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エリアナビゲーション（RNAV、通常は/ ˈ ɑːr n æ v /と発音される）は、計器飛行方式（IFR）のナビゲーション方法であり、航空機が地上のナビゲーションビーコンによって定義されたルートに制限されることなく、希望する飛行経路に沿って飛行することを可能にする。[ 1 ]
RNAV という略語は元々「ランダムナビゲーション」の略で、[ 2 ]柔軟なルーティングという当初の概念を反映していましたが、現在では厳密に定義され制御された方法を指します。この柔軟性により、より直接的なルートが可能になり、飛行時間と燃料の節約、混雑の緩和、従来の航法援助設備のない空港への飛行の容易化につながります。RNAV は、地上ビーコン (ステーション参照航法信号)、慣性航法などの自己完結型システム、衛星航法( GPSなど) を含むさまざまな航法ソースからの情報を統合することでこれを実現します。[ 3 ]
米国では、RNAVは1960年代に開発され、最初のルートは1970年代に公開されました。1983年1月、連邦航空局は、航空機が地上ビーコンではなく慣性航法システムを使用していることが判明したため、費用対効果分析でRNAVルートシステムを維持することが不利であるとして、米国本土のすべてのRNAVルートを廃止しました。[ 4 ] RNAVは、衛星航法の大規模な導入後に再導入されました。
航空業界の継続的な成長は空域容量への需要を高めており、運用効率の向上という点で、エリアナビゲーションが望ましいものとなっている。
RNAVシステムは、従来の地上航路や手順と同様の方法で進化してきました。特定のRNAVシステムが特定され、分析と飛行試験の組み合わせによってその性能が評価されました。地上運用の場合、初期システムでは位置推定に超高周波全方向無線標識（VOR）と距離測定装置（DME）が使用され、海洋運用では慣性航法システム（INS）が採用されました。空域および障害物回避基準は、利用可能な機器の性能に基づいて策定され、要求仕様は利用可能な機能に基づいていました。このような規定的な要求仕様は、新しいRNAVシステム機能の導入の遅延と、適切な認証を維持するためのコスト増につながりました。このような規定的な要求仕様を回避するために、機器要件を定義する代替方法が導入されました。これにより、利用可能な機器の機能とは無関係に性能要件を規定することが可能になり、性能ベース航法（PBN）と呼ばれています。したがって、RNAVは現在PBNの航法技術の1つであり、現在他にPBNの航法技術は要求航法性能（RNP）のみです。 RNPシステムは、RNAVの航法機能に機上性能監視および警報機能を追加するものです。1990年代に業界で下された決定の結果、現代のシステムのほとんどはRNPを採用しています。
多くのRNAVシステムは、非常に高い精度を提供し、RNPシステムが提供する多くの機能を備えているものの、その性能を保証することはできません。この点を認識し、また運航者が不必要な費用を負担することを避けるため、空域要件がRNPシステムの使用を必要としない場合、新規および既存の多くの航法要件では、RNPシステムではなくRNAVシステムが引き続き指定されるでしょう。したがって、RNAVとRNPの運用は今後長年にわたって共存すると予想されます。
しかしながら、RNPシステムは運用上の信頼性を向上させ、より狭い航路間隔を可能にする可能性があり、特定の空域での航行にRNPシステムのみを使用できるほどの信頼性を確保できます。したがって、RNPシステムの使用は、安全性、運用性、効率性において大きなメリットをもたらす可能性があります。RNAVとRNPのアプリケーションは今後数年間共存するでしょうが、RNPシステムを搭載した航空機の割合が増加し、移行コストが低下するにつれて、RNPアプリケーションへの段階的な移行が進むと予想されます。
RNAVの仕様には、特定の航法機能に関する要件が含まれています。これらの機能要件には以下が含まれます。
必要な横方向航法精度を達成できない原因は、航空機の追跡および位置決めに関連する航法誤差にあると考えられる。主な誤差は、経路定義誤差（PDE）、飛行技術誤差（FTE）、および航法システム誤差（NSE）の3つである。これらの誤差の分布は、互いに独立で、平均値がゼロのガウス分布であると仮定する。したがって、システム全体の誤差（TSE）の分布もガウス分布であり、その標準偏差は、これら3つの誤差の標準偏差の二乗和（RSS）に等しい。
PDEは、RNAVシステムで定義された経路が、目標経路、つまり地上を飛行する予定の経路と一致しない場合に発生します。RNAVシステムを航法に使用する場合、意図した航路を表す定義済みの経路が航法データベースにロードされている必要があります。ウェイポイントでのフライバイ旋回を可能にする旋回（ウェイポイントへの近さと風ベクトルが再現できない可能性があるため）、ウェイポイントのフライオーバーを必要とする旋回（風ベクトルが再現できない可能性があるため）、または航空機が目標高度に達したときに発生する旋回（目標高度はエンジンの推力と航空機の重量に依存するため）については、一貫性のある再現可能な経路を定義することはできません。これらの場合、航法データベースにはポイントツーポイントの目標飛行経路が含まれていますが、RNAVシステムがフライバイまたはフライオーバー経路を定義して操縦を実行することを考慮に入れることはできません。定義経路がないと、意味のあるPDEとFTEを確立できないため、旋回にばらつきが生じます。また、方位に基づく経路については、決定論的で再現可能な経路を定義することはできず、結果として生じる経路のばらつきは経路設計において考慮される。
FTEとは、航空機の乗務員または自動操縦装置が、定義された経路または航路をたどる能力を指し、表示エラー（例：コース偏差指示器（CDI）のセンタリングエラー）も含まれます。FTEは自動操縦装置または乗務員の手順によって監視できますが、これらの手順を他の手段でどの程度サポートする必要があるかは、例えば、飛行段階（離陸、上昇、巡航、降下、着陸）や運航の種類によって異なります。このような監視サポートは、地図表示によって提供できます。
NSEとは、航空機の推定位置と実際の位置との差を指します。
縦方向の性能とは、航路に沿った位置に対する航法（例えば4次元制御）を意味します。しかし、現時点では4次元制御を要求する航法仕様はなく、縦方向のFTEもありません。現在の航法仕様では、NSEとPDEを含む航路方向の精度に関する要件が定義されています。PDEは無視できるものとみなされます。航路方向の精度は、位置報告（例えば「ABCまで10NM」）や手順設計（例えば、航空機が固定点を通過した後に降下を開始できる最低セグメント高度）に影響します。
RNAV仕様はRNAV X、例えばRNAV 1のように表記されます。「X」（明記されている場合）は、海里単位での横方向航法精度を指し、当該空域、航路、または手順内で運航する航空機群において、飛行時間の少なくとも95%で達成されることが期待されます。
RNAVアプローチに関する仕様はありません。
航空機が航空交通管制（ATS）ルート、手順、または空域に沿って運航する資格があることを、手動または自動で航空交通管制（ATC）に通知するには、フライトプランを使用します。フライトプランの手順は、適切なICAO文書に規定されています。[ 5 ]
ICAOの性能ベース航法（PBN）コンセプトでは、RNAV仕様は特定のセンサーを規定することなく、必要な精度、完全性、可用性、継続性、および機能性を規定します。機上での性能監視と警報が必要な場合は、仕様はRNAVではなくRNPと指定されます。このフレームワークにより、民間航空当局は、運用要件を安定させ、地域間で調和させながら、技術（例えば、SBAS/GBASまたはGNSS慣性統合によるGNSS）を更新することができます。[ 6 ]
FAAの米国RNAV運用ガイダンスには、RNAVルート（QルートおよびTルートを含む）での適格性および使用、標準計器出発（SID）や標準ターミナル到着ルート（STAR）などのRNAVターミナル手順が含まれます。[ 7 ]
この記事には、連邦航空局のウェブサイトや文書からのパブリックドメインの資料が含まれています。