Реферат: Системы автоматической посадки самолетов для XXI века

Катастрофа в августе 1997 г. самолета Boeing-747, выполнявшего заход на посадку понеточной системе посадки (non-precision) ночью в сложных метеоусловиях на ВПП 06L международного аэропорта Гуа­ма, еще раз подтвердилаважность для безопасности полетов обеспече­ния аэропортов системами посадкитребующейся точности наведения при заходе на посадку и посадке. Окончательныерезультаты рассле­дования катастрофы к концу 1997 г. еще не были получены, нопо предварительному заключению ее причиной является недостаточная точностьнаведения глиссадным маяком системы ILS. Заход на посад­ку выполнялся попроцедуре, не предназначенной для тяжелых транс­портных самолетов. Глиссадаточного захода на посадку по системе ILS на ВПП 06L и глиссада ступенчатогоснижения при заходе на посадку по процедуре non-precision, то есть когда управление по высотеглиссады осуществляется по показаниям бортового высотомера, существенноразличаются (табл. 1). Наведение по курсу осуществлялось курсовым маяком ILS, и Boeing-747 был выведен точно попосадочному курсу, но из-за ошибки по высоте столкнулся с землей в районеближнего привода, не долетев до кромки ВПП примерно 5, 6 км.

Таблица 1

Характеристики автономных систем посадкиНа трассе и при неточном заходе на посадку Точный заход на посадку по категории I ICAO

Точность определения МС 100 м

Время предупреждения об отказе

8 с

Надежность работы системы

99, 999%

Высота полета определяется по Бортовому высотомеру

Точность определения МС 7, 6 м

Время предупреждения об отказе

5. 2с

Надежность работы системы

99, 9%

Точность определения высоты глиссады 7, 6 м

Для исключения подобных авиационныхпроисшествий (АП) необходимо выполнить решение ICAO, принятое в 1978 г. онеобходимости установки в аэропортах соответствующую требованиям систему ILSили микроволновую систему посадки MLS. Однако в настоящее время имеется четыретипа систем автоматической посадки отвечающих требованиям ICAO и авиационные специалисты должнывыбрать одну из них. Это системы ILS, MLSи две совершенно различные спут­никовые системы автоматической посадки. Всечетыре системы отвечают требованиям ICAO к системам автоматической посадки дляXXI века. Сроки ввода в эксплуатацию и сертификации систем автомати­ческойпосадки приведены в табл. 2.

Таблица 2

Сроки ввода вэксплуатацию и сертификации систем автоматической посадки

Система Категория сложности ICAO Фактические/оценочные сроки сертификации ILS Категории I, II, III Сертифицирована MLS

Категория I

Категория II

Категория III

Сертифицирована

1998 г.

1999 г.

WAAS

«Близко к категории I “

Категория I

2001-2002 г. г.

2002-2003 г. г.

SCAT-1 Категория I Сертифицирована LAAS

Категория I

Категория II

Категория III

2005 г.

2005-2010 г. г.

После 2010 г.

Факторы, влияющие на выбор системыпосадки (погодные условия) районе аэропорта, частота посадок и взлетов, стоимость захода на посадку и взлета),действуют совместно. Выбор типа системы определяет высоту принятия решения* to есть точки на глиссаде, в которойпилот должен принять решение о прекращении снижения и уходе на повторный заход,если ВПП не видна. Для аэропортов с хорошей погодой достаточна система,отвечающая требованиям I категории ICAO, для стран северо-западной части Европынеобходима система, отвечающая требованиям III ICAO.

В настоящее время система ILS, являющаяся стандартом ICAO,установлена во всех международных и большинстве региональных аэропортов. Однакохарактерные для нее недостатки (например, ин­терференция от радиостанций,работающих на близких частотах или от высотных зданий) расположённых вблизиаэропорта, или от находящихся в воздухе больших ВС) иногда приводят к искажениюлуча курсового маяка. По этой и другим причинам ICAO в 1970 г. одобрила системуMLS, которая не подвержена недостаткам системы ILS. Примерно через 10 лет былопредложено использовать в системах автоматической посадки дифференциальнуюглобальную спутниковую навигационную систему DGPS. В 1995 г. ICAO приняла компромиссное решение, покоторому система ILS может использоваться до 2015 г.; си­стема MLS должна бытьустановлена там, где это вызвано условиями эксплуатации воздушного транспорта.Система DGPS дает возмож­ность использовать два варианта автоматическойпосадки, полностью отвечающие требованиям точности при заходе на посадку и посадкепо I категории ICAO.

Система LAAS (система наведения дляместного региона) являет­ся наземной системой, непрерывно сравнивающейотраженный сигнал DGPS с посланным ею, определяющей рассогласование ипередающей его на борт ВС, выполняющего заход на посадку. Ошибка наведениясистемы не превышает 7 м. Несколько первых систем этого типа, из­вестных как Scat-1 (система посадки специальнойкатегории I), нахо­дятся в эксплуатации как приватно финансируемые системы недля общего пользования. FAA разрабатывает спецификацию и требования к системеLAAS для общего пользования, которая должна поступить в эксплуатацию с 2005г.Не дожидаясь утверждения стандарта на систему, несколько фирм производятвариант системы Scat-1. Среди нихфирма Honeywell, система Scat-1 которой сертифицирована и установленав аэропортах Миннеаполис и Ньюарк (в последнем —для авиакомпании Continental Airlines). Ожидается сертификация системы Scat-1 в Канаде, Индонезии и Австралии. ВРоссийской Федерации си­стема Scat-1фирмыHoneywell с помощьюНаучно-производственного предприятия АВИТЕКС (Москва) будет устанавливаться насамоле­ты гражданской авиации. Несколько других производящих эту систему фирм (Raytheon, Wilcox, DASA-NFS, Interstate Electronics) ожида­ют сертификации установленных внекоторых аэропортах (Флорида в США, Бодо в Норвегии) систем Scat-1, заключают контракты на поставкусистемы и ожидают от FAAсертификации системы для общего пользования. Для обеспечения широкогоиспользования спутни­ковой навигационной системы DGPS сеть ее наземных станциидолж­на быть увеличена; потребуется коррекция линий передачи данныхспутник—наземные станции и запуск геостационарного спутника с экваториальнойорбитой. Для такого варианта спутниковой системы FAA разрабатывает систему автоматической посадки WAAS (системанаведения для большой площади перекрытия). Создаваемые в Европе система EGNOS (Европейская спутниковаягеостационарная навига­ционная система большой площади перекрытия) и японскаясистема MTSAS (многоцелевая спутниковая системанаведения) подобны си­стеме WAAS.

К 2001-2002 гг. FAA планируетсертифицировать систему WAAS по условиям, близким к требованиям I категорииICAO (высота при­нятия решения 90-120 м). В процессе дальнейших испытаний FAA на­деется сертифицировать системуWAAS по полным условиям I кате­гории ICAO (высота принятия решения 60 м). Вболее поздние сроки (см. табл. 1). FAA планирует сертифицировать систему WAASдля                                                                 требованийII и III категорий ICAO, однако имеются двепричины, которые препятствуют этому: первая — при длительных трассах сиг­налыгеостационарного спутника могут быть искажены ионосферным эффектом, то естьможет возникнуть ошибка в координатах положения объекта, вторая причина—система WAAS может обеспечить преду­преждение оботказе за время не более 6 с, что требуется I категорией ICAO, тогда как поусловиям требований II и III категорий это время не должно превышать 2 с.

В США утверждена специальная программазамены системы ILS на систему с использованием DGPS. FAAпланирует проверить состояние около 1000 систем ILS и заменить их на системуLAAS I категории ICAO. Это произойдет после того как будет сертифицированасистема LAAS I категории, то есть в 2005 г. Стратегия замены еще неразработана, однако система LAAS I категории ICAO может быть приобретенааэропортами в частном порядке. Если такая схема сработает, то процесс заменысистемы ILS на LAAS I категории затянется на много лет.

Необходимость оборудоватьсамолет для работы с четырьмя раз­личными системами автоматической посадкипривела к созданию авиационными фирмами многорежимного приемника (MMR).С его помощью пилот в полете выбирает систему посадки конкретного аэропорта ивыполняет заход на посадку и посадку по процедуре системы ILS. На последних серияхсамолетов фирм Boeing иAirbus устанавли­ваются MMR,кроме того для замены старого оборудования самолетов предшествующих серийиспользуются цифровые и аналоговые блоки. Фирма Rockwellполучила заказов от авиакомпаний на 3000 приемни­ков MMR. в том числеот авиакомпаний BritishAirways, United Airlines и Continental Airlines.

ПЛАНЫ УСТАНОВКИМИКРОВОЛНОВОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОСАДКИ В АЭРОПОРТАХ ЕВРОПЫ

Национальный комитет по управлениювоздушным движением Ве­ликобритании (NATS) планирует установить в основных аэропортах страны микроволновую системуавтоматической посадки (MLS).Объ­явлены тендеры на поставку и установку систем в четырех аэропортах:

две системы для взлетно-посадочных полос (ВПП) аэропортаХитроу и две — для ВПП аэропорта Гатвик, а также на получение прав заме­ныпосадочных систем в 16 других аэропортах страны. Системы MLS в аэропортахХитроу и Гатвик должны быть установлены и приняты к эксплуатации к 2000 г.Требования к промышленности на системы для замены эксплуатируемых систем ILS вдругих 16 аэропортах еще не согласованы. Все 22 системы MLS, которыепланируется устано­вить, соответствуют принятым для ВС гражданской авиации меж­дународнымстандартам III — категории ICAO,то есть обеспечива­ют заход на посадку и посадку в условиях горизонтальнойвидимости вдоль ВПП (RVR) менее 200 м. При таких условиях пилот непрерыв­нодокладывает, что он видит ВПП вплоть до касания ВПП колесами шасси.

В настоящее время заход на посадку ипосадка в сложных усло­виях при пониженной RVR осуществляется по системе ILS. ILS для посадки при пониженном минимумеиспользуется на мировом уровне, но наиболее часто — в Великобритании и ЗападнойЕвропе. Во всем мире более 2500 ВПП оборудовано системой ILS, но только 90 изних сертифицировано для посадки по III категории сложности, причем около 2/3установлено в Европе. ILS обеспечивает заход на посадку при RVR не меньше 550м. а в некоторых случаях даже не меньше 300 м. При более низкой видимостипосадка ВС либо задерживается до улуч­шения погоды, либо он отправляется взапасной аэропорт.

Решение NATS об установке систем MLS не является неожидан­ным, так как NATS в течение многих лет поддерживал промышленность,разрабатывающую MLS, и в 1997 г.установил для ВПП-27R аэропорта Хитроу MLS категории III фирмы Siemens-Plessey. Одна­ко NATS заявил, что следующим очередным и вероятно логическимшагом на пути обеспечения всепогодной посадки ВС будет являться использованиесистем посадки, основанных на спутниковой техноло­гии.

Ниже перечислены три основные причины,обосновывающие пере­ход NATS насистему MLS.

1.   Присущие ILS ограничения напосадки ВС при метеорологиче­ском минимуме ниже установленного и частотупосадок на ВПП препятствуют потребностям возрастающего объема воздушного движе­ния.Временной интервал между садящимеся и взлетающими ВС не может быть меньшеопределенного, так как при его сокращении радиолучи посадочных маяков могутбыть искажены взлетающим ВС и находящимся над передатчиком ILS или ВС,находящимся на фи­нальной стадии захода на посадку. Для исключения этогодистанция между садящимися по системе ILS ВС должна быть увеличена, что, в своюочередь, приводит к снижению частоты посадок. В настоящее время ведущиеавиакомпании сертифицированы для посадки своих ВС в условиях категории III, аэто требует увеличения пропускной способности аэропортов, то есть снятия любыхограничений, препят­ствующих этому. В отличие от ILS луч наведения системы MLSне подвержен искажениям от пролетающих ВС, что позволяет обеспе-, чить такую жедистанцию между заходящими на посадку ВС, как при визуальном заходе.

2. „Защищенный“для системы ILS частотный диапазон 112-118 МГц все в большей степениподвергается интерференции на кон­цах диапазона от мощных коммерческихрадиовещательных станций, частных радиостанций, не лицензированных экспериментови других источников. Хотя NATSпринимает существенные усилия для обеспе­чения реальной защиты установленногодля системы ILS диапазона, гарантировать полностью такую защиту после 2000 г.невозможно. Для частотного диапазона системы MLS 5000 МГц источников помехзначительно меньше.

3.Хотя система посадки с использованием спутниковой технологии прогнозируется каксистема будущего, но сказать определенно, когда она будет сертифицирована длягражданского пассажирского транспорта при перевозках в условиях пониженногометеорологиче­ского минимума, затруднительно. Наиболее вероятной датой является2010-2015 гг. и даже более поздний срок.

Авиационные специалисты Дании,основываясь на общих мнени­ях со специалистами Великобритании, устанавливаютдве системы посадки MLS категории III ICAO в аэропорту Амстердама Шипхол, в дальнейшем будут установлены еще четыреMLS для ВПП, оборудованных системами ILS. Для аэропорта Шипхол установка MLSособенно важна, так как в отличие от ILS она не подвержена влиянию помех отвысотных зданий вблизи аэропорта (»раздвоение" посадоч­ного курса).Система ILS не может отличить фальшивый посадочный курс от действительного, чтоделает заход на посадку при пониженной видимости опасным.

ИнициативаВеликобритании и Дании по установке в своих аэропортах системы MLS тщательноизучается авиакомпаниями Европы, использующими посадки ВС в своих аэропортах посистеме ILS, но в условиях пониженного минимума. Мнение авиационныхспециалистов по дальнейшей установке системы MLS в аэропортах Европы оптими­стично.

 

Список используемойлитературы:

1.   Журнал «Проблемы безопасностиполетов» 1998г. № 4,5,12

2.   MLS products are backin business 1997г. № 9