Sygnalizacja terenu i system ostrzegania -Terrain awareness and warning system

GPWSMode2.svg

W lotnictwie system świadomości i ostrzegania o terenie ( TAWS ) jest ogólnie systemem pokładowym mającym na celu zapobieganie niezamierzonym zderzeniom z ziemią, określanym jako „ kontrolowany lot w teren ” lub CFIT. Konkretne obecnie stosowane systemy to system ostrzegania o bliskości gruntu (GPWS) i ulepszony system ostrzegania o bliskości gruntu (EGPWS). Amerykańska Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) wprowadziła ogólny termin TAWS , który obejmuje wszystkie systemy omijania terenu, które spełniają odpowiednie normy FAA, w tym GPWS, EGPWS i wszelkie przyszłe systemy, które mogą je zastąpić.

W 2007 r. 5% światowych komercyjnych linii lotniczych nadal nie posiadało TAWS. Badanie przeprowadzone przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Przewoźników Powietrznych zbadało 51 wypadków i incydentów i wykazało, że piloci nie zareagowali odpowiednio na ostrzeżenie TAWS w 47% przypadków.

Kilka czynników może nadal narażać samoloty na ryzyko wypadków CFIT: starsze systemy TAWS, dezaktywacja systemu EGPWS lub ignorowanie ostrzeżeń TAWS, gdy lotnisko nie znajduje się w bazie danych TAWS.

Historia

Fragment szczątków samolotu Air New Zealand Flight 901 , który rozbił się w 1979 roku, mimo że był wyposażony w GPWS. Wszystkie 257 osób zginęło w samolocie.

Począwszy od wczesnych lat 70., w wielu badaniach analizowano występowanie wypadków CFIT, w których prawidłowo działający samolot pod kontrolą w pełni wykwalifikowanej i certyfikowanej załogi wlatuje w teren (lub wodę lub przeszkody) bez widocznej świadomości ze strony załogi. W latach 60. i 70. miał miejsce średnio jeden wypadek CFIT miesięcznie, a CFIT był w tym czasie najczęstszą przyczyną zgonów w podróży lotniczej.

C. Donaldowi Batemanowi , inżynierowi w Honeywell , przypisuje się opracowanie pierwszego systemu ostrzegania o bliskości gruntu ( GPWS ); we wczesnym teście, przeprowadzonym po katastrofie samolotu Alaska Airlines Flight 1866 w 1971 r ., urządzenie dostarczyło wystarczające ostrzeżenie, aby mały samolot mógł ominąć teren, ale nie wystarczało dla większego odrzutowca Boeing 727 . Najwcześniejsze urządzenia Batemana, opracowane w latach 60., wykorzystywały fale radiowe do pomiaru wysokości i uruchamiały alarm, gdy samolot był zbyt nisko, ale nie był skierowany do przodu i nie był w stanie zapewnić wystarczającego ostrzeżenia o stromo wznoszącym się terenie z przodu.

Wczesne mandaty GPWS

Wyniki tych wczesnych badań wskazują, że wielu takich wypadków można by uniknąć, gdyby zastosowano GPWS. W wyniku tych badań i zaleceń amerykańskiej Narodowej Rady Bezpieczeństwa Transportu ( NTSB ), w 1974 roku FAA wymagała wszystkich posiadaczy certyfikatów 14 CFR 121 (część 121) (tj. tych, którzy obsługują duże samoloty z napędem turbinowym) i około 14 CFR 135 (część 135) posiadaczy certyfikatu (tj. osoby obsługujące duże samoloty turboodrzutowe) do instalowania urządzeń GPWS zatwierdzonych przez OSP .

W 1978 roku FAA rozszerzyła wymagania GPWS na posiadaczy certyfikatu Part 135 obsługujących mniejsze samoloty: samoloty z napędem turboodrzutowym z dziesięcioma lub więcej miejscami pasażerskimi. Operatorzy ci byli zobowiązani do zainstalowania zatwierdzonego przez TSO sprzętu GPWS lub alternatywnych systemów doradczych dotyczących bliskości ziemi, które zapewniają rutynowe wezwania na wysokość bez względu na bezpośrednie niebezpieczeństwo. Wymóg ten uznano za konieczny ze względu na złożoność, wielkość, prędkość i charakterystykę lotu tych samolotów. Sprzęt GPWS uznano za niezbędny do pomocy pilotom tych samolotów w szybkim odzyskaniu wysokości i uniknięciu tego, co mogło być wypadkiem CFIT.

Instalacja GPWS lub alternatywnych zatwierdzonych przez FAA systemów doradczych nie była wymagana w samolotach z napędem turbośmigłowym (turbośmigłowym) eksploatowanych zgodnie z częścią 135, ponieważ w tamtym czasie panowało ogólne przekonanie, że charakterystyka osiągów samolotów turbośmigłowych czyniła je mniej podatnymi na wypadki CFIT . Na przykład uważano, że samoloty turbośmigłowe mają większą zdolność do szybkiego reagowania w sytuacjach, w których nieumyślnie zaniedbano kontrolę wysokości, w porównaniu z samolotami turboodrzutowymi. Jednak późniejsze badania, w tym badania przeprowadzone przez NTSB, przeanalizowały wypadki CFIT z udziałem samolotów turbośmigłowych i wykazały, że wielu z tych wypadków można by uniknąć, gdyby użyto sprzętu GPWS.

W niektórych z tych badań porównywano również skuteczność alternatywnego systemu doradczego bliskości ziemi względem GPWS. Stwierdzono, że GPWS jest lepszy, ponieważ ostrzega tylko wtedy, gdy jest to konieczne, zapewnia maksymalny czas ostrzeżenia przy minimalnej liczbie niepożądanych alarmów i używa ostrzeżeń typu polecenie.

Na podstawie tych raportów i zaleceń NTSB, w 1992 roku FAA zmieniła §135.153, aby wymagać wyposażenia GPWS na wszystkich samolotach z napędem turbinowym z dziesięcioma lub więcej miejscami pasażerskimi.

Ostrzeżenie Mode 5 w EGPWS ostrzega pilotów, jeśli zejdą poniżej ścieżki schodzenia podczas podejścia do lądowania.

Ewolucja do EGPWS i TAWS

Po wydaniu tych przepisów postęp w technologii mapowania terenu umożliwił opracowanie nowego typu systemu ostrzegania o bliskości ziemi, który zapewnia większą świadomość sytuacyjną załogom lotniczym. FAA zatwierdziła niektóre instalacje tego typu sprzętu, znane jako ulepszony system ostrzegania o bliskości gruntu (EGPWS). Jednak w proponowanej ostatecznej zasadzie FAA używa szerszego terminu „system świadomości i ostrzegania o terenie” (TAWS), ponieważ FAA spodziewa się, że w najbliższej przyszłości mogą zostać opracowane różne systemy, które spełniłyby ulepszone standardy zawarte w proponowana ostateczna zasada. Przełom, który umożliwił udane EGPWS, nastąpił po rozpadzie Związku Radzieckiego w 1991 roku; ZSRR stworzył szczegółowe mapy terenu na świecie, a Bateman przekonał swojego dyrektora ds. inżynierii do ich zakupu po tym, jak chaos polityczny udostępnił je, umożliwiając wcześniejsze ostrzeżenia o terenie.

TAWS usprawnia istniejące systemy GPWS, zapewniając załodze lotniczej znacznie wcześniejsze dźwiękowe i wizualne ostrzeżenia o zbliżającym się terenie, możliwości patrzenia w przyszłość i ciągłe działanie w konfiguracji do lądowania. Te ulepszenia dają załodze więcej czasu na płynniejsze i stopniowe działania naprawcze. United Airlines były jednym z pierwszych użytkowników technologii EGPWS. CFIT American Airlines Flight 965 w 1995 r. przekonał tego przewoźnika do dodania EGPWS do wszystkich swoich samolotów; chociaż Boeing 757 był wyposażony we wcześniejszy GPWS, ostrzeżenie o terenie zostało wydane zaledwie 13 sekund przed katastrofą.

W 1998 roku FAA wydała zawiadomienie nr 98-11, system rozpoznawania i ostrzegania o terenie, proponując, aby wszystkie certyfikowane w USA samoloty z napędem turbinowym posiadające co najmniej sześć miejsc pasażerskich (z wyłączeniem miejsc dla pilota i drugiego pilota) były wyposażone w zatwierdzony przez FAA system rozpoznawania i ostrzegania o terenie.

23 marca 2000 r. FAA wydała poprawki 91-263, 121-273 i 135-75 (poprawka 135.154). Poprawki te zmieniły przepisy operacyjne, wprowadzając wymóg, aby wszystkie zarejestrowane w USA samoloty z napędem turbinowym z sześcioma lub więcej miejscami pasażerskimi (z wyłączeniem miejsc dla pilota i drugiego pilota) były wyposażone w zatwierdzone przez FAA systemy TAWS. Mandat dotyczy wyłącznie samolotów wyprodukowanych po 29 marca 2002 r.

Do 2006 r. wypadki krytyczne z samolotami wyprzedziły CFIT jako główna przyczyna śmiertelnych wypadków lotniczych, co jest zasługą powszechnego wdrożenia TAWS. 7 marca 2006 r. NTSB wezwał FAA do wymagania, aby wszystkie zarejestrowane w USA śmigłowce z napędem turbinowym, certyfikowane do przewożenia co najmniej 6 pasażerów, były wyposażone w system rozpoznawania terenu i ostrzegania. Technologia nie została jeszcze opracowana dla unikalnych charakterystyk lotu śmigłowców w 2000 roku. Śmiertelna katastrofa śmigłowca w Zatoce Meksykańskiej z udziałem śmigłowca Era Aviation Sikorsky S-76A++ z dwoma pilotami przewożącymi ośmiu pracowników serwisu olejowego była jedną z wielu katastrof to skłoniło do podjęcia decyzji.

Prezydent Barack Obama przyznał Batemanowi Narodowy Medal Technologii i Innowacji w 2010 roku za wynalezienie GPWS i jego późniejszą ewolucję w EGPWS/TAWS.

Działania

Współczesny TAWS działa na podstawie cyfrowych danych wysokościowych i wartości instrumentalnych samolotu w celu przewidzenia, czy prawdopodobna przyszła pozycja samolotu przetnie się z ziemią. W ten sposób załoga lotnicza otrzymuje „wcześniejsze dźwiękowe i wizualne ostrzeżenie o zbliżającym się terenie, możliwości patrzenia w przyszłość i kontynuowania operacji w konfiguracji do lądowania”.

Typy TAWS

Specyfikacje FAA zawierają szczegółowe wymagania dotyczące tego, kiedy w kokpicie powinny zabrzmieć określone ostrzeżenia.

TAWS klasy A obejmuje wszystkie poniższe wymagania TAWS klasy B oraz dodaje następujące trzy dodatkowe ostrzeżenia i wymagania dotyczące wyświetlania:

  • Nadmierny wskaźnik zamknięcia do ostrzeżenia o terenie
  • Lot w teren bez ostrzeżenia o konfiguracji lądowania
  • Nadmierne odchylenie w dół od ostrzeżenia ILS o ścieżce schodzenia
  • Wymagane: Instalacje TAWS klasy A muszą zapewniać wyświetlacz świadomości terenu, który pokazuje otaczający teren lub przeszkody w stosunku do samolotu, albo oba te elementy.

Klasa B TAWS jest zdefiniowana przez US FAA jako: Klasa sprzętu zdefiniowana w TSO -C151b i RTCA DO-161A. Jako minimum zapewni alerty w następujących okolicznościach:

  • Zmniejszona wymagana prześwit terenowy
  • Nieuchronne uderzenie w teren
  • Przedwczesne zejście
  • Nadmierne stawki zejścia
  • Ujemna prędkość wznoszenia lub utrata wysokości po starcie
  • Zniżanie samolotu do 500 stóp nad terenem lub wzniesieniem najbliższego pasa startowego (okrzyk głosowy „pięćset”) podczas podejścia nieprecyzyjnego.
  • Opcjonalnie: Instalacja TAWS klasy B może zapewnić wyświetlacz świadomości terenu, który pokazuje otaczający teren lub przeszkody w stosunku do samolotu, albo oba te elementy.

Klasa C definiuje dobrowolne wyposażenie przeznaczone dla małych samolotów lotnictwa ogólnego , które nie jest wymagane do instalowania wyposażenia klasy B. Obejmuje to minimalne standardy wydajności operacyjnej przeznaczone dla samolotów z napędem tłokowym i turbinowym, w konfiguracji z mniej niż sześcioma siedzeniami pasażerskimi, z wyłączeniem siedzeń pilota. Urządzenia TAWS klasy C muszą spełniać wszystkie wymagania TAWS klasy B z modyfikacjami małych statków powietrznych opisanymi przez FAA. FAA opracowało klasę C, aby ułatwić dobrowolne korzystanie z TAWS dla małych samolotów.

Efekty i statystyki

Przed opracowaniem GPWS duże samoloty pasażerskie brały udział w 3,5 śmiertelnych wypadkach CFIT rocznie, spadając do 2 rocznie w połowie lat 70. XX wieku. W raporcie z 2006 r. stwierdzono, że od 1974 r., kiedy amerykańska FAA wprowadziła wymóg przewożenia takiego sprzętu przez duże samoloty, do czasu opracowania raportu nie doszło do śmierci ani jednego pasażera w katastrofie CFIT przez duży odrzutowiec w przestrzeni powietrznej USA. .

Po 1974 r. nadal zdarzały się wypadki CFIT, którym GPWS nie był w stanie zapobiec ze względu na „martwy punkt” tych wczesnych systemów GPWS. Opracowano bardziej zaawansowane systemy.

Starsze TAWS lub dezaktywacja EGPWS lub ignorowanie jego ostrzeżeń, gdy lotnisko nie znajduje się w jego bazie danych, a nawet całego EGPWS, nadal narażają samoloty na możliwe incydenty CFIT. W kwietniu 2010 r. samolot Tupolew Tu-154M polskich sił powietrznych rozbił się w pobliżu Smoleńska w Rosji, w możliwym wypadku CFIT, zabijając wszystkich pasażerów i załogę, w tym Prezydenta RP. Samolot został wyposażony w TAWS firmy Universal Avionics Systems z Tucson. Według Rosyjskiego Międzypaństwowego Komitetu Lotniczego TAWS został włączony. Jednak lotniska, na którym samolot miał lądować (Smoleńsk (XUBS)) nie znajduje się w bazie danych TAWS. W styczniu 2008 roku Casa C-295M Sił Powietrznych Polskich rozbił się w wypadku CFIT niedaleko Mirosławca w Polsce, mimo że był wyposażony w EGPWS; dźwięki ostrzegawcze EGPWS zostały wyłączone, a pilot-dowódca nie został odpowiednio przeszkolony z EGPWS.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki