Система раннего предупреждения близости земли производства ЗАО "ВНИИРА"

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАСПОРТА

ФГБОУ ВПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА НАБЛЮДЕНИЯ

СИСТЕМА РАННЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ БЛИЗОСТИ ЗЕМЛИ (СРПБЗ) ПРОИЗВОДСТВА ЗАО «ВНИИРА»

Выполнил: Сухоносов Н.Н.

Проверил: Шикавко О.М.

Санкт-Петербург 2013

Содержание

Введение

Теоретические основы систем предупреждения близости земли

Описание СРПБЗ

Состав и ТТХ СРПБЗ

Режимы работы

Органы управления, сигнализация и индикация

Вывод

Список использованной литературы

Введение

Несмотря на то, что разработка систем предупреждения приближения к земле началась с середины 70-х годов, столкновения воздушных судов с подстилающей поверхностью, согласно концепции CFIT (Controlled Flight Into Terrain), продолжают оставаться наиболее частой причиной катастроф. В среднем по всему миру за год происходит четыре происшествия по этой причине. В последние годы появилась возможность значительно расширить функциональность таких систем за счет добавления режимов раннего предупреждения приближения к земле (функция оценки местности в направлении полета, предупреждение о преждевременном снижении высоты) и индикации степени опасности окружающего рельефа местности на дисплее пилота. Это позволяет увеличить время, предоставляемое экипажу для принятия решения и исправления ситуации. Система EGPWS впервые была представлена в 1996 году. Анализ летных происшествий, связанных со столкновением с подстилающей поверхностью или препятствием, показал, что установка систем раннего предупреждения приближения к земле EGPWS(СРППЗ) смогла бы предотвратить от 95% до 100% из них. Чтобы не путать GPWS с EGPWS лучше применять для усовершенствованных систем(EGPWS, СРПБЗ) термин TAWS - Terrain Awareness Warning System.Данный термин употребляется сейчас в официальных документах ИКАО, Европы, США.

С 1 января 2005 года ИКАО ввело обязательное требование наличия системы раннего предупреждения приближения земли на всех самолетах с газотурбинными двигателями с максимальной разрешенной взлетной массой более 5700 кг или разрешенным к перевозке 9 и более человек. В Европе наличие ТAWS (EGPWS) обязательно с 1 января 2007 года.

Собственно говоря, это хорошо известная система предотвращения столкновения самолета с земной поверхностью, но несколько модернизированная, усовершенствованная. Ранее система называлась не СРПБЗ, а ССОС(система сигнализации опасной скорости сближения с землей)-на западе аналог GPWS (Ground Proximity Warning System-Система Предупреждения о Приближении к Земле).далеко не есть новая система, а аналог ССОС, однако она полностью не решала проблему столкновения самолетов с земной поверхностью. Проблема ССОС(GPWS) в том, что времени на реакцию после её срабатывания недостаточно, потому что она срабатывала по факту сближения, не было прогноза, и поэтому она была малоэффективна.

Кроме того в вычислителе TAWS имеется GPS приёмник, который привязывает все эти базы данных к самолету. Существуют и системы TAWS без встроенного GPS приемника, в этом случае данные о нахождении самолета берутся с внешнего GPS приемника (KLN-90, GPS-155 и.т.д.). Благодаря этому пилот заранее предупреждается о приближении к препятствию! В некоторых западных системах добавили еще предупреждения о сдвиге ветра (информация от метеолокатора) и о предельном крене. С приходом ТAWS появился универсальный экран, на который можно выводить информацию от TCAS, метеолокатора и.т.п.

Теоретические основы систем предупреждения близости земли

Система сигнализации опасного сближения с землей (ССОС) Ground Proximity Warning System (GPWS)

Система ССОС являлась стандартной для самолетов отечественного производства (GPWS - для ВС импортного производства). Она предназначена для предупреждения экипажа о развитии опасной ситуации, связанной с возможным столкновением с землей.

Принцип ее работы основан на непрерывном радиолокационном измерении высоты полета и вычислении вертикальной скорости относительно подстилающей земной поверхности. Таким образом, вычисленная вертикальная скорость включает в себя собственную вертикальную скорости из-за маневров самолета и изменение рельефа местности по курсу движения, например, при полете в сторону возвышения.

Срабатывание системы ССОС происходит при следующих ситуациях:

·при снижении самолета с убранным шасси на высотах ниже 250 м;

·при снижении самолета в диапазоне истинных высот от 600 м до 50 м, если вертикальная скорость снижения превышает опасные значения, соответствующие зависимости I;

·в полете над холмистой или горной местностью в диапазоне истинных высот от 50 м до 400 м, если вертикальная скорость сближения с поверхностью превышает опасные значения, соответствующие зависимости II;

·при взлете, после уборки шасси, на высотах от 50 м до 250 м, если самолет начинает снижаться с вертикальной скоростью более 1,6 м/с.

Срабатывание сигнализации сопровождается:

·прерывистым звуковым сигналом;

·мигающим световым сигналом «ОПАСНО! ЗЕМЛЯ» красного цвета.

Если во время вывода самолета из опасной ситуации угол атаки достигает предельно допустимого значения, то, в соответствии с приоритетом, сигналы предупреждения ССОС снимаются: табло «ОПАСНО ЗЕМЛЯ» - гаснет, звуковой сигнал выключается, срабатывает сигнализация превышения допустимого угла атаки (АУАСП).

Особое внимание на срабатывание сигнализации ССОС следует обращать при отсутствии надежного визуального контроля над земными ориентирами.

Система раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ) Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS/TAWS)

GPWS (Ground Proximity Warning System) используют схему радиолокационного контроля подстилающей поверхности, аналогичную ССОС (рис.1). При резком изменении рельефа местности (рис.3) такая система не способна своевременно сформировать предупреждающий сигнал.

Согласно требования ICAO самолеты с газотурбинными двигателями, максимальная взлетная масса которых превышает 5700 кг или на борту которых разрешен провоз более 9 человек, должны быть оборудованы системой предупреждения о близости земли, имеющей функцию оценки рельефа местности в направлении полета (далее - GPWS).

Новое поколение систем (EGPWS - Enhanced Ground Proximity Warning System и ее аналог СРПБЗ - система раннего предупреждения приближения близости земли) используют информацию о рельефе подстилающей поверхности, хранимую в базе данных на борту самолета.

Они могут предупреждать о следующих опасных ситуациях:

·недопустимой скорости снижения;

·опасной близости земли;

·потере высоты после взлета;

·недопустимом отклонении ниже глиссады;

·опасных препятствиях и характере рельефа земной поверхности в направлении полета.

Информация о рельефе подстилающей поверхности в EGPWS системах высвечивается на экране навигационного (многофункционального) дисплея (MFD). Уровень высот относительно самолета отображается цветом.

В СРПБЗ отечественного производства, рассчитанных на установку на самолетах с аналоговой приборной доской, устанавливается специальный монитор, а на некоторые из них может выводиться информация от МНРЛС и GPS, в зависимости от конкретного производителя (см. рисунок далее).

Описание СРПБЗ

столкновение самолет земля сигнализация

В данной курсовой работе будет рассмотрена система СРПБЗ производства компании «ВНИИРА-НАВИГАТОР» на примере самолета Ту-154М.

Система раннего предупреждения близости земли существенно повышает безопасность полета, даёт экипажу полную информацию о текущей ситуации и обеспечивает возможность уйти от наземного препятствия, не нарушая комфорт пассажиров воздушного судна.

СРПБЗ является дополнительным средством повышения безопасности полетов, обеспечивающим:

·предупреждение экипажа о возникновении условий полета, которые могут привести к непреднамеренному опасному сближению самолета с земной или водной поверхностью;

·оповещение экипажа о пролете характерных высот, требующих повышенного внимания на заключительном этапе захода на посадку.

Обеспечивая раннее предупреждение близости земли, СРПБЗ решает задачи систем GPWS, EGPWS, TAWS/HTAWS, что позволяет устанавливать вместо существующих систем ССОС, СППЗ-1, СППЗ-85.

СРПБЗ, непрерывно оценивая высоту, скорость, крен, тангаж, а также положение ВС относительно земной поверхности и искусственных препятствий, глиссады, ВПП, обеспечивает безопасность самолетов и вертолетов в соответствии с нормами ICAO как в воздухе, так и на аэродроме.

При установке на борт ВС СРПБЗ автоматически настраивается на конфигурацию бортового оборудования (самолета или вертолета) и не требует дополнительных блоков сопряжения.

Визуальная информация, поступающая на светосигнальные табло и бортовые многофункциональные индикаторы, окрашивается в красный, желтый или зеленый цвета в зависимости от степени опасности, информируя экипаж о текущей ситуации и обеспечивая выход из опасных режимов полета.

Система имеет комплектацию со встроенным приемоизмерителем ГЛОНАСС/GPS нового поколения.

Встроенная система автоматизированного контроля СРПБЗ проверяет без КПА исправность системы на борту ВС и в АТБ. По информации "черного ящика" СРПБЗ авиакомпании оперативно оценивают работу самолетного оборудования и действия экипажа сразу после полета.

За 10 лет более 400 ВС оборудованы СРПБЗ. Она успешно эксплуатируется на самолетах: Ту-204, Ту-214, Ту-334, Ил-62М, Ил-76МД, Ил-76ТД, Ил-86, Ил-114, Як-40, Як-42, Бе-200, Ан-140.

·Оборудование соответствует современным международным требованиям к системам этого класса, в том числе обеспечивает функцию раннего предупреждения приближения земли;

·Имеет российские и международные сертификаты;

·Адаптация СРПБЗ для конкретного борта;

·Система работает не только с системами электроснабжения постоянного тока 27 В, но и от сети переменного 115 В, 400 Гц;

·Возможно использование на любом ВС без настройки на конфигурацию самолетного оборудования;

·На приборной доске размещается только индикатор СРПБЗ;

·Индикатор СРПБЗ имеет свой вычислитель, что позволяет наращивать его функции вплоть до решения задач по обеспечению требований P-RNAV.

Состав и ТТХ СРПБЗ

В состав системы входят:

·Блок СРПБЗ - 1 шт;

·Рама амортизационная - 1 шт.

Блок СРПБЗ на раме амортизационной установлен в техническом отсеке самолета в районе 9...10 шп. шп. пр .борт.

Масса блока СРПБЗ с амортизационной рамой- 4,2 кг

На ВС Ту-154М индикатор СРПБЗ устанавливается на центральной доске.

На ВС оборудованными «стеклянной кабиной» (прим.:Ту-204/214), индикация информации - на дисплее MFD.

Электропитание - постоянным током +27ВЃ}10%;

Потребляемая мощность - не более 40 Вт;

Принудительного охлаждения не требует.

Схема подключения системы к бортсети представлена на рис. далее.

СРПБЗ взаимодействует со следующим самолетным оборудованием:

·индикатором рельефа местности (индикатором СРПБЗ или МФИ) по сигналам, обеспечивающим отображение рельефа местности;

·радиовысотомером РВ-5МД1 №2 по сигналам радиовысоты и исправности (от блока ПП в СРПБЗ) и сигналу "контроль РВ" (от СРПБЗ в блок ПП);

·системой воздушных сигналов ВБЭ-СВС №2 по сигналам относительной барометрической высоты, числа М и исправности по кодовой линии связи ГОСТ 18977-79 (из ВБЭ-СВС в СРПБЗ) и сигналу "контроль СВС" (от СРПБЗ в ВБЭ-СВС);

·системой КУРС-МП-70 по сигналам отклонения от радиотехнической глиссады (из КУРС-МП в СРПБЗ) и сигналу "контроль" (из СРПБЗ в КУРС МП);

·сигнализатором положения шасси (сигналы +27В " шасси выпущено" и "шасси обжато" в СРПБЗ);

·сигнализатором положения закрылков (сигнал +27В "закрылки выпущены" от МКВ-41 в СРПБЗ при бз = 36° или 45°. При бз < 36° - разрыв цепи);

·спутниковой навигационной системой (данные о текущем месте самолета выдаются из СНС в СРПБЗ);

·системой электроснабжения самолета по цепям + 27В;

·самолетным переговорным устройством СПУ-7 и системой громкоговорящей связи (речевые команды прослушиваются в телефонах КВС и 2/П, а речевые команды телефонов КВС прослушиваются через громкоговоритель);

·системой МСРП-64 (сигнал 27В "ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ СРПБЗ" из СРПБЗ в МСРП).

В системе СРПБЗ содержатся два типа цифровых электронных баз данных: база данных рельефа местности с искусственными препятствиями (БДР) и база аэронавигационной информации (БАИ), содержащая информацию о геодезических параметрах аэродромов, их наименовании и параметрах ВПП. В совокупности, эти базы данных образуют бортовую базу данных (ББД).

ББД поставляется авиакомпании разработчиком СРПБЗ фирмой ВНИИРА - НАВИГАТОР. Обновленные базы данных представляются не позднее, чем за 10 дней до введения их в действие.

Режимы работы

Режим 1. "Чрезмерная скорость снижения"

Режим активизируется после отрыва от ВПП и набора истинной высоты 30 м и остается активным в течение всего полета. При попадании параметров ВС в зоны сигнализации выдаются речевые сообщения "Опасный спуск" или Тяни вверх" и соответствующие предупреждающие или аварийные световые сигналы.

Режим 2. "Чрезмерная скорость сближения с земной поверхностью"

Режим активизируется после отрыва от ВПП и набора истинной высоты 30 м и остается активным в течение всего полета. В зависимости от положения закрылков различают два подрежима: 2А (закрылки не выпущены полностью) и 2Б. При попадании параметров ВС в зоны сигнализации выдаются речевые сообщения "Земля, земля" или "Тяни вверх" и соответствующие предупреждающие или аварийные световые сигналы.

Режим 3. "Чрезмерная скорость снижения или чрезмерная потеря высоты после взлёта или при уходе на второй круг"

Активизируется при взлете с момента набора истинной высоты 30 м или при уходе на второй круг. При нахождении параметров ВС в зонах сигнализации в подрежимах 3А или 3Б (чрезмерная потеря высоты после взлёта или при уходе на второй круг) выдается речевое сообщение "Не снижайся" и предупреждающий световой сигнал.

Режим 4. "Недостаточный запас высоты над местностью при полёте в конфигурации, не соответствующей посадочной"

Режим активен в течение всего полета, кроме этапа взлета или ухода на второй круг. При нахождении параметров ВС в зонах сигнализации подрежимов 4А, 4В (шасси убрано) и 4Б, 4В (шасси выпущено, закрылки не выпущены полностью) выдаются речевые сообщения: "Низко земля", "Низко шасси", "Низко закрылки" и предупреждающий световой сигнал.

Режим 5. "Чрезмерное снижение ВС ниже глиссады при заходе на посадку по приборам"

Режим активен на этапе посадки (при выпущенном шасси и наличии информации от посадочной системы) до снижения ниже истинной высоты 30 м или ухода на второй круг. При нахождении параметров ВС в зоне сигнализации выдается речевое сообщение "Глиссада" и предупреждающий световой сигнал.

Режим 6. "Превышение порогового значения разности геометрической и относительной барометрической высоты"

Режим активизируется при посадке на аэродромы с использованием барометрической высоты QFE. При нахождении параметров ВС в зоне сигнализации выдается речевое сообщение "Проверь высоту" и предупреждающий световой сигнал.

Режим 7. "Оценка рельефа местности в направлении полета"

Режим активен на всех этапах полета. Оценка рельефа местности в направлении полета осуществляется сопоставлением защитного пространства, связанного с ВС, и бортовой базы данных о рельефе с учетом искусственных препятствий. СРПБЗ использует параметры движения ВС, определенные встроенной или внешней спутниковой навигационной системой GPS/ГЛОНАСС и бортовыми датчиками. Геометрические параметры защитного пространства зависят от полного вектора скорости ВС, угловой скорости изменения путевого угла и минимально допустимой высоты полета. При попадании элементов базы данных рельефа местности в защитное пространство выдаются речевые сообщения "Впереди земля" или "Тяни вверх" и соответствующие им предупреждающие или аварийные световые сигналы.

Режим 8. "Преждевременное снижение при заходе на посадку"

Режим активен на всех этапах полета, кроме этапа взлета и ухода на второй круг. Оценка безопасности положения ВС относительно рельефа в районе аэродрома осуществляется на основании информации о местоположении ВС, истинной высоте и информации об аэродроме из базы аэронавигационных данных СРПБЗ. При нахождении параметров ВС в зоне сигнализации выдается речевое сообщение "Низко земля" и предупреждающий световой сигнал.

Органы управления, сигнализация и индикация

Для управления системой и использования ее информации на самолете установлены:

·автомат защиты СРПБЗ типа АЗСГК-2 на панели АЗС левой;

·выключатель РВ-5 №2 на верхнем электрощитке пилотов (одновременно с включением РВ-5 №2 включается СРПБЗ и индикатор СРПБЗ);

·щиток СРПБЗ на верхнем электрощитке пилотов, на котором размещены:

oкнопка КОНТР для включения режима тест-контроля системы (только на земле);

oкнопка ГЛИСС для отключения предупреждения ГЛИССАДА при преднамеренном уходе вниз от глиссады на высотах 330...280м по радиовысотомеру (для откл. предупреждения кнопку кратковременно нажать и отпустить);

oвыключатель ОБЩ (под колпачком) для отключения речевых и визуальных сигналов предупреждения при ложных срабатываниях системы при ее неконтролируемых отказах;

oвыключатель 5з<36° (под колпачком) для отключения предупреждения "НИЗКО ЗАКРЫЛКИ" при преднамеренном заходе на посадку с закрылками 28 или 15 градусов;

oвыключатель РЕЛЬЕФ для отключения режимов раннего предупреждения о рельефе и преждевременном снижении;

oвыключатель QFE-QNH для выдачи в систему признака установленного на ВБЭ-СВС №2 давления барокоррекции на этапах взлета и посадки.

Речевые команды:

Режим 1 - недопустимая вертикальная скорость снижения: "ОПАСНЫЙ СПУСК", "ТЯНИ ВВЕРХ".

Режим 2 - чрезмерная скорость сближения с земной поверхностью в горной или холмистой местности: "ЗЕМЛЯ", "ТЯНИ ВВЕРХ".

Режим 3 - отрицательная вертикальная скорость или недопустимая потеря высоты на взлете или при уходе на второй круг: "НЕ СНИЖАЙСЯ".

Режим 4 - недостаточное превышение над элементами рельефа (ЭР) при полете ВС в непосадочной конфигурации:

а) "НИЗКО, ШАССИ", "НИЗКО, ЗЕМЛЯ" - шасси убрано;

б) "НИЗКО, ЗАКРЫЖИ","НИЗКО, ЗЕМЛЯ" - 5з<36°;

Режим 5 - недопустимое отклонение ВС вниз от глиссады: "ГЛИССАДА".

В зоне отклонений менее одной точки по ПКП громкость и частота повторения команды ниже, чем при отклонениях более одной точки.

Режим 6 - недопустимая разность относительной барометрической высоты и радиовысоты: "ПРОВЕРЬ ВЫСОТУ ".По этой команде необходимо убедиться в правильности установки давления барокоррекции на баровысотомерах.

Режим 7 - раннее предупреждение (РП): "ВПЕРЕДИ ЗЕМЛЯ"; "ТЯНИ ВВЕРХ". В этом режиме на основе информации от взаимодействующих с СРПБЗ систем и информации о рельефе и искусственных препятствиях (ЭР) впередилежащей местности, получаемой из электронной базы данных рельефа (БДР), заложенной в программу СРПБЗ, вычисляется прогноз данных о взаимном расположении ВС и ЭР.

Режим 8 - преждевременное снижение при заходе на посадку (ПС): "НИЗКО ЗЕМЛЯ". В этом режиме контролируется высота полета в зависимости от дальности до ВПП. Если высота полета ВС становится меньше допустимой, вырабатывается речевое предупреждение.

Характерные высоты при заходе на посадку, пролет которых сопровождается речевым сообщением:

60м - "ВЫСОТА ШЕСТЬДЕСЯТ";

50м - "ПЯТЬДЕСЯТ";

40м - "СОРОК";

30м - "ТРИДЦАТЬ";

25м - "ВЫСОТА ДВАДЦАТЬ ПЯТЬ";

20м - "ДВАДЦАТЬ";

15м - "ПЯТНАДЦАТЬ";

10м - "ДЕСЯТЬ";

5м - "ПЯТЬ".

Индикация:

Индикатор СРПБЗ предназначен для применения совместно с системой раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ) в качестве индикатора рельефа местности. Будут рассмотрены отдельные индикаторы СРПБЗ и СРПБЗ-М для ВС с аналоговой кабиной. Индикаторы взаимодействуют с изделиями СРПБЗ, ПИ СНС и кнопкой РЕЛЬЕФ ПЛАН / ПРОФ.

Индикатор СРПБЗ-М выдает экипажу информацию:

·о недопустимой скорости снижения,

·опасной близости земли,

·потере высоты после взлета,

·недопустимом отклонении ниже глиссады,

·достижении заданной высоты 500 футов при заходе на посадку,

·опасных препятствиях и характере рельефа земной поверхности в направлении полета (функция FLTA),

·о преждевременном снижении на конечном участке при заходе на посадку (функция PDA).

При взаимодействии с СРПБЗ обеспечивается отображение:

·рельефа местности в направлении полета по информации, поступающей из СРПБЗ в двух режимах:

oвид сверху (план);

oвид сбоку (профиль);

·текстовой (символьной) информации, поступающей из СРПБЗ;

·точки текущего местоположения ВС:

oдля режима ПЛАН - в середине нижней кромки экрана;

oдля режима ПРОФИЛЬ - в середине левой кромки экрана.

На экране индикатора высвечивается следующие текстовые сообщения:

·в верхней части экрана - предупредительных и аварийных речевых команд СРПБЗ;

·в средней части экрана - о состоянии системы; в правой части экрана (вертикально) - об отключенных (неактивных) режимах сигнализации.

При взаимодействии с ПИ СНС индикатор обеспечивает преобразование цифровой информации, поступающей от приемоизмерителя спутниковой навигационной системы, в соответствующий формат для целей СРПБЗ.

При взаимодействии с кнопкой РЕЛЬЕФ ПЛАН / ПРОФ осуществляется управление режимом отображения рельефа ПЛАН или ПРОФИЛЬ. Кратковременное нажатие на кнопку обеспечивает смену режима отображения.

Электропитание индикатора осуществляется постоянным током напряжением +27В. Потребляемая мощность не более 35 Вт. Включение индикатора осуществляется одновременно с включением СРПБЗ выключателем РВ-5 №2 на верхнем электрощитке. Индикатор охлаждения не требует. Масса индикатора - не более Зкг. Не требует контрольно-проверочной аппаратуры для наземной проверки на самолете и в АТБ.

Индикатор СРПБЗ-М

Вывод

Система СРПБЗ в настоящее время является неотъемлемой частью бортового оборудования, обязательным к установке на большинстве воздушных судов. СРПБЗ направлена на повышение уровня безопасности полетов, согласно концепции CFIT (Controlled Flight Into Terrain). Авиационные происшествия и инциденты, случившиеся вследствие столкновения ВС с землей, повлекли за соответствующие указания и рекомендации по обязательной установке данного типа оборудования на воздушные суда с газотурбинными двигателями с максимальной разрешенной взлетной массой более 5700 кг или разрешенным к перевозке 9 и более человек. На рынке авионики система СРПБЗ производства ЗАО «ВНИИРА» далеко не единственная. Существуют так же и импортные системы EGPWS/TAWS. Что говорит об актуальности этих систем как в России, так и за рубежом.

Список использованной литературы

1) РТЭ Ту-154М (изм. 2004);

) Материалы сайта-производителя ВНИИРА-НАВИГАТОР.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАСПОРТА ФГБОУ ВПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Больше работ по теме: