Средства для безупречного полета
04.02.2011
Известно, что отмена запретов приносит с собой не только упрощение деятельности, но и новые проблемы. Так с вступлением в силу нового ФАП 138 появилась реальная возможность повысить эффективность использования авиации, в частности вертолетов, за счет повышения оперативности вылета. Станет возможным чаще выбирать площадку с воздуха, что обеспечит подбор пассажиров как можно ближе к месту их нахождения, а их высадку производить как можно ближе к месту назначения т.е. по возможности реализовывать принцип «от двери до двери». Повысится актуальность ночных полетов.
Однако надо понимать, что в современных условиях сплошных застроек и коммуникаций найти площадку с воздуха с «чистыми» подходами, да еще и против ветра чрезвычайно сложно. Следовательно, возможные места посадок необходимо разведывать заранее и заносить в базу данных, которую необходимо периодически проверять и обновлять. Появляющиеся «как грибы» новые препятствия также необходимо заносить в базу данных, особенно в районе захода на посадку. В реальных условиях может оказаться, что зайти на посадку по прямолинейным траекториям вообще невозможно. Во многих случаях посадочную площадку не видно с воздуха практически до самого момента выхода в точку зависания.
Многие площадки по условиям безопасности позволяют зависать исключительно над ними в зоне с достаточно ограниченными размерами. Существенно осложняет заход на посадку и сильно пересеченный рельеф местности с непредсказуемыми ветровыми возмущениями, а также отсутствие информации о барометрическом давлении на площадке, направлении и силе ветра. Особую опасность представляют тонкие провода, которые вообще не видны.
Желание пилота угодить пассажиру, который финансирует выполнение полета, приводит к выбору площадок, которые удобны пассажиру, но не безопасны с точки зрения производства полетов. Теперь будет считаться нормальным возврат с маршрута по метеоусловиям или выполнение вынужденной посадки за ограниченное время по метеоусловиям (приводящие к экономическому ущербу). Принимать решения на выполнение полета на основе недостаточно точной информации о метеоусловиях на маршруте станут все чаще. Но такая посадка будет возможна, если площадка заранее известна и имеется в бортовой базе данных с потенциально безопасными схемами захода на посадку и взлета с нее. То же самое касается и вынужденных посадок по отказу двигателя и посадок для подбора пострадавших в автомобильных авариях. Желание пилота при полетах в нижнем воздушном пространстве сохранять визуальный контакт с землей (даже очень плохой, например, из-за отсутствия стеклоочистителей, мошкары, осадков), не попадать в облака (например, из-за обледенения) заставляет его жаться к земле в зону нахождения препятствий. В этом случае обойтись без использования базы данных препятствий практически не возможно.
Так выглядит примерный перечень новых вызовов, которые возникнут при увеличении трафика. И тут мы переходим к главному. Неожиданно изменившиеся погодные условия или полеты ночью требуют умения пилотировать вертолет по приборам. Под пилотированием по приборам (в широком смысле) понимается выполнение пилотом всего полета от взлета до посадки без использования информации закабинного пространства (в соответствии с назначенным метеоминимумом), включая быстрый и безошибочный вывод вертолета из сложного пространственного положения. Очевидно, что для достижения устойчивой пространственной ориентировки в приборном полете требуются сотни часов регулярных тренировочных полетов и тренажной подготовки по специальным методикам. Однако, даже после этого при анализе практически каждого авиационного происшествия наблюдается полная или частичная потеря пространственной ориентировки пилота, так как построить в голове правильный «образ полета» по цифро-шкальной индикации является чрезвычайно сложной задачей даже для опытного пилота.
Это подтверждается существующей статистикой и основными причинами последних 10 тяжелых авиационных происшествий, происшедших на вертолете R-44. Это усугубляется особенностями его приборного оборудования, мало приспособленного для выполнения полета по приборам, а также особенностями его управления — плохо удерживать режим горизонтального полета даже при брошенных, наилучшим образом сбалансированных рычагах управления. Любое кратковременное отвлечение внимания пилота от пилотирования (например, взятие карты или бутылки с водой), может привести к попаданию вертолета в сложное пространственное положение. Следует отметить, что в России много воздушных судов зарубежного производства, у которых приборы по эргономическим характеристикам значительно хуже, чем на российских (еще советских) самолетах и вертолетах. Основные недостатки современных (в том числе электронных) зарубежных способов представления пилотажно-навигационной информации можно свести к следующему: — выбранный вид индикации «с самолета на землю» способствует потери пространственно-навигационной ориентировки при больших углах тангажа, крена; — не обеспечивается желаемые точность и напряженность пилотирования при заходе на посадку, — не обеспечивается своевременное предупреждение о возможности превышения эксплуатационных ограничений и столкновения с землей и препятствиями на ней.
И тут перед нами в полный рост встает «цена вопроса». Ведь в календарном исчислении решение задачи обучения приборному пилотированию может потребоваться несколько лет. Для пилота-любителя решение этой задачи может оказаться вообще недостижимым, при этом событие кратковременного или длительного попадания в условия полного отсутствия видимости вполне вероятно. Следует не забывать, что приборы являются по существу единственным средством эффективной борьбы с различными опасными иллюзиями, возникающими у пилота.
Для пилотов-любителей единственным выходом из создавшейся ситуации может быть использование новых пилотажно-навигационных средств, реализующих принципы представления всей пилотажно-навигационной информации в виде хорошо понятных и имеющих физический смысл 3-D и 2-D графических образов полета с одновременным переходом на новые принципы силового управления.
Прежде чем появились полноценные электронные пилотажные информационные системы (EFIS), главным элементом которой является база данных с координатами объектов, начали внедряться системы предупреждения приближения к земле (СППЗ, GPWS). Это диктовалось катастрофами, связанными со столкновением с землей исправных летательных аппаратов, пилотируемых квалифицированными пилотами.
В СССР, а затем и в России, существует приоритет военных разработок. Пример – интегрированный комплекс бортового оборудования (ИКБО) вертолета Ми-28Н, созданного в 90-х годах. При решении боевых задач он обеспечивает пилотирование с огибанием рельефа местности, как в ручном, так и в автоматическом режиме. Многофункциональная БРЛС «Арбалет» обеспечивает выдачу информации о препятствиях, включая отдельно стоящие деревья и провода линий электропередач, делая возможным круглосуточный полет на предельно малой высоте 5-15 метров даже в сложных метеоусловиях. На вертолете установлена также система картографической информации с высокой степенью разрешения и банком цифровых данных о рельефе местности в районе боевых действий. Вычислительная система может формировать на основе этих данных трехмерное изображение участка местности, на котором находится вертолет, а это легко уточнить с помощью комплексной системой спутниковой навигации.
Однако до сих пор системы предупреждения о столкновениях с землей (GPWS) не входят в список обязательного оборудования гражданских вертолетов. «ВНИИРА-Навигатор» и «Транзас Авиация» занялись разработкой таких приборов в начале 2000-х годов. Результатом стала система раннего предупреждения приближения к земле ТТА-12Н, предназначенная для новых вертолетов и дооборудования существующего парка Ми-8/17. Основное отличие системы от зарубежных образцов (например, Mark XXII компании Honeywell) в том, что она разработана специально для вертолетов отечественного производства.
Среди иностранных разработок системы предупреждения о препятствиях для вертолетов представлены более широким спектром. Например, в 2006 году на авиасалоне в Фарнборо компания BAE Systems представила свою разработку — многофункциональную всепогодную систему OCTAS (Obstacle Cable and Terrain Avoidance System). Она способна функционировать в любое время суток и предназначена для предоставления визуальной информации о местности и возможных препятствиях по курсу полета в условиях плохой видимости пилотам, особенно вертолетов.
В 2007 году концерн EADS провел испытания, а в 2008 году заключил контракт на поставку систем предупреждения о препятствиях для вертолетов NH-90. Система является военной версией оборудования HELLAS (Helicopter Laser) и имеет обозначение MilOWS (Military Obstacle Warning System). В ее составе используется лазерное оптоэлектронное средство, обеспечивающее обнаружение на дальности до километра различных препятствий (линии электропередач, мачты, здания) при полете вертолета на предельно малых высотах в неблагоприятных погодных условиях.
HELLAS является единственной вертолетной системой предупреждения столкновений в воздухе, применяемой серийно. Она сканирует воздушное пространство на пути вертолета при помощи лазера, обнаруживает самые тонкие провода на расстоянии до одного километра. На дисплее системы HELLAS пилот видит детализированное полутоновое изображение ландшафта перед вертолетом. Потенциальные препятствия изображены красным цветом, что позволяет пилотам заблаговременно изменить курс. В настоящее время в мире используется 50 систем HELLAS, например, в эскадрильях Федеральной Полиции Германии, на немецких спасательных вертолетах, а также в парке Королевских ВВС Таиланда. Военная модификация системы в настоящее время устанавливается на немецкие и финские военно-транспортные вертолеты NH90.
Компания Sandel Avionics недавно представила ST3400H: компактный, автономный прибор, возможности которого намного превышают требования TSO-C194, недавно опубликованные Федеральной авиационной службой США в качестве минимальных стандартов вертолетных систем оповещения о рельефе местности (HTAWS).
ST3400H – отдельный компьютер системы оповещения о рельефе местности (HTAWS) с тремя самостоятельными базами данных, со встроенным показом ландшафта с высокой разрешающей способностью и огромными возможностями обеспечения безопасного полета.
Электронные пилотажные информационные системами (EFIS) сами ничего не обнаруживают, а работают с готовыми данными по пространственной обстановке, что делает такое решение доступным по цене всем группам эксплутантов. Сегодня EFIS непосредственно на заводе изготовителе комплектуются ключевые представители модельного ряда Sikorsky, AgustaWestland и Eurocopter. Базы данных систем содержат информацию о воздушных трассах МВЛ, контрольных точках МВЛ, аэродромных и трассовых радионавигационных средствах, зонах ограничения полетов, искусственных препятствиях, посадочных площадках и т.д. с периодическим обновлением.
И здесь хотелось бы обратить внимание на российскую разработку – «Электронный инструктор».
Как работает «Электронный инструктор». Практика
Заслуженный военный летчик РФ Александр Кутузов
Обычная ситуация: я пилотирую R-44, приходится лететь низко, так как сверху жмут облака (в которых точно будет обледенение), стекло мокрое, видимость вперед очень плохая. Но у меня есть «Электронный инструктор» — это 10 дюймовый, на котором изображен 3-х мерный рельеф, окрашенный в коричневый цвет там, где он выше меня, со стоящими на нем препятствиями в виде красных «шалашиков», которые сверху огибает линия опасной высоты, а над ней нарисована кривая линия заданной траектории полета (это записанная траектория моего предыдущего полета), по которой впереди меня бежит крест. Отклоняя ручку и рычаг, управляю результирующей силой, выходящей из центра треугольного силуэта ЛА и оканчивающейся кольцом, стараясь нацелить кольцо на крест. Все графические образы (сила, силуэт, траектория) мне хорошо известны из курса теоретической подготовки. В результате быстро и точно выхожу на траекторию и лечу по ней на посадочную площадку. Слева на шкале скорости второй крест, одновременно с первым нацеливаю на него вектор разгона-торможения скорости (тоже оканчивающийся кольцом), отрабатывая углом тангажа заданный темп гашения скорости для точного выхода на площадку. Подлетаю, площадка на экране увеличивается в размерах, теперь непосредственно нацеливаюсь в точку зависания. Остановился точно над площадкой, плавное снижение, контакт. Таким образом «Электронный инструктор» способствует привитию правильных моторных навыков пилотирования.
Когда хочу запомнить нужную мне в будущем траекторию, включаю запись. Формирую маршрут с огибанием рельефа (обходом препятствий) на заданной высоте, расставляя поворотные пункты прямо на карте для полетов ниже нижнего эшелона. Нажал одну кнопку на сенсорном экране — выбрал площадку с воздуха, которая автоматически легла на рельеф и запомнилась, нажал другую кнопку – пометил новое опасное препятствие. За два года полетов уже накопил несколько тысяч площадок и препятствий. Для захода на площадку не требуется знать давление на ней, так как летаю по абсолютным высотам. Стоя на площадке, уточняю ее положение в пространстве путем длительного осреднения ее координат и абсолютной высоты. Антенна приемника спутниковой навигации стоит наилучшим образом сверху на крыше вертолета и хорошо видит спутники. Непрерывно сравниваю рельеф на экране с реально видимым – совпадение полное, что вселяет определенную уверенность в точность системы. За все время отказов системы не было. Для начала легко я освоил «Электронного инструктора» в простых метеоусловиях для того, чтобы воспользоваться им в сложных. Периодически его выключаю, чтобы потренироваться летать без него на случай его отказа (как принято в авиации).
Полет завершен. Мысленно благодарю чудо-гаджет — «Электронный инструктор» — за то, что не подвел. Невольно задумываюсь над тем, сколько пилотских жизней можно было бы спасти, появись он на несколько десятков лет раньше. Практически он помог решить основные вопросы безопасности полетов: избегать столкновений с препятствиями, не терять пространственное положение при полетах в облаках или в условиях плохой видимости, не терять ориентировку. А как приятно заходить на посадку на заранее записанную в базу данных площадку ночью или при плохой видимости. У тебя есть вся информация: нарисованная на местности глиссада, дальность до площадки, высота и скорость полета, вертикальная скорость снижения, вектор, показывающий темп гашения скорости, крестик с кольцом, которые показывают, куда отклонить рычаги управления, чтобы точно выйти и строго находиться на глиссаде и самое приятное — это момент появления на экране самой площадки в реальном масштабе, как на 3-D изображении местности, так и на 2-D навигационно-плановом изображении. Зависаю над площадкой, «Электронный инструктор» показывает столбик-индикатор высоты. Плавно снижаюсь, касание. Сравниваю фактическое место приземления с данными «Электронного инструктора» — отклонение ноль.
Попробовал полетать с этим прибором ночью. Эффект превзошел все мои ожидания. Чувствую себя в полете так же уверенно, как и днем. Представляю, что может произойти в полете, если откажет освещение приборов. Плавно убираю яркость на подсветке приборов. Взгляд переносится на экран «Электронного инструктора». Знаю, что он не подведет, т.к. зарядки батареи компьютера хватает на полтора-два часа. Еще один важный плюс в деле обеспечения безопасности полетов ночью.
По записям полета в памяти «Электронного инструктора» можно делать углубленный разбор полета, точно локализуя место возникновения даже небольших тенденций в совершении ошибочных действий, как в технике пилотирования, так и в выборе траектории полета, а также возможности превышения эксплуатационных ограничений, оценивать качество парирования ветровых возмущений. Зная момент возникновения ошибки, можно более детально разобраться с истинными причинами ее возникновения. Анализируя эту информации от полете к полету, можно оценить качество и темп обучения пилота. По существу «Электронный инструктор» позволяет пилотам любой квалификации непрерывно заниматься своим самосовершенствованием.
Само собой напрашивается вывод: прибор российской разработки нужно как можно скорей сертифицировать, запустить в серию, а не ждать чуда из-за границы, и начать его установку на борта легких самолетов и вертолетов, тем более, что он успешно работает, как по сигналам НАВСТАР, так и ГЛОНАСС.
