CC BY
274
2007
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Радиофизика и радиотехника
№126
УДК 656.7.071:658.386:681.3
ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРЫ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА
А.И. ЛОГВИН, А. А. БАБИЧ
Рассматриваются концепции структуры воздушного пространства на основе рекомендаций ICAO и отечественных разработок.
Главной задачей оптимизации является приведение структуры воздушного пространства, контролируемого Россией, в соответствие с рекомендациями ICAO. В этом заинтересованы не только российские авиакомпании, но и мировое авиационное сообщество. Чтобы изменить эту систему, надо, прежде всего, изменить сами подходы к структуре воздушного пространства. Оптимизация организации воздушного движения является комплексной задачей, затрагивающей как совершенствование технологических процедур, так и ресурсную обеспеченность процесса. Результатом комплексного решения задачи оптимизации организации воздушного пространства должно являться увеличение его пропускной способности. Дополнительными критериями, характеризующими совершенствование организации воздушного движения, могут являться повышение оперативности обработки заявок на полеты и обеспечение регулярности полетов. Эффективное функционирование аэронавигационной системы требует модернизации и поддержания технических средств в работоспособном состоянии. "Организация воздушного движения" (ОрВД) - обеспечение возможности эксплуатантам воздушных судов придерживаться планируемого времени вылета и прибытия и выдерживать наиболее предпочтительные профили полета при минимальных ограничениях и без снижения установленных уровней безопасности полетов. ОрВД включает [1]:
• обслуживание (управление) воздушного движения;
• организацию потоков воздушного движения;
• организацию воздушного пространства в целях обеспечения обслуживания (управления) воздушного движения и организации потоков воздушного движения.
Глобальная аэронавигационная концепция предусматривает "бесшовность" воздушного пространства [2]. Безусловно, запретные зоны останутся, они существуют во всем мире, но современная концепция предполагает полет не от точки к точке по ломаной линии, а движение в некотором коридоре с возможными отклонениями — так называемый полет с требуемыми навигационными характеристиками (RNP, Required Navigation Performance) [3]. И в зависимости от параметров этих характеристик может выбираться оптимальный маршрут полета. Установлено, что навигационные характеристики участвующих в воздушном движении воздушных судов являются одним из основных факторов, влияющих на риск столкновения. На риск столкновения влияют навигационные характеристики в каждом из трех измерений, то есть боковом, продольном и вертикальном, и при установлении минимума эшелонирования необходимо учитывать все три компоненты [4]. Важно осознавать, что риск столкновения в одном измерении прямо пропорционален точности навигации в других двух измерениях. Тремя из основных взаимозависимых параметров, влияющих на достижение такого заданного уровня безопасности полетов системы воздушного пространства при данной плотности воздушного движения, являются:
a) навигационные характеристики воздушных судов;
b) характеристики наземных и бортовых компонент связи;
c) характеристики наблюдения.
Введение новых технологий (таких, как RNAV (Area Navigation) - зональная навигация) и концепций (таких, как FUA (Flexible Use Airspace) - гибкое использование воздушного пространства) потребует от диспетчера знания структуры пространства и ограничений, действующих в воздушном пространстве непосредственно за пределами района ответственности. Такое воздушное пространство носит название «Район общих интересов» (ACI). В район общих интересов должны входить, как минимум, все маршруты ОВД, пересекающие границу между смежными центрами.
Появление концепции RNP свидетельствует о том, что существующие бортовые навигационные системы способны обеспечить планируемый уровень точности выдерживания навигационных характеристик и на основе этих навигационных систем можно более эффективно использовать располагаемое воздушное пространство. Требуемые навигационные характеристики (RNP) - перечень навигационных характеристик, необходимых для выполнения полетов в пределах установленного воздушного пространства. Типы RNP определяют точность выдерживания навигационных характеристик всеми пользователями и при всех сочетаниях навигационных систем в пределах некоторого воздушного пространства. Типы RNP могут применяться для определения потенциальных возможностей использования воздушного пространства, а также в качестве исходных данных для определения требований к ширине маршрутов и эшелонированию воздушных судов, хотя RNP сами по себе не являются достаточной основой для установления норм эшелонирования. В идеальном случае в воздушном пространстве должен использоваться один тип RNP, однако, в определенном воздушном пространстве могут одновременно использоваться разные типы RNP. RNP могут применяться с момента взлета до посадки, при этом на различных этапах полета могут предусматриваться различные типы RNP. Например, тип RNP для взлета и посадки может быть чрезвычайно строгим, в то время как тип RNP на маршруте может предусматривать менее строгие требования. С точки зрения персонала УВД порядок управления воздушным движением на фиксированных и резервных маршрутах RNP не будет существенно изменяться.
Разработано пять типов RNP, предназначенных для общего применения при полетах по маршрутам:
1. Тип RNP 1 предусматривается для обеспечения наиболее эффективных полетов по маршрутам ОВД в результате использования наиболее точной информации о местоположении, а также RNAV, позволяющей получить наибольшую гибкость при организации маршрутов, изменении маршрутов и осуществлении в реальном времени необходимых корректировок в соответствии с потребностями системы. Этот тип также предусматривает наиболее эффективное обеспечение полетов, использование правил полетов и организации воздушного пространства при переходе из зоны аэродрома к требуемому маршруту ОВД и в обратном порядке.
2. Тип RNP 4 предназначается для маршрутов ОВД и схем воздушного пространства, основанных на ограниченном расстоянии между навигационными средствами. Этот тип RNP обычно используется в континентальном воздушном пространстве.
3. Тип RNP 10 обеспечивает сокращенные минимумы бокового и продольного эшелонирования и повышает эксплуатационную эффективность в океаническом воздушном пространстве и отдаленных районах, где возможности аэронавигационных средств ограничены.
4. Тип RNP 12,6 обеспечивает ограниченную оптимизацию маршрутов в районах с пониженным уровнем обеспечения навигационными средствами.
5. Тип RNP 20 характеризует минимальные возможности, которые считаются приемлемыми для обеспечения полетов по маршрутам ОВД. Предполагается, что этот минимальный уровень характеристик будет обеспечиваться любым воздушным судном в любом контролируемом воздушном пространстве в любое время.
Типы RNP: общее применение
Точность Тип RNP
95% точность выдерживания навигационных характеристик по боковому и продольному местоположению в обозначенном воздушном пространстве 1 4 10 12,6 20
±1,85 км ±7,4 км ±18,5 км ±23,3 км ±37 км
Введение районов RNP, включающих произвольные линии пути, повлечет за собой изменения в работе персонала УВД, которые потребуют проведения дополнительной подготовки с учетом следующих аспектов:
a) потенциального наличия маршрутов с различными типами RNP в одном секторе;
b) перехода между районами с различными типами RNP;
c) правил радиотелефонной связи;
d) пересмотренных правил координации полетов воздушных судов;
e) прогнозирования и разрешения конфликтных ситуаций на неопубликованных линиях пути;
f) пересмотренного порядка действий в чрезвычайной обстановке.
В настоящее время существует много различных типов навигационного оборудования, которое будет соответствовать требованиям одного или нескольких типов RNP. Это оборудование обладает широким спектром возможностей и характеризуется разной степенью сложности. К менее сложному оборудованию относятся навигационные системы VOR/DME и простейшие вычислительные системы RNAV, которые могут использовать только входные данные VOR/DME. Некоторые типы более сложного оборудования RNAV, использующего входные данные инерциальной навигационной системы (INS) или LORAN-C, также должны рассматриваться с точки зрения разрешения их использования, при условии применения специальных эксплуатационных правил или использования дополнительных навигационных контрольных точек, обеспечивающих возможность получения требуемой точности навигации. К наиболее сложному оборудованию относятся новейшие системы RNAV и FMS (Flight Management System - Система управления полетом), которыми оснащается все большее число воздушных судов.
Существует значительное различие между минимумами эшелонирования, используемыми при применении методов исключительно процедурного управления и методов радиолокационного управления. При применении минимумов эшелонирования в ходе процедурного управления учитывается, что решения диспетчера УВД основываются на "моментальном кадре" обстановки, с помощью которого диспетчер может убедиться, что все находящиеся под контролем воздушные суда должным образом эшелонированы между собой. Оценки пилотами хода своих полетов должны указывать на то, что установленное эшелонирование сохранится до того момента, когда диспетчер УВД снова будет в состоянии сделать обзор воздушной обстановки. При радиолокационном управлении служба УВД обеспечивается часто обновляемой в режиме реального времени информацией о местоположении воздушных судов, что позволяет применять в случае необходимости значительно меньшие минимумы эшелонирования. Однако, применяя соответствующие данным условиям минимумы, необходимо принимать в расчет еще и тот факт, что радиолокатор дает мало информации о будущем движении воздушных судов.
Погрешность системы измерения высоты индивидуального воздушного судна считается стабильной, если статистическое распределение погрешности системы измерения высоты находится в пределах согласованных ограничений в течение согласованного периода времени. Глобальные технические требования к характеристикам выдерживания относительной высоты
применяются к совокупности ошибок выдерживания относительной высоты индивидуальных воздушных судов и отвечают следующим четырем условиям:
1) доля ошибок выдерживания относительной высоты, абсолютная величина которых
-3
превышает 90 м, составляет менее 2,0x10 ;
2) доля ошибок выдерживания относительной высоты, абсолютная величина которых
превышает 150 м, составляет менее 3,5x10 6 ;
3) доля ошибок выдерживания относительной высоты, абсолютная величина которых
-7
превышает 200 м, составляет менее 1,6x10 ;
4) доля ошибок выдерживания относительной высоты, абсолютная величина которых находится в пределах 290-320 м, составляет менее 1,7х10 8.
Управление воздушным сообщением должно быть более функционально организованным, а воздушное пространство должно быть организовано в соответствии с эксплуатационными требованиями и разделено с учетом характера структуры транспортных путей. По мере расширения использования все более сложных навигационных функций (например, режима полета с параллельным смещением, стандартных схем вылета по приборам (SID - Standard Instrument Depature) и стандартных схем прибытия по приборам (STAR - Standard Terminal Arrival Route), схем полета в зоне ожидания и заходов на посадку с использованием RNAV) их интеграция в процедуры УВД потребует соответствующего обучения диспетчеров, с тем, чтобы они могли использовать такие функции.
При планировании структуры воздушного пространства может потребоваться:
> изменить уровень обслуживания воздушного движения. Этот вариант может потребовать изменения разделения ОВД на секторы с целью использования возможностей современных технологий CNS/ATM и технологий, применяемых на воздушных судах;
> изменить структуру маршрутов. Например, если первоначально была выбрана система двунаправленных маршрутов, возможно, использование однонаправленных или параллельных маршрутов может снизить риск до приемлемого уровня и обеспечить эффективность выполнения полетов (то есть снизить рабочую нагрузку служб УВД);
^ пересмотреть предлагаемые минимумы эшелонирования. Если первоначально предполагалось сократить минимумы эшелонирования, можно рассмотреть возможность менее значительного сокращения или воспользоваться другими способами увеличения пропускной способности воздушного пространства;
> снизив степень сложности воздушного пространства посредством изменения расположения маршрутов, возможно удастся уменьшить число пересекающихся линий пути, линий пути во встречных направлениях или частоту полетов воздушных судов с набором высоты и снижением в одном воздушном пространстве. Еще одним вариантом могло бы стать разделение воздушного движения по признаку характеристик оснащенности воздушных судов;
^ установить более высокий уровень требуемых навигационных характеристик. Использовать более низкий тип RNP с целью улучшения навигационных характеристик в случае продольного эшелонирования, повысить точность выдерживания времени воздушными судами посредством введения требования об обязательном оснащении воздушных судов оборудованием измерения времени, соответствующим установленным уровням характеристик. Изменение типа RNP может потребовать совершенствования наземной инфраструктуры;
^ улучшить возможности связи. Внедрить более эффективные средства связи с точки зрения скорости или надежности. Улучшение связи между диспетчерами (между органами ОВД и внутри органов ОВД) может снизить риск столкновения, благодаря снижению рабочей нагрузки диспетчеров.
Аэронавигационная система должна представлять собой единую систему организации использования воздушного пространства и аэронавигационного обслуживания пользователей воздушного пространства Российской Федерации, в том числе, в зонах ее международной ответственности, в интересах эффективного его использования всеми пользователями, обеспечения национальной безопасности и развития экономики Российской Федерации [5]. По решаемым задачам и сфере ответственности аэронавигационная система должна стать системой более высокого уровня иерархии, чем действующая в настоящее время ЕС ОрВД. Она должна проектироваться на базе единой технической архитектуры, обеспечивающей функциональную и, по возможности, организационную целостность системы и интеграцию всех ее элементов, при соблюдении соответствующих международных стандартов и рекомендуемой практики ИКАО, а также нормативных правовых актов Российской Федерации [6].
Реализация задачи интеграции в международную аэронавигационную систему предполагает гармонизацию нормативных правовых актов в соответствии с международными стандартами и рекомендуемой практикой ИКАО, внедрение международных технологий и стандартов в деятельность объектов Аэронавигационной системы. Соответствие технологий и стандартов международным требованиям должно обеспечиваться процедурами внутреннего и внешнего аудита и оперативным устранением отклонений.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Федеральные правила использования воздушного пространства РФ». Москва, 1999 г.
2. «Концепция создания и развития Аэронавигационной системы России».
3. «Руководство по требуемым навигационным характеристикам (RNP)». ИКАО. 2-е издание 1999 г. Doc. 9613.
4. «Руководство по методике планирования воздушного пространства для определения минимумов эшелонирования». ИКАО. 1-е издание 1998 г. Doc. 9689.
5. Распоряжение Министерства транспорта РФ «О порядке подписания, уточнения и пролонгации соглашений о взаимодействии с центрами ОВД сопредельных государств» от 16.06.2001 №НА-275р.
6. Доклад о результатах и основных направлениях деятельности Федеральной аэронавигационной службы на 2006-2009 гг. ФАНС, 2006.
QUESTIONS OPTIMIZATION ELEMENTS STRUCTURE AIR SPACE
Logvin A. I., Babich A. A.
The concepts of structure of air space are considered on the basis of the recommendations ICAO and domestic development.
Сведения об авторах
Логвин Александр Иванович, 1944 г.р., окончил Киевский государственный университет (1966), Заслуженный деятель науки РФ, академик Российской Академии транспорта, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой технической эксплуатации радиотехнического оборудования и связи, автор свыше 400 научных работ, область научных интересов - радиофизика, радиолокация, радиопо-ляриметрия.
Бабич Александр Александрович, 1976г.р., окончил УВАУ ГА (1998), аспирант кафедры УВД Ульяновского высшего авиационного училища гражданской авиации, область научных интересов - навигация и УВД.
