Maan läheisyyden varoitusjärjestelmä

Ground Proximity Warning System ( lyhennettynä GPWS ) on lentokoneen järjestelmä, joka on suunniteltu varoittamaan lentäjiä törmäysvaarasta maahan tai muuhun esteeseen .  Vuodesta 1996 lähtien lentokoneisiin on asennettu parannettu (parannettu) maanläheisyysvaroitusjärjestelmä ( Enhanced Ground Proximity Warning System ) - lyhennettynä EGPWS [1] .  

Yhdysvaltain liittovaltion ilmailuhallinto luokittelee GPWS:n eräänlaiseksi maastovaroitusjärjestelmäksi  (TAWS) [2] [3] .

Historia

1960-luvulla tapahtui sarja lento-onnettomuuksia (mukaan lukien Boeing 707:n törmäys Windhoekin lähellä ), joita kuvataan " törmäykseksi maahan ohjatussa lennossa " ( eng.  CFIT ), joka vaati satoja ihmishenkiä. CFIT-onnettomuuksissa hyvin huollettu ja hallittu lentokone törmää maan pintaan, veteen tai muuhun esteeseen ja miehistö on pääsääntöisesti viime hetkeen pimeässä lähestyvästä vaarasta [4] [5] .

1970-luvun alussa tutkittiin tällaisten onnettomuuksien olosuhteita, minkä jälkeen todettiin, että oli tarpeen ottaa käyttöön jonkinlainen varoitusjärjestelmä tällaisten tragedioiden toistumisen välttämiseksi [5] . Yhdysvaltain kansallinen liikenneturvallisuuslautakunta antoi joukon suosituksia, jotka vaativat vuonna 1974 Federal Aviation Administrationin varustamaan kaikki suihku- ja suihkuturbiinikoneet maanläheisyyden varoitusjärjestelmillä, jotka noudattavat teknisten standardien soveltamista koskevia ohjeita.[5] [6] .

Virallisesti tunnustetun GPWS-järjestelmän keksijä on kanadalainen insinööri Charles Donald Bateman , yli 40 amerikkalaisen ja 80 ulkomaisen patentin kirjoittaja erilaisille keksinnöille [7] . Kansainvälinen siviili-ilmailujärjestö on suositellut tätä järjestelmää vuodesta 1979 [8] . Maaliskuussa 2000 Yhdysvaltain liittovaltion ilmailuhallinto muutti lentokoneiden käyttöä koskevia sääntöjä - kaikki Yhdysvalloissa rekisteröidyt suihkuturbiinikoneet, jotka on valmistettu 29. maaliskuuta 2002 jälkeen ja joissa on vähintään kuusi matkustajapaikkaa (ilma-aluksen päällikön ja perämiehen paikkoja lukuun ottamatta) varustettu liittovaltion viraston [5] [9] hyväksymällä TAWS-järjestelmällä .

Ennen GPWS-järjestelmän käyttöönottoa CFIT-lento-onnettomuuksia tapahtui keskimäärin 3,5 vuodessa, ja 1970-luvun puoliväliin mennessä järjestelmän käyttöönotto auttoi vähentämään tämän määrän kahteen vuodessa. Vuoden 2006 raportin mukaan Yhdysvaltain ilmatilassa vuoden 1974 jälkeen (sen jälkeen, kun GPWS-järjestelmällä varustettiin lentokoneita) ei ole rekisteröity yhtään matkustajien kuolemaan johtanutta CFIT-tapahtumaa [10] . vielä vuoden 1974 jälkeen tapahtui onnettomuuksia, jotka ovat mahdottomia estetty johtuen ns. "kuolleesta vyöhykkeestä", johon varhaiset GPWS-järjestelmät eivät pääse. Tämä johti varoitusjärjestelmien jatkokehitykseen. Vanhojen TAWS-järjestelmien asentaminen, EGPWS:n poistaminen käytöstä tai varoitusten huomiotta jättäminen, jos lentoasema ei ole tietokannassa, jättää lentokoneen silti haavoittuvaiseksi [11] .

Kuinka järjestelmä toimii

Järjestelmä seuraa lentokorkeutta, jossa lentokone lentää: korkeustiedot tulevat radiokorkeusmittarista. Tietokone tallentaa kaikki saapuvat tiedot ja suorittaa laskelmia, joiden perusteella selvitetään, onko tilanne vaarallinen. Miehistö saa erilaisia ​​audiovisuaalisia viestejä vaaratilanteissa:

• jos lasku on liian nopea: "SINK RATE" "PULL UP"
• jos lähestytään liian nopeasti maahan: "TERRAIN" "PULL UP"
• jos korkeus putoaa lentoonlähdön tai kiertoradan jälkeen: "DON'T SINK"
• vaarallisissa laskeutumisolosuhteissa:
  • "TOO LOW - GEAR" (alavaunu ei-laskuasennossa)
  • "TOO LOW - FLAPS" (koneisointi ei-laskeutumisasennossa)
  • "TOO LOW - TERRAIN" (yhdistää yllä olevat)
• liian suuri poikkeama liukukulman alapuolella: "GLIDESLOPE"
• kallistuskulma liian korkea: "BANK ANGLE"
• tuulenleikkaushälytys: "WINDSHEAR"

Perinteisillä GPWS-järjestelmillä on heikko kohta. Koska ne voivat kerätä tietoja vain maan pinnalta, heidän on määritettävä myös mahdollinen maasto, mutta jyrkän maaston muutoksen (esimerkiksi jyrkän rinteen ilmaantuessa) järjestelmä ei kuitenkaan ilmoita miehistöä, kunnes heillä on hyvin vähän aikaa jäljellä mihinkään väistämiseen. Näiden puutteiden korjaamiseksi kehitettiin 1990-luvulla uusi järjestelmä nimeltä EGPWS. Sen tietokanta sisältää tietoa maapallon ympärillä olevasta maastosta, kaikki sen työ perustuu GPS - tekniikkaan. Lentotietokoneet vertaavat lentokoneen nykyistä sijaintia ja sen alla olevaa maastoa maakarttoihin. Näyttö auttaa lentäjiä navigoimaan ja löytämään korkeimmat ja alimmat kohdat lentokoneen lähellä kulloinkin. Tällä hetkellä ohjelmistokehittäjät ratkaisevat ongelmia, kuten varoituksen puuttuminen tai myöhäinen varoitus (tai väärä vastaus).

Ei varoitusta

Suurin syy lentokoneiden maahan törmäyksiin siinä tapauksessa, että GPWS:ltä ei saatu varoituksia, on kiitotien aliampuminen . Jos laskutelineet ja läpät ovat pidennettyjä, GPWS ei anna varoituksia odottaessaan lentokoneen laskeutumista. EGPWS-järjestelmä sisältää TCF ( Terrain clearance floor  ) -toiminnon, joka varmistaa GPWS:n suojauksen ja tarvittavien signaalien toimituksen myös laskeutumiseen valmistautuessa.

Myöhäinen varoitus tai virheellinen vastaus

GPWS-hälytys tulee yleensä suuren kuormituksen aikana, mikä voi jopa pelotella miehistöä. Joskus lentokone ei ole ohjaajan mielestä siinä pisteessä, missä sen pitäisi olla, ja siksi GPWS-varoituksiin reagoiminen voi olla hyödytöntä, koska ne suoritetaan liian myöhään. Varoitusaika voi olla lyhyt myös, jos lentokone lentää jyrkkää rinnettä pitkin, koska alaspäin suunnattu radiokorkeusmittari on pääinstrumentti, joka laskee mahdolliset vaaralliset olosuhteet. EGPWS parantaa maanläheisyyden tunnistusominaisuuksia tarjoamalla kaikki tiedot näytöillä.

GPWS-tapaukset

On olemassa yksityiskohtainen luettelo toimenpiteistä, joita molempien pilottien on noudatettava samanaikaisesti GPWS- tai EGPWS-varoituksen sattuessa. Joissakin tapauksissa lentäjät eivät kuitenkaan noudata ohjeita, mikä johti traagisiin seurauksiin: useimmissa tapauksissa lentäjät eivät ehtineet noudattaa kaikkia tarvittavia ohjeita.

• 28. marraskuuta 1979 Air New Zealand DC -10 syöksyi Mount Erebusiin Ross Islandilla Etelämantereella tappaen kaikki 257 ihmistä. Kone poikkesi kurssilta väärin asetetun reitin vuoksi: vaikka GPWS-hälytysjärjestelmä toimi ajallaan, lentäjät eivät päässeet nousemaan korkeuteen eivätkä välttyneet törmäyksestä vuoreen.
• 9. kesäkuuta 1995 Havilland Canada Dash 8, jonka omistaa Ansett New Zealand, kaatui lähellä Palmerston Northin kaupunkia Tararuan vuoristossa. 4 ihmistä kuoli ja 17 loukkaantui. Tutkimuksessa todettiin, että radiokorkeusmittarin antennit aiheuttivat toimintahäiriön GPWS-järjestelmässä, vaikka Transport Accidents Investigation Commission (TAIC) myöhemmin kiisti tämän.
• 20. joulukuuta 1995 lähellä Calia American Airlinesin Boeing-757 syöksyi El Deluvio -vuorelle laskeutumislähestymisen aikana ja romahti kokonaan. Koneessa olleesta 163 ihmisestä neljä selvisi hengissä. Miehistö teki sarjan virheitä ilmoittaen suunnan väärin ja suuntasi suoraan vuorelle. 12 sekuntia ennen törmäystä GPWS-järjestelmä toimi, mutta lentäjät eivät ehtineet nousta korkeutta päälle kytketyn ilmajarrun vuoksi.
• 2. lokakuuta 1996 Aeroperú Boeing 757 syöksyi maahan lähellä Limaa ja kuoli 70 ihmistä. Ennen lentoonlähtöä useita antureita sinetöitiin eristeteipillä, jota ei koskaan poistettu: tiivistyksen vuoksi osa antureista alkoi antaa vääriä lukemia ja muiden antureiden ristiriitaiset lukemat johtivat vikaan ja lukuisiin hälytyksiin. Kone syöksyi veteen lentäjien yrityksistä huolimatta.
• 1. joulukuuta 1974 Trans World Airlinesin Boeing 727 syöksyi maahan Washingtonin lähellä . Miehistön virheistä johtuen, lähettäjän käskyä väärin tulkittaessa, kone alkoi laskeutua kohti lentokenttää ja putosi turvallisen korkeuden alapuolelle, minkä jälkeen se törmäsi Mount Weatheriin. Signaali maan vaarallisesta läheisyydestä vastaanotettiin ajoissa, mutta lentäjät eivät nähneet vuorta sumussa eivätkä heillä ollut aikaa nousta korkeuteen. 92 ihmistä kuoli.
• 7. maaliskuuta 2007 Boeing 737 syöksyi maahan Yogyakartan kaupungin lähellä Indonesiassa ja kuoli 21 ihmistä. Lentäjä, joka laskeutui koneeseen, ei vastannut GPWS-signaaliin, joka edellytti ajamista toiselle kierrokselle ja vaati siivekkeiden vapauttamista. Perämies ei noudattanut käskyä, koska ne saattoivat repeytyä irti lentokoneen suuren nopeuden vuoksi, mutta ei selittänyt toimintansa syitä. Lentokoneen komentajaa syytettiin taposta tutkinnan tulosten perusteella [13] , mutta lopulta Indonesian korkein oikeus vapautti lentäjän täysin syytteen nostamiseen vedoten ICAO:n virallisten asiakirjojen perusteella rikossyytteiden nostamiseen.
• 23. tammikuuta 2008 Casa C-295M syöksyi maahan Miroslavetsin lähellä.Puolan ilmavoimien omistama . Yksikään kyydissä olleista 20 ihmisestä ei selvinnyt hengissä. Lentokone oli varustettu parannetulla maanläheisyysvaroitusjärjestelmällä (EGPWS), mutta äänivaroitus sammutettiin, eikä lentäjää koulutettu käyttämään tätä järjestelmää [14] .
• 21.2.2008 lähellä Meridaa ATR 42-300:n lennon aikana GWPS-järjestelmä toimi vaarallisella lähestymisellä esteeseen, mutta 28 sekunnissa ohjaajat eivät onnistuneet saavuttamaan haluttua korkeutta. Kone syöksyi matalalla La Cara del Indioon ja tappoi kaikki koneessa olleet 43 ihmistä.
• Huhtikuun 10. päivänä 2010 Smolenskin lähellä syöksyi Tu-154-kone , jolla lensi presidentti Lech Kaczynskin johtama suuri puolalainen valtuuskunta. Se, että lentokone törmäsi maahan hallitulla lennolla, todettiin: kukaan 96 matkustajasta ja miehistön jäsenestä ei selvinnyt onnettomuudesta [15] [16] [17] [18] [19] . Huolimatta Universal Avionics Systemsin Tucsonin valmistamasta TAWS-järjestelmästä ja sen täydestä toimivuudesta lennon aikana [20] [16] [21] , Smolenskin lähellä oleva lentokenttä, jolle kone oli laskeutumassa, ei ollut TAWS-tietokannassa. [22] [23] .
• 22. toukokuuta 2010 Boeing-737 syöksyi maahan Mangaloressa, Intiassa : lentokoneen komentaja ei huomioinut EGPWS-järjestelmän ja perämiehen varoituksia yrittäessään laskeutua. Hän lisäsi laskeutumisnopeuttaan liian nopeasti, ja kone osui maahan ja lensi rotkoon. 166 ihmisestä vain 7 selvisi.

Järjestelmien käyttö ilmailussa

Civil

TAWS-laitteisto ei ole pakollinen asennettaessa mäntämoottorilentokoneisiin, mutta TAWS Type C on mahdollinen. Yleensä TAWS on pakollinen asennettaessa suihkuturbiinikoneeseen, jossa on vähintään kuusi matkustajapaikkaa. AlliedSignal (ennen fuusiota Honeywellin kanssa) valmisti kompaktin ja edullisen version EGPWS :stä yleisilmailu- ja yksityislentokoneita varten [24] .

Armeija

Sotilaskoneet lentävät usein nopeasti ja matalalla, joten mahdollisen törmäyksen lentorata on määritettävä suurella tarkkuudella. Tavallinen GPWS-järjestelmä, joka "näyttää" vain alaspäin, ei sovellu tähän. Sotilaslentokone tarvitsee parannetun järjestelmän, joka sisältää tiedot radiokorkeusmittarista, inertialavigointijärjestelmästä (INS), GPS-navigaattorista ja lennonohjausjärjestelmästä, jotta lentoreitti voidaan ennustaa tarkasti jopa 5 km:n päähän. Digitaalisten maasto- ja estekarttojen avulla voit määrittää, tapahtuuko törmäys, jos lentokone ei saavuta haluttua korkeutta määritetyllä ylikuormituksella . Jos törmäys on mahdollinen, ohjaamossa kuuluu hälytyksiä.

Samanlaista järjestelmää käytetään Eurofighter Typhoonissa [25] . Yhdysvalloissa rekisteröitiin tapaus sotilaallisen GPWS-järjestelmän toiminnasta nimeltä Auto-GCAS ( englanniksi  Automatic Ground Collision Avoidance System , "Automatic Ground Collision Avoidance System") - 5. toukokuuta 2016 F-16- koulutuksessa. hävittäjä, lentäjä menetti tajuntansa liiallisen ylikuormituksen vuoksi, kun hänen koneensa lensi nopeudella 1207 km/h (652 solmua) 55 asteen kulmassa 2670 m:n korkeudelta. törmäys, toimi automaattisesti ja auttoi pelastamaan lentäjän hengen [26] .

Katso myös

• Luettelo ilmailu- ja radioelektronisten laitteiden nimien lyhenteistä
• ACAS (Airborne Collision Avoidance System)
• Lentokentän liikkumisen turvajärjestelmä(AMAS)
• ASDE-X(Airport Surface Detection Equipment, malli X) - laitteet kiitotien pinnan havaitsemiseen, malli X
• Äänitiedottaja
• Sähköinen kauko-ohjausjärjestelmä
• TERPROM
• Lentokoneen törmäyksenestojärjestelmä (TCAS)

Muistiinpanot

1. ↑ Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS) - Honeywell Aerospace Engineering . 1.honeywell.com. Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 2. lokakuuta 2011. (määrätön)
2. ↑ Maaston välttämis- ja varoitusjärjestelmä (TAWS) . Haettu 4. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 4. syyskuuta 2018. (määrätön)
3. ↑ Tekninen standarditilaus. Aihe: MAASTOTIETOJA JA VAROITUSJÄRJESTELMÄ . Käyttöpäivä: 4. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 22. heinäkuuta 2011. (määrätön)
4. ↑ GPWS, EGPWS, TAWS. Maan läheisyyden varoitusjärjestelmät. | SKYNAV . skynav.ru. Haettu 15. lokakuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 15. lokakuuta 2018. (Venäjän kieli)
5. ↑ 1 2 3 4 Huomautus: Alkuperäinen teksti kopioitu US FAA Circular AC23-18 [1] Arkistoitu 1. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa
6. ↑ (§§ 121.360 ja 135.153) (39 FR 44439, 18. joulukuuta 1974)
7. ↑ Keksi nyt | Hall of Fame | haku | Keksijäprofiili . Invent.org (8. maaliskuuta 1932). Käyttöpäivä: 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 27. syyskuuta 2011. (määrätön)
8. ↑ Personality Flight Aerospace Industry Awards 1999 . Haettu 26. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 21. huhtikuuta 2019. (määrätön)
9. ↑ sek. 121.354 - Maastotieto- ja varoitusjärjestelmä . Liittovaltion ilmailuhallinto . Haettu 29. huhtikuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 19. elokuuta 2009. (määrätön)
10. ↑ Nicholas Sabatini. Onnettomuustason alaspaine (linkki ei ole käytettävissä) . Liittovaltion ilmailuhallinto . Haettu 19. maaliskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 7. lokakuuta 2006. (määrätön) 
11. ↑ "Lotniska w Smoleńsku mogło nie być w bazie GPWS" - Polska - Informacje - portaali TVN24.pl - 27.04.2010 . Tvn24.pl (27. huhtikuuta 2010). Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 29. syyskuuta 2011. (määrätön)
12. ↑ Historiallinen tekninen standarditilaus . rgl.faa.gov . Haettu 26. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 20. maaliskuuta 2017. (määrätön)
13. ↑ Garuda Indonesian lentäjä pidätettiin törmäyslakimiehen takia . Reuters (5. helmikuuta 2008). Haettu 4. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 4. syyskuuta 2018. (määrätön)
14. ↑ ASN Lento-onnettomuus CASA C-295M 019 Miroslawiec AB . aviation-safety.net. Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 25. kesäkuuta 2011. (määrätön)
15. ↑ Wacław Radziwinowicz, Moskova, mich. Sledztwo. Jak doszło tehdä katastrofi . Wyborcza.pl (19. huhtikuuta 2010). Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 15. toukokuuta 2011. (määrätön)
16. ↑ 12 Levin , Alan . Laite herättää kysymyksiä Puolan kaatumisessa , USA Today  (13. huhtikuuta 2010). Arkistoitu alkuperäisestä 17. huhtikuuta 2010. Haettu 26. elokuuta 2018.
17. ↑ Tu-154 mial järjestelmä ostrzegania. Nie zadzialał? . Tvp.Info (15. huhtikuuta 2010). Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 4. lokakuuta 2011. (määrätön)
18. ↑ Smolot prezydenta nie miał prawa się rozbić! . tosiasia.pl. Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 17. heinäkuuta 2011. (määrätön)
19. ↑ Wprost 24 - Nie było nacisków na załogę Tu-154, zapis czarnych skrzynek będzie upubliczniony . Wprost.pl (16. huhtikuuta 2010). Haettu 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 7. kesäkuuta 2011. (määrätön)
20. ↑ "Scream (NV)" Arkistoitu 26. elokuuta 2018 Wayback Machinessa  (venäjäksi)
21. ↑ Arkistoitu kopio (linkki ei saatavilla) . Haettu 26. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 25. maaliskuuta 2010. (määrätön) 
22. ↑ Yritykset, Universal Avionics Systems Universal Avionics - Virhesivu (linkki ei ole käytettävissä) . www.uasc.com . Haettu 26. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 17. heinäkuuta 2011. (määrätön) 
23. ↑ Yritykset, Universal Avionics Systems Universal Avionics - Virhesivu (linkki ei ole käytettävissä) . www.uasc.com . Haettu 26. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 18. syyskuuta 2017. (määrätön) 
24. ↑ AeroWorldNet(tm) - AlliedSignal kehittää uutta EGPWS:ää, näyttöä yleisilmailumarkkinoille [17. toukokuuta 1999] . AeroWorldNet (17. toukokuuta 1999). Käyttöpäivä: 17. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 6. tammikuuta 2012. (määrätön)
25. ↑ Eurofighter Typhoon - BAE SYSTEMS toimittaa ensimmäisen Eurofighter Typhoon -varoituksen maan läheisyydestä . Arkistoitu 3. helmikuuta 2008.
26. ↑ Auto-GCAS pelastaa tajuttoman F-16-pilotin – USAF:n turvaluokiteltua materiaalia . aviationweek.com . Haettu 26. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 11. lokakuuta 2016. (määrätön)

Linkit

• GPWS, EGPWS (TAWS). Maan läheisyyden varoitusjärjestelmät  (venäläinen)
• C. Donald Bateman National Inventors Hall of  Famessa
• AeroWorldNet - 1999 EGPWS-  kustannukset
•  Eurofighter Typhoon - BAE SYSTEMS toimittaa ensimmäisen Eurofighter Typhoon -varoituksen maan läheisyydestä
• FlitePartners-sivu  STC :n EGPWS-asennuksista
• Ground Proximity Warning System (GPWS  )
• Honeywell Aerospace EGPWS  -verkkosivusto
• Ohjaamon  varoitusäänet
•  Ennakoiva etutörmäysvaroitusjärjestelmä