ACAS_Bulletin_2
RA’s и маневр по выводу в горизонт за 1000ft до заданного эшелона -март 2003г

Предисловие
1: RA выдаваемая за 1000 ft до вывода в горизонт
Событие 2: Чрезмерная вертикальная скорость при приближении к заданному эшелону полета
Событие 3: Самолеты без TCAS
Событие 4:Самолеты с ТКАС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  

Предисловие

ТКАС II обеспечивает последний рубеж защиты, спроектирован для предупреждения столкновения самолетов в воздухе.
Он предупреждает экипаж и выдает команды Resolution Advisories (RA), в вертикальной плоскости, после вычисления риска столкновения с другим самолетом, примерно за 35 сек до столкновения, в зависимости от расположения самолетов и высоты.
Одним из распространенных типов RA является тот, который выдается самолетам за 1000 ft до вывода в горизонт, и, одновременно пересекающихся по горизонтали.
Этот метод вертикального эшелонирования использовался безопасно диспетчерами годами эти RAs часто, впоследствии классифицировались как ‘ложными’, и могут восприниматься диспетчерами и пилотами как мешающие.
Почему эти RAs происходят, должны ли они приниматься как полезные или нет, и что мы можем сделать, что бы избежать их, или снизить их частоту появления?
События 1 и 2 показывают RAs, выдаваемые за 1000 ft до вывода в горизонт, вместе с объяснением поведения TCAS II.
Событие 3 (без TCAS) и событие 4 (с TCAS) показывают ситуацию, где самолет проскочил свой эшелон – ошибся с выводом в горизонт.
Эти события высвечивают эффективность TCAS II, и его необходимость!
Наконец, приведены некоторые соображения на возможные действия, чтобы уменьшить количество «ненужных» RA’s — как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.
Они, как ожидается, приведут к повышению эффективности системы TCAS II, и, следовательно, к повышению безопасности, в целом.

John Law
ACAS Programme Manager, EUROCONTROL March 2003

  

1: RA выдаваемая за 1000 ft до вывода в горизонт

После взлета, А320, оборудованный TCAS , набирает эшелон FL110 по SID (Стандартный Инструментальный Вылет). Его вертикальная скорость равна 4300 fpm.
Gulfstream IV снижается по стандартной процедуре захода на эшелон FL120. Его вертикальная скорость равна 3200 fpm.
Обе траектории сходятся так, что самолеты будут проходить на расстоянии 0,8 NM друг от друга, как раз в момент, когда они будут подходить к заданным эшелонам.

Одновременное вертикальное и горизонтальное сближение, в комбинации с высокими вертикальными скоростями, стали причиной срабатывания RA TCAS II , несмотря на стандартное эшелонирование по высотам в соответствии с процедурой. Пилот A320 получил «Adjust Vertical Speed» RA в момент прохождения эшелона FL97 с большой вертикальной скоростью (4300ftm), т.е. на 1300ft ниже разрешенного эшелона. Эта RA потребовала вертикальную скорость не более 2000ftm.
Пилот А320 снизил вертикальную скорость в соответствии с требованиями RA и вывел самолет в горизонт на разрешенном диспетчером FL110 эшелоне.
В данном случае, оба самолета успешно вышли на свой эшелон, и эта RА как бы не была нужна. Тем не менее, если бы не RА, усилившая разрешение диспетчера и хотя дана только одному самолету, не прошло бы и 20 секунд или меньше, до встречи самолетов на одной высоте.
Таким образом TCAS II, также эффективно обеспечивает защиту от нарушения эшелона.

RA в “ Горячих точках” Высокая вертикальная скорость (>3000 fpm) достигается очень часто на современных самолетах, таких как A320, A330, B737, B767, MD80, и.т.д. Сценарии, как показано в 1-м событии, довольно распространены между вылетающими и прилетающими самолетами, особенно вокруг эшелона FL100 в зоне TMAs (terminal manoeuvring area). Например места где этот тип сценария является часто повторяющимся (RA «Точки») были выявлены в нескольких крупных Европейских ТМАs.(Аэропортовых узлах).

 

Почему ТКАС II выдает эти RA? ТКАС II выдаёт RА, когда она вычисляет риск столкновения в пределах порога времени, значение которого зависит от высоты воздушного судна. При выводе в горизонт на эшелон в 1000 футов от другого самолета, TCAS II определяет одновременно горизонтальное и вертикальное схождение самолетов. При большой вертикальной скорости сближения, TCAS II, может вычислить риск столкновения и генерировать RА до начала вывода самолета в горизонт. Пример показывает вывод самолета в горизонт на встречных курсах с разницей в высотах на 1000ft. Время порога RА составляет в данном случае 30 секунд.

 

Мнение Диспетчера / Пилота Вертикальное эшелонирование в 1000 фут является стандартным вертикальным эшелонированием, применяемым между воздушными судами. Таким образом, диспетчеры с трудом понимают, почему TCAS II выдает RA, в то время как диспетчер все сделал верно. Кроме того, иногда они не понимают, почему, даже когда информация о движении обеспечивается, летные экипажи все же получают RA. С точки зрения пилотов, исследования показывают, что около половины пилотов считают, что даже если все правильно сделано, эти RA полезны или даже необходимы.

 

Предыстория 1000 футов вертикального эшелонирования Эта величина была определена 50 лет назад и была вычислена для полетов самолетов в горизонтальном полете. В то время большинство авиалайнеров не имели герметизации и были поршневыми, которые могли бы подняться или спуститься только при вертикальной скорости 500 футов в минуту. В данном случае, 1000 футов преодолевались за 2 минуты полета. Теперь, современные реактивные самолеты имеют высокие вертикальные скорости, и они могут подняться или спуститься на 5000 футов в минуту (или даже больше). С такой вертикальной скоростью, 1000 футов преодолевается только за 12 секунд полета, что является слишком коротким промежутком для принятия эффективных мер по исправлению положения, если вывод в горизонт, по какой либо причине не выполнен вовремя. В настоящее время потенциальные ограничения вызванные срабатыванием ТКАС RА при выводе на эшелон в 1000 футовом интервале от другого самолета, это плата за значительное улучшение безопасности в целом.

 

TCAS II версии 7 включает функции для снижения количества и вероятности срабатывания RA при разнице по высоте между самолетами в 1000 футов • На некоторые RA снижен порог срабатывания для самолета, летящего в горизонте, чтобы дать время TCAS II другого самолета выработать маневр начала вывода в горизонт . • Улучшено вертикальное отслеживание, для обеспечения раннего обнаружения маневра «нарушителя» по выводу в горизонт. • RA, вызванные скоординированными TCAS-TCAS командами, более совместимы с ОрВД разрешением, и поощряют корректный вывод в горизонт. • Пересекающиеся RA (RA требующих от пилота пересечь высоту «нарушителя») могут быть выданы только если разрешенный эшелон на самом деле нарушен. Оперативные программы мониторинга подтвердили, что TCAS II версии 7 генерирует меньше RA, в частности, для самолетов в горизонтальном полете при выводе в горизонт встречного самолета. Тем не менее, RA по-прежнему генерируется в 1000 футовой зоне при маневре вывода в горизонт, хотя и очень высокий процент этих RA совместимы с зазорами ОрВД.

Событие 2: Чрезмерная вертикальная скорость при приближении к заданному эшелону полета

SF340 летит на эшелоне FL180 на северо-восток. E145 поднимается на разрешенный эшелон FL170 в юго-восточном направлении.

Оба самолета приближаются к одной и той же точке (минимальное расстояние 1 м. мили). Так как E145 поднимается с очень высокой вертикальной скоростью (около 7000 футов в минуту), TCAS II каждого ВС выдает скоординированные RA.
Пилот E145 получает первую ТА при прохождении через эшелон FL128. Затем, 18 секунд спустя, пилот FL149, получил «Adjust vertical speed» RА с рекомендацией уменьшить скорость набора высоты до 2000 футов в минуту .
SF340 получает RA «Climb» 6 секундами позже, когда E145 проходит через эшелон FL156 все еще с очень высокой вертикальной скоростью (6600 футов в минуту).
Чрезмерные вертикальные скорости могут вызвать RA, которые в свою очередь могут вызвать отклонение самолетов идущих в горизонте от заданных эшелонов. Это может быть очень опасно.

 
 
ТКАС II эффективен в предупреждении нарушений заданного эшелона
Эти два события иллюстрируют эффективность TCAS II в сценариях нарушения заданных эшелонов. Событие 3 имело место до внедрения Европейского БСПС, Событие 4 произошло совсем недавно.

Событие 3: Самолеты, без TCAS

MD81 и B737, направляются в крупный европейский аэропорт, находятся в зоне ожидания, MD81 на эшелоне FL140, а B737 имеет разрешение снижаться на эшелон FL150. Пилот B737 принял эту инструкцию правильно, но не вывел самолет на эшелоне FL150 как ожидалось.

Когда B737, на снижении проходил эшелон FL147, дисплей диспетчера выдал STCA(Short Term Conflict Аlert) (Предупреждение о конфликте). Как только диспетчер оценил информацию экрана дисплея, он запросил экипажи информацию о высотах. Затем он указывает B737, немедленно вернуться к эшелону FL150. Конфликт не мог быть обнаружен диспетчером до нарушения разрешенного эшелона. В дополнение, диспетчер должен был потратить некоторое количество драгоценных секунд для опроса пилотов о их высотах. Как результат, минимальный интервал между самолетами составил 0.4 NM и 100 ft.

  

Событие 4:Самолеты оборудованы ТКАС

В767 на эшелоне FL320 и А320 на эшелоне FL340 летят на пересекающихся курсах. А320 имеет разрешение снижаться на эшелон FL330.
Пилот подтвердил диспетчеру ошибочно FL320. Тем не менее это прозвучало как FL330 и диспетчер не определил ошибку пилота.
Таким образом, пилот А320 не вывел в горизонт на эшелоне FL330 и создал конфликт с В767. Когда А320 проходил эшелон FL328 он получил “Climb RA”. Через 4 сек пилот В767 получил “Descend RA”. Оба пилота последовали командам RA, в результате скоординированных действий минимальный вертикальный интервал составил 1750ft и расстояние 1миля. Более того вертикальные интервалы не были менее 700ft.

Нарушения разрешенного эшелона-реальность.? Анализ NASA определил что существует 10 возможностей нарушения заданного эшелона. Анализ Англичан (UK) определил что в среднем происходит 1 нарушение эшелона на коммерческий самолет в год, при получении инструкции на изменение эшелона. Многие статистические анализы подтверждают большое количество нарушений эшелона: • более 500 случаев нарушения эшелонов в год по докладам European State с 1998; • 498 случаев нарушения эшелонов по докладам European airline произошло с июля 2000 до июня 2002, т.е. 21 нарушение эшелонов в месяц. Очень маловероятно, что ситуация иная и в других европейских государствах и для других Европейских операторов. Есть несколько причин для нарушения эшелонов. Одной из основных причин являются отказы или недостатки в работе автопилотов (около 20% докладов о нарушении эшелонов в двух крупных европейских авиакомпаний). Другими причинами являются: ослышались, неправильно установил высотомер, принял чужое разрешение за своё и т.д. Нарушения эшелона, которое происходит в 1000 футовом интервале до вывода в горизонт, может иметь решающее значение и привести к риску столкновения. TCAS II является эффективной защиты в случаях нарушения эшелона.

 

Следуй RA! Диспетчеры стараются предоставить больше информации о трафике для пилотов набирающих высоту или снижающихся перед выводом на эшелон, где на 1000 ft интервале летит другой самолет. Эта информация о трафике может улучшить пилотам осведомленность о ситуации. Тем не менее, безопасность требует, чтобы летные экипажи следовали RA. В ACAS II Бюллетене № 1-(июль 2002 г.) подчеркивается, о необходимости следовать RAs. Что можно сделать, что бы избежать данное RA? Диспетчеры и пилоты считают что слишком большое количество RAs выдается в 1000 ft разнице в эшелонах при выводе в горизонт одного из самолетов. В некоторых ситуациях могут быть предусмотрены решения, чтобы избежать этих RA, или хотя бы уменьшить их количество.

 

Взять за правило! В целях повышения безопасности и сведения к минимуму вероятности RA при выводе в горизонт при 1000 футовом эшелонировании, предлагается, чтобы самолеты имели пониженную вертикальную скорость при приближении к их разрешенным уровням. Рекомендации и правила уже существуют. Программа ЕВРОКОНТРОЛЯ ТКАС рекомендует пилотам набор высоты или снижение на отрезке менее 1000 футов до вывода в горизонт выдерживать вертикальную скорость менее 1000 футов в минуту. Программа ЕВРОКОНТРОЛЯ RVSM также рекомендует аналогичный показатель для RVSM операций. Существуют два основных направления работы европейских государств опубликованное в их АИПАх, которое требует вертикальной скорости на последних 1000 футах до вывода на разрешенную высоту ниже 1500 футов в минуту. Это может как ожидается, улучшить совместимость TCAS II с Диспетчерской службой, и принести улучшения в безопасность. Кроме того, предложение о рекомендации по сокращению вертикальной скорости до менее чем 1500 футов в минуту за последние 1000 футов, прежде чем вывести самолет в горизонт на разрешенную высоту, находится в стадии обсуждения в рамках ИКАО для включения в Приложение 6 к Чикагской конвенции.

 

Ближне и среднесрочная перспективы изменения Процедур Два решения могут быть приняты для улучшения полетов в местах, где были выявлены RА «горячие точки»: — Увеличить вертикальное эшелонирование воздушных судов до 2000 футов в особых случаях (например, между прилетающими и улетающими ВС); — Для избегания одновременно горизонтального и вертикального сближения самолетов, изменять либо горизонтальный маршрут либо вертикальную траекторию; Эти предложения, которые могут быть реализованы в относительно короткий срок, также, вероятно, обеспечат улучшение безопасности. Две модификации процедур в соответствии с этими предложениями уже осуществляемы одним из ANSP по устранению выявленных RА «Горячие точки». Ни одна из этих модификаций не имела существенного влияния на пропускную способность. — 2000 футов вертикального эшелонирования применяется теперь между Женевой на прибытие и Лионом на вылет; — В Парижской зоне аэропорта (ТМА), точка снижения прибывающих бортов с эшелона FL140 до FL120 задерживается на 4 нм по тактическим соображениям. Таким образом удается избежать RА с вылетающими самолетами при наборе эшелона FL110. В качестве бонуса, STCA «Горячая Точка» была подавлена.

 

Долгосрочные: технические изменения Потенциальные решения включают в себя модификации автопилотов и изменения логики работы TCAS. — Изменение закона вывода самолета автопилотом в горизонт для более раннего снижения вертикальной скорости. Это позволит сократить Вероятность RA, в процессе вывода в горизонт. Хотя такое решение потребует длительной разработки и процесс сертификации, это должно обеспечить значительный вклад в безопасность. — Радикальная переработка логики TCAS для использования эшелона, выбранного собственным самолетом. Это потребует длительной разработки и процесса сертификации. Другие предлагаемые решения, общую безопасность управления воздушным движением (АТМ) не улучшили бы. Эти изменения следует рассматривать как долгосрочные решения.

  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Несмотря на ряд специфических особенностей, TCAS II, по-прежнему создает определенные RА в 1000 футовых интервалах при выводе в горизонт, которые могут быть восприняты как ложные. Это восприятие результат факта, что эшелонирование 1000 футов является стандартным в вертикальном эшелонировании применяемым между воздушными судами. Некоторые из этих RA, являются необходимыми, особенно в случае нарушения заданного эшелона, что не является редким событием. Таким образом, пилоты должны следовать всем RA. RА при 1000 фут. разнице в высотах, при выводе в горизонт, как правило, вызваны высокой или очень высокой вертикальной скоростью. Таким образом, они могут быть легко оценены и учтены для предотвращения нарушения эшелона там где есть риск столкновения. Эти RAs оправданы с точки зрения TCAS, и не являются ложными сигналами. Там где имеют место повторяющиеся RA при выводах в горизонт с разницей в эшелонах в 1000 футов между самолетами, необходимо выделить эти «горячие точки» и учесть в процедурах управления воздушным движением.   Эти рекомендации касаются всех участников воздушного движения: Пилотам: TCAS II является надежной защитой от нарушений заданного эшелона: следуй RA! Там где возможно, вертикальная скорость должна быть снижена за 1000 фут до вывода в горизонт. Авиакомпаниям: Там где возможно, должны быть внедрены процедуры по снижению вертикальной скорости менее 1500 fpm за 1000 ft до разрешенного эшелона. Производителям самолетов: Конструкция автопилотов должна учитывать TCAS характеристики, определяющие вертикальные скорости при занятии эшелона. Диспетчерам: Следует отметить что эти RAs оправданы с точки зрения TCAS. Информация о воздушной обстановке улучшает осведомленность пилотов о ситуации. Авиационным властям и Поставщикам услуг: Схема воздушного пространства и процедуры должны принимать во внимание любые потенциальные проблемы безопасности выявленные при мониторинге TCAS II.