БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ САМОЛЕТОВ В ВОЗДУХЕ TCAS 1

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ САМОЛЕТОВ В ВОЗДУХЕ (TCAS) 1

Требования ИКАО к системам предотвращения столкновений в воздухе. n n n n n Возможность установки на всех классах ВС. Маневры должны выполняться автоматически и быть совместимыми с летными характеристиками ВС. Команды на маневр должны вырабатываться в реальном масштабе времени и указывать направление маневра. Должны функционировать независимо от метеоусловий. Не должны создавать помех другим РТС ВС. Команды должны быть четкими , исключающими неоднозначность. Должны соответствовать установленным нормам эшелонирования и быть совместимыми с системой УВД. Должны предотвращать столкновения реально большого количества ВС. Рекомендуемые маневры не должны приводить к уменьшению действующих норм эшелонирования. 2

График требований Евроконтроля. n n n С 1 января 2000 года ВС с весом выше 15 000 кг и количеством пассажирских мест свыше 30 должны быть оборудованы системой БСПС II. С 1 января 2005 года ВС с весом выше 700 кг и количеством пассажирских мест свыше 19 должны быть оборудованы системой БСПС II. С 2003 года после катастрофы в ВП Индии внесено предложение о поэтапном обязательном оснащении системой БСПС II всех ВС включая грузовые и военно – транспортныее во всемирном 3

Назначение БСПС ТКАС II. n n n Бортовая Система Предупреждения Столкновений самолетов в воздухе предназначена для заблаговременного предупреждения экипажа о предупреждении экипажа о появлении в воздушном пространстве других ВС , оборудованных аналогичной системой или самолетным ответчиком УВД с режимом (А+С). БСПС – дополняют визуальный контроль воздушной обстановки пилотами и работу наземных служб УВД в пределах контролируемого пространства. И являются основным средством в неконтролируемом пространстве. Cистема ТКАС II обеспечивает выдачу предупреждений до скорости сближения 2230 км/час (1200 узлов) и вертикальной скорости – 50. 8 м/сек. (10 000 футов /мин) 4

Обязанности экипажа при получении рекомендации от БСПС. n n Выполнять соответствующие рекомендации по выполнению вертикального маневрирования , если это не представляет угрозы для безопасности полета. Не осуществлять маневрирование в направлении противоположном рекомендуемому. Строго выполнять рекомендации БСПС даже в том случае , если они противоречат указанию диспетчера УВД. Уведомить диспетчера УВД о выполнении маневра , вызванных рекомендацией БСПС. 5

Разновидности (типы) БСПС I • Предоставляет экипажу ВС только консультативную информацию о близком воздушном движении (ТА) • Предоставляет экипажу как консультативную информацию (ТА) так и рекомендации по разрешению конфликтной ситуации (RA) путем БСПС II маневрирования только в вертикальной плоскости. • Предоставляет экипажу как (ТА) так и (RA) путем маневрирования в вертикальной и /или в БСПСIII горизонтальной плоскостях. 6

Режимы приемоответчиков (Транспондеров) Режим А Режим С Режим S • В ответном сигнале закодирован только «сквок» (Цифровой четырехзначный идентификационный код. ) Данных о высоте полета нет. • Вместе с кодом в сигнале присутствует информация о высоте полета воздушного судна. • • Транспондер работает избирательно , когда запрашивают именно его. • В ответе содержится информация о скорости , высоте , бортовом номере и координатах GPS. 7

Недостатки режимов А и С. n n n Низкая помехозащищенность. Каждая система ТСАS принимает ответы и на чужие запросы, что при большой плотности движения приводит к возникновению синхронных помех, искажению дальномерной информации , следовательно и к ложным решения об угрозе столкновения. Недостаточная информативность. (передача информации о высоте с округлением до 100 футов приводит к погрешности дискретизации 10 процентов. ) Невозможно скоординировать маневрирование конфликтующих ВС при отсутствии на одном из них системы ТКАS. 8

Достоинства режима S n n n n Повышенная помехозащищенность. Высокая информативность. Кодирование высоты с шагом – 25 футов. Возможность передачи через ответчик радиотелефонного позывного. Возможность передачи данных «земля – воздух» или «воздух» сообщениями длинной 112 бит Осведомленность экипажа ВС о воздушной обстановке. Всего предусмотрено 5 уровней вторичной радиолокации режима S. 9

Основные принципы ВРЛ режима S n n Каждое ВС имеет 24 разрядный двоичный код , позволяющий идентифицировать ВС и взаимодействовать (обмениваться информацией, осуществлять адресные приемопередачи) не только с наземными системами ВРЛ но и между самолетами. Адресные ответчики, входящие в состав ТКАС позволяют взаимно координировать рекомендуемые маневры для уклонения от столкновений. Кодирование высоты производится с шагом 25 футов. Бортовой ответчик является элементом передачи данных «земля – воздух» или «воздух – воздух» . n 10

Уровни вторичной радиолокации n n режима S 1 Уровень. Данные опознавания в режиме «А» и данные барометрической высоты в режиме «С» , в режиме «S» осуществлять адресные приемопередачи с кодированием данных о высоте с шагом 25 футов и приемопередача данных по линии «воздух – воздух» о взаимной координации рекомендуемых маневров длиной 112 бит. 2 Уровень. Дополнительно к уровню 1 передает информацию по линии «земля – воздух» и «воздух – земля» длиной 56 бит. Данная функция позволяет обеспечить совместимость данных плана полета с сообщениями бортового ответчика , что позволяет надежно наблюдать и соровождать ВС на наземной аппаратуре центра УВД. 11

Уровни вторичной радиолокации n n n режима S 3 Уровень. Доплнительно к возможностям уровней 1 и 2 есть прием удлинненых сообщений до 112 бит по каналу «земля – воздух» в целях УВД. 4 Уровень. Приемопередатчики обладают теми же возможностями , что при уровнях 1 3 и дополнительно имеет возможность передачи удлиненных сообщений по каналу «воздух – земля» . При этом обеспечивается доступ с земли к бортовым источникам данных для целей ОВД и контроля над полетом ВС. 5 Уровень. Обеспечивается возможность уровней 1 4 и дополнительно позволяет осуществлять доставку сообщений в условиях работы групп запросчиков наземных ВРЛ и систем ТКАС , обеспечивая высокую 12 пропускную способность.

Функции ТКАС II 13

Наблюдение за ВС нарушителями в БСПС. n n n n n Задача состоит в определении взаимного расположения всех ВС , слежения за их перемещением и прогнозирования опасного сближения. Функция наблюдения позволяет ВС запрашивать приемоответчики режимов А, С и S ВС находящихся в зоне действия системы. Отслеживается одновременно – 30 ВС для ТКАС II (50 ВС для ТКАS 2000. ) Дальность действия – 26 км для режимов А и С ; Дальность действия – 56 км для режимов S ; Скорость сближения – 2230 км/час; Погрешность дискретности при определении удаления – 15 метров; Погрешность пеленгов 7 10 сек ; Погрешность дискретности по высоте 30 метров ; Отсчет высоты всегда по стандартному 14 давлению. (1013, 25 г. ПА).

Пороговые значения определения высоты ВС 15

Наблюдения за ВС с приемоответчиками режимов А , С Вариант запроса «общий вызов в режиме С» , при этом система ТКАС не использует информацию окоде ВС т. к. не передает запросы в режиме «А» . На данные запросы ответчики режима S не отвечают, что снижает уровень синхронных помех. Используется методика «шепот – крик» , что позволяет разделить ВС по диапазонам дальности. Подавляются несинхронные помехи вызванные многолучевым расппространением радиоволн. Используется аналитический принцип использования прямого и отраженного сигналов. Если нет информации о высоте ВС , то высота принимается равной высоте собственного ВС. 16

Обнаружение угрозы столкновения n Основой определения угрозы столкновения – является фактор определения времени упреждения, которое зависит от: *Времени реакции пилота *Технических возможностей ВС *Условиями выполнения полета Алгоритмы работы осуществляются в циклическом режиме. Логическая программа предупреждения столкновений носит прогностический характер. 17

Консультативная информация о воздушном движении. n n n n Консультативная информация является эффективным дополнением к визуальному обнаружению ВС она исключает фактор внезапности возникновения угрозы. На индикаторах ТА предоставляется следующая информация: Удаление и пеленг ВС Высотное разделение Признак набора или снижения (вертикальная скорость не менее 2. 5 м/с) Примечание: Если не определен пеленг ВС нарушителя информация отображается под силуэтом собственного ВС текущей дальностью (в футах) И высотное разделение ( в сотнях футов) Если приемоответчик ВС нарушителя не сообщает высоту , а проверка дальности дает положительный результат высота ВС нарушителя принимается равной высоте своего ВС. 18 n

Консультативная информация о воздушном движении 19

Пример меток, отображаемых на дисплее ) . 8

Обнаружения угрозы столкновения. n n n n Обнаружение угрозы столкновения основывается на одновременной близости параметров ДАЛЬНОСТИ и ВЫСОТЫ. Логическая программа предупреждения столкновений носит прогностический характер. Требуемое время упреждения не зависит от скорости сближения ВС , а должно основываться на среднем времени реакции пилота и технических возможностях ВС. Обновление данных происходит с частотой – один раз в секунду. После обновления траекторий с помощью алгоритмов определяются ВС нарушители , представляющие потенциальную угрозу столкновения. Потенциальная угроза столкновения служит основанием для выдачи предупреждения ТА. При обнаружении реальной угрозы столкновения выдается команда столкновения с рекомендацией о маневрировании 21 RA

Логическая программа предупреждения столкновений. Прогноз ситуации Уровень чувствительности Время предупреждения 22

Уровни чувствительности. n n n Уровень чувствительности обеспечивает компромисс между необходимой защитой ВС и излишними сигналами тревоги. Каждый уровень определяет перечень конкретных значений параметров обнаружения угрозы. Уровень чувствительности может устанавливаться: Автоматичеески (в соответствии с высотой своего ВС) Вручную летным экипажем. 23

Уровни чувствительности. 24

Зависимость параметров уровней чувствительности. n n Плотность воздуха. Плотность воздушных судов в районе аэродрома и на воздушных трассах. n Различная управляемость и скороподъемность ВС n Близость земной поверхности. n Малая вероятность конфликтующих ВС при заходе на посадку. 25

Время предупреждения. n n n Критерий угрозы – время полета конфликтующих ВС до точки наибольшего сближения. Значение времени полета до точки наибольшго сближения является функцией от уровня чувствительности. Логическая программа осуществляет проверку дальности и высоты с каждым ВС находящимся в зоне действия ТКАS. Результат проверки дальности и высоты считается положительным если время меньше установленной пороговой величины. При малых скоростях сближения вводится дополнительная защита – критерий защитной дистанции. При малой относительной вертикальной скорости или полете в горизонте вводятся пороговые значения в вертикальной плоскости 26

Пороговая величина времени для ТА ( уровень 7). 27

Пороговая величина времени для RA. 28

Защищаемый обьем n n n Образованное виртуальное защищенное пространство вокруг собственного ВС имеет возможность автоматически изменять свое пространственное положение и обьем. Защищенный обьем определяется с помощью проверки дальности и высотного разделения. Вначале выполняется проверка дальности , при положительном исходе начинается проверка высоты. Воздушное судно обьявляется угрозой , когда обе проверки приводят к положительному результату. Размеры защищаемого обьема изменяются и зависят от скорости полета. При большей скорости обьемы увеличиваются , а у экипажа всегда остается одинаковый запас времени для принятия решения. 29

Защищаемый объем 30

Выбор рекомендации. Характеристики собственного ВС Характеристики ВС Барометрическая нарушителя высота Вертикальная скорость Наклонная дальность Изменение наклонной дальности Наличие работающей ТКАС Уровень чувствительности ТКАС Вертикальная скорость Барометрическая высота по стандартному давлению и близость ее к «потолку» Уровень чувствительности Близость к земной поверхности. 31

Этапы выработки рекомендаций Этапы Выбор направления полета (вверх или вниз) Выбор степени жесткости рекомендации 32

Выбор направления полета. 33

Выбор направления полета. 34

Выбор направления полета 35

Выбор степени жесткости рекомендации. Степень жесткости рекомендации ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ первичные вторичные 36

Ограничивающие рекомендации n n n Ограничивающие – рекомендации не требующие изменения вертикальной скорости. Первичные – корректирующие рекомендации , которые требуют изменения вертикальной скорости + 7. 6 – 10 М/сек. Вторичные – корректирующие рекомендации , которые могут выдаваться после первичных. Направлены на увеличение вертикальной скорости до значений + 12. 5 – 15 м/сек , либо на изменение направления маневрирования на противоположное. 37

Представление рекомендаций. n Следите за вертикальной скоростью 38

Представление рекомендаций n Сохраняйте вертикальную скорость 39

Представление рекомендаций n Сохраняйте вертикальную скорость с пересечением 40

Типовая фразеология радиообмена при срабатывании ТКАС n n n ЛЕТНЫЙ ЭКИПАЖ Предпринимает ответные действия на рекомендации RA если они не представляют угрозы для безопасности полета. НЕ осуществляет маневрирование в направлении противоположном рекомендации RA. Выполняет рекомендацию RA даже если она противоречит указанию диспетчера УВД. Уведомляет диспетчера УВД о получении от системы ТКАС рекомендации о изменении параметров полета. 41

Типовая фразеология радиообмена при срабатывании ТКАС 42

Функциональная схема системы ТКАС n КОМПОНЕНТЫ ТКАС 43

Пуль управления системы ТКАС n Совмещенный пульт управления системы ТКАС 2000 44

Эксплуатационные ограничения системы ТКАС n n n n Система TCAS II не обнаруживает и не отслеживает перемещение ВС с отключенными или неисправными радиоответчиками и ответчиками, не соответствующими стандартам ICAO, в частности отечественными России система TCAS II может выдать рекомендацию RA по уходу от столкновения с ВС нарушителем и в то же время направить своё ВС на сближение с другим ВС, ответчик которого установлен в режим УВД или РСП. В этой связи Распоряжением Минтранса РФ №НА 124 Р от 15 мая 2003 года эти режимы запрещены [17]. Система TCAS II имеет ограниченный объём данных о своём ВС Условия, когда это возможно, включают: полёт с креном более 15°; отказ двигателя; нештатную конфигурацию ВС, например, неубранное шасси; полёт при температуре, отличающейся от международной стандартной атмосферы (ISA) более чем на ± 28, 7 °С либо полёт в условиях обледенения; полёт со скоростями ниже нормальных скоростей и при малых запасах по углу атаки. Система TCAS II не учитывает погрешности барометрических высотомеров. Алгоритмы работы системы TCAS II носят прогностический ха рактер, но основаны на текущей информации и не могут учитывать намерения экипажей ВС по изменению вертикальной скорости. 45

Эксплуатационные ограничения системы ТКАС n n n Система TCAS II ограничивает выдачу рекомендаций в зависи мости от высоты (по радиовысотомеру): на высоте ниже 440 м не выдаются команды на ускоренное сниже ние ( «Increase. Descent, Increase. Descent» )] на высоте ниже 335 м не выдаются команды на снижение ( «Descent, Descent» )', на высоте ниже 305 м система TCAS II переходит в режим «ТА ONLY» . Никакие речевые команды не выдаются; на высоте ниже 116 м не выдаются предупреждения ТА. На инди каторе при этом могут отображаться только отметки, соответствующие неопасным и неприближающимся ВС. Диспетчеры УВД также отмечают ряд недостатков системы TCAS II, хотя они осведомлены о повышении уровня безопасности полётов, достигнутом благодаря её более широкому внедрению. В этой связи необходимо, чтобы авиадиспетчеры имели полную информацию о характеристиках данной системы и процедурах, используемых лётным экипажем. От диспетчеров УВД также требуется обеспечение такого же обслуживания и управления, особенно в отношении предоставления своевременной информации о воздушном движении или поддержания требуемых интервалов эшелонирования независимо от того, оснащены ВС системой TCAS II или нет. 46

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 2 В ВОЗДУХЕ (TCAS)

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 3 В ВОЗДУХЕ (TCAS) Пример совмещенного дисплея TCAS.

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 4 В ВОЗДУХЕ (TCAS) Пример дисплея TCAS (монохромный, дополнительный несовмещенный)

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 5 В ВОЗДУХЕ (TCAS) Пример совмещенного с локатором дисплея TCAS.

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 6 В ВОЗДУХЕ (TCAS) Защищаемые зоны по расстоянию, высоте и времени. Время в секундах, расстояние в морских милях.

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 7 В ВОЗДУХЕ (TCAS) Время достижения точки СРА.

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 9 В ВОЗДУХЕ (TCAS) Индикация и символы на дисплее TCAS (указатель вертикальной скорости VSI). Изображение для удобства можно увеличить.

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 10 В ВОЗДУХЕ (TCAS)

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 11 В ВОЗДУХЕ (TCAS)

БОРТОВАЯСИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙСАМОЛЕТОВ 12 В ВОЗДУХЕ (TCAS) ВОПРОСЫ?