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 или с иным препятствием. С 1996 года на воздушные суда устанавливается усовершенствованная (расширенная) система предупреждения о близости земли (англ. Enhanced Ground Proximity Warning System) — сокращённо EGPWS[1].

Федеральным управлением гражданской авиации США GPWS классифицируется как один из типов системы сведений о рельефе местности и предупреждения об опасности — terrain awareness warning system (TAWS)[2][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 — GEAR» (шасси в непосадочном положении)
    • «TOO LOW — FLAPS» (механизация в непосадочном положении)
    • «TOO LOW — 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. Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS) – Honeywell Aerospace Engineering. 1.honeywell.com. Дата обращения: 17 октября 2011. Архивировано 2 октября 2011 года.
  2. Terrain Avoidance and Warning System (TAWS)
  3. Technical Standard Order. Subject: TERRAIN AWARENESS AND WARNING SYSTEM
  4. GPWS, EGPWS, TAWS. Системы предупреждения о близости земли. | SKYNAV. 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 (8 марта 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 (27 апреля 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 (19 апреля 2010). Дата обращения: 17 октября 2011.
  16. 1 2 Levin, Alan. Device spurs questions in Polish crash, USA Today (13 апреля 2010).
  17. Tu-154 miał system ostrzegania. Nie zadziałał?. Tvp.Info (15 апреля 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 (16 апреля 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 (17 мая 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]