GPWS, EGPWS (TAWS).

Как известно, все проблемы в авиации из-за наличия земли. Каким образом можно обезопасить воздушное судно от столкновения с землей и другими препятствиями? В первую очередь устанавливаются маршруты полета, процедуры маневрирования в районе аэродрома. Безопасные высоты полета публикуются как для конкретных маршрутов и процедур, так и для целых районов (например в районе аэродрома или в секторе векторения). Выполнение полета с соблюдением всех установленных ограничений, а также соблюдение метеорологических минимумов гарантирует безопасный пролет всех препятствий. Тем не менее, по-прежнему существует опасность столкновения воздушных судов с препятствиями. Речь идет в первую очередь о человеческом факторе. Это может быть навигационная ошибка экипажа или ошибка диспетчера при векторении. Кроме того, хоть и крайне маловероятны, потенциально возможны отказы навигационного оборудования.

Последним рубежом защиты от столкновения c препятствиями являются системы предупреждения об опасной близости земли GPWS и EGPWS.

<

Немного истории. Что такое CFIT?

В 70-х годах в США впервые был введен термин CFIT (Controlled Flight into Terrain), что означает столкновение исправного воздушного судна с землей (перевод ИКАО), или столкновение воздушного судна с рельефом в управляемом полете, что будет правильнее, так как определение ИКАО не дает понимания того, к чему относить столкновение с водной поверхностью. Далее под понятием «земля» мы будем понимать и водную поверхность.

CFIT — это вид авиационного происшествия, причиной которого явилось столкновение исправного и управляемого воздушного судна с земной поверхностью, препятствием. Экипаж, как правило, до последнего момента находится в неведении о приближающейся опасности. К CFIT не относят катастрофы, произошедшие на взлете или посадке связанные с ошибками в пилотировании, например, авиационное происшествие, причиной которого явилась потеря скорости на глиссаде и недолет до ВПП.

Большое количество жертв катастроф CFIT показало необходимость разработки и обязательного внедрения некой системы, которая могла бы выдавать предупреждения об опасной близости земли, что позволило бы экипажу своевременно предпринять действия по уклонению от препятствия, тем самым обеспечив дополнительный уровень защиты на случай ошибки экипажа или отказа навигационного оборудования.

Такой системой стала GPWS (Ground Proximity Warning System) или система предупреждения об опасной близости земли. С конца 70-х годов большинство воздушных судов осуществляющих коммерческие перевозки уже были оборудованы GPWS.

«Базовая» GPWS.

Сигналы GPWS об опасной близости земли формируются исходя из оценки истинной высоты полета (определенной по радиовысотомеру), вертикальной скорости, положения относительно глиссады и конфигурации воздушного судна, т.е. положения шасси и механизации крыла.

Примеры сигналов GPWS.

Сигнал речевого информатора	Условия срабатывания
TERRAIN	Скорость приближения земли выше порогового значения
DON’T SINK	Потеря высоты при взлете или уходе на второй круг (отрицательная вертикальная скорость)
GLIDE SLOPE	Уклонение ниже глиссады
SINK RATE	Вертикальная скорость снижения больше порогового значения для данных условий
TOO LOW, FLAPS	Малая скорость, малая высота, механизация крыла в непосадочном положении
TOO LOW, GEAR	Малая скорость, малая высота, шасси не в посадочном положении
TOO LOW, TERRAIN	Высокая скорость, малая высота, шасси или механизация в непосадочном положении
PULL UP	Сигнал следует после других сигналов при неисправлении траектории полета или конфигурации воздушного судна

Кроме того, GPWS выдает ряд сигналов, которые формируются на основании сигналов других систем, например сигнал о сдвиге ветра (WINDSHEAR) и превышении допустимого угла крена (BANK ANGLE).

Отсчет высоты на посадке также является функцией GPWS. При этом сигналы 1000 и 500 футов формируются на основании относительной барометрической высоты, а сигналы 100, 50, 30, 20 и 10 футов по данным радиовысотомеров.

Очевидно, что при полете в горной местности, традиционная GPWS может быть крайне неэффективна. При полете курсом на гору с крутым склоном время проходящее от срабатывания сигнализации до столкновения недостаточно для уклонения от препятствия, а при столкновении с вертикальной поверхностью на больших превышениях, сигнализация и вовсе не успевает сработать. Серьезным недостатком GPWS является невозможность системы выдавать предупреждения о сближении с землей, если воздушное судно находится в посадочной конфигурации и снижается с нормальной вертикальной скоростью.

EGPWS (Enhanced-GPWS).

Блок EGPWS фирмы Honeywell.

Следующее поколение систем предупреждения об опасной близости земли получило название EGPWS (Enhanced-GPWS, т.е. улучшенная). Главным отличием EGPWS от базовой GPWS является функция FLTA (Forward Looking Terrain Avoidance), т.е. функция оценки угрозы столкновения с препятствиями по курсу полета. В состав EGPWS входит обновляемая база данных, которая включает информацию о препятствиях вокруг основных аэродромов и менее точные данные рельефа по региону полетов. Информация из базы данных при использовании соответствующего режима выводится на навигационные дисплеи в кабине экипажа.

Отображение рельефа на навигационным дисплее B737NG.

Рассмотрим примеры индикации и сигнализации применяемые EGPWS фирмы Honeywell устанавливаемой на самолет Boeing-737NG.

Цвет выводимой на дисплей индикации зависит от разницы в высоте полета и высоты препятствия:

• зеленый: превышение рельефа на 500 футов ниже высоты полета
• желтый (янтарный): превышение рельефа относительно высоты полета находится в диапазоне 500 футов ниже – 2000 футов выше
• красный: превышение рельефа на 2000 футов выше высоты полета

Примеры сигналов EGPWS (кроме сигналов GPWS).

Сигнал речевого информатора	Условия срабатывания
TERRAIN, TERRAIN, PULL UP	За 20-30 секунд до расчетного столкновения с рельефом
CAUTION TERRAIN	За 40-60 секунд до расчетного столкновения с рельефом
TOO LOW, TERRAIN	Снижение ниже безопасной высоты при нахождении большом на удалении от аэродрома включенного в базу данных EGPWS
OBSTACLE OBSTACLE, PULL UP	За 20-30 секунд до расчетного столкновения с искусственным препятствием
CAUTION OBSTACLE	За 40-60 секунд до расчетного столкновения с искусственным препятствием

Команда PULL UP имеет приоритет над любыми другими командами, в том числе командами TCAS. При срабатывании сигнализации PULL UP экипаж отключает автопилот и автомат тяги, убирает интерцепторы если они выпущены, в ручном режиме выводит двигатели на максимальный режим работы и незамедлительно переводит самолет в набор высоты. При необходимости, тангаж может быть увеличен вплоть до срабатывания сигнализации о приближении скорости сваливания.

При своевременных и правильных действиях со стороны экипажа обеспечивается безопасное расхождение с препятствием.Работа системы может быть ограничена экипажем в ручную, как правило, в кабине устанавливается три переключателя, отключающих от системы данные о рельефе, положении шасси или положении механизации крыла.

К слову, отключение данных о рельефе привело к катастрофе самолета Shukhoi Superjet-100 9 мая 2012 в Индонезии. Экипаж выполнял визуальный демонстрационный полет на малой высоте в горной местности в незнакомом для себя районе. Самолет столкнулся со склоном горы Салак. Погибли все 45 человек находившихся на борту.

Место катастрофы Superjet-100 в Индонезии.

Чем отличается TAWS от EGPWS?

После появления EGPWS в США был принят стандарт TSO-C151B, в котором четко прописывались требования к такого рода системам, этот стандарт действует и сегодня. В данном документе была введена классификация систем предупреждения столкновений с землей. Системы, включающие базу данных рельефа и препятствий, а значит имеющие функцию FLTA, отнесены к системам TAWS (Terrain Awareness and Warning System). Другими словами, EGPWS является частным случаем TAWS.