ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
«ИССЛЕДОВАНИЕ БОРТОВОЙ СИСТЕМЫПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ»
Цель работы. Исследовать назначение органов управления и технологию работы с системой БСПС.
Программа работы:
1) Изучить теоретические сведения раздела 1 литературы [1] и параграфа 6.1 данной разработки.
2) Изучить назначение органов управления, расположенных на типовом пульте управления TCAS 2000.
3) Изучить информацию TCAS, отображаемой на индикаторе, и технологию проверки работоспособности системы.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Назначение
Системы БСПС (ACAS - Airborne Collision Avoidance System) или TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System) предназначены для предотвращения столкновений или опасных сближений в воздухе путем выдачи пилотам рекомендаций по маневрам в случае угрозы столкновения.
Оборудование БСПС выдает сообщение в виде:
1) ТА (traffic advisory) - информация о том, что воздушное судно-нарушитель представляет собой потенциальную угрозу.
2) RA (resolution advisory) - рекомендация по устранению угрозы столкновения, путем выполнения соответствующего маневра.
Различают три типа БСПС:
- БСПС I выдает только ТА;
- БСПС II выдает ТА и RA на выполнение маневра только в вертикальной плоскости;
- БСПС III выдает ТА и RA на выполнение маневров и в вертикальной и в горизонтальной плоскости.
Решением ICAO [1], не позднее 1 января 2017 года на всех самолетах должны быть установлены системы TCAS версии 7.1 (соответствует БСПС II). Требованиям этой версии удовлетворяет система «TCAS 2000» и «TCAS II» (с доработкой программного обеспечения).
Принцип действия системы TCAS
Обнаружение самолетов осуществляется по сигналам самолетных ответчиков, входящих в состав оборудования TCAS.
Алгоритм работы системы состоит из следующих этапов.
1. Оценка взаимного пространственного положения самолетов.
TCAS определяет три параметра: относительную высоту, дальность и относительный пеленг (рисунок 6.1).
Относительная высота определяется путем сравнения собственной высоты полета и высоты, получаемой от ответчика конфликтующего самолета. Дальность измеряется по времени запаздывания ответного сигнала, а относительный пеленг путем пеленгования ответчика.
По результатам многократных измерений (время измерения около одной секунды) система отслеживает и прогнозирует траекторию полета самолета-нарушителя, вычисляет скорость изменения дальности и скорость изменения высоты.
Рисунок 6.1 Измеряемые параметры конфликтующих самолетов
2. Вычисление времени взаимного сближения.
Время полета τ СРА до момента наибольшего сближения (точка СРА - Closest Point of Approach) имеет две составляющие - по дальности и по высоте:
а) время полета по дальности τ D рассчитывается путем деления расстояния D на скорость уменьшения дальности;
б) время полета до достижения одинаковой высоты τH – делением значения относительной высоты H на скорость изменения высоты.
Примечание: В системе TCAS 2000 предусмотрено, что в точке наибольшего сближения (CPA) между самолетами обеспечивается расстояние от 300 до 700 футов [3].
3. Сравнение значений τ D и τ H с пороговым значением τ пз (тау «пороговое значение»).
Вначале выполняется проверка дальности. Если оказывается, что τ D меньше порогового значения τ пз, то выполняется проверка высоты. Конфликтующий самолет объявляется нарушителем, если обе проверки показали, что и τ D и τH меньше τ пз.
В том случае, когда сближение осуществляется с очень малой скоростью, учитываются критерии в виде зон защитной дистанции (DMOD) и защитной высоты (ZTHR) (рисунок 6.2).
Значение времени τ пз и размеры защитных зон зависят не только от скорости сближения самолетов, но и от плотности воздушного движения, скороподъемности в различных высотных слоях, близости земной поверхности и др. факторов. Для учета факторов, в логическую программу предупреждения столкновений вводится параметр – уровень чувствительности SL (Sensitivity Level).
Уровень чувствительности SL, пределы изменения которого от 1 до 7, может устанавливаться:
- либо системой TCAS, в зависимости от высоты полета (SL от 2 до 7);
- либо пилотом (SL = 1, 2);
- либо радиолокатором ВОРЛ (SL от 2 до 6).
Если в логической программе код уровня чувствительности соответствует параметру SL=1, это означает, что:
- либо самолет в воздухе, но высота полета менее 380 футов;
- либо самолет на земле;
- либо система TCAS в режиме ожидания.
В любом случае, система TCAS не передает запросы.
Значение параметра SL=2 соответствует таким событиям:
- самолет в воздухе, датчиком высоты является радиовысотомер, высота полета в пределах от 380 до 1000 футов, система TCAS может выдавать только сообщения TA;
- пилотом установлен режим «только TA » («ТА ONLY »).
Значения параметров SL стретьего по седьмой, определяют значения времени τ пз и размеры защитных зон DMOD, ZTHR (таблица 6.1 и рисунок 6.2).
Значения SL выставляются в соответствии с высотой полета самолета. В зависимости от выставленного значения SL, устанавливаются значения времени предупреждения τ пз и размеры защитных зон. Пороговое значение τ пз для выдачи рекомендации RA устанавливается в диапазоне от 15 до 35 с, а ТА выдается за 20 с до выдачи RA [1].
Таким образом, чем больше высота полета, тем больше время заблаговременной выдачи сообщений экипажу и выше уровень обеспечиваемой защиты.
Примечание: При SL=3, датчиком высоты является радиовысотомер.
Таблица 6.1 – Пороговые значения выдачи сообщений [2]
Рисунок 6.2 Размеры зон выдачи рекомендаций ТА и RA в зависимости от уровней чувствительности SL системы TCAS 2000
Основные эксплуатационные характеристики TCAS
1. Максимальная дальность обнаружения приемоответчиков S по сигналам всенаправленной передачи – 56 км или 30 м. миль.
2. Номинальная дальность действия с возможностью оценки степени угрозы (выдачи сообщений TA и RA) – 26 км или 14 м. миль.
3. Зона гарантированного отображения информации об угрозе:
а) по дальности - 11 км или 6 м. миль;
б) по высоте - ±370 м или ±1200 футов.
4. Количество одновременно отслеживаемых самолетов - 30.
5. Максимальная скорость сближения ВС, при котором обеспечивается надежное наблюдение – 2220 км/час.
6. Погрешность измерения дальности - ±14,5 м или ±50 футов.
7. Погрешность измерения пеленга – не более ±10°.
Функционирование системы TCAS
Основу системы TCAS представляет вычислительный блок – процессор. В состав процессора входит приемопередающее устройство, которое осуществляет запросы приемоответчиков А/С или S других самолетов, и прием их ответных сигналов (рисунок 6.3).
Рисунок 6.3 Радиоканалы передачи сигналов в БСПС
Структура сигналов запроса и ответа, а также сама процедура сбора информации зависит от типа приемоответчика – S или А/С.