Отчет по практике специальности «Радиотехника»

1.4 Методика определения уровня безопасности полетов основанная на расчете вероятности выхода ВС за пределы трассы

Так как предельно допустимая вероятность нарушения норм эшелонирования – величина довольно малая, то в качестве критерия точности самолетовождения была принята вероятность выхода за пределы трассы заданной ширины [1]. В Академии гражданской авиации был разработан пакет прикладных программ «Alfa-7» [2], позволяющий оценить точность самолетовождения и выявить участки потенциально возможного выхода ВС за пределы трассы. Исходными данными являются: тип используемого ВС, перечень наземных РТС с указанием места установки и характеристик, а также параметры трассы. Результат расчетов предоставляется в виде таблицы, с указанием СКП определения координат и вероятности выхода за пределы трассы.

Программа построена для анализа полетов, выполняемых по концепции оборудованных трасс, и позволяет рассчитывать только боковые отклонения ВС от оси трассы. В качестве закона распределения ошибок навигации принят нормальный закон. Модель расчета имеет ряд упрощений, среди которых, например, задание зон действия РТС в виде окружностей.

 В основе программы заложен хороший принцип: на основе анализа полета ВС, делается вывод о достаточности наземной инфраструктуры и выдается рекомендация, направленная на улучшение ситуации в регионе. Задача расчета вероятности выхода ВС за пределы трассы остается актуальной и в настоящее время, что подтверждается соответствующими работами [24, 25]. Однако идея анализа эксплуатационных характеристик средств РТОП на основе данных о параметрах полета должного развития не получила.

1.5 Анализ методик определения уровня безопасности полетов

Рассмотрение описанных методик позволяет сделать вывод о необходимости разработки совокупности методов расчета ЭХ средств РТОП в регионе, позволяющих оценить влияние изменений в инфраструктуре РТС навигации, наблюдения и связи на безопасность полетов (для существующих и перспективных требований).

В современных исследованиях по оценке безопасности полетов, зонам действия РТС уделяется мало внимания. Как было указано ранее, в авиапредприятиях применяются упрощенные методы расчета дальности действия. Из этого можно сделать вывод о необходимости анализа и разработки методик расчета зон действия РТС навигации, наблюдения и связи, и определение степени перекрытия воздушных трасс. В качестве примера можно назвать такие программные продукты, как AREPS и WRAP Civil Aviation [6, 7].

Используемый в пакете прикладных программ «Alfa-7» метод оценки уровня безопасности полетов по вероятности выхода ВС за пределы трассы имеет хорошую основу, однако не подходит для решения современных задач в условиях внедрения концепции зональной навигации. Кроме того, при анализе не учитывается влияние на рассматриваемое воздушное судно других судов, выполняющих полет на соседних трассах.

Более полную информацию об уровне безопасности полетов, можно получить при анализе вероятности нарушения норм эшелонирования. Для этого  необходимо разработать соответствующие методики расчета. Кроме того, следует обратить внимание на применяемые законы распределения ошибок, так как во многих источниках указывается на необходимость замены нормального закона распределения, а также о некорректных результатах расчета при использовании закона Лапласа [8, 9].

1.6 Постановка задачи и разработка требований к методу определения уровня безопасности полетов в регионе

Таким образом, необходимо разработать методы расчета таких эксплуатационных характеристик средств РТОП, как:

1.  Зона действия РТС навигации, наблюдения и связи;
2. Рабочая область РТС навигации, наблюдения и связи;
3.  Зона конфликтных ситуаций.

Первые две ЭХ целесообразно объединить в рамках двухэтапного анализа ЭХ средств РТОП с последующим расчетом интегральных показателей степени перекрытия воздушных трасс региона ЗД и РО. По результатам расчетов дается заключение о достаточности наземной инфраструктуры, оптимальности расположения РТС, а также о качестве структуры воздушного пространства.

Разрабатываемые методы должны быть достаточно просты для использования инженерно-техническим персоналом, требовать небольшое количество входных данных, получение которые не вызовет больших трудностей. Методы должны быть реализованы в виде готовых к использованию компьютерных программ, вывод результатов должен содержать числовую и графическую составляющие, которые можно использовать как справочных материал для работников авиапредприятий.

Таким образом, в рамках диссертационной работы необходимо разработать алгоритм двухэтапного анализа ЭХ средств РТОП (включающего методы расчета ЗД и РО) и методику расчета зон конфликтных ситуаций, реализовать данные методы в виде компьютерных программ и провести с 19 помощью этих программ расчет ЭХ средств РТОП в Санкт-Петербургском центре ОВД.

Алгоритм двухэтапного анализа ЭХ средств РТОП предполагает расчет зон действия и рабочих областей РТС навигации, наблюдения и связи, с последующим выводом результатов расчетов в виде таблиц и схем, по которым определяется степень перекрытия региона полями РТС навигации, связи и наблюдения. Так же предполагается расчет интегрального показателя степени перекрытия воздушных трасс.

Методика расчета зон конфликтных ситуаций предполагает определение вероятности нарушения норм эшелонирования. При этом учитывается расположение и характеристики средств РТОП и конфигурация воздушных трасс. Так как и нормальный, и двойной экспоненциальный законы распределения в ИКАО считают неподходящими для описания погрешностей, имеющих большую величину и крайне малую частоту появления, необходимо найти другие распределения погрешности определения координат ВС. Результат расчета должен быть представлен в виде таблиц и графиков.

С помощью разработанных методов необходимо оценивать текущий уровень безопасности полетов в регионе, а также делать прогноз последствий от внедрения новой техники или изменения структуры воздушного пространства. Разработанные методы должна быть реализованы в виде компьютерных программ для использования в службе ЭРТОС и на других авиапредприятиях ГА, а также в учебных заведениях.

1.7 Выводы

В настоящее время для оценки уровня безопасности используются следующие критерии: риск столкновения ВС, вероятность нарушения норм эшелонирования, вероятность выхода ВС за пределы трассы, а также условие полного перекрытия воздушных трасс зонами действия РТС навигации, наблюдения и связи. Выбор конкретного критерия обусловлен спецификой задачи. 

Анализ подходов к оценке уровня безопасности полетов показал, что для оценки инфраструктуры РТС навигации, наблюдения и связи целесообразно совершенствовать методики расчета критериев, используемых на авиапредприятиях, а также использовать методы расчета вероятности выхода ВС за пределы трассы и вероятности нарушения норм эшелонирования.

2. Анализ состава радиотехнического обеспечения полетов существующих аэродромов

Современная СВТ отличается глобальными масштабами и отсутствием временных границ функционирования, хотя интенсивность воздушного движения в различных регионах и в различные периоды местного времени неодинакова. Поэтому радиотехнические поля, формируемые средствами РТОП, должны носить глобальный характер и быть пригодными к функционированию в любое время суток и года. Другим важным свойством средств РТОП является их быстродействие. Порядок величин, характеризующие процессы РТОП, составляют единицы секунд, а в космических средствах быстродействие оценивается миллисекундами и микросекундами.

Одна из определяющих характеристик процессов РТОП – высокая надежность функционирования. Особенно высокие требования предъявляются к надежности функционирования средств посадки и связи. Вероятность отказа этих систем не должна превышать 10 ^-7…..10 ^-9.

Одним из наиболее эффективных методов обеспечения высокой надежности средств РТОП является их резервирование. Как правило, на земле и на борту ВС устанавливается по два комплекта РТС одного типа с обеспечением быстрого перехода с основного комплекта на резервный. При этом время перехода на резервное оборудование для РТС посадки, в зависимости от категории, не должно превышать: 2с, 5с, 10 с или 2,25 мин (последнее значение для некатегорированных систем); 15с для каналов диспетчерской воздушной и наземной связи; 1мин для АРП и ПРС; 10мин для РЛС УВД.

Для повышения надежности каналов авиационной воздушной связи резервные радиостанции диапазона МВ оснащаются двумя независимыми источниками централизованного электроснабжения и одним дизель-генератором с автоматическим включением за 10с или аккумуляторами, способными обеспечить работу радиостанции в течение 2ч.

Большинство средств РТОП имеют в своем составе комплексы наземных и бортовых технических устройств, следовательно, являются неавтономными. Однако, в целом, они составляют единую систему, предполагающую четкую координацию процессов, протекающих на борту и на земле, и строгое согласование эксплуатационно-технических характеристик. Нарушение координации процессов в наземном и бортовом оборудовании средств РТОП недопустимо, так как может являться источником различных авиационных происшествий.

Отличительной особенностью наземных РТС является ограниченность их рабочих зон. Поэтому для обеспечения глобальных и региональных масштабов их использования в состав средств РТОП приходится включать множество наземных РТС. Количество РТС в составе СВТ зависит от размеров воздушного пространства и размеров рабочих зон, которые по возможности должны перекрываться. Наибольшими размерами рабочих зон обладают космические системы, радиусы, действия которых составляют 2500….8000км. Однако, большинство систем связи и ближней навигации диапазона МВ имеют сравнительно небольшой радиус действия, зависящий от высоты полета и составляющий 300….400км. Поэтому для создания сплошных радиосвязных и радионавигационных полей требуется использование большого количества таких средств, рассредоточенных на земной поверхности определенным образом. Все это определяет дискретный характер РТО полетов: во избежание взаимных помех различным системам назначают различные частоты, и по мере движения ВС по трассе экипажу приходится последовательно переходить с одной РТС на другую, что в определенном смысле затрудняет работу.