Система предупреждения о близости земли

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Работа GPWS

Система предупреждения о близости земли (англ. Ground Proximity Warning System, сокращённо GPWS) — система воздушного судна, предназначенная для предупреждения пилотов об угрозе столкновения с землёй в управляемом полёте (CFIT) или с иным препятствием. Согласно Федеральному управлению гражданской авиации США, GPWS классифицируется как один из типов принятой в США системы предупреждения столкновения с землёй (англ.) — TAWS[1][2]. С 1996 года на воздушные суда устанавливается усовершенствованная (расширенная) система предупреждения о близости земли (англ. Enhanced Ground Proximity Warning System) — сокращённо EGPWS[3].

История[править | править код]

В 1960-е годы произошла серия авиакатастроф (в том числе и катастрофа Boeing 707 под Виндхуком), охарактеризованных как «столкновение с землёй в управляемом полёте» (англ. CFIT), унёсших сотни человеческих жизней. В авиационных происшествиях характера CFIT исправное и управляемое воздушное судно сталкивается с поверхностью земли, воды или с иным препятствием, а экипаж, как правило, до последнего момента находится в неведении о приближающейся опасности[4][5].

В начале 1970-х годов были проведены исследования обстоятельств подобных крушений, после чего была признана необходимость внедрения какой-либо предупреждающей системы во избежание повторения подобных трагедий[5]. Национальный совет по безопасности на транспорте США выдвинул серию рекомендаций, следуя которым в 1974 году Федеральное управление гражданской авиации обязало оборудовать все реактивные и турбореактивные самолёты системами предупреждения о близости земли, соответствующими инструкции о применении технических стандартов (англ.)[5][6].

Изобретателем официально признанной GPWS-системы является канадский инженер Чарльз Дональд Бейтмен, автор более чем 40 американских и 80 иностранных патентов на разные изобретения[7]. С 1979 года эта система была рекомендована Международной организацией гражданской авиации[8]. В марте 2000 года Федеральное управление гражданской авиации США изменило правила эксплуатации самолётов — все зарегистрированные в США турбореактивные самолёты, выпущенные после 29 марта 2002 года и насчитывающие не менее шести пассажирских мест (за исключением мест командира воздушного судна и второго пилота), должны быть оборудованы системой TAWS, одобренной Федеральным управлением[5][9].

До внедрения системы GPWS в год происходило в среднем 3,5 авиакатастрофы характера CFIT, к середине 1970-х годов внедрение системы помогло сократить это число до 2 в год. Согласно отчёту 2006 года, с 1974 года в воздушном пространстве США (с момента принятия обязательным требования оборудовать самолёты GPWS-системой) не было зарегистрировано ни одного происшествия характера CFIT, завершившегося гибелью пассажиров[10], однако и после 1974 года происходили катастрофы, которые невозможно было предотвратить из-за так называемой «мёртвой зоны», недоступной ранним GPWS-системам. Это привело к дальнейшему развитию систем предупреждения. Установка TAWS старых образцов, отключение EGPWS или игнорирование предупреждений в случае, если аэропорт не значится в базе данных, всё ещё делают самолёт уязвимым[11].

Принципы работы системы[править | править код]

Спецификации Федерального управления гражданской авиации США помогли уточнить требования, когда должны срабатывать предупреждения[12] системы GPWS

Система отслеживает высоту, на которой летит самолёт: информация о высоте поступает с радиовысотомера. Компьютер сохраняет всю поступающую информацию и производит вычисления, на основании которых определяется, является ли ситуация опасной. Экипаж получает различные аудиовизуальные сообщения в случае опасных ситуаций:

  • в случае слишком быстрого снижения: SINK RATE… PULL UP
  • в случае слишком быстрого приближения к земле: TERRAIN… PULL UP
  • в случае потери высоты после взлёта или при уходе на второй круг: DON’T SINK
  • при небезопасных условиях посадки: TOO LOW — TERRAIN… TOO LOW — GEAR… TOO LOW — FLAPS (gear — шасси в непосадочном положении, flaps — механизация в непосадочном положении, terrain объединяет вышеуказанные)
  • слишком большое отклонение ниже глиссады: GLIDESLOPE
  • слишком большой угол крена: BANK ANGLE
  • сигнал о сдвиге ветра: WINDSHEAR

У традиционных GPWS-систем есть слабое место. Поскольку они могут собирать информацию только с поверхности земли, то должны определять и возможный рельеф местности, однако в случае резкого изменения рельефа (например, появления крутого склона) система не оповестит экипаж об этом до тех пор, пока у него не останется крайне мало времени для каких-либо действий на уклонение. С целью борьбы против этих недостатков в 1990-е годы была разработана новая система под названием EGPWS. В её базе данных есть информация о рельефах местности по всей планете, вся её работа основана на GPS-технологии. Бортовые компьютеры сравнивают текущее местоположение самолёта и местность под ним с картами Земли. Дисплей помогает пилотам ориентироваться и находить высшую и низшую точки поверхности рядом с самолётом в текущий момент времени. В настоящее время разработчики программного обеспечения занимаются решениями таких проблем, как отсутствие предупреждения или позднее предупреждение (либо некорректный ответ).

Отсутствие предупреждения[править | править код]

Основная причина столкновений с землёй самолётов в случае, если от GPWS не поступало предупреждений — это недолёт до полосы. Если выпущены шасси и закрылки, то GPWS не подаёт предупреждений, ожидая, что самолёт сядет. Система EGPWS включает в себя функцию TCF (terrain clearance floor — «пол до земли»), которая обеспечивает защиту GPWS и подачу необходимых сигналов даже при подготовке к посадке.

Позднее предупреждение или некорректный ответ[править | править код]

Сигнал тревоги GPWS поступает обычно в момент высокой нагрузки, что может даже напугать экипаж. Иногда самолёт находится не в той точке, где он должен находиться, по мнению пилота, и поэтому ответные действия на GPWS-предупреждения могут оказаться бесполезными, так как выполняются слишком поздно. Время предупреждения может быть также небольшим, если самолёт летит вдоль крутого склона, поскольку направленный вниз радиовысотомер — основной прибор, вычисляющий возможные опасные условия. EGPWS улучшает способности по обнаружению факта опасного сближения с землёй, предоставляя всю информацию на экранах.

Происшествия, связанные со срабатыванием GPWS[править | править код]

Существует подробный перечень процедур, которые должны выполняться обоими пилотами параллельно в случае срабатывания предупреждения системы GPWS или EGPWS. Однако в некоторых случаях пилоты оказываются не в состоянии выполнить инструкции, что приводило к трагическим последствиям: в большинстве случаев пилоты не успели выполнить все нужные указания.

  • 28 ноября 1979 года самолёт DC-10 новозеландской авиакомпании Air New Zealand врезался в гору Эребус на острове Росса (Антарктида), жертвами стали все 257 человек. Самолёт отклонился от курса из-за неверно заданного маршрута: хотя сигнализация GPWS-системы сработала своевременно, пилоты не успели набрать высоту и не смогли избежать столкновения с горой.
  • 9 июня 1995 года самолёт de Havilland Canada Dash 8 (англ.), принадлежавший авиакомпании Ansett New Zealand, потерпел катастрофу у города Палмерстон-Норт в горном хребте Тараруа. Погибло 4 человека, 17 пострадали. Расследование установило, что из-за антенн радиовысотомера произошёл сбой в GPWS-системе, хотя позже Следственная комиссия транспортных происшествий[en] (TAIC) отрицала подобное.
  • 20 декабря 1995 года под Кали самолёт American Airlines Boeing-757 при заходе на посадку врезался в гору Эль-Делювио и полностью разрушился. Из 163 человек на борту выжило четверо. Экипаж допустил серию ошибок, неправильно указав курс, и направился прямо к горе. За 12 секунд до столкновения сработала система GPWS, но пилоты не успели набрать высоту из-за включённого ими воздушного тормоза.
  • 2 октября 1996 года под Лимой разбился Boeing-757 авиакомпании Aeroperú, погибли 70 человек. Перед вылетом несколько датчиков были заклеены изоляционной лентой, которую так и не сняли: из-за заклеивания часть датчиков стали давать ложные показания, а противоречивые показания других датчиков привели к сбою и многочисленным срабатываниям тревог. Самолёт упал в воду, несмотря на все усилия пилотов.
  • 1 декабря 1974 года под Вашингтоном потерпел крушение Boeing-727 компании Trans World Airlines. Из-за ошибок экипажа, неверно истолковавших команду диспетчера, самолёт начал снижаться к аэропорту и опустился ниже безопасной высоты, после чего врезался в гору Уэтер. Сигнал об опасной близости земли поступил своевременно, однако пилоты не увидели в тумане гору и не успели набрать высоту. Погибли 92 человека.
  • 7 марта 2007 года в Индонезии у города Джокьякарта потерпел катастрофу Boeing-737, погиб 21 человек. Пилот, совершая снижение самолёта, не отреагировал на сигнал GPWS, требовавший пойти на второй круг, и потребовал выпустить закрылки. Второй пилот не выполнил приказ, поскольку их могло оторвать из-за высокой скорости движения самолёта, но не объяснил причины своего действия. Командиру воздушного судна предъявили обвинения в непредумышленном убийстве, составленные на основании результатов расследования[13], однако в итоге Высший суд Индонезии полностью оправдал пилота, сославшись на недопустимость предъявления обвинений в совершении преступления, которые составляются на основании официальных документов ИКАО.
  • 23 января 2008 года под Мирославцем разбился самолёт Casa C-295M (англ.), принадлежавший ВВС Польши. Никто из находившихся на борту 20 человек не выжил. Самолёт был оборудован улучшенной системой предупреждения об опасном сближении с землёй EGPWS, однако звуковое оповещение было отключено, а пилот не обучался работе с этой системой[14].
  • 21 февраля 2008 года под Меридой во время полёта ATR 42-300 сработала GWPS-система об опасном сближении с препятствием, однако за 28 секунд пилоты не успели набрать нужную высоту. Самолёт на малой высоте врезался в гору Ла-Кара-дель-Индио, все 43 человека на борту погибли.
  • 10 апреля 2010 года под Смоленском разбился в авиакатастрофе самолёт Ту-154, на котором летела большая польская делегация во главе с президентом Лехом Качиньским. Был установлен факт столкновения самолёта с землёй в управляемом полёте, в катастрофе не выжил никто из 96 пассажиров и членов экипажа[15][16][17][18][19]. Несмотря на наличие системы TAWS производства Universal Avionics Systems of Tucson и её полную работоспособность во время рейса[20][16][21], аэропорт под Смоленском, где собирался приземлиться самолёт, отсутствовал в базе данных TAWS[22][23].
  • 22 мая 2010 года потерпел крушение Boeing-737 в индийском Мангалуре: командир воздушного судна проигнорировал предупреждения системы EGPWS и второго пилота, пытаясь зайти на посадку. Он увеличил скорость снижения слишком быстро, и самолёт столкнулся с землёй, вылетев в овраг. Из 166 человек выжило всего 7.

Использование систем в авиации[править | править код]

Гражданская[править | править код]

Оборудование TAWS не является обязательным для установки на самолёты с поршневыми двигателями, однако возможна установка TAWS Type C. В целом TAWS обязателен для установки на турбореактивные самолёты с наличием не менее шести пассажирских мест. Компактная и недорогая версия EGPWS производилась компанией AlliedSignal (до слияния с Honeywell) для авиации общего пользования и частных самолётов[24].

Военная[править | править код]

Военные самолёты часто летают быстро и низко, потому нужно с высокой точностью определять траекторию возможного столкновения с землёй. Обычная система GPWS, которая «смотрит» только вниз, для этого непригодна. Военным самолётам требуется улучшенная система с поступлением информации от радиовысотомера, системы инерциальной навигации (INS), GPS-навигатора и системы управления полётом, чтобы точно предсказать траекторию полёта до 8 км вперёд. Цифровые карты местности и препятствий позволяют определить, будет ли столкновение, если самолёт не наберёт нужную высоту при указанной перегрузке. Если возможно столкновение, то в кабине прозвучат сигналы тревоги.

Подобная система используется на истребителях Eurofighter Typhoon[25]. В США зафиксирован случай срабатывания военной системы GPWS под названием Auto-GCAS (англ. Automatic Ground Collision Avoidance System, «Автоматическая система избежания столкновения с землёй») — 5 мая 2016 года на учебном истребителе F-16 из-за чрезмерной перегрузки пилот потерял сознание, когда его самолёт нёсся со скоростью 1207 км/ч (652 узла) под углом 55 градусов с высоты 2670 м. Система, определив угрозу столкновения, сработала автоматически и помогла спасти жизнь пилота[26].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Terrain Avoidance and Warning System (TAWS)
  2. Technical Standard Order. Subject: TERRAIN AWARENESS AND WARNING SYSTEM
  3. Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS) – Honeywell Aerospace Engineering. 1.honeywell.com. Дата обращения 17 октября 2011. Архивировано 2 октября 2011 года.
  4. GPWS, EGPWS, TAWS. Системы предупреждения о близости земли. | SKYNAV (рус.)  (неопр.) ?. skynav.ru. Дата обращения 15 октября 2018.
  5. 1 2 3 4 Note: Original text copied from U.S. FAA Circular AC23-18 [1]
  6. (§§ 121.360 and 135.153) (39 FR 44439, December 18, 1974)
  7. Invent Now | Hall of Fame | Search | Inventor Profile. Invent.org (March 8, 1932). Дата обращения 17 октября 2011. Архивировано 27 сентября 2011 года.
  8. Personality Flight Aerospace Industry Awards 1999
  9. Sec. 121.354 – Terrain awareness and warning system. Federal Aviation Administration. Дата обращения 29 апреля 2007.
  10. Nicholas Sabatini. Downward Pressure on the Accident Rate (недоступная ссылка). Federal Aviation Administration. Дата обращения 19 марта 2009. Архивировано 7 октября 2006 года.
  11. "Lotniska w Smoleńsku mogło nie być w bazie GPWS" – Polska – Informacje – portal TVN24.pl – 27.04.2010. Tvn24.pl (April 27, 2010). Дата обращения 17 октября 2011.
  12. Historical Technical Standard Order. rgl.faa.gov.
  13. Garuda Indonesia pilot arrested over crash - lawyer. Reuters (5 февраля 2008). Дата обращения 4 сентября 2018.
  14. ASN Aircraft accident CASA C-295M 019 Miroslawiec AB. Aviation-safety.net. Дата обращения 17 октября 2011.
  15. Wacław Radziwinowicz, Moskwa, mich. Śledztwo. Jak doszło do katastrofy. Wyborcza.pl (April 19, 2010). Дата обращения 17 октября 2011.
  16. 1 2 Levin, Alan. Device spurs questions in Polish crash, USA Today (April 13, 2010).
  17. Tu-154 miał system ostrzegania. Nie zadziałał?. Tvp.Info (April 15, 2010). Дата обращения 17 октября 2011.
  18. Smolot prezydenta nie miał prawa się rozbić!. Fakt.pl. Дата обращения 17 октября 2011.
  19. Wprost 24 – Nie było nacisków na załogę Tu-154, zapis czarnych skrzynek będzie upubliczniony. Wprost.pl (April 16, 2010). Дата обращения 17 октября 2011.
  20. «Крик (НВ)» (рус.)
  21. Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения 26 августа 2018. Архивировано 25 марта 2010 года.
  22. Corporations, Universal Avionics Systems Universal Avionics - Error Page (недоступная ссылка). www.uasc.com. Дата обращения 26 августа 2018. Архивировано 17 июля 2011 года.
  23. Corporations, Universal Avionics Systems Universal Avionics - Error Page (недоступная ссылка). www.uasc.com. Дата обращения 26 августа 2018. Архивировано 18 сентября 2017 года.
  24. AeroWorldNet(tm) – AlliedSignal Develops New EGPWS, Display for General Aviation Market [May 17, 1999]. AeroWorldNet (May 17, 1999). Дата обращения 17 октября 2011. Архивировано 6 января 2012 года.
  25. Eurofighter Typhoon — BAE SYSTEMS delivers first Eurofighter Typhoon Ground Proximity Warning Архивировано 3 февраля 2008 года.
  26. Auto-GCAS Saves Unconscious F-16 Pilot—Declassified USAF Footage. aviationweek.com.

Ссылки[править | править код]