Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1979/M19790412Elc044.shtml

Проект новой системы предотвращения столкновений самолетов в воздухе

УДК 351.814:681.3

Рэй Конноли
Редакция Electronics

P. Connolly. How can we prevent midair crashes? pp.81,32

Рассматривается состав бортового комплекта аппаратуры системы предотвращения столкновений самолетов в воздухе, проект которой ФАУ намерено реализовать до 1983г. Предполагается, что основу этого комплекта составят микропроцессоры. Определяются возможности сопряжения данной аппаратуры с существующим наземным оборудованием управления воздушным движением.

Федеральное авиационное управление решило использовать микропроцессоры для решения задачи, которую ему не удавалось удовлетворительно решить в течение более десяти лет. Речь идет о разработке, отвечающей современным требованиям бортовой системы предотвращения столкновений самолетов в воздухе, которая могла бы функционировать без выдачи сигналов ложной тревоги и без создания помех для наземной аппаратуры систем управления воздушным движением в районах аэродромов, обслуживающих большое количество самолетов.

В апреле 1979г. ФАУ рассылает промышленным фирмам предложения принять участие в конкзрсе проектов на систему предотвращения столкновений самолетов в воздухе, основанную на использовании сигналов наземных маяков BCAS2{Eeacon-based collision-avoidance system}. Из поданных на конкурс проектов ФАУ намерено выбрать по крайней мере два наиболее перспективных и выдать соответствующим фирмам заказы на предварительное проектирование бортовой системы, которую можно будет начать эксплуатировать совместно с существующими наземными системами с 1983г. Работы по этим заказам предполагается завершить через 12 месяцев. В новой системе должны быть предусмотрены как пассивный, так и активный режимы работы.

В пассивном режиме аппаратура системы BCAS должна будет принимать сигналы частоты 1090 МГц, которые используются находящимися в воздухе самолетами для выдачи ответов на запросы наземных маяков системы УВД. На основании этих сигналов индикатор в кабине экипажа отображает положение этих самолетов относительно данной машины, а в случае необходимости выдает летчику рекомендации по маневрированию в горизонтальной и вертикальной плоскости с целью избежать столкновения. Активный режим предназначается для использования в зонах за пределами дальности действия наземных радиолокационных маяков. В этом случае при помощи антенн направленного излучения система будет производить обзор окружающего пространства и направлять сигналы запроса на приемоответчики других самолетов, чтобы определить, насколько велика вероятность столкновения, с ними.

Упрощенный вариант с активным режимом. Одновременно ФАУ готовится выделить определенные средства в виде начальных инвестиций на разработку комплектов аппаратуры системы BCAS с ограниченными возможностями. Предполагается, что такая аппаратура будет работать только в активном режиме, но будет создана достаточно быстро с тем, чтобы ее можно было выпустить в продажу и начать эксплуатировать в районах с относительно невысокой плотностью воздушного движения примерно в 1981г.

Два режима работы системы предотвращения столкновений самолетов в воздухе, использующей сигналы маяков <i>v </i>имеющей полный объем выполняемых функц
Два режима работы системы предотвращения столкновений самолетов в воздухе, использующей сигналы маяков v имеющей полный объем выполняемых функций. В пассивном режиме аппаратура этой системы, установленная на борту гражданского самолета, обеспечивает прием сигналов, которые излучаются приемоответчиками на других самолетах. В активном режиме она сама излучает сигналы запроса.

Как сообщил Норман Солат, помощник руководителя отдела связи в управлении ФАУ по исследованиям и разработкам, вариант системы BCAS с активным режимом сможет выдавать летчику команды на выполнение маневров только в вертикальной плоскости (кабрирование или пикирование) с целью избежать столкновения. В этом отношении он будет аналогичен предыдущим системам (см. «Системы предотвращения столкновений: прошлое и настоящее»), В то же время, отмечает Солат, успехи в области бортовых антенн направленного излучения могут обеспечить возможность разработки активной системы, способной выдавать информацию об обстановке и в горизонтальной плоскости, например в форме сигналов предупреждения для летчиков об опасном сближении с другими самолетами.

Три инженерные модели аппаратуры активной системы изготавливаются в настоящее время по заказу ФАУ в лаборатории им. Линкольна Массачусетского технологического института. В декабре 1978г. ФАУ выпустило проект государственного стандарта, на основании которого промышленные фирмы могут начать разработку изделий, пригодных для продажи.

Как подчеркивает Солат, в процессе перехода от проекта системы BCAS с полным объемом выполняемых функций к действующему макету аппаратуры предстоит преодолеть «целый ряд весьма серьезных технических трудностей». Однако за ними стоят не менее серьезные осложнения финансового характера. И соответствующие цифры говорят здесь сами за себя. Средства, которыми располагает ФАУ и которые оно может израсходовать в текущем финансовом году на работы по программам как активной системы BCAS, так и системы с полным объемом выполняемых функций, составляют в настоящее время 4 млн. долл. Правда, конгресс рассматривает возможности удовлетворить запрос ФАУ на выделение дополнительных ассигнований в сумме 2 млн. долл. Как сообщил Солат, в бюджете на 1980 финансовый год, который начинается в октябре 1979г., расходы на работы по системе BCAS предусматриваются в сумме немногим более 3 млн. долл.

Что же касается наземной аппаратуры службы автоматической выдачи рекомендаций и разрешений в системе УВД, которая сокращенно называется ATARS1{Automatic traffic advisory and resolution service} (раньше эта служба была известна как IPC2{Intermittent positive control}), то в течение каждого из двул указанных финансовых лет ФАУ имеет право израсходовать на ее разработку по 2,25 млн. долл.

Компромиссные решения. Если в течение ряда лет ФАУ настойчиво выступало за создание такой системы управления воздушным движением, в которой применялось бы лишь наземное оборудование, то сейчас оно пришло к вывод) о необходимости иметь систему, состоящую как из бортовых, так и наземных средств, которая была бы пригодна для использования независимо от типа воздушного пространства: с управлением и без управления, с высокой и низкой плотностью воздушного движения. Более того сейчас ФАУ выдвигает требования о том, чтобы эта новая система смешанного типа была совместима с существующим оборудованием аналогичного назначения. Правда, руководителям ФАУ предстоит еще убедить владельцев легких самолетов в том, что после монтажа и ввода в эксплуатацию наземного оборудования службы ATARS и системы маяков с дискретной адресацией DABS3{Discrete address beacon system}, им нужно будет израсходовать сумму, которую эксперты ФАУ называют «абсолютно скромной», для того чтобы заменить существующие приемоответчики, работающие по сигналам наземных маяков системы УВД, на новые приемоответчики, работающие по сигналам системы маяков DABS. При этом они будут в состоянии продолжать пользоваться существующей системой кодирования значений высоты полета сигналов.

С другой стороны, владельцы авиакомпаний относятся к новым проектам ФАУ более благосклонно. Дело в том, что (в отличие от предыдущих систем) «первые же самолеты, на которых будет установлена новая аппаратура, немедленно получат гораздо более высокую степень защиты от вероятного столкновения в воздухе», поскольку современные приемоответчики, работающие по сигналам маяков и выдающие код значения высоты полета, уже применяются достаточно широко, а в районах некоторых аэродромов их использование на высотах более 3800 м является обязательным по закону.

Борьба за право управления. Проблемы политики в области управления воздушным движением могут оказаться для ФАУ гораздо более трудными, чем проблемы технического характера. Причина здесь состоит в том, что применение смешанной системы, состоящей из наземного и бортового оборудования, приведет к тому, что воздушное пространство, которое сейчас открыто для полетов по правилам визуальных полетов и полетов по приборам, будет поставлено под контроль, называемый экспертами ФАУ «позитивным».

Недавно представители Ассоциации изготовителей легких самолетов привели в конгрессе новые данные о случаях близкого пролета самолетов с угрозой столкновения в воздухе особенно в районах аэродромов, находящихся в ведении службы УВД. Эти данные были получены от НАСА. При этом представители указанной ассоциации задали конгрессменам вопрос: «Почему считается, что увеличение количества диспетчеров системы УВД, а следовательно, повышение вероятности ошибки человека-оператора, может устранить или изменить в лучшую сторону условия, которые вызывают угрозу столкновения самолетов в воздухе?» Ведь эти условия являются результатом действия людей (см. «Занимательная арифметика»)?

«Мы по существу абсолютно уверены в том,— заявляет Хелмс, вице-председатель правления Ассоциации изготовителей легких самолетов,— что ФАУ не в состоянии предоставить летчикам такие дополнительные виды обслуживания в системе УВД, которые требовались бы в более ограниченной системе без значительного ограничения доступа к ней со стороны пользователей».

Системы предотвращения столкновений: прошлое и настоящее

Попытки разработать независимую бортовую систему предотвращения столкновений самолетов в воздухе CAS1{Collision-avoidance system} были впервые предприняты в США в начале 1960-х годов, когда фирма McDonnell Douglas Corp., работавшая в основном в сотрудничестве с крупными авиакомпаниями, предложила систему EROS, в основу которой было положено использование весьма дорогих и сложных атомных часов, устанавливаемых на борту каждого самолета. Затем с более дешевыми системами выступили фирмы RCA Corp. и Honeywell Inc., которые предложили системы SECANT и AVOIDS соответственно.

Несмотря на то что технически эти две более современные системы отличались от системы EROS, положенные в их основу концепции оказались идентичными. Ни в одной из трех систем не обеспечивалась выдача директорной информации в горизонтальной плоскости для самолетов, входящих в зону так называемого электронного щита, который находится вокруг пользователя. Кроме того, все три системы имели ограничения на выполнение маневра на уход от угрозы столкновения в вертикальной плоскости. Федеральное авиационное управление впервые выступило в данной области в 1971г., когда оно выдало всем трем упомянутым фирмам заказы на создание действующих образцов аппаратуры для летных испытаний. В ходе испытаний соответствующих систем эксперты ФАУ обнаружили в них принципиальные недостатки.

В ответ на давление со стороны конгресса, которое особенно усилилось после авиационной катастрофы в районе Сан-Диего, унесшей почти 150 жизней и явившейся результатом столкновения в воздухе легкого самолета с коммерческим авиалайнером, Лэнгхорн Бонд, директор ФАУ, представил конгрессу перспективный план модернизации системы управления воздушным движением, который уже вызывает серьезные возражения. Предложение Бонда об увеличении числа самолетов, которым будет разрешено летать по правилам визуальных полетов при «позитивном управлении со стороны службы УВД», встречает активное сопротивление руководства 10 ведущих авиационных организаций страны.

Что касается технической стороны вопроса, то здесь. ФАУ подвергается критике за то, что оно недостаточно оперативно разрабатывает и приобретает новое оборудование. Основное наземное оборудование, которое принимается ФАУ в настоящее время в районах с высокой плотностью воздушного движения, известно под сокращенным обозначением ATARS (служба автоматической выдачи рекомендаций и разрешений в системе УВД). Его работа поддерживается системой маяков с дискретной адресацией (DABS). Однако, как полагают, полное развертывание всего этого оборудования и его ввод в широкую эксплуатацию будут обеспечены не раньше, чем через десять лет. Испытания трех комплектов аппаратуры ATARS ФАУ намерено начать только в 1979г.

Разработка бортовой аппаратуры системы предотвращения столкновений, работающей в активном и пассивном режимах с использованием наземных маяков, рассматривается только как промежуточное мероприятие, рассчитанное лишь для заполнения этого 10-летнего интервала. Правда, аппаратура системы BCAS будет в состоянии работать в сопряжении с аппаратурой систем DABS и ATARS. В комплекте аппаратуры ATARS предусмотрено использование наземных ЭВМ, функционирующих независимо от обычных ЭВМ системы управления воздушным движением. Вычислительные машины аппаратуры ATARS обеспечивают обработку информации, поступающей в сигналах радиолокационных приемоответчиков модернизированной системы DABS. Кроме того, они обеспечивают автоматическую работу линии связи между приемоответчиком на борту самолета и наземными ЭВМ независимо от метеорологических условий.

Занимательная арифметика

В споре между Федеральным авиационным управлением и его противниками в лице организаций изготовителей и владельцев легких самолетов используется большое количество статистических данных о числе близких пролетов, которые имеют место в воздушном пространстве над территорией США. Один из аспектов этого спора касается вопроса о том, можно ли доверять сведениям ФАУ, которые дают гораздо более низкие цифры количества близких пролетов по сравнению со сведениями службы безопасности воздушных сообщений, созданной НАСА в 1975г. с целью получения независимой информации. По данным этой службы число близких пролетов намного превышает данные ФАУ. Этот вопрос приобретает особо важное значение в связи с предполагаемым отказом Управления по делам гражданской авиации от государственного регулирования в этой области, что уже вызвало значительное обострение конкуренции в сфере воздушных сообщений.

Если по данным ФАУ за 1978 и часть 1977г. «количество близких пролетов в зонах аэродромов, находящихся в ведении службы УВД, равно двум на каждый миллион полетов», по новым данным НАСА за этот же период названный показатель составил около 24,3, т.е. в 12 раз больше. Бонд, директор ФАУ, намекает, что такое различие в данных можно объяснить тем, что система НАСА гарантирует летчикам, добровольно сообщившим о случае близкого пролета, защиту от судебного преследования и сохранение их фамилий в тайне, тогда как ФАУ имеет право привлекать нарушителей правил полета к судебной ответственности.

С одной стороны, Бонд заявляет, что он положительно относится к тому, что НАСА предоставляет «амнистию» летчикам, нарушившим правила полетов. Но, с другой стороны, он выражает беспокойство по этому поводу в связи с тем, что это положение НАСА защищает таких летчиков от наказания «даже в тех случаях», когда имеются свидетели нарушения правил, которые сообщают об этом в соответствующие инстанции». В качестве примера он приводит случай, имевший место в районе Спокана (шт.Вашингтон), когда «самолет DC-9 при уходе на второй круг едва не врезался в самолет DC-10, который в это время выполнял взлет с той же взлетно-посадочной полосы. Как пилот самолета DC-9, так и диспетчер аэродромной службы УВД допустили серьезное нарушение, и мы все сразу же узнали об этом случае близкого пролета. Однако пилот DC-9 подал в НАСА соответствующий доклад, и ФАУ оказалось не в состоянии возбудить дело ни против пилоте, ни против диспетчера».

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.08 (560), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.85

Electronics Vol.52 No.8 Aprilh 12, 1979 A. McGraw-Hill Publication

P. Connolly. How can we prevent midair crashes? pp.81,32

Раздел: СООБЩЕНИЯ

Тема:     Предупреждение аварий




<<< Пред. Оглавление
Начало раздела
След. >>>

Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1979/M19790412Elc044.shtml