Летные происшествия с вертолетами в результате

Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
Летные происшествия с вертолетами в
результате управляемого столкновения с
землей: когда и где
Yasio Ishihara, Honeywell International
Доклад на 58-м ежегодном Международном Семинаре по Авиационной Безопасности
5-7 ноября, Москва
1. Введение.
За последние пять лет в США в ходе операций типа 135 возросло количество управляемых
столкновений с землей/препятствием/поверхностью воды (УС). В 2003 и 2004 годах
произошло 8 крушений вертолетов (среди них вертолеты экстренной медицинской
помощи - ЭМП), которые являются случаями УС. В начале 2004 года выполняя полет
вдали от берега в Мексиканском заливе затонул вертолет S-76, что также считается
случаем УС. Некоторые пилоты, а также члены Комиссии по безопасности полетов на
вертолетах прелагают для предупреждения УС применять очки ночного видения (NVG),
хотя эффективность их применения еще необходимо подтвердить в реальных УС. NVG –
это великолепный инструмент, который может повысить безопасность полетов в ночное
время, но надо помнить, что не все УС происходят в условиях, когда очки ночного
видения могут быть полезны.
Усовершенствованная система предупреждения приближения к земле (enhanced ground
proximity warning system (EGPWS)), разработанная специально для вертолетов, включает в
себя Экран информации о поверхности и Систему оповещения о приближении
поверхности, приспособленные к работе на вертолетах. В состав EGPWS входит база
данных поверхности земли/препятствий высокого разрешения и в ходе полета EGPWS
отслеживает опасные неровности поверхности или препятствия, которые пилот может не
заметить. В случае обнаружения опасных участков перед или под летательным аппаратом
(ЛА) EGPWS вертолета осуществляет визуальное или звуковое предупреждение пилота.
Так как EGPWS вертолетов использует внутреннюю базу данных поверхности
земли/препятствий, то она обеспечивает безопасность в любых погодных условиях
(дождь, снег, туман или темное время суток).
2. EGPWS вертолета
В системе EGPWS вертолета для предсказания потенциальной угрозы перед ЛА
используется информация о текущем положении ЛА в пространстве, скорости и пути, а
также база данных поверхности/препятствий. Система допускает усреднение ошибок
позиционирования,
ошибок
высоты
и/или
ошибок
в
базе
данных
поверхности/препятствий. Важно отметить, что алгоритм «взгляда вперед» не зависит от
функций, основанных на радиовысоте (функций, классических для GPWS∗).
2.1 Алгоритм взгляда вперед.
В алгоритме взгляда вперед есть кривая предупреждения (ограничивающая зону
внимания) и кривая предостережения (ограничивающая зону опасности) (рисунок 1).
∗
GPWS – ground proximity warning system – система предупреждения о сближении с землей
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
1
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
Рисунок 1
Голосовое
сообщение
«Внимание
поверхность(препятствие)»
или
«Опасная
поверхность(препятствие)» подается, если кривая предупреждения или кривая
предостережения касается поверхности или препятствия, обозначенного в базе данных.
Алгоритм взгляда вперед разработан так, что сигналы тревоги не подаются во время
выполнения нормальных операций, включая взлет и посадку вне аэродрома.
EGPWS для вертолетов работает в двух режимах: «нормальный» и «малая высота». Режим
«малая высота» подходит для выполнения работ в дневное время по правилам VFR
(визуального полета), когда необходимо управлять ЛА вблизи поверхности земли. В
«нормальном» режиме длительность сигнала об опасности больше, чем в режиме «малой
высоты». «Нормальный» режим рекомендуется использовать для выполнения остальных
работ, например в ночное время или в сложных метеорологических условиях. Требуемый
режим работы пилот устанавливает с помощью переключателя в кабине.
2.2 Экран информации о поверхности
В дополнение к алгоритму взгляда вперед EGPWS для вертолетов отображает
информацию о препятствиях и подстилающей поверхности на экране, например,
навигационном дисплее EFIS, индикаторе метеоусловий или многофункциональном
дисплее (MFD). Цветовая схема обозначения информации о поверхности на экране
приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 Цветовые обозначения отображаемой поверхности.
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
2
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
Цвет поверхности определяется в относительно высоты полета ЛА. Пилоту нет
необходимости вычислять разность между текущей высотой полета ЛА и высотой
препятствия или неровностей рельефа для того, чтобы определить, насколько они опасны.
На рисунке 3 приведены примеры изображения информации о поверхности на дисплее.
Два числа в нижнем правом углу называются пиковыми величинами. Верхнее число –
возвышение самого высокого препятствия/неровности поверхности, изображенного на
экране, в сотнях футов от среднего уровня моря. В этом примере максимальное
возвышение препятствия/неровности поверхности составляет 4400 футов. Нижнее число
составляет разность между высотой уровня черного цвета и самого светлого зеленого
уровня в сотнях футов от среднего уровня моря.
ЛА на высоте 2500 футов
ЛА на высоте 3000 футов ЛА на высоте 3500 футов
Рисунок 3 Примеры изображения информации о поверхности на дисплее
Когда
степень
угрозы,
создаваемой
поверхностью, попадает в диапазон «Внимание
препятствие/ поверхность», это препятствие/
поверхность окрашиваются на дисплее в ярко
желтый цвет. Когда поверхность начинает
представлять опасность («Опасное препятствие/
поверхность»), эта поверхность/препятствие
окрашивается в ярко красный цвет.
На рисунке 4 показан экран информации о
поверхности на навигационном дисплее,
установленном в кабине S-76B.
Рисунок 4
2.3 Геометрическая высота
Геометрическая высота – это лучшая расчетная высота, вычисляемая с помощью
барометрической высоты, температуры (static air temperature - SAT), высоты взлетнопосадочной полосы и высоты по GPS. Геометрическая высота в EGPWS позволяет
обеспечить оптимальную работу Системы информирования о поверхности (Terrain
Awareness) и функций отображения информации во все время полета и при любых
атмосферных условиях. Геометрическая высота уменьшает или устраняет ошибки,
которые потенциально вносятся в корректированную барометрическую высоту
нестандартной температурой, нестандартными высотными условиями, неправильной
установкой стандартов/процедур альтиметра (например, давления аэродрома посадки
QFE).
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
3
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
С функцией вычисления геометрической высоты EGPWS может надежно работать в
условиях низкого давления или больших отклонений температуры от стандартных
значений, не подвержена влиянию неправильной настройки альтиметра экипажем. Также
при работе в условиях QFE не требуется ввода каких-либо данных или осуществления
специальных действий экипажем.
Схема функции расчета геометрической высоты приведена на рисунке 5.
Рисунок 5 Геометрическая высота
2.4 База данных подстилающей поверхности
В EGPWS вертолета база данных
подстилающей поверхности хранится в
энергонезависимой памяти. База данных разделена на 11 регионов мира и была составлена
Honeywell с использованием лучших данных о поверхности земли для каждого региона.
База данных записана в энергонезависимой памяти с разрешением 6 угловых секунд.
Данные о поверхности в EGPWS вертолета отсчитываются от WGS-84, а возвышение – от
среднего уровня моря (MSL). Как показано на рисунке 1, кривые взгляда вперед
охватывают зону под и перед ЛА. Следовательно, на работу алгоритма не влияют
океанские волны и приливы.
2.5 Другие режимы EGPWS
EGPWS вертолета имеет и другие режимы работы, независимые от функции вывода
информации о поверхности (рисунок 6). Большинство из них вместо геометрической
высоты используют радиовысоту.
Базовые режимы:
• Режим 1 – Превышение скорости снижения
• Режим 2 – Превышение скорости сближения с поверхностью
• Режим 3 – Снижение после взлета
• Режим 4 – Небезопасная высота над поверхностью
• Режим 5 – Снижение ниже глиссадой
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
4
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
•
Режим 6 – Подсказки (Опасный угол крена, наклон на хвост и т.д.)
Рисунок 6 Другие базовые режимы
3. Случаи управляемого столкновения вертолетов с
поверхностью
Управляемое столкновение с поверхностью – это вид аварии, при котором исправно
работающий ЛА по невнимательности пилота ударяется о поверхность земли, препятствие
или воду. В этой статье случаи столкновения с линиями электропередач не
рассматриваются.
По предварительным данным NTSB∗ между 1992 и 2004 годами произошло 66 аварий
вертолетов с турбинным двигателем, которые могут считаться случаями УС, включая
операции типа 91 и 135 в США. Эти аварии унесли жизни 124 человек. В таблице 1
перечислены некоторые случаи УС.
Дата
Место
Модель
Погибло
Операция
Тип операции
Таблица 1 Случаи УС на вертолетах с турбинным двигателем.
На рисунке 7 показано количество УС, произошедших в период с 1992 по 2004 год.
∗
NTSB – National Transportation Safety Board – Национальный комитет по вопросам безопасности
транспорта
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
5
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
Рисунок 7 Количество УС вертолетов с турбинным двигателем с 1992 по 2004 год
Как показано на рисунке 8, 52 процента всех УС вертолетов происходили в дневное
время, 61 процент УС произошел в условиях хорошей видимости.
night – ночь
day – день
dusk – сумерки
dawn - рассвет
VMC – визуальные метеоусловия
IMC – сложные метеорологические условия
Рисунок 8 Статистика УС по времени дня и метеоусловиям для вертолетов с турбинным двигателем
Совершенно противоположная ситуация возникает, если рассматривать только аварии
вертолетов ЭМП (медицинская помощь): 84 процента УС произошло в темное время
суток в ходе выполнения заданий типа 91 или 135 в период тех же 12 лет (рисунок 9), хотя
согласно данным Ассоциации Авиационных Медиков (AMPA) только 38 процентов
полетов вертолетов ЭМП выполняется ночью.
Среди всех аварий вертолетов около 40 процентов произошло в СМУ.
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
6
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
Рисунок 9 Статистика УС по времени дня и метеоусловиям для вертолетов ЭМП
ЭМП и предприятия, ведущие работы в прибрежных зонах, так же как NTSB, в настоящее
время изучают эффективность использования усовершенствованной системы
предупреждения приближения к земле (enhanced ground proximity warning system
(EGPWS) вертолетов, более известной как Вертолетная система предупреждения
приближения к земле Helicopter Terrain Awareness and Warning System (Helicopter TAWS)
в качестве инструмента для повышения безопасности полетов. Уже есть несколько
активных операторов, которые работают с EGPWS для вертолетов. От этих операторов
получено несколько положительных отзывов о системе.
Как показывает статистика аварий, большая часть УС происходит в режиме крейсерского
полета (рисунок 10).
Cruise – крейсерский полет
Takeoff – взлет
Approach – рубеж
Maneuver - маневр
Terrain – земля
Water – вода
Obstacle - препятствие
Рисунок 10 Статистика по фазе полета и типу опасности (для вертолетов с турбинным двигателем).
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
7
Переведено по заказу ООО «ТеКнол»
4. Выводы и рекомендации
Как показывает анализ статистики аварий вертолетов, управляемое столкновение с
поверхностью может произойти и в темное, и в светлое время суток независимо от
погодных условий или опыта пилота. Сложно представить, но УС случаются и днем при
полете в условиях отличной видимости. Важно отметить, что УС происходят не только в
горной местности. Риск УС существует даже при полете над равнинной поверхностью или
над водой, особенно при полете в СМУ.
Отображение информация о поверхности на дисплее EGPWS позволяет днем и ночью,
при
любых
метеоусловиях
обеспечить
высокий
уровень
ситуационной
информированности пилота о подстилающей поверхности. Многих случаев УС можно
избежать задолго до того, как алгоритм взгляда вперед отметит опасность и подаст
звуковой сигнал, просто если пилот «увидит» опасную поверхность на экране. При
возникновении аварийных ситуаций над равнинной местностью или водой, когда вертолет
опустится ниже безопасной высоты, EGPWS обеспечит «ссылку на радиовысоту» в
дополнение к звуковому сигналу об опасности и предупреждению. Применение EGPWS
может существенно снизить риск возникновения УС. Тем не менее, научить пилота не
терять осведомленность о ситуации в условиях управляемых столкновений так же важно,
как снизить риск их возникновения.
Важно отметить, что описанная выше EGPWS разработана специально для работы на
вертолетах. Все режимы, алгоритм «взгляда вперед», база данных поверхности
адаптированы для работы на вертолете. Не следует применять в вертолетах EGPWS и
TAWS, разработанные для ЛА с неподвижным крылом, - в соответствии с их устройством
они будут давать чрезмерное количество предупреждений о помехах.
Перевод с английского Ильиной М.А.
Источник: 58th annual IASS FSF, IFA, IATA “Safety is everybody’s business” November
2005
8