avia.wikisort.org - Конструкция

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

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.) (рус.[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

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

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

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

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.) (рус., 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.) (рус., 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

Гражданская

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

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

• Список сокращений наименований авиационного и радиоэлектронного оборудования  (англ.) (рус.
• ACAS (бортовая система предупреждения столкновений летательных аппаратов)
• Система безопасности перемещения в зоне аэропорта  (англ.) (рус. (AMASS)
• ASDE-X  (англ.) (рус. (Airport Surface Detection Equipment, Model X) — оборудование для обнаружения поверхности взлётно-посадочной полосы, модель Икс
• Речевой информатор
• Электродистанционная система управления
• TERPROM  (англ.) (рус.
• Система предупреждения столкновения самолётов в воздухе (TCAS)

Примечания

Ссылки

• GPWS, EGPWS (TAWS). Системы предупреждения о близости земли (рус.)
• C. Donald Bateman at the National Inventors Hall of Fame (англ.)
• AeroWorldNet — 1999 EGPWS costs (англ.)
• Eurofighter Typhoon — BAE SYSTEMS delivers first Eurofighter Typhoon Ground Proximity Warning (англ.)
• FlitePartners page on EGPWS installations by STC (англ.)
• Ground Proximity Warning System (GPWS) (англ.)
• Honeywell Aerospace EGPWS Website (англ.)
• Cockpit Warning Sounds (англ.)
• Predictive Forward Collision Warning System (англ.)

На других языках

---

[en] Ground proximity warning system

A ground proximity warning system (GPWS) is a system designed to alert pilots if their aircraft is in immediate danger of flying into the ground or an obstacle. The United States Federal Aviation Administration (FAA) defines GPWS as a type of terrain awareness warning system (TAWS).[1] More advanced systems, introduced in 1996,[2] are known as enhanced ground proximity warning systems (EGPWS), a modern type of TAWS.

---

[it] Ground Proximity Warning System

Il Ground Proximity Warning System (GPWS) è un sistema elettronico che avverte i piloti nel caso sussistano possibili situazioni di pericolo per l'aeromobile. La FAA statunitense ha definito il GPWS come un sistema atto a prevenire un'eventuale collisione dell'aeromobile contro il terreno o un ostacolo (CFIT) e l'ICAO ne ha raccomandato l'installazione sugli aerei nel 1979. La FAA classifica il GPWS come sistema TAWS (terrain awareness and warning system). Il termine TAWS è un termine generico che viene utilizzato dalla FAA per classificare tutti quei dispositivi che sono in grado di riconoscere eventuali situazioni di pericolo tra l'aeromobile e il suolo o un ostacolo[1].

---

- [ru] Система предупреждения о близости земли

---

---