Система раннего предупреждения близости земли

Авиационные происшествия, во время которых воздушное судно (ВС), управляемое экипажем, неосторожно летит к земле, в сторону препятствия или к воде без своевременного оповещения экипажа для предотвращения события, являются одной из основных причин потерь в авиации. Эти авиационные происшествия получили название «управляемого падения ВС» или по терминологии ИКАО, controlled flight into terrain (CFIT).

До 1975 года в мировом воздушном флоте коммерческих реактивных самолетов в среднем происходило примерно восемь аварий в год, связанных с этими авиационными происшествиями.

Когда в середине 70х с целью повышения безопасности полёта на самолеты стали устанавливать систему предупреждения о близости земли (СППЗ - GPWS), количество CFIT впечатляюще резко сократилось. Однако, использование СППЗ, не полностью решило проблему авиационными происшествиями такого рода, они продолжали случаться.

Достижения в технологии цифровой обработки картографических данных, а также появление на борту практически каждого самолета спутниковых приёмоизмерителей привели к разработке нового типа СППЗ.

Эта система раннего предупреждения о близости земли (СРПБЗ-TAWS) с функцией оценки местности в направлении полета, которая обеспечивает экипаж большей ситуативной информацией, что позволяет уменьшить количество CFIT.

Такими системами в соответствии поправкой № 27 к части 1 Приложения 6 к конвенции о международной гражданской авиации с 01 января 2003 года должны быть оборудованы все самолеты с газотурбинными двигателями, максимальная сертифицированная масса которых превышает 15000 кг или на борту которых разрешен провоз более 30 пассажиров.

В России на момент введения поправки № 27 систем такого класса не было. Поэтому перед разработчиками ВНИИРА - Навигатор стояла сложная задача разработать первую отечественную систему раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ), которая соответствует международным требованиям к системам TAWS.

Основными принципами, которыми руководствовались разработчики аппаратуры СРПБЗ, были:

СРПБЗ должна устанавливаться как на ранее выпущенные самолёта, так и на новые самолёты без изменения типовой конструкции.

СРПБЗ должна работать с любыми существующими датчиками и индикаторами без дополнительных блоков сопряжения;

Для проверки СРПБЗ не должна использоваться контрольно-проверочная аппаратура;

Для реализации функции оценки рельефа местности в направлении полёта ВС необходимо создать отечественный электронный банк данных рельефа поверхности земли, обеспечивающий необходимую точность, достоверность, а также дальнейшую актуализацию.

Разработанная на основе этих принципов и в соответствии с [1, 2] система СРПБЗ реализует следующие функции:

1. Функция предупреждения об ожидаемом столкновении с подстилающей поверхностью (ПСПП):

Режим 1: «Чрезмерная скорость снижения».

Режим 2: «Чрезмерная скорость сближения с земной поверхностью» (холмистой или горной местностью или наземными сооружениями).

Режим 3: «Чрезмерная скорость снижения или чрезмерная потеря высоты после взлёта или при уходе на второй круг».

Режим 4: «Недостаточный запас высоты над местностью при полёте в конфигурации, не соответствующей посадочной».

Режим 5: «Чрезмерное снижение ВС ниже глиссады при заходе на посадку по приборам».

Режим 6: «Превышение порогового значения разности геометрической и относительной барометрической высоты» при посадке на аэродромы, если используется барометрическая высота относительно аэродрома (QFE).

2. Функция раннего предупреждения приближения земли (Режим 7).

СРПБЗ производит «обзор» пространства впереди ВС в направлении полета вдоль горизонтальной и ниже вертикальной траектории полета ВС, обеспечивает необходимую сигнализацию в случае, если элементы подстилающей поверхности попадают в защитное пространство (ЗП).

Функция РППЗ активна на протяжении всех этапов полета, включая эволюции самолета. Защитное пространство представляет собой область пространства, связанную непосредственно с текущим местоположением ВС и определяемую параметрами движения (Wп, Wy, ПУ, ωу), минимально-допустимой высотой полёта над препятствиями Нмд, зависящей от этапа выполняемого полета (крейсерский полет, полет в зоне аэродрома, заход на посадку) и режимом полета (горизонтальный полет, снижение, набор высоты).

Защитное пространство строится от ВС в направление полета и предназначено для формирования сигналов, предупреждающих экипаж об опасном сближении с рельефом, находящимся в области предполагаемого местоположения ВС в ближайший заданный временной отрезок полета.

3. Функция предупреждения о преждевременном снижении при заходе на посадку (Режим 8).

СРПБЗ использует информацию о текущем местоположении самолета и базу данных аэропортов для определения: не находится ли самолет опасно ниже нормальной траектории захода на посадку на ближайшую ВПП.

Функция ППС обеспечивает все виды инструментальной посадки, включая заход на посадку с прямой и стандартный разворот. Режим 8 активен на всех этапах полета, кроме этапа взлета (ухода на второй круг), в диапазоне высот (Нрв) от 10 до 235 м. Высота, на которой запрещается сигнализация в режиме 8 при снижении ВС, равна 10 м.

4. Функция выдачи информации на бортовой индикатор.

СРПБЗ выдаёт на индикатор СРПБЗ:

информацию, обеспечивающую отображение на индикаторе СРПБЗ рельефа подстилающей поверхности относительно прогнозируемой высоты ВС;

информацию, позволяющую выделить участки подстилающей поверхности, вызывающие формирование сигнализации о близости поверхности земли в режиме 7;

информацию, позволяющую отображать на индикаторе СРПБЗ тексты вырабатываемых СРПБЗ речевых сообщений, окрашенных (в соответствии с характером сигнализации) в красный или желтый цвета;

Формирование видеоотображения рельефа в СРПБЗ производится, в двух согласованных по масштабам проекциях. Все проекции рельефа отображаются на экране в едином масштабе совместно с соответствующими проекциями ЗП, формируя совмещенные проекции. Такой прием существенно облегчает экипажу задачу принятия решения в сложившейся ситуации, так как позволяет оценить степень опасности сближения с рельефом не только при звуковой и речевой сигнализации, но и до ее формирования, в процессе профилактического просмотра отображения рельефа.

Таким образом, оказывается возможным избежать создания опасной ситуации на борту путем своевременного маневрирования. Сопоставляя ЗП с рельефом в плановой (рис. 2) и профильной (рис. 3) проекциях, экипаж оценивает степень опасности рельефа и, при необходимости, планирует действия по уходу от опасного рельефа.