УДК 656.7.084

О возможности применения новой бортовой системы предупреждения столкновений ACAS X в гражданской авиации

Лобанов Георгий Михайлович – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы обеспечения безопасности полётов путём предотвращения столкновений воздушных судов между собой. Проводится анализ возможности внедрения одной из новых бортовых систем предупреждения столкновений ACAS X.

Ключевые слова: авиация, безопасность полётов, бортовая система, предупреждение столкновений, вероятностная модель.

Столкновения пассажирских самолетов являются одними из самых разрушительных катастроф, которые только можно вообразить. Передовые бортовые системы предотвращения столкновений (-далее БСПС) могут их предотвращать и служат «последним рубежом защиты» от серьёзных авиационных происшествий. Чтобы удовлетворить растущий спрос на выполнение полётов при сохранении безопасности, было разработано новое поколение систем предотвращения столкновений Airborne Collision Avoidance System X (-далее ACAS X).

В настоящее время на самолётах гражданской авиации используется БСПС Traffic Collision Avoidance System II (-далее TCAS II). Она уже много лет неоднократно демонстрировала свою ценность в предотвращении столкновений в воздухе. По оценкам, в Европе данная система снизила риск столкновения в воздухе как минимум в 5 раз.

Предполагается, что ACAS X в конечном итоге заменит TCAS II.

Двумя принципиальными отличиями ACAS X от системы TCAS II являются логика предотвращения столкновений и источники данных наблюдения.

1

Рисунок 1. Принципиальные отличия TCAS II и ACAS X [3].

Принцип работы TCAS II

TCAS II полностью полагается на методы опроса с использованием транспондеров на воздушном судне для определения текущего и будущего местоположения нарушителя. Если отслеживаемый самолет идентифицирован как потенциальная угроза и также оснащен TCAS, две системы TCAS координируют свои предупреждения. Существующие консультативные системы TCAS выдают предупреждения, основанные на времени наибольшего сближения и прогнозируемом расстоянии столкновения, опираясь на набор фиксированных правил, которые моделируют диапазон возможных реакций пилота.

Принцип работы ACAS X показан в 2 режимах

Автономная разработка

ACAS X основана на вероятностной модели, которая обеспечивает статистическое представление будущего местоположения воздушного судна. Она также учитывает цели системы в области безопасности и эксплуатации, позволяя настраивать логику для конкретных процедур или условий воздушного пространства. Эта информация вводится в процесс оптимизации динамического программирования для определения наилучшего плана действий в зависимости от текущей ситуации. При оптимизации учитывается система соотношения выгод и затрат для выбора действия, которое принесет наибольшую выгоду (например, поддержание безопасного эшелонирования при реализации эффективного маневра уклонения).

Работа в режиме реального времени

В режиме реального времени ACAS X используются различные модели, такие как вероятностная модель датчика, учитывающая характеристики ошибок датчика, для оценки распределения состояний, которое представляет собой распределение вероятностей по текущим позициям, скоростям воздушного судна и оценки их будущей траектории. Эта информация, наряду с оптимизированным руководством с автономного этапа, позволяет системе предоставлять рекомендации пилотам по разрешению, чтобы помочь им избежать столкновений. Рекомендации адаптированы к конкретным обстоятельствам и могут включать рекомендации по предотвращению конфликта или принятию других мер для обеспечения безопасности.

2

Рисунок 2. Логика предотвращения столкновений ACAS X на двух отдельных этапах [4, с.1-2].

Преимущества использования БСПС ACAS X

  1. Уменьшение количества «ненужных» предупреждений

TCAS – это эффективная система, которая работает по назначению, но она может выдавать предупреждения в ситуациях, когда воздушные суда итак безопасно разведены.

  1. Адаптируемость к будущим операциям

Планы Single European Sky ATM Research и Next Generation Air Transportation System включают новые концепции, которые позволят сократить расстояние между воздушными судами, но TCAS в его нынешнем виде не может быть использован с этими изменениями и будет давать большое число предупреждений.

  1. Возможность предотвращения столкновений любого вида авиации и беспилотных систем

TCAS II применяется только к воздушным судам, отвечающим определенным критериям летно-технических характеристик (например, минимальная скорость набора высоты 2500 футов в минуту), за исключением авиации общего назначения и беспилотных систем. Использование технологий наблюдения будущего широко используют новые источники наблюдения, такие как спутниковая навигация и автоматическое зависимое наблюдение. Однако TCAS II по-прежнему полагается исключительно на бортовые транспондеры, что ограничивает ее способность в полной мере использовать эти достижения.

  1. Минимальные изменения

Аппаратное обеспечение, используемое ACAS X (антенны, процессоры и дисплеи), такое же, как и в современных системах TCAS II, и диапазон сообщений RA (рекомендации по разрешению) остается прежним. В результате пилоты и авиадиспетчеры не заметят никакой разницы при переходе с TCAS II на ACAS X, поскольку он полностью совместим с существующими системами TCAS.

Заключение

В статье были описаны принцип работы новой бортовой системы предупреждения столкновений ACAS X, её отличия от системы, используемой в настоящее время, а также преимущества, которые отвечают современным запросам безопасности и эффективности выполнения полётов в гражданской авиации.

Список литературы

  1. Руководство по системе предотвращения столкновений в воздухе (ACAS) (Doc 9863), 2006;
  2. ACAS Guide Airborne Collision Avoidance Systems, March, 2022;
  3. Current and future operations of airborne collision avoidance systems, Bangkok, 5-6 November 2018;
  4. NetAlert 17 June 2013 №17: ACAS X – the future of airborne collision avoidance.

Интересная статья? Поделись ей с другими: