Системы автоматической посадки самолетов для XXI века

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОСАДКИ САМОЛЕТОВ ДЛЯ XXI ВЕКА Катастрофа в августе 1997 г. самолета Boeing-747, выполнявшего заход на посадку по неточной системе посадки non-precision ночью в сложных метеоусловиях на ВПП 06L международного аэропорта Гуама, еще раз подтвердила важность для безопасности полетов обеспечения аэропортов системами посадки требующейся точности наведения при заходе на посадку и посадке. Окончательные результаты расследования катастрофы к концу 1997 г. еще не были получены, но по предварительному заключению ее причиной является недостаточная точность наведения глиссадным маяком системы ILS. Заход на посадку выполнялся по процедуре, не предназначенной для тяжелых транспортных самолетов.

Глиссада точного захода на посадку по системе ILS на ВПП 06L и глиссада ступенчатого снижения при заходе на посадку по процедуре non-precision, то есть когда управление по высоте глиссады осуществляется по показаниям бортового высотомера, существенно различаются табл. 1. Наведение по курсу осуществлялось курсовым маяком ILS, и Boeing-747 был выведен точно по посадочному курсу, но из-за ошибки по высоте столкнулся с землей в районе ближнего привода, не долетев до кромки ВПП примерно 5, 6 км. Таблица 1 Характеристики автономных систем посадки На трассе и при неточном заходе на посадкуТочный заход на посадку по категории ICAOТочность определения МС 100 м Время предупреждения об отказе 8 с Надежность работы системы 99, 999 Высота полета определяется по Бортовому высотомеруТочность 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 авиационных происшествий АП необходимо выполнить решение ICAO, принятое в 1978 г. о необходимости установки в аэропортах соответствующую требованиям систему ILS или микроволновую систему посадки MLS. Однако в настоящее время имеется четыре типа систем автоматической посадки отвечающих требованиям ICAO и авиационные специалисты должны выбрать одну из них. Это системы ILS, MLS и две совершенно различные спутниковые системы автоматической посадки.

Все четыре системы отвечают требованиям ICAO к системам автоматической посадки для XXI века. Сроки ввода в эксплуатацию и сертификации систем автоматической посадки приведены в табл. 2. Таблица 2 ILSКатегории I, II, IIII Категория II IIIСертифицирована 1998 г. 1999 г.WAASБлизко к категории I Категория I2001-2002 г. г. 2002-2003 г. г. SCAT-1I Категория II Категория III2005 г. 2005-2010 г. г. После 2010 г. Факторы, влияющие на выбор системы посадки 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 которой пилот 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 Европы необходима система, отвечающая требованиям III ICAO. В настоящее время система ILS, являющаяся стандартом ICAO, установлена во всех международных и большинстве региональных аэропортов.

Однако характерные для нее недостатки например, интерференция от радиостанций, работающих на близких частотах или от высотных зданий расположнных вблизи аэропорта, или от находящихся в воздухе больших ВС иногда приводят к искажению луча курсового маяка. По этой и другим причинам ICAO в 1970 г. одобрила систему MLS, которая не подвержена недостаткам системы ILS. Примерно через 10 лет было предложено использовать в системах автоматической посадки дифференциальную глобальную спутниковую навигационную систему DGPS. В 1995 г. ICAO приняла компромиссное решение, по которому система ILS может использоваться до 2015 г. система MLS должна быть установлена там, где это вызвано условиями эксплуатации воздушного транспорта.

Система DGPS дает возможность использовать два варианта автоматической посадки, полностью отвечающие требованиям точности при заходе на посадку и посадке по I категории ICAO. Система LAAS система наведения для местного региона является наземной системой, непрерывно сравнивающей отраженный сигнал DGPS с посланным ею, определяющей рассогласование и передающей его на борт ВС, выполняющего заход на посадку.

Ошибка наведения системы не превышает 7 м. Несколько первых систем этого типа, известных как Scat-1 система посадки специальной категории I, находятся в эксплуатации как приватно финансируемые системы не для общего пользования.

FAA разрабатывает спецификацию и требования к системе LAAS для общего пользования, которая должна поступить в эксплуатацию с 2005г. Не дожидаясь утверждения стандарта на систему, несколько фирм производят вариант системы Scat-1. Среди них фирма Honey well, система Scat-1 которой сертифицирована и установлена в аэропортах Миннеаполис и Ньюарк в последнем для авиакомпании Continental Airlines.

Ожидается сертификация системы Scat-1 в Канаде, Индонезии и Австралии.

В Российской Федерации система Scat-1 фирмы Honeywell с помощью Научно-производственного предприятия АВИТЕКС Москва будет устанавливаться на самолеты гражданской авиации.

Несколько других производящих эту систему фирм Raytheon, Wilcox, DASA-NFS, Interstate Electronics ожидают сертификации установленных в некоторых аэропортах Флорида в США, Бодо в Норвегии систем Scat-1, заключают контракты на поставку системы и ожидают от FAA сертификации системы для общего пользования.Для обеспечения широкого использования спутниковой навигационной системы DGPS сеть ее наземных станции должна быть увеличена потребуется коррекция линий передачи данных спутник наземные станции и запуск геостационарного спутника с экваториальной орбитой.

Для такого варианта спутниковой системы FAA разрабатывает систему автоматической посадки WAAS система наведения для большой площади перекрытия. Создаваемые в Европе система EGNOS Европейская спутниковая геостационарная навигационная система большой площади перекрытия и японская система MTSAS многоцелевая спутниковая система наведения подобны системе WAAS. К 2001-2002 гг. FAA планирует сертифицировать систему WAAS по условиям, близким к требованиям I категории ICAO высота принятия решения 90-120 м. В процессе дальнейших испытаний FAA надеется сертифицировать систему WAAS по полным условиям I категории ICAO высота принятия решения 60 м. В более поздние сроки см. табл. 1. FAA планирует сертифицировать систему WAAS для требований II и III категорий ICAO, однако имеются две причины, которые препятствуют этому первая при длительных трассах сигналы геостационарного спутника могут быть искажены ионосферным эффектом, то есть может возникнуть ошибка в координатах положения объекта, вторая причина система WAAS может обеспечить предупреждение об отказе за время не более 6 с, что требуется I категорией ICAO, тогда как по условиям требований II и III категорий это время не должно превышать 2 с. В США утверждена специальная программа замены системы ILS на систему с использованием DGPS. FAA планирует проверить состояние около 1000 систем ILS и заменить их на систему LAAS I категории ICAO. Это произойдет после того как будет сертифицирована система LAAS I категории, то есть в 2005 г. Стратегия замены еще не разработана, однако система LAAS I категории ICAO может быть приобретена аэропортами в частном порядке. Если такая схема сработает, то процесс замены системы ILS на LAAS I категории затянется на много лет. Необходимость оборудовать самолет для работы с четырьмя различными системами автоматической посадки привела к созданию авиационными фирмами многорежимного приемника MMR. С его помощью пилот в полете выбирает систему посадки конкретного аэропорта и выполняет заход на посадку и посадку по процедуре системы ILS. На последних сериях самолетов фирм Boeing и Airbus устанавливаются MMR, кроме того для замены старого оборудования самолетов предшествующих серий используются цифровые и аналоговые блоки.

Фирма Rockwell получила заказов от авиакомпаний на 3000 приемников MMR. в том числе от авиакомпаний British Airways, United Airlines и Continental Airlines.

ПЛАНЫ УСТАНОВКИ МИКРОВОЛНОВОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОСАДКИ В АЭРОПОРТАХ ЕВРОПЫ Национальный комитет по управлению воздушным движением Великобритании NATS планирует установить в основных аэропортах страны микроволновую систему автоматической посадки MLS. Объявлены тендеры на поставку и установку систем в четырех аэропортах две системы для взлетно-посадочных полос ВПП аэропорта Хитроу и две для ВПП аэропорта Гатвик, а также на получение прав замены посадочных систем в 16 других аэропортах страны.

Системы MLS в аэропортах Хитроу и Гатвик должны быть установлены и приняты к эксплуатации к 2000 г. Требования к промышленности на системы для замены эксплуатируемых систем ILS в других 16 аэропортах еще не согласованы.

Все 22 системы MLS, которые планируется установить, соответствуют принятым для ВС гражданской авиации международным стандартам III категории ICAO, то есть обеспечивают заход на посадку и посадку в условиях горизонтальной видимости вдоль ВПП RVR менее 200 м. При таких условиях пилот непрерывно докладывает, что он видит ВПП вплоть до касания ВПП колесами шасси.

В настоящее время заход на посадку и посадка в сложных условиях при пониженной RVR осуществляется по системе ILS. ILS для посадки при пониженном минимуме используется на мировом уровне, но наиболее часто в Великобритании и Западной Европе.

Во всем мире более 2500 ВПП оборудовано системой ILS, но только 90 из них сертифицировано для посадки по III категории сложности, причем около 23 установлено в Европе.

ILS обеспечивает заход на посадку при RVR не меньше 550 м. а в некоторых случаях даже не меньше 300 м. При более низкой видимости посадка ВС либо задерживается до улучшения погоды, либо он отправляется в запасной 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 логическим шагом на пути обеспечения всепогодной посадки ВС будет являться использование систем посадки, основанных на спутниковой технологии.

Ниже перечислены три основные причины, обосновывающие переход NATS на систему MLS. 1. Присущие ILS ограничения на посадки ВС при метеорологическом минимуме ниже установленного и частоту посадок на ВПП препятствуют потребностям возрастающего объема воздушного движения. Временной интервал между садящимеся и взлетающими ВС не может быть меньше определенного, так как при его сокращении радиолучи посадочных маяков могут быть искажены взлетающим ВС и находящимся над передатчиком ILS или ВС, находящимся на финальной стадии захода на посадку.

Для исключения этого дистанция между садящимися по системе ILS ВС должна быть увеличена, что, в свою очередь, приводит к снижению частоты посадок.В настоящее время ведущие авиакомпании сертифицированы для посадки своих ВС в условиях категории III, а это требует увеличения пропускной способности аэропортов, то есть снятия любых ограничений, препятствующих этому.

В отличие от ILS луч наведения системы MLS не подвержен искажениям от пролетающих ВС, что позволяет обеспе чить такую же дистанцию между заходящими на посадку ВС, как при визуальном заходе. 2. Защищенный для системы ILS частотный диапазон 112-118 МГц все в большей степени подвергается интерференции на концах диапазона от мощных коммерческих радиовещательных станций, частных радиостанций, не лицензированных экспериментов и других источников.

Хотя NATS принимает существенные усилия для обеспечения реальной защиты установленного для системы ILS диапазона, гарантировать полностью такую защиту после 2000 г. невозможно.Для частотного диапазона системы MLS 5000 МГц источников помех значительно меньше. 3. Хотя система посадки с использованием спутниковой технологии прогнозируется как система будущего, но сказать определенно, когда она будет сертифицирована для гражданского пассажирского транспорта при перевозках в условиях пониженного метеорологического минимума, затруднительно. Наиболее вероятной датой является 2010-2015 гг. и даже более поздний срок. Авиационные специалисты Дании, основываясь на общих мнениях со специалистами Великобритании, устанавливают две системы посадки MLS категории III ICAO в аэропорту Амстердама Шипхол, в дальнейшем будут установлены еще четыре MLS для ВПП, оборудованных системами ILS. Для аэропорта Шипхол установка MLS особенно важна, так как в отличие от ILS она не подвержена влиянию помех от высотных зданий вблизи аэропорта раздвоение посадочного курса.

Система ILS не может отличить фальшивый посадочный курс от действительного, что делает заход на посадку при пониженной видимости опасным.

Инициатива Великобритании и Дании по установке в своих аэропортах системы MLS тщательно изучается авиакомпаниями Европы, использующими посадки ВС в своих аэропортах по системе ILS, но в условиях пониженного минимума.Мнение авиационных специалистов по дальнейшей установке системы MLS в аэропортах Европы оптимистично.

Список используемой литературы 1. Журнал Проблемы безопасности полетов 1998г. 4,5,12 2. MLS products are back in business 1997г. 9.