. B. gekrümmte Flugwege/RF-Legs, parallele Versätze).

Technische Anforderungen

RNP-Stufen und Navigation Specifications (NavSpecs)

RNP-Betriebe werden durch NavSpecs definiert, die jeweils festlegen:

• Geforderte Genauigkeit (in NM)
• Systemüberwachung/-warnung
• Anforderungen an die Funktionalität

Gängige RNP-NavSpecs:

Überwachung und Warnung an Bord (OBPMA)

Das kennzeichnende Merkmal von RNP ist die kontinuierliche Überwachung und Warnung der Leistung an Bord. Das Navigationssystem muss:

• Die aktuelle Navigationsleistung (ANP oder EPU) kontinuierlich mit dem geforderten RNP-Wert vergleichen.
• Die Besatzung sofort warnen, wenn die geforderte Leistung nicht aufrechterhalten werden kann.
• Klare visuelle und/oder akustische Warnungen bei Überschreitung oder Verlust der Integrität bereitstellen.

Dies ermöglicht reduzierte Staffelungsminima, flexible Routenführungen und sicherere Operationen in komplexen oder risikoreichen Umgebungen.

Ausrüstungs- & Systemanforderungen

• Flight Management System (FMS): Integriert mehrere Navigationssensoren.
• Zertifizierter GNSS-Empfänger: Häufig SBAS (WAAS/EGNOS) oder GBAS, TSO-C145/146.
• Trägheitsreferenzsystem (IRS): Für kurze GPS-Ausfälle oder erhöhte Redundanz.
• Automatische Warnung: Bei Leistungsverlust, Signalverlust oder Systemausfall.
• Zusätzliche Ausrüstung (je nach Bedarf): TAWS für RNP AR, duale GNSS für RNP 4, redundante Stromversorgung.

Alle Geräte müssen den entsprechenden Normen zertifiziert sein und die RNP-Fähigkeit muss im AFM oder in der Avionikdokumentation explizit vermerkt sein.

Navigationsdatenbank

• Muss aktuell/gültig sein.
• Nur autorisierte Verfahren dürfen geladen werden.
• Verfahren müssen nach veröffentlichtem Namen auswählbar sein.
• Datenbank muss mit veröffentlichten Kartendaten übereinstimmen.
• Für RNP AR muss jedes Verfahren bei jedem Datenbankzyklus validiert werden.

Operative Nutzung und Verfahren

Aufgaben von Flugbesatzung und Betreiber

• Nur RNP-Verfahren fliegen, für die Besatzung, Flugzeug und Betreiber autorisiert sind.
• Vorflug: Datenbankaktualität, Verfügbarkeit des Verfahrens und Zulässigkeit prüfen.
• FMS-Einrichtung: Verfahren korrekt laden und aktivieren, mit veröffentlichten Daten abgleichen.
• Kontinuierliche Überwachung: ANP/RNP, Warnungen und Systemintegrität beobachten.
• Bei Verschlechterung der Navigationsleistung Notverfahren durchführen und ATC benachrichtigen.
• Betreiber müssen Dokumentation, Schulung und regelmäßige Befähigungsnachweise für RNP-Betrieb sicherstellen.

RNP im Luftraum und in den Flugphasen

RNP-Anflüge

RNP APCH (RNAV (GPS))

• Mehrere Minima-Linien: LNAV, LNAV/VNAV, LPV, LP.
• Für die meisten SBAS-ausgerüsteten Flugzeuge verfügbar.
• Kann gekrümmte Streckenabschnitte (RF-Legs) enthalten, die zusätzliche Genehmigung erfordern.

RNP AR APCH (Authorization Required)

• Für Flughäfen mit anspruchsvollem Gelände, Luftraumbeschränkungen oder komplexen Verfahren.
• Engere Genauigkeit (bis zu 0.1 NM), gekrümmte Streckenabschnitte und spezielle Minima.
• Erfordert ausdrückliche Genehmigung des Betreibers und der Besatzung, Datenbankvalidierung und fortgeschrittene Schulung (gemäß FAA AC 90-101A, ICAO Doc 9905).

Vorteile von RNP

• Erhöhte Luftraumkapazität und Effizienz: Engere Staffelung, direkte Routen, optimierte Verkehrsflüsse.
• Zugang zu anspruchsvollen Flughäfen: Sicherer Betrieb in durch Gelände/Hindernisse eingeschränkten Gebieten.
• Umweltvorteile: Weniger Flugstrecke, geringerer Kraftstoffverbrauch und Lärmschutz.
• Erhöhte Sicherheit: Kontinuierliche Überwachung, schnelle Besatzungswahrnehmung bei Leistungsverlust.
• Integration in fortschrittliche Luftraumkonzepte: Unterstützt NextGen, SESAR und zukünftige trajectory-based operations.

Vorschriften und globale Harmonisierung

• RNP ist in ICAO Doc 9613 standardisiert und weltweit implementiert.
• Nationale Behörden (FAA, EASA usw.) veröffentlichen Richtlinien und genehmigen Betreiber/Flugzeuge.
• Harmonisierte Standards ermöglichen nahtlose internationale Einsätze.

Die Zukunft von RNP

RNP entwickelt sich kontinuierlich weiter und unterstützt Konzepte wie zeitbasierte Staffelung, 4D-Flugbahnen und dynamische Sektoraufteilung. Fortschritte in GNSS-Erweiterung und Avionik ermöglichen noch höhere Genauigkeit, Integrität und Flexibilität – entscheidend, um den wachsenden Anforderungen des weltweiten Luftverkehrs und neuer Teilnehmer wie UAVs und Urban Air Mobility gerecht zu werden.

Zusammenfassung

Required Navigation Performance (RNP) ist ein Eckpfeiler der modernen Luftfahrtnavigation und verbindet fortschrittliche Avionik, Satellitennavigation und strikte Leistungsüberwachung, um einen sichereren, effizienteren und flexibleren Luftraumbetrieb zu ermöglichen. Sie eröffnet neue betriebliche Möglichkeiten, verbessert die Sicherheit und ist zentral für die laufende Transformation des globalen Luftraums.

Für Betreiber und Besatzungen ist die Beherrschung von RNP unerlässlich, um Zugang zu künftigen Lufträumen zu erhalten, neue Technologien zu nutzen und höchste Standards bei Flugsicherheit und Effizienz zu wahren.