С НОВОЙ ТЕХНИКОЙ ПО НОВЫМ ПРАВИЛАМ
Доктор технических наук В. СОЛОМЕНЦЕВ, директор ГосНИИ "Аэронавигация", профессор.
Правила организации воздушного движения преследуют две основные цели: повысить, во-первых, безопасность и, во-вторых, эффективность полетов. Правда, критерии эти разновекторные: эффективность ограничивается безопасностью. Стопроцентную безопасность обеспечить практически невозможно, поэтому используют понятие "целевой уровень безопасности". Его значение равно отношению количества катастроф по вине навигационных служб к общему числу часов налета и на сегодняшний день, по нормативным документам , составляет 1,5·10 -7.
По логике, если интенсивность воздушного движения увеличивается, то при заданном риске абсолютное число столкновений должно расти. Однако Международная организация гражданской авиации (ИКАО) поставила перед национальными аэронавигационными службами задачу, чтобы абсолютное число катастроф по крайней мере не увеличивалось при прогнозируемом росте интенсивности движения в 6% в год. Для этого предложено реализовать разработанную в ИКАО концепцию CNS/ATM - управление воздушным движением с использованием космических средств связи и навигации (см. "Наука и жизнь" № 2, 2004 г.).
Замечу, что, даже имея новое оборудование, мы не можем сразу его применить. Необходимо разработать новые процедуры, скорректировать нормативные документы, обучить диспетчеров, написать инструкции, по которым они должны действовать в самых разных ситуациях. Именно это составляет основное содержание работы нашего института. Кстати, создать документ зачастую не легче, чем сложный прибор.
За один день все сделать невозможно, и мы составили поэтапную схему, где указаны направления работ и сроки их исполнения вплоть до 2025 года, когда будут реализованы все положения концепции CNS/АТМ. В схеме учтены как потребности пользователей воздушного пространства, так и возможности промышленности и организационные возможности службы управления воздушным движением. Остановимся на некоторых пунктах схемы.
ВМЕСТО ПРОСЬБЫ - УВЕДОМЛЕНИЕ
Первый пункт - классификация воздушного пространства. Сейчас на всей территории России действует так называемый разрешительный порядок полетов гражданских судов: ни один пассажирский самолет не может покинуть аэродром без разрешения. Сегодня это сильно мешает развитию воздушных сообщений. Более перспективен уведомительный принцип. Подал заявку - и лети на здоровье, если только не последует особого запрета. Мы проанализируем ситуацию и в тех районах, где, возможно, предложим перейти на уведомительный порядок, в частности для малой авиации. На остальных территориях останется разрешительный порядок.
Далее предложим внести соответствующие изменения в Воздушный кодекс, Федеральные правила использования воздушного пространства и в некоторые другие документы, разработаем новые процедуры и обучим летный и наземный персонал. Нужно будет также создать инфраструктуру, которая позволит при получении заявки провести анализ ситуации и, если есть препятствия для полета, выдать отказ.
В нынешнем году мы подготовили проекты нормативных документов, в 2008 году проведем по новым правилам первые полеты, и к 2013 году все зоны воздушного пространства России будут разделены по категориям и везде полеты будут проводиться по этим правилам. Вот тогда мы сможем говорить об исполнении данного пункта.
Большие помехи полетам гражданских самолетов создают запретные зоны - в одном лишь Подмосковье расположено 30 военных аэродромов.
Добиться высокой пропускной способности московского неба можно, но для этого следует разработать процедуру гибкого использования воздушного пространства. Для начала необходимо изучить режим работы запретных зон: там ведь не все время летают. Организовать полеты следует так, чтобы освободить пространство во второй половине дня, когда основной пассажиропоток идет в Москву. Далее нужно посмотреть, какого типа полеты выполняются в той или иной зоне. Если речь идет о стратегических бомбардировщиках, то они с аэродрома уходят в стратосферу и весь полет совершают там. Сейчас запретная зона имеет форму цилиндра высотой 25 000 м и радиусом, соответствующим расстоянию, которое проходит самолет, набирая высоту. А можно такие зоны ограничить "перевернутым" конусом с вершиной в районе аэродрома. Освобождается значительная часть воздушного пространства запретной зоны, которая может использоваться гражданскими судами.
Кроме того, мы составим проекты документов, по которым в периоды интенсивных полетов гражданских самолетов (дневное и вечернее время) пространство должно предоставляться им. В остальное время здесь будут вводиться лишь ограничения, а не полные запреты. Так летают во всем мире. Правда, придется убеждать руководство ВВС принять наши предложения, а военные активно сопротивляются реформам, не желая терять своих привилегий.
ЛЕТАЕМ И САДИМСЯ ПО СПУТНИКАМ
Повышать эффективность полетов нужно не только, и даже не столько, организационными мерами, сколько применением современной техники. Например, давно существуют спутниковые навигационные системы, их устанавливают уже на автомобилях. В авиации они нужны никак не меньше.
Сегодня самолетом управляют по ориентирам - так называемым приводным радиостанциям. Экипаж, минуя одну из них, делает разворот на следующую и так далее. Маршрут получается не прямым, а в виде ломаной линии. Имея современное бортовое и наземное навигационное спутниковое оборудование, мы сможем позволить самолету значительную часть маршрута двигаться по кратчайшей, или ортодромической, траектории.
Очень поможет спутниковая навигация маневрам самолетов в районе аэродрома. Сейчас, заходя на посадку, самолет выполняет так называемую коробочку. Чтобы снизиться и сбросить скорость, он делает несколько разворотов, после чего выходит на прямолинейную траекторию посадки (глиссаду). По новой технологии можно будет садиться по укороченной траектории с криволинейной глиссадой. Самолет будет находиться в воздухе намного меньше времени и экономить 15-20% топлива. Окажутся решены и вопросы охраны окружающей среды: у самолета появится больше возможностей миновать жилые районы, станет меньше шума, меньше вредных выбросов.
САМОЛЕТЫ САМИ ВСЕ РАССКАЖУТ О СЕБЕ
Через несколько лет пилоты и диспетчеры смогут по достоинству оценить такое достижение авиационной техники, как автоматическое зависимое наблюдение (АЗН). Оно уже широко применяется за рубежом.
Принцип АЗН состоит в следующем: в полете в штатном режиме через определенные промежутки времени самолет посылает сигнал, содержащий информацию о параметрах полета, состоянии летательного аппарата и ситуации на борту. Если произошло что-то непредвиденное, например самолет вышел за пределы эшелона, выдается сигнал "по событию", даже если еще не пришел срок очередного сообщения. То же происходит, если летчик решил поменять маршрут, например обойти грозу. Эта система, называемая вещательным АЗН, очень пригодится и в малой авиации, где полеты совершаются нерегулярно.
Самолеты, оснащенные вещательным АЗН, будут обмениваться информацией не только с землей, но и с другими бортами, а о самолетах без такого оборудования экипажам сообщит диспетчер. Обладая исчерпывающими сведениями об окружающей обстановке, пилоты смогут сами выбирать эшелон, не загружая диспетчера.
Приемопередающие станции развернут в районах, где нет локаторов, либо они будут дополнением к ним. Станции должны быть объединены в сеть и расположены так, чтобы самолет в любой момент находился в прямой видимости хотя бы одной из них. Станция принимает информацию с борта и транслирует ее в центр управления воздушным движением.
У нас уже есть экспериментальное наземное оборудование, которое прошло испытания. Есть бортовое оборудование, прошедшее часть испытаний. И, надеюсь, в течение года мы получим сертификат на него.
Полигоном для опробования системы АЗН станут Штокмановское газовое месторождение и месторождения на Ямале. Освоить их без авиации не представляется возможным. Но ни там, ни там никакого радиооборудования нет. Мы получили от правительства задание совместно с Газпромом разработать для этих районов систему управления воздушным движением на базе автоматического зависимого наблюдения.
Новые процедуры должны быть введены и для самолетов, находящихся на аэродроме. На полосах установят специальные светосигнальные средства наведения. Самолету будет задан график движения от терминала до взлетной полосы, а сигнальные устройства и подсвеченные дорожки поведут его по этому графику, чтобы самолет не стоял с запущенными двигателями и не ждал очереди. Положение самолета в каждый момент будет отслеживаться с помощью автоматических средств наблюдения.
Использование новых наземных и бортовых технических средств позволит снизить так называемые метеоминимумы аэродромов, то есть самолеты смогут садиться при худших погодных условиях, чем это допускается сейчас.
ФУТЫ ПРОТИВ МЕТРОВ
К сожалению, не все проблемы мы можем решить своими силами. Так, среди пунктов нашей схемы важное место занимает внедрение сокращенных норм вертикального эшелонирования (RVSM). Эшелоны можно образно представить в виде полок в шкафу. Чем они чаще расположены, тем больше предметов можно на них расставить. ИКАО предлагает уменьшить интервалы между эшелонами в два раза. Для этого на борту должна быть соответствующая аппаратура: точные высотомеры, системы предупреждения столкновений (TCAS), средства связи.
Но нам придется мириться с серьезным препятствием в виде так называемых переходных зон. Дело в том, что в авиации большинства стран, хотя там и действует Международная система единиц (СИ), высота измеряется не в метрах, а в футах и нормы уменьшаются с 1000 до 500 футов. То есть если у них расстояние между эшелонами выражается круглыми цифрами с нулями в конце, то у нас - дробными, с десятыми долями метра (1 фут = 0,3048 м). И наоборот, если в российском воздушном пространстве задать нормы в метрах (300 и 150 м соответственно), то у наших соседей на индикаторах появятся "некруглые" числа. Таким образом и возникают пресловутые зоны перехода, где нужно перестраиваться с одного стандарта на другой.
Похожая ситуация складывается и с аэронавигационной информацией. Все западные воздушные суда оснащены аппаратурой, которая измеряет координаты в системе WGS-84. А у нас официально принята система координат СК-42. Эти системы значительно расходятся по своим параметрам. В России начинает применяться еще одна система координат ПЗ-90, более совершенная, чем СК-42.
Пересчитывать данные из одной системы в другую очень сложно. И получается, что российская авиакомпания покупает, например за рубежом (или даже кое-где у нас), геодезическую базу данных, чтобы установить ее на бортовой компьютер, а информация в ней не совпадает с той, что опубликована в наших аэронавигационных сборниках.
Теоретически можно перейти на систему WGS или ПЗ, но на это пока не соглашается Министерство обороны: ведь придется переделывать все карты и менять на самолетах бортовые вычислители, запрограммированные на СК-42. Но время работает на новые системы, и раньше или позже одна из них станет у нас основной.
КОМУ ПЛАТИТЬ?
В заключение следует рассказать о дальнейшей судьбе наших разработок. Они становятся правилами и законами после рассмотрения федеральными органами власти. Федеральные навигационные правила утверждают руководители Росаэронавигации совместно с Министерством транспорта, Федеральные правила использования воздушного пространства утверждает правительство, Воздушный кодекс - Государственная дума.
Внедрение новых правил потребует немалых затрат со стороны государства. При этом возникает некое противоречие. Кто получает выгоды от совершенствования управления воздушным движением, от повышения эффективности использования воздушного пространства? В первую очередь авиакомпании. После того как удастся спрямить маршруты, пользователь сможет экономить топливо. Затем введут более совершенную схему захода на посадку. Это тоже даст экономию. Сократятся эшелоны. У кого появятся дополнительные прибыли от увеличения числа полетов? Опять же у авиакомпаний и у аэропортов.
Возникает вопрос: куда направится прибыль? По идее, деньги надо вкладывать в развитие не только самой компании, но и отрасли в целом. Однако опыт последних лет показывает, что сюда средства вкладываются в последнюю очередь. Получается, что государство, совершенствуя аэронавигационную систему, дотирует частные компании.
Подробности для любознательных
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
В геодезии и навигации для определения местоположения пунктов и объектов используют общеземную систему координат: либо декартову прямоугольную (абсцисса X, ордината Y, аппликата Z), либо эллипсоидальную (широта B, долгота L, высота H).
Начало отсчета идеальной геодезической декартовой системы координат совпадает с центром масс Земли. Ось Z проходит через точку, названную Международным Условным Началом (МУН), - среднее положение Северного полюса Земли в период с 1900 по 1905 год. Позже в положение этой точки внесли уточняющие поправки на нутацию, и теперь она известна как Условный Земной Полюс (УЗП). Оси X и Y лежат в плоскости геодезического экватора, которая перпендикулярна оси Z. Ось X представляет линию пересечения начального геодезического (гринвичского) меридиана и плоскости экватора. Ось Y лежит в плоскости экватора и развернута на 90 градусов в сторону востока относительно оси X.
Истинный (мгновенный) полюс не совпадает с УЗП и совершает вокруг него движение по кривой, напоминающей спираль, с "радиусом" около 15 метров. Это движение вызвано тем, что ось вращения Земли не совпадает с осью ее инерции.
Для решения навигационных и геодезических задач в настоящее время применяют практическую реализацию общеземной системы, определяя координаты любой точки с помощью навигационных спутников. Американская версия GPS Navstar использует систему координат WGS-84 (World Geodetic System), принятую в 1984 году. Российская глобальная навигационная система ГЛОНАСС использует координаты ПЗ-90 (Параметры Земли), принятые в 1990 году. Они обе считаются глобальными геодезическими геоцентрическими, но ни одна из них не идеально геоцентрическая и они не совпадают друг с другом. Причина несовпадения в том, что WGS-84 зафиксирована координатами станций слежения, распределенных по всей поверхности Земли, а наши станции слежения расположены только на территории бывшего Советского Союза. Кроме того, GPS и ГЛОНАСС используют разные спутники, разные методы слежения за ними и разные методики обработки результатов измерений. Из-за этого расхождения в координатах одного и того же пункта в WGS-84 и в ПЗ-90 доходят до 15 метров. Преодолеть эти расхождения можно, объединив российские и американские станции слежения, а также унифицировав технологию измерений и методы расчета координат.
В нашей стране пока в основном пользуются эллипсоидальной системой координат СК-42, принятой в годы Второй мировой войны. В ее основе лежит эллипсоид Красовского, наиболее точно воспроизводящий форму Земли. Его в конце 1930-х годов рассчитал большой научный коллектив под руководством выдающегося российского геодезиста Ф. Н. Красовского. Координаты систем WGS-84 и ПЗ-90 в принципе можно пересчитать в систему СК-42, но поправочные коэффициенты зависят от местоположения объекта. Например, для Москвы они одни, для Санкт-Петербурга - другие, а для Новосибирска - третьи.
См. в номере на ту же тему
О. АЛЕКСЕЕВ - Небо - наш неисчерпаемый ресурс.
Читайте в любое время
