Perinteiset navigointimenelmät ja tutkajärjestelmät väistyvät asteittain seuraavien vuosikymmenten aikana. Muutoksen takana ovat yhteiseurooppalaiset ilmatilarakenteen muutokset ja kehittyvät menetelmät.

 Uusien lentomenetelmien suunnittelu ei ole enää sidottu maalaitteen fyysiseen sijaintiin. Kehittyneen teknologian hyödyntäminen navigaatio- ja valvontajärjestelmissä on kansainvälinen suuntaus ja toimintaa ohjaavien järjestöjen linjausten mukainen malli. Ilmailun turvallisuusviranomainen Trafi julkaisi marraskuussa 2012 EU:n vaatimien muutosten osalta tiekartan vuosille 2013-2030. Vanhojen NDB- ja VOR-majakoiden käytöstä poisto aloitetaan Suomessa jo kuluvan vuoden aikana.

 EU on velvoittanut jäsenvaltionsa toteuttamaan Single European Sky (SES) I ja II –asetuksissa kuvattuja toimintamalleja ilmaliikennepalvelun järjestämisessä, jotka ovat johtamassa suuriin uudistuksiin. Trafin mukaan EU:n asettamat tavoitteet eivät ole realistisesti mahdollisia mikäli lennonvarmistuspalvelujen järjestelyjen nykytilaan ei tehdä radikaaleja muutoksia.

Muutoksista aiheutuu ylimääräisiä kustannuksia ja haasteita ilmatilan käyttäjille mm. uusien laitteistojen hankinnan takia. SES-asetusten tavoitteena on Euroopan ilmaliikenteen kapasiteetin, turvallisuuden ja tehokkuuden lisääminen.

Eurocontrolin ja kansainvälisen siviili-ilmailujärjestön ICAOn näkemykset navigaatiojärjestelmien ja niihin pohjautuvien lentomenetelmien kehityksestä ovat pitkälti yhtenevät. Reitti- ja lähestymismenetelmät siirtyvät yhä enemmän satelliittiperustaisiksi aluenavigaatiomenetelmiksi.

Ensimmäiset VOR-radiosuunnistusmajakat poistetaan Suomessa käytöstä kuluvan vuoden aikana ja viimeisetkin poistetaan vuosina 2017-2020. Helsingin lähestymisalueella sijaitsevat HEL (114.200) ja PVO (112.800) VOR:t poistuvat käytöstä vuoden 2015 aikana. NDB-suunnistusmajakat poistetaan vuoden 2016 aikana, mutta Enontekiöltä, Kajaanista, Kittilästä ja Savonlinnasta ne poistetaan jo vuoden 2013 aikana.

"Konventionaalisten VOR/NDB radiosuunnistuslaitteiden poistuminen on linjassa eurooppalaisen ja globaalin navigaatiostrategian kanssa.  VOR/NDB ei-tarkkuusmenetelmiin liittyy tunnetusti CFIT (Controlled Flight Into Terrain) pystysuuntaisen opastuksen puutteen takia", kertoo Trafin ylitarkastaja Mika Saalasti.

Uudet suunnistusmenetelmät tulevat olemaan navigaatiotarkkuudeltaan perinteisiä menetelmiä tarkempia ja niiden suunnittelussa noudatetaan ICAO Performance Based Navigation (PBN) konseptia, sekä EUR ATM-master plania.

Datalinkkiin perustuvat valvonta- ja paikantamisjärjestelmät tekevät tuloaan valvontaverkkoihin, korvaamaan vanhentuvia laitteistoja. Perinteiset ilmailun tutkavalvontajärjestelmät perustuvat ilma-aluksessa olevaan toisiotutkavastaimeen (toisiotutka SSR) tai pulssi-muotoiseen radiosignaalin etenemiseen tutka-antennista ilma-aluksen pinnalle ja siitä takaisin tutka-antenniin siroavaan heijastukseen (ensiötutka PSR).

Yhteisenä kummallekin nykyisen teknologian ratkaisulle on fyysinen isokokoinen ja pyörivä tutka-antenni, jonka käyttökulut ovat verrattain suuret siihen liittyvien kuluvien osien ylläpidon seurauksena. 

Uusina ratkaisuina ilmailun valvontajärjestelmien korvaamiseksi on markkinoille tullut ilma-alusten omaan paikannuskykyyn perustuva ADS-B ja toisiotutkavastaimeen perustuva MLAT/WAM–järjestelmä. Kumpikin uusi teknologia perustuu datan käsittelyyn ja prosessointiin ilman maalaitteiden mekaanisesti pyöriviä osia.

ADS-B –järjestelmien toiminta perustuu maa-asemaan, joka vastaanottaa ilma-aluksen itse paikantaman ja lähettämän paikka- ja tunnistetiedon. Lähetys tapahtuu radiosignaalia hyödyntäen ja paikkatieto voi perustua konventionaaliseen paikannukseen tai satelliittiteknologian avulla tuotettuun paikkainformaatioon.

ADS-B lähetin ilma-aluksessa edellyttää ilma-alukselta modernia avioniikkalaitteistoa, mikä löytyy lähes kaikista siviilikäyttöön tarkoitetuista liikenneluokan ilma-aluksista jo tänään, mutta harvoin yleisilmailuun tarkoitetuista tai valtion ilma-aluksista. ADS-B teknologisena rajapintana toimii toisiotutkataajuus 1090MHz. Järjestelmä hyödyntää toisiotutkajärjestelmän sisällä olevaa MODE-S –datansiirtomahdollisuutta paikannus- ja tunnistetiedon välittämiseen.

Perinteiseen toisiotutkavastaimeen perustuva multilateraalinen paikannusjärjestelmä Multi Lateration - MLAT tai Wide Area Multilateration – WAM hyödyntää kaikissa liikenneilmailun ja sotilasilmailun käyttämissä ilma-aluksissa olevia toisiotutkavastaimia (Mode A/C). Paikannus tapahtuu perinteiseen tutkalaitteeseen nähden poikkeavasti ristiinpeilaamalla ja keskenään vertaamalla toisiotutkalähteen vastaanottoaikaa. Uuden teknologian avulla ilma-aluksen reaaliaikainen sijainti paikannetaan perinteiseen tutkalaitteeseen verrattuna erittäin tarkasti ja merkittävästi edullisemmilla perustamiskustannuksilla.

Suomen maantieteellinen alue voitaisiin jatkossa kattaa neljällä tai viidellä WAM-järjestelmällä sijoittaen yhteen järjestelmään 10-15 radioasemaa. Tällöin seurannan alakatveeksi muodostuisi sijainnista riippuen 2000-4000 jalan korkeus. Valvontajärjestelmään liittyvät WAM-radioasemat toimivat myös ADS-B –lähetteen vastaanotinasemana, jolloin WAM/MLAT – järjestelmä samalla mahdollistaa ADS-B –tyyppisen lähetyksen vastaanoton. ADS-B –seurannalla järjestelmä tuottaa ilmatilannekuvaa pelkän WAM-järjestelmän alakatvetta matalammalta. 

Toimijat valmiina muutoksen haasteisiin

"RNAV -menetelmät voidaan myös suunnitella maalaitteista riippumattomasti, jolloin mm. ympäristönäkökulmat (esim. melu) voidaan paremmin huomioida suunnittelussa",sanoo Trafin Saalasti.

"Lähtökohtaisesti jos ilma-alus on hyväksytty P-RNAV, on se myös hyväksytty RNAV 1 toimintaan. Ainoana poikkeuksena on että RNAV 1 ei tunnista VOR/DME laitetta soveliaaksi sensoriksi. Samoin mikäli ilma-alus on hyväksytty B-RNAV toimintaan, on se myös hyväksytty RNAV 5 toimintaan", kuvaa Saalasti tarvittavia toimenpiteitä.

Ilmavoimien mukaan uudet järjestelmävaatimukset tulevat aiheuttamaan haasteita, sillä sotilasilma-aluksia, erityisesti harjoituskone- ja hävittäjäkalustoa ei ole varusteltu kaikkia siviilivaatimuksia vastaavilla järjestelmillä.

Näiden, varsinkin uusien järjestelmien integroiminen kalustoon asettaa merkittäviä haasteita erityisesti kustannusten, mutta myös käytettävissä olevan tilan kannalta. Niiden tuomat toiminnallisuudet eivät varsinaisesti lisää kaluston operatiivista suorituskykyä tai tehosta koulutusta.

Puolustusvoimat kehittää kuljetus- ja yhteyskoneensa pääsääntöisesti siviilivaatimusten mukaisesti. Harjoitus- ja hävittäjäkoneiden osalta varustaminen tehdään siviilivaatimusten mukaan niiltä osin, kuin se on tarkoituksenmukaista ja mahdollista ilman kohtuuttomia kustannuksia.

Hävittäjä- ja harjoituskonekaluston osalta kehitetään osin siviilivaatimuksista poikkeavia, sotilaskaluston erityispiirteet huomioivia sotilastoimintamenetelmiä, jotka hyväksyy sotilasilmailuviranomainen sovittuaan asiasta Trafin kanssa.

Näin toimitaan esimerkiksi luovuttaessa VOR -perustaisia lähestymismenetelmistä ja otettaessa käyttöön sotilastoimintaan hyväksyttyjä GPS-perustaisia lähestymismenetelmiä. Tietyissä tapauksissa edellytetään ilmaliikennepalvelujen tarjoajalta erityismenetelmiä lakisääteisten tehtävien nojalla. 

VOR ja NDB -majakoiden poistuminen voidaankin kompensoida ilman kohtuuttomia lisäkustannuksia, mutta ADS-B järjestelmien käyttöönotto nähdään haasteena tulevaisuudessa. 

Patria Pilot Trainingin ammattilentäjien koulutuksessa olevasta VFR- ja IFR-lentokoulutuskalustosta suurin osa on varusteltu S-moodin transponderilla, konventionaalisilla navigointilaitteilla ja jollakin aluenavigointilaitteella, tyypillisimmin GPS-navigointilaitteella. Ammattilentäjäkoulutuksessa käytettävät GPS-navigointilaitteet ovat tyypillisesti B-RNAV-hyväksyttyjä, mutta osa IFR-lentokoulutuksessa käytetystä kalustosta täyttää P-RNAV-vaatimukset. 

”Käytössä olevalla laitteistolla tullaan pärjäämään jonnekin kuluvan vuosikymmenen loppupuolelle, milloin kyseinen laitteisto ei varmasti ole enää viimeistä huutoa,” kommentoi Patria Pilot Training Oy:n vastuullinen johtaja Mikko Paronen.

Konventionaalisten laitteiden vähitellen poistuessa vuoden 2015 molemmin puolin viranomaisen on pakko päivittää lentokoulutusvaatimuksia ja siten määrittää lentokoulutuskalustolle laitteistovaatimuksia. Tulevien laitteistovaatimusten vielä tuntemattomat laitekustannukset määrittävät, kuinka lentokoulutusta tarjoavat organisaatiot pystyvät päivittämään kalustoaan muidenkin kustannusten koko ajan noustessa.

”Positiivisena näkökulmana voi kuitenkin nähdä, että mikäli navigointi- ja valvontalaitejärjestelmiä päivittämällä ilmatilasta saadaan joustavampi, saattaa se mahdollistaa perinteisesti hitaamman, ammattilentäjäkoulutuksessa käytetyn kaluston sujuvamman ja kustannustehokkaamman operoinnin liikenneilmailun seassa,” ajattelee Paronen. 

Suomen Ilmailuliiton puheenjohtaja Tapio Pitkäsen mukaan radiosuunnistuslaitteiden poistuminen on tiedossa oleva muutos, jolla ei ole yleisilmailulle suuria vaikutuksia. Pääosa harrasteilmailusta tapahtuu näkölentosääntöjen mukaisesti ja kalusto on osittain modernisoitumassa. Useat lentokerhot ovat hankkineet tai suunnittelevat uudemman kaluston hankintaa sekä radiolaitteistojen päivitystä. Uusissa yleisilmailukoneissa on jopa RNAV-suunnistuslaitteet sekä karttanäytölliset GPS-järjestelmät.

”Ilmailuliitto ei kaipaa harrastajille lisäkustannuksia, joita radiosuunnistuslaitteiden ylläpito jatkossa toisi. Kenties kustannukset yleisilmailupuolella voisivat muutoksen myötä jopa laskea”, päättää Pitkänen. 

Viisi harppausta tulevaan

Uusia järjestelmiä otetaan käyttöön vaiheittain ja ensimmäisen vaiheen Service Level 0-1 aikana joulukuussa 2012 on perustettu pohjoiseurooppalainen toiminnallinen ilmatilanlohko NEFAB Suomen, Norjan, Viron ja Latvian kesken.

Reittisuunnistuksen osalta suurin muutos on yöaikaisen Free Route Airspacen käyttöönotto. Nykyiset P-RNAV- ja B-RNAV-menetelmät muutetaan RNAV 1- ja RNAV 5 -menetelmiksi. Myös nykyiset GPS-menetelmät muutetaan GNSS eli RNP APCH-menetelmiksi. Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi päättää mitä mahdollisia lisävaatimuksia lentotoiminnan harjoittajat tarvitsevat saadakseen RNAV 1 -kelpoisuuden jo olemassa olevalle P-RNAV-kelpoisuuden omaavalle ilma-alukselleen.

Service Level 2 on määrä saavuttaa vuosien 2013-2019 aikana. Vaiheen aikana Suomessa otetaan vuoteen 2016 mennessä käyttöön V-NAV-lähestymismenetelmät kaikilla kiitoteillä. Lentoasemien vakiotulo- ja lähtömenetelmät suunnitellaan RNAV-perusteisiksi ja edellytetään PRNAV- tai RNAV 1 -kelpoisuutta. Vuoden 2016 jälkeen konventionaalisista laitteista on käytössä ainoastaan ILS- ja DME-järjestelmät sekä valikoidut VOR-majakat. Myös Euroopan laajuinen siirtokorkeuden nosto on otettu asialistalle.

Reittisuunnistusvaatimus muuttuu RNAV5-vaatimuksesta tarkempaan RNAV/RNP1-tasoon. Siviili-ilma-aluksilta vaaditaan datalink-yhteensopivuus lentopinnan 285 yläpuolella vuoden 2015 alusta alkaen ja samalla tulee käyttöön myös NEFAB Free route airspace.

Valvontajärjestelmät kehittyvät ja tutkavalvonnan lisäksi hankitaan MLAT/WAM ja ADS-B-laitteita. Uudistus alkaa länsi-Suomesta ja Pohjanmaalta vuonna 2013 jatkuen vuonna 2014 Lapin kautta itä-Suomeen vuonna 2015. Vuoden 2015 aikana saavutetaan ADS-B-valmius mutta siviili-ilma-aluksille vaatimus asetetaan erikseen 2020-luvulla.

Service Level 3-tasolle on määrä päästä vuosien 2017-2020 aikana, jolloin lähestymisalueen menetelmissä otetaan käyttöön RNP AR APCH ja 8,33 KHz radiovaatimus lentopinnan 195 yläpuolella. Taso 3:n aikana pyritään luopumaan VOR-menetelmistä sekä RNAV DME/DME -infrastruktuurista.

Service Level 4:n aikana vuosina 2020 - 2025 aloitetaan ILS CAT I -laitteistojen asteittainen korvaaminen SBAS-menetelmin ja otetaan käyttöön vaatimus siviili-ilma-alusten ADS-B-laitevaatimus osassa valvottua ilmatilaa. Vuoden 2025 jälkeen noustaan viidennelle tasolle, jonka myötä otetaan käyttöön 4D RNAV-menetelmiä.

"Uusilla APV-menetelmillä (Approach Procedures with Vertical guidance) saavutetaan turvallisemmat lähestymismenetelmät, jotka ovat rinnastettavissa tarkkuuslähestymismenetelmiin (ILS)", kommentoi Trafin Saalasti.