CC BY
178
Секция
« ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОСИСТЕМ И АВИОНИКА »
УДК 621.396.932.1
А. Р. Акзигитов, И. А. Акзигитова Научный руководитель - Р. А. Акзигитов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Проанализированы современные спутниковые навигационные системы.
В настоящее время в связи с бурным развитием цифровых технологий и внедрении их в авиацию появляется всё больше возможностей повысить безопасность полётов. Сегодня пилот авиалайнера при выполнении полёта осуществляет функции оператора бортовой цифровой вычислительной машины. Бортовое оборудование в состоянии обеспечить автоматический и автоматизированный полёт на всех этапах, начиная от взлёта, далее набор высоты, маршрут на эшелоне, снижение, посадка и заканчивая рулением до места стоянки. Это всё стало возможным благодаря развитию спутниковых навигационных систем и инерциальных навигационных систем, работающих в составе бортового навигационного комплекса [1].
Спутниковые GPS-приёмники довольно прочно обосновались на воздушных судах. Все те российские воздушные суда гражданской авиации, которые выполняют полёты на международных авиалиниях, используют стационарные GPS-приёмники. Так, к примеру, авиакомпания «ТрансАэро» использует приёмники GPS таких производителей как «Trimble», «Honeywell», «Garmin», «Litton».
Использование спутниковых навигационных систем (СНС) облегчает навигацию воздушных судов на маршруте, а в последнее время появилась аппаратура, обеспечивающая координированный заход на посадку.
Но в то же время появилась проблема повышенного доверия к СНС, а также отсутствия навыков работы с некоторыми GPS-приёмниками в связи со сложностью их управления: «При наличии СНС на борту экипажи воздушных судов становятся смелее и при наличии ограниченной видимости продолжают полёт, иногда несанкционированно спрямляют маршрут, не зная безопасной высоты, и даже пытаются выполнить заход на посадку. Несмотря на многочисленные требования и указания, экипажи продолжают проявлять полное доверие этой навигационной единице». И этому есть масса примеров. Катастрофа вертолёта Ми-2 29 ноября 2001 г. На маршруте Валёк-Пилятка (полёт экипажа с нарушением метеоминимума); авиапроисшествие в августе 2002 г. в Приморской крае (экипаж ошибочно ввёл данные торца ВПП) и т. д.
Экипажам действительно удобно работать с GPS-приёмниками, а высокое доверие к этим системам говорит о необходимости их дальнейшего совершенствования. К сожалению, существующие GPS-приёмники, которые отвечают необходимым требова-
ниям, достаточно дороги, чтобы их могли устанавливать на свои воздушные суда развивающиеся авиакомпании. А обеспечивать безопасность полётов на высшем уровне необходимо уже сейчас.
Ко всему прочему постоянно ужесточаются требования к качеству работы навигационных систем. Непрерывный рост объёмов авиаперевозок предъявляет постоянно возрастающие требования к пропускной способности воздушного пространства и обусловливает необходимость его оптимального использования. Эти факторы, в том числе возможность обеспечения эксплуатации за счёт использования спрямлённых маршрутов, а также повышенная точность современных навигационных систем, предопределили появление концепции RNP (Required Navigation Performance), то есть требуемые навигационные характеристики. Определены четыре типа RNP при маршрутных полётах: RNP1 соответствует половине полосы, внутри которой с вероятностью 95 % должно оставаться воздушное судно, в 1,85 км (1 морская миля), RNP4 - в 7,4 км (4 морских миль), RNP12,6 -в 23,3 км (12,6 морских миль), RNP20 - в 37,0 км (20 морских миль).
Помимо спутниковых навигационных систем на воздушных лайнерах последнего поколения для безопасной точной навигации используются вычислительные системы самолётовождения, а также системы раннего предупреждения близости земли [2; 3].
Вычислительная система самолётовождения (ВСС на отечественных воздушных судах, FMS/FMC - на зарубежных) воздушных судов последнего поколения является основной системой для осуществления координированного полёта в комплексе с инерциальной навигационной системой и спутниковой навигационной системой. ВСС на современных отечественных самолётах (таких как Ил-96-300, Ту-214, Ту-204-300, Ан-148 и др.) в комплексе с ИНС и СНС обеспечивает достаточно точное вождение ВС, чтобы удовлетворять требованиям ICAO RNP по зональной навигации.
Система раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ на отечественных воздушных судах, EGPWS - на зарубежных) - это логичное развитие системы сигнализации опасности столкновения с землей (ССОС). СРПБЗ является обязательной системой, устанавливаемой на воздушные суда для осуществления наблюдения за подстилающей поверхности земли и предупреждения столкновения с искусственными
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
препятствиями в районе аэропортов, а также с другими возвышениями природного образования.
С точки зрения технической эксплуатации таких систем как ВСС, СНС и СРПБЗ их объединяет одна особенность: наличие базы данных. Данные, записываемые в базы данных этих систем постоянно изменяются, а соответственно должны своевременно обновляться сами базы данных. Конечно, для разных типов баз данных установлены разные сроки их обновления, так как, скажем, природный рельеф поверхности земли изменяется не так быстро, как искусственные препятствия в районе аэропортов, которыми могут служить строительные краны, осветительные вышки, радиомаяки и др. Но сама необходимость производить обновление баз данных в этих системах становится настоящей проблемой для персонала, эксплуатирующего авиационную технику. Причиной тому служит разнообразное расписание движения воздушных судов (для отдельно взятой авиакомпании), составляемое для удовлетворения нужд потребителя, которому необходимо перемещаться из любой точки мира в любую точку мира. Специфичность работ по обновлению этих систем и не совпадение периодичности их проведения с основными видами регламентных работ по обслуживанию воздушного судна не всегда позволяет обеспечить возможность проведения этой работы (обновление баз данных) в любом месте, где окажется воздушное судно.
Для зарубежных магистральных самолётов фирм Boeing и Airbus фирмой Jeppesen (она же Boeing) производит совершенно новую систему - электронный бортовой портфель EFB (Electronic Flight Bag), который помимо множества функций также имеет несколько типов баз данных (навигационные данные, руководство по технической эксплуатации ВС, а также руководство по лётной эксплуатации ВС) [4]. Но пока такая система является необязательной, к СНС не привязана, как ВСС и СРПБЗ, и обновление баз данных, соответственно, не регламентировано. Такая система заслуживает отдельного внимания и поэтому в данной работе рассматриваться не будет.
В связи с тем, что на ВС последнего поколения ВСС выполняет функции штурмана, в состав экипажа
штурман теперь не входит. На второго пилота накладываются дополнительные функции, такие как оперирование ВСС и СРПБЗ. Соответственно повышаются требования к квалификационному уровню экипажа.
Таким образом, благодаря увеличившейся нагрузке на экипаж ВС, создаются предпосылки к сбою в работе экипажа из-за человеческого фактора, так как обязанности штурмана по поиску, расчёту и созданию альтернативного маршрута при возникновении ситуации сложного характера технического плана или для обхода сложных метеоусловий и других ситуаций возлагаются на второго пилота. Для успешного осуществления оперативного планирования маршрута при возникновении сложных ситуаций, а также при появлении новой информации об изменениях в аэронавигационных данных или осуществлении полёта в момент смены циклов АШАС (каждые 28 дней ровно в 0:00 иТС) необходимо оперативно получать аэронавигационную информацию. Помимо практической необходимости оперативного снабжения бортовых систем ВС обновлённой информацией существует вероятность сбоя или появления ошибки в работе базы данных ВСС, СРПБЗ или СНС. В этом случае оперативное обновление бортовой базы данных также является важным параметром при обеспечении безопасности полётов.
Библиографические ссылки
1. Гоголь В. А. Основы системы спутниковой навигации : учеб. пособие. Красноярск, 2001.
2. Астафьев Г. П., Шебшаевич В. С., Юрков Ю. А. Радиотехнические средства навигации летательных аппаратов. М. : Сов. радио, 1962.
3. Бочкарев В. В., Крыжановский Г. А., Сухих Н. Н. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта / под ред. Г. А. Крыжановского. М. : Транспорт, 1999. 319 с.
4. Вовк В. И., Липин А. В., Саранский Ю. Н. Зональная навигация : учеб. пособие. СПБ. : Академия ГА, 2004. 123 с.
© Акзигитов А. Р., Акзигитова И. А., 2014
УДК 621.396.932.1
Р. А. Акзигитов, А. Р. Акзигитов Научный руководитель - А. В. Кацура Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
САМОЛЕТОВОЖДЕНИЯ
Рассматривается анализ эксплуатационных показателей вычислительных систем самолётовождения отечественных и зарубежных ВС.
Вычислительная система самолетовождения (ВСС на отечественных ВС), или система управления полётом (Flight Management System - FMS на зарубежных ВС), предназначена для решения задач самолетовож-
дения в соответствии с современными и перспективными требованиями аэронавигации при выполнении полетов по внутренним и международным трассам гражданской авиации по данным автономных и неав-
