КОМПЛЕКСНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СТЕНД ПОЛУНАТУРНОГО ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ (КИС УВД)
Предназначение
КИС УВД – это комплекс полунатурного моделирования «Комплексный исследовательский стенд управления воздушным движением», предназначенный:
для отработки и исследования функционального взаимодействия бортовой компоненты управления полетом (пилотов и бортовой авионики) и наземной компоненты (диспетчеров УВД и планирования, а также средств автоматизации УВД) при решении задач наблюдения и самолетовождения в сложных условиях;
для отработки перспективных функциональных возможностей борта в части наблюдения и самолетовождения, связанных с делегированием ответственности на борт;
для оценки эффективности применения новых бортовых средств и возможностей CNS;
для оценки перспективных концепций, методов, способов, технологий организации ВД и их компонент, а также оценок по соответствию им бортового оборудования перспективных воздушных судов (ВС).
Решаемые задачи
Отработка перспективных бортовых приложений функции наблюдения и самолетовождения:
обнаружение конфликтов (Conflict Detection, CD);
автоматическое разрешение конфликтов (Airborne Conflict Management, ACM);
улучшенный визуальный обзор (Enhanced Visual Acquisition, EVAcq);
ремаршрутизация (Rerouting);
улучшенный визуальный заход на посадку (Enhanced Visual Approach, EVApp);
ситуационная осведомленность о занятости взлётно-посадочной полосы на конечном этапе захода на посадку (Final Approach and Runway Occupancy Awareness, FAROA);
ситуационная осведомленность об обстановке на поверхности аэропорта (Airport Surface Situational Awareness, ASSA);
поддержка вертикального эшелонирования на маршруте (In-Trail Procedure, ITP).
Отработка взаимодействия между бортом воздушного судна и диспетчером УВД на базе CPDLC.
Моделирование новых способов и технологий организации очереди на прилет и управление прилетом (AMAN), организации очереди и управления вылетом (DMAN).
Моделирование функции наземного управления движением на аэродроме (A-SMGCS).
Отработка алгоритмов управления и планирования потоков воздушного движения (ATFM).
Основные принципы моделирования
Взаимодействие осуществляется через общий диспетчер сообщений, который, в частности, реализует функции системы единого времени (СЕВ). При этом:
Динамические модели реализуют распределенный метод вычислений. Это позволяет осуществлять независимую логику работы различных систем. Через СЕВ процесс вычислений динамических моделей синхронизируется.
Используется единая база данных. Таким образом, реализуется некоторое подобие поля единой информационной системы SWIM, в котором идет обмен общей информацией.
Управление и синхронизация процессов моделирования осуществляется диспетчером сообщений как в реальном масштабе времени, так и в ускоренном.
Моделирование осуществляется в соответствии со следующей логикой:
Все аэронавигационные данные, данные по воздушным судам, по потокам воздушного движения хранятся в библиотеках сценариев в единой базе данных.
На этапе инициализации сеанса моделирования эта информация копируется в оперативные таблицы, и все приложения – компоненты стенда – обращаются к этим таблицам. Сигнал об инициализации передается по протоколу сетевого обмена TCP/IP.
Во время моделирования модели и макеты оповещают друг друга об изменении своего состояния по протоколу сетевого обмена TCP/IP.
Во время моделирования вся полетная (трековая) информация и информация о происходящих в системе событиях сохраняется в базе данных, в таблицах, специально предназначенных для протоколирования данных моделирования.
По окончании процесса моделирования запротоколированная информация архивируется и становится доступной для постполетного анализа.
Функциональные элементы КИС УВД
АРМ управления экспериментом - подготовка к проведению исследований (подготовка сценария), проведение моделирования, обеспечение информационного взаимодействия всех подсистем, анализ результатов моделирования, формирование отчетов.
АРМ управления экспериментом является центральным элементом всего комплекса КИС УВД. ПО АРМ управления экспериментом выполняет интегрирующую функцию для всего стенда, выступая в качестве арбитра, который регулирует ход моделирования и обеспечивает информационное взаимодействие между всеми компонентами стенда.
Пользовательский интерфейс АРМ Управления экспериментом (подготовка, проведение эксперимента, анализ результатов) - ПС «Управление экспериментом».
В состав ПО АРМ управления экспериментом входит целый комплекс различных программных средств, как работающих в полностью автоматическом режиме, так и имеющих человеко-машинный интерфейс. Используя данные средства, оператор АРМ управления экспериментом способен создавать, а затем выбирать для использования в конкретном эксперименте различные варианты исходных данных, которые используются элементами стенда. Во время сеанса моделирования ПО АРМ управления экспериментом предоставляет возможность следить за его ходом и руководить им, используя данные, получаемые от прочих участников эксперимента, включая графическую информацию, выводимую на различные системы визуализации. Кроме того, в состав описываемого программного комплекса входят средства для протоколирования и обработки полученных в ходе моделирования результатов с целью их последующего анализа.
Пользовательский интерфейс АРМ Управления Экспериментом (наблюдение за ходом эксперимента) - ПС «Визуализация воздушной обстановки». На рисунке представлены данные системы наземного наблюдения, плановый маршрут выделенного рейса, положение грозовых облаков.
Пользовательский интерфейс АРМ Управления Экспериментом (наблюдение за ходом эксперимента) - ПС «3D-визуализация воздушной обстановки».
3D-визуализация воздушной обстановки. Полёт над аэродромом «Шереметьево».
Макет кабины перспективного воздушного cудна - на данный момент в стенд КИС УВД включаются три макета кабины 1) разработанный совместно ФГУП «ГосНИИАС» и ФГУП «ПИЦ»; 2) кабина МС-21, разработанный ФГУП «ГосНИИАС»; 3) кабина ФГУП «ЦАГИ».
ФГУП «ПИЦ» разработал и реализовал на демонстраторах перспективной кабины ВС ГА прототипы новых способов информационного обеспечения экипажа и управления информационным полем, системами БРЭО. Способы отображения и ввода информации унифицированы, соответствуют интуитивно понятному алгоритму деятельности экипажа на различных этапах полета.
Характерным является управление информационным полем, пилотажно-навигационным и радиоэлектронным оборудованием самолета с помощью сенсорного экрана, а также дистанционных средств управления курсором, ввода данных, применение голосового управления.
В составе КИС УВД стенд прототипирования борта предназначен для проведения моделирования полета ВС с участием пилота с целью отработки решений при использовании перспективных систем и перспективного ПО.
Предоставляет возможность задавать и корректировать план полета. Выполнять все фазы полета: движение по поверхности аэродрома, взлет, набор высоты, крейсерский полет по маршруту, снижение, посадка. Обмен пилот-диспетчер обеспечивается по каналу CPDLC и традиционной голосовой связью.
Внешний вид кабины перспективного ВС.
На данный момент реализовано подключение кабины МС-21 ФГУП «ГосНИИАС» и кабины ФГУП «ЦАГИ».
АРМ диспетчера УВД - в основе – ПО резервного комплекса УВД «МК-2000», установленного в Московском районном центре. Модернизированная версия включает перспективные функции диспетчера (CPDLC, MONA, приём запросов на самоэшелонирования, ремаршрутизацию и др.).
Пользовательский интерфейс АРМ УВД – «МК-2000».
АРМ диспетчера УВД обеспечивает выполнение всех основных функций по управлению ВД, которые выполняет настоящий диспетчер на трассе, подходе, в зоне аэродрома:
контроль за воздушным движением, выявление опасных ситуаций;
собственно управление полетом подконтрольных ВС (выработка и передача управляющих команд, получение рекомендаций от других участников ОрВД, обмен голосовыми или цифровыми сообщениями с бортом);
информирование других участников УВД о воздушной обстановке в согласованном объеме.
Пользовательский интерфейс модернизированного ПО АРМ УВД.
Для функционирования макета в составе стенда в его программном обеспечении реализованы возможности по работе макета в автоматизированном режиме под контролем АРМ управления экспериментом.
В основе ПО АРМ УВД – ПО резервного комплекса УВД «МК-2000», установленного в Московском районном центре. Модернизированная версия включает перспективные функции диспетчера (CPDLC, MONA, приём запросов на самоэшелонирование, ремаршрутизацию и др.).
АРМ управления прилётом (AMAN) - имитирует работу диспетчера управления прибывающим на аэродром потоком ВС, вырабатывает регулирующие меры для их последующей реализации диспетчерами УВД.
ПО АРМ системы управления прилетом имитирует процесс планирования прилета воздушных судов на аэродром диспетчером планирования. АРМ управления прилетом на аэродром призвано обеспечить возможность исследований движения в самом «узком» месте системы ОрВД – в аэродромном пространстве и на самом аэродроме.
Моделирование работы диспетчера планирования на АРМ управления прилетом заключается в имитации выполнения всех действий при планировании прилетающего в аэропорт потока ВС: на основании актуальных плановых данных производится прогноз конфликтов для ВС (нарушения норм эшелонирования) в аэродромной зоне и при посадке на ВПП, вручную или автоматизированно вырабатываются меры регулирования для этого ВС (изменение плана полета), производится согласование предложенных мер регулирования: диспетчер АРМ управления прилетом должен согласовать предложенные меры с диспетчером системы УВД, а тот, в свою очередь – с экипажем ВС, в случае принятия предложенной меры регулирования информация о ней диспетчером системы УВД направляется в систему централизованного планирования для актуализации плана полета этого ВС.
В основном предложенная технология соответствует тем решениям, которые используются в настоящее время за рубежом. Уже несколько лет крупнейшие аэропорты (например, в Лондоне и Франкфурте) используют программные средства поддержки принятия решения при управлении прилетающим потоком ВС.
Пользовательский интерфейс АРМ Управления прилётом (ПС «Менеджер прилёта»).
Особенностью является наличие автоматической оптимизационной процедуры, позволяющей получать бесконфликтные варианты прилетающих потоков ВС в автоматическом режиме, при этом используются алгоритмы решения оптимизационной задачи, позволяющие находить решения, более близкие к глобальному оптимуму по сравнению с методами, используемыми в большинстве аналогичных зарубежных средств (например, FIFO: первый пришел – первый обслуживается).
Основными функциями ПО АРМ управления прилетом являются:
контроль за ситуацией по прилету и выявление нарушений норм продольного эшелонирования на пороге взлетно-посадочной полосы и в аэродромном пространстве;
автоматизированное управление прилетом воздушных судов в «ручном» режиме;
помощь диспетчерам службы УВД по регулированию потока воздушных судов на прилет.
Проводимые исследования:
оценка пропускной способности аэропорта;
оценка эффективности структуры воздушного пространства и выявление путей ее совершенствования;
оценка эффективности управления прилетом воздушных судов для различных схем управления.
АРМ управления вылетом (DMAN) - имитирует работу диспетчера управления потоком вылетающих с аэродрома ВС, вырабатывает регулирующие меры для их последующей реализации диспетчерами аэродромных диспетчерских пунктов.
ПО АРМ управления вылетом имитирует процесс планирования вылета с аэродрома воздушных судов диспетчером планирования. АРМ управления вылетом с аэродрома призвано обеспечить возможность исследований движения в самом узком месте системы ОрВД – в аэродромном пространстве и на самом аэродроме.
Моделирование работы диспетчера планирования на АРМ управления вылетом заключается в имитации выполнения всех действий при планировании вылетающего из аэропорта потока ВС – на основании актуальных плановых данных производится прогноз возможных нарушений норм эшелонирования при взлете с ВПП и в аэродромной зоне, вручную или автоматизированно вырабатываются меры регулирования (изменения плана полета), производится согласование с аэродромным диспетчером исполнительного старта, и после успешного согласования информация о мерах регулирования направляется в систему планирования для актуализации плана полета этого ВС.
В основном предложенная технология соответствует тем решениям, которые используются в настоящее время за рубежом. Уже несколько лет крупнейшие аэропорты (например, в Париже) используют программные средства поддержки принятия решения при управлении вылетающим потоком ВС.
Пользовательский интерфейс АРМ управления вылетом (ПС «Менеджер вылета»).
Особенностью реализации предлагаемого макета системы управления вылетом является наличие автоматической оптимизационной процедуры, позволяющей исследователю получать бесконфликтные варианты вылетающих потоков ВС в автоматическом режиме, при этом используются алгоритмы решения оптимизационной задачи, позволяющие находить решения, более близкие к глобальному оптимуму по сравнению с методами, используемыми в большинстве аналогичных зарубежных средств (например, FIFO: первый пришел – первый обслуживается).
Основными функциями являются:
контроль за ситуацией по вылету и выявление нарушений норм продольного эшелонирования на пороге взлетно-посадочной полосы и в аэродромном пространстве;
«ручное» регулирование воздушными судами;
автоматическое управление, а именно, выработка оптимальных мер регулирования очереди потока воздушных судов;
автоматизированное управление потоком воздушных судов;
помощь диспетчерам службы УВД по регулированию потока воздушных судов на вылет.
Макет системы централизованного планирования (CFMU), АРМ диспетчера организации потоков ВД - имитирует работу главного центра планирования, аналогом которого могут служить ГЦ ЕС ОрВД РФ и CFMU Евроконтроля.
Программно-аппаратный комплекс, с помощью которого имитируются процессы централизованного планирования воздушного движения и их взаимодействие с другими участниками планирования и управления воздушного движения.
Пользовательский интерфейс АРМ диспетчера организации потоков ВД (ПС «Анализ загрузки»).
Назначение системы централизованного планирования (СЦП) – моделирование двух главных функций централизованного планирования:
контроль за использованием воздушного пространства и оперативное вмешательство при выявлении проблем (регулирование потоков ВД назначением слотов вылета);
обеспечение всех участников ВД актуальной плановой информацией.
Моделирование работы центра планирования является автоматизированным, т.е. моделируются как функции автоматически выполняемых расчетов, так и функции работы диспетчеров планирования на специально для этого предназначенном АРМ.
ПО АРМ диспетчера организации потоков ВД включает интеллектуальные средства поддержки диспетчера для контроля и принятия решения, а также средства, обеспечивающие информационное взаимодействие с другими участниками ВД.
Имитационная модель автоматизированных систем управления воздушным движением - осуществляет непосредственный контроль и управление полетом ВС в моделируемом воздушном пространстве (ВП). Эта модель имитирует соответствующие действия диспетчеров РЦ, подхода, аэродромной зоны во всей области моделируемого ВП.
Имитационная модель автоматизированных систем УВД (ИМ АС УВД) обеспечивает моделирование управляемого диспетчером полета потока воздушных судов в составе динамической модели КИС УВД.
В ИМ АС УВД моделируется функциональное взаимодействие наземной системы УВД и ВС. Модель имитирует действия системы УВД по управлению ВС в целом, обеспечивая контроль за ВС на всех этапах его движения от перрона до перрона. Не моделируется работа каждого диспетчера (или диспетчерского места) в отдельности. Основными операциями, выполняемыми в модели, являются:
Операции при вылете ВС:
регулирование потока ВС на вылет (назначение взлетно-посадочных полос, маршрута вылета SID и времени вылета);
управление диспетчера исполнительного старта;
контроль за взлетом (прогнозирование и выявление опасных сближений);
контроль за полетом по маршруту вылета SID (прогнозирование и выявление опасных сближений);
Операции управления на маршруте:
контроль за выполнением полета ВС на маршруте (краткосрочное обнаружение опасных сближений, выявление свершившихся нарушений);
управление диспетчером ВС при смене эшелона крейсерского полета;
Операции при прилете ВС:
управление диспетчеров РЦ прилетающими ВС (назначение времени пролета точки схода с ВТ, назначение пролета круга ожидания на границе аэродромной зоны, изменение маршрута подхода к точке начала маршрута прилёта STAR, изменение STAR с сохранением или заменой ВПП);
контроль за выполнением полета ВС по маршруту прилёта STAR;
контроль за посадкой.
Модель движения воздушных судов - моделируется движение в воздухе, а также по поверхности аэродрома.
Модель воздушного судна (ВС) описывает выполнение полета одного конкретного ВС. Цель управляемого полёта состоит в выполнении каждым ВС из выбранного по сценарию потока предписанного суточного плана полета.
Имитируются следующие действия экипажа и бортовой системы самолетовождения и стабилизации (БССС):
взаимодействие с диспетчерами в ходе выполнения полета;
расчет плановой траектории полета и ее корректировка в соответствии с командами диспетчера;
формирование команд бортовой системой самолетовождения для системы стабилизации.
Имитируется возможность появления ошибок, допускаемых экипажем.
Имитируются основные характеристики работы системы стабилизации (динамика отработки команд, ограничения на изменения угла крена, продольной и вертикальной скорости).
Имитируются погрешности самолетовождения, связанные с работой бортовой навигационной системы и поддерживающей ее наземной компоненты, а также учитывающие точность самолетовождения системой стабилизации.
Учитывается возможность отказа или сбоев в прохождении голосовых сообщений между экипажем и диспетчерами.
Результатом взаимодействия диспетчера с экипажем в процессе управляемого полета является команда на изменение условий полета, в соответствии с которой корректируется «путевая таблица», представляющая собой подробное описание программной траектории, которую должен выполнять ВС.
В режиме отладочного моделирования имитируется радиообмен между диспетчером и бортом.
Модель имитирует полет ВС по приборам. Кроме того, возможно использование бортовой системы наблюдения (как элемент всех или некоторых моделируемых ВС) для обеспечения ситуационной осведомленности экипажа и решения задач самоэшелонирования.
Модель системы наземного наблюдения - имитирует измерение, обработку и передачу в систему траекторных данных (полученных или радиолокационными средствами, или с использованием возможностей АЗН-В). Имитирует работу измерительных метеосредств.
Модель системы наземного наблюдения и системы наземных средств связи (далее – МНН) имитирует работу наземной системы наблюдения, предоставляющей информацию о местоположении ВС для системы УВД, работу системы метеонаблюдения по обеспечению системы УВД информацией об опасных метеоявлениях и работу наземных средств связи по обеспечению радиосвязи между ВС и органами УВД.
3 основные функциональные задачи МНН:
формирование оценок текущей траекторной информации для всех моделируемых ВС;
формирование актуальной карты облачности;
формирование информации о расположении наземного оборудования связи.
Модель развития метеоявлений - моделирует как состояние атмосферы (величину и направление ветра), так и состояние опасных метеоявлений (грозовых облаков).
Модель развития метеоявлений предназначена для имитации динамического развития метеорологической обстановки. Во время работы ПО имитируется развитие и исчезновение грозовых облаков трех типов.
Моделируются три типа грозовых облаков: одноячейковые, многоячейковые и суперячейки. Пространственная модель одноячейкового грозового облака представляется в виде перевернутого усеченного эллиптического параболоида. Красный цветом на рисунке представлена зона высокой интенсивности, желтым – средней, зеленым - слабой.
Модель одноячейкового грозового облака.
Многоячейковое грозовое облако моделируется как суперпозиция нескольких (от 2 до 8) одноячейковых облаков. Облако типа «суперячейка» моделируется как одноячейковое грозовое облако с характерными для «суперячейки» размерами.
3D-визуализация одноячейкового грозового облака модели развития метеоявлений.
Модель эфира - имитирует прохождение всех сигналов (голосовых, цифровых сообщений) в воздухе в реальных условиях радиосвязи.
Имитационная модель эфира предназначена для моделирования прохождения радиосигнала в земной атмосфере между различными абонентами, а именно бортами и наземными станциями связи. При этом модель эфира учитывает:
влияние характеристик физического уровня, среды распространения сигналов и помех на системные характеристики сети связи;
непрерывные изменения координат мобильных приёмников и передатчиков для оценки мощности сигналов на входе каждого приёмника от всех передач на общем частотном канале в реальном масштабе времени для вычислений общей электромагнитной обстановки на борту каждого ВС.
Модель эфира вычисляет для каждого ВС:
суммарную внутриканальную интерференцию от всех нежелательных источников;
мощность полезного сигнала, его задержку, доплеровский сдвиг частоты;
качество сигнала – отношение «сигнал / интерференция + шум».
Модель учитывает работу линий связи VDL-4 для сообщений АЗН-В и VDL-2 для сообщений, передаваемых между диспетчером и пилотом (сообщения CPDLC).
Стенд «Аэродром» - моделирует процессы, происходящие при посадке, рулении и взлете самолета. Моделируются как отдельные воздушные суда, так и системы наблюдения за поверхностью аэродрома и управления движением в аэропорту.
Стенд «Аэродром» входит в состав стенда КИС УВД и предназначен для:
моделирования управляемого движения воздушных судов (ВС) и наземных транспортных средств (НТС) на поверхности аэродрома;
разработки методов управления движением на поверхности аэродрома и согласования действий диспетчеров, отвечающих за различные фазы движения и полета;
анализа проблем взаимодействия диспетчеров и пилотов;
разработки бортовых приложений функций наблюдения и навигации для повышения ситуационной осведомленности пилота.
Стенд включает в себя две основные компоненты:
цифровая модель аэродрома;
Под цифровой моделью аэродрома понимается совокупность данных, описывающих структуры и характеристики собственно аэродрома, а также его оборудования и средств, в частности:
высокоточные картографические данные;
данные по состоянию, правилам использования, регламентам работы, нормам эшелонирования;
данные по ВС и НТС.
динамическая имитационная модель управляемого движения транспортных средств на аэродроме.
Динамическая имитационная модель управляемого движения включает в себя:
модели движения ВС и НТС;
модель системы наблюдения аэродрома;
АРМ управления наземным движением;
модель системы видеонаблюдения;
система трёхмерного отображения «виртуальная башня».
АРМ управления наземным движением - пользовательский интерфейс.
АРМ управления наземным движением является макетом усовершенствованной системы управления наземным движением и контроля за ним (A-SMGCS). АРМ может работать полностью в автоматическом, в полуавтоматическом и в полностью ручном режимах. В задачи АРМ входят такие функции как:
отображение карты-схемы моделируемого аэродрома, транспортных средств на его поверхности и в зоне аэродрома;
назначение оптимальных маршрутов движения ВС и НТС;
определение и разрешение потенциальных конфликтных ситуаций на поверхности.
Модели движения ВС и НТС отвечают за имитацию движения транспортных средств по поверхности аэродрома, а модель наблюдения имитирует видимость воздушных судов в зоне аэродрома и на его поверхности средствами наблюдения аэродрома. Её дополняет модель видеонаблюдения, имитирующая наблюдение за ВПП и прилегающей к ней территории посредством телекамер и определение движущихся объектов в указанной области.
Система трёхмерного отображения «виртуальная башня» представляет собой систему визуализации, состоящую из двух частей:
«реальный» вид, с учётом метеоусловий;
синтетический вид (данные от моделей наблюдения и видеонаблюдения).
Модель системы видеонаблюдения аэродрома
Модель системы видеонаблюдения аэродрома предназначена для повышения ситуационной осведомленности экипажа и диспетчерских служб о движении самолетов и наземных транспортных средств на территории летного поля. Основной задачей модели является анализ видеопотока с камер наружного наблюдения территории аэродрома на предмет обнаружения всех движущихся самолетов и транспортных средств, в том числе не оборудованных датчиками АЗН-В.
Модель получает данные от синтетических или реальных видео и тепловизионных датчиков, которые обрабатываются на сервере видеонаблюдения. Основными функциями сервера видеонаблюдения являются:
обнаружение и непрерывное многокамерное слежение за всеми движущимися объектами на территории аэродрома;
обнаружение появившихся или исчезнувших объектов на территории летного поля;
комплексирование информации от синтезированных векторов состояний, получаемых из различных источников, например, от датчиков АЗН-В, с данными алгоритмов видеоаналитики.
Видеопоток с маркированными обнаруженными самолетами и транспортными средствами передается на АРМ оператора видеонаблюдения, а комплексированные вектора состояний обнаруженных объектов в режиме реального времени передаются на АРМ управления экспериментом, который пересылает их в макет кабины перспективного воздушного судна, в модель системы наземного наблюдения и другие функциональные элементы КИС УВД.
Пользовательский интерфейс АРМ Оператора видеонаблюдения аэропорта.
В России идет масштабная модернизация гражданских систем управления воздушным движением. Она сопровождается активным импортозамещением. Показательно, что разработка технических средств управления мирным небом поручена тем, кто строит воздушно-космическую оборону страны.
Почему нам и дальше в управлении воздушным движением нельзя опираться только на западные технологии? Почему президентским решением проектирование новых комплексов поручено концерну Воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей"? Насколько успешно идут работы и какие трудности приходится преодолевать? Об этом и многом другом наш разговор с Дмитрием Савицким - заместителем гендиректора по продукции для аэронавигационной системы и продукции двойного назначения.
Дмитрий Владимирович, почему было принято решение об импортозамещении во всем, что касается организации воздушного движения? Какие опасности могут заключаться в зарубежной технике от ведущих мировых фирм, которая используется практически во всех крупных аэропортах нашей планеты?
Дмитрий Савицкий: Единая система организации воздушного движения - система двойного назначения. Если будет умышленно нарушена ее работа, то остановятся полеты не только коммерческой, но и государственной авиации. В случае какой-то чрезвычайной ситуации это может стать серьезным ударом не только по экономике и безопасности полетов, но и по национальной безопасности.
Был период, когда мы сами дали возможность западным компаниям широко внедриться в наших аэропортах. Казалось, что новая Россия полностью вписалась в новый мировой порядок, в котором уже нет противостояния двух систем. Все живут в условиях рынка и этот рынок является главным регулятором всего и вся. Тем более что мы создали самые благоприятные условия для западных компаний, поставлявших технику в Россию. И транснациональные корпорации, получившие значительное увеличение своих прибылей от вхождения в нашу страну, станут самыми надежными гарантами нашей безопасности. Ведь они, как считалось, будут просто вынуждены защищать стабильность своих доходов.
Все оказалось не так прямолинейно. События на Ближнем Востоке и особенно в Югославии отрезвили очень многих. На Балканах, в Ираке, в Ливии системы управления воздушным движением отключались дистанционно компаниями-производителями очень даже легко. А санкции, которые Запад стал вводить против России, казалось бы, вопреки своим же экономическим интересам окончательно расставили все на свои места.
Системы чьих стран обеспечивали и частично обеспечивают управление воздушным движением в нашей стране?
Дмитрий Савицкий: В Москве стояла шведская система. Я бы сказал, советско-шведская. Ее запустили в 1981 году, и она отлаживалась с участием наших специалистов, которые внесли в нее немало своих дополнений. Ресурс таких систем до 15 лет. Но по причинам, которые, думаю, всем известны, в девяностые годы обновить ее не получилось, она проработала до последнего времени. Запас надежности оказался высоким. Хотя с начала 2000-х годов сбои в ней стали превышать допустимые значения. Она износилась и материально и морально.
В других регионах работали французские, итальянские и испанские системы. Сегодня осталась только одна - в укрупненном центре . Остальные заменены на системы российского производства.
Почему концерн, занимающийся разработкой боевых систем в интересах Воздушно-космической обороны России, был назначен единственным поставщиком оборудования и программного обеспечения для единой системы организации воздушного движения Российской Федерации?
Дмитрий Савицкий: Так решил президент России. И мы его решение выполняем. Наша задача не только создать технику, отвечающую мировым требованиям, но и разработать свое собственное программное обеспечение, связать системы управления гражданским воздушным движением с системами воздушно-космической обороны. Гражданская составляющая должна оптимально сопрягаться с военной.
Мы смогли спроектировать и реализовать уникальную по своим возможностям систему взаимодействия гражданских и военных аэродромов. До последнего времени она была настолько архаичной, что даже вспоминать не хочется.
Сейчас на военных аэродромах создаются специальные рабочие места операторов связи с гражданскими аэропортами с высокой степенью автоматизации. Они оборудованы самой современной компьютерной и телекоммуникационной аппаратурой, построенной на цифровых технологиях. Естественно, отечественного производства.
В октябре этого года вы ввели в эксплуатацию систему управления воздушным движением, разработанную специалистами вашего концерна. В чем ее особенности и преимущества по сравнению с той, что имелась?
Дмитрий Савицкий: Системы даже сравнивать трудно. Реализованы технологии совершенно иного уровня. Официально система была принята в эксплуатацию 10 октября. Центр управления воздушным движением находится во Внуково. Он обеспечивает контроль воздушного пространства на площади почти в миллион квадратных километров. В зону ответственности входят все крупнейшие аэропорты столицы - Внуково, Домодедово и Шереметьево.
По количеству автоматизированных рабочих мест - около 200 - наша система стала самой большой в Европе, а ее резервная система - крупнейшей в мире.
Система управления воздушным движением полностью удовлетворяет всем требованиям Международной организации гражданской авиации (ИКАО). То есть, созданная российскими специалистами и на базе российских технологий достаточно сложная система полностью отвечает требованиям, которые предъявляются к аналогичным системам во всем мире.
У наших заказчиков часто возникают претензии к исполнителям. В частности, высказывается мнение, что вот на Западе систему, подобную той, что вы запустили во Внуково сдали, и никаких вопросов - она функционирует. А у нас даже после сдачи продолжается ее отладка, ведутся какие-то доработки.
Ваши специалисты, к примеру, до сих пор работают во всех столичных аэропортах. Почему так происходит?
Дмитрий Савицкий: На Западе такая же ситуация. Когда идет ввод в строй новой и сложной системы управления, технический персонал и аппаратура должны, так сказать, притереться друг к другу. Пуско-наладочные работы могут идти достаточно долго, и присутствие специалистов-производителей в таком случае просто обязательно.
Другое дело, что на Западе давно выстроено юридическое взаимоотношение заказчика-исполнителя. Все прописывается в контракте, в том числе по пуско-наладочному периоду и гарантийному обслуживанию.
А что у нас? Почти как в кино "Бриллиантовая рука". Хочу такой же халатик, какой заказала, но пусть будет с перламутровыми пуговицами.
Был случай, когда заказчики одной из систем заявили: мы были во Франции, и нам понравилась их дисплейная индикация, сделайте такую же. Зачем? Ведь в контракте вы сами изначально прописали, что вам нужно. Нет, капризно, топают ножкой, сделайте, как у них. А это продление сроков и лишние траты. Ну не мы же в этом виноваты.
К вам, насколько известно, предъявлялись претензии, что к испытаниям была представлена "сырая" аппаратура. Так ли это?
Дмитрий Савицкий: Проблема испытаний и ввода в строй сложных систем - серьезный вопрос и давно назревшая тема для обсуждения. К сожалению, в стране практически утрачена культура испытательных и приемо-сдаточных работ. Институт инженеров-испытателей, о котором и в СССР мало кто знал, перестал существовать еще в 1990-е годы. Он действительно оказался не нужен, так как ничего нового ни в вооруженных силах, ни в гражданке в строй не вводилось. И по большому счету такой институт надо создавать заново, причем в кратчайшие сроки.
Когда-то при испытаниях техники, о которой мы говорим, главное слово было за ГосНИИ Аэронавигации. Там существовал штат инженеров-испытателей высшей квалификации. Они всегда могли очень доходчиво и, главное, технически грамотно объяснить, с одной стороны, разработчикам, что необходимо сделать по-новому или доделать, а эксплуатанту, каким образом надо работать с новой системой. Так снимались очень многие и большие противоречия между заказчиками и исполнителями уже в ходе испытательных работ.
Сегодня, увы, к испытаниям и отладке даже сложнейших систем, случается, привлекают людей низкой квалификации, не обладающих испытательским опытом. Им и кажется, что аппаратура "сырая". К тому же, сути самих испытаний заказчики зачастую просто не понимают и в контракте не прописывают.
Еще в ноябре 2015 года был получен сертификат на новую Московскую систему управления воздушным движением. Юридически имели полное право требовать от заказчика вводить ее в эксплуатацию. Но мы прекрасно понимали всю сложность того комплекса оборудования, который создали и смонтировали. Необходимо было провести эксплуатационные испытания - проверить, как диспетчеры осваивают технику, как с ней работают. Вот тут-то проблемы и начались.
Дело в том, что процедура эксплуатационных испытаний в контракте не прописывалась. И кто эти испытания должен был оплачивать? Вопрос с оплатой так до конца и не закрыт. Мы их провели за свой счет. По закону могли хлопнуть дверью и уйти, сказав: система сертифицирована, осваивайте ее сами, западные фирмачи так бы и поступили. А вот нам совесть не позволила. Все- таки речь шла о безопасности воздушного движения и безопасности нашей страны.
Зато сегодня можно утверждать - в России начала работать одна из самых надежных систем управления воздушным движением в мире. И это главное.
Досье "РГ"
Зона ответственности Московского укрупненного центра Единой системы организации воздушного движения ОрВД работает по высотам от 1500 до 12100 метров. Протяженность зоны ответственности с севера на юг - 1038 км, с запада на восток - 974 км. Московский аэроузловой диспетчерский центр контролирует территорию в радиусе 150-180 км от Москвы в нижнем воздушном пространстве. Обеспечивается управление движением воздушных судов, осуществляющих прилеты-вылеты в крупнейших аэропортах Москвы, а также управление движением воздушных судов, следующих через Московскую воздушную зону транзитом и управление судами на аэродромах государственной и экспериментальной авиации. Районный диспетчерский центр обслуживает территорию 18 областей России. Зона ответственности - от Великих Лук и Беларуси до Республики Татарстан и от границ Украины до Вологды. Московский центр обеспечивает около 60 процентов полетов воздушных судов над территорией Российской Федерации.
УВД в нашей стране организация, планирование, координирование движения воздушных судов, выполняющих полёты или движущихся по аэродрому в связи с совершением взлётно-посадочных операций. Конечная цель УВД - обеспечение безопасности, регулярности и эффективности полётов. Согласно Воздушному кодексу СССР УВД было возложено на органы Единой системы управления воздушным движением (ЕС УВД) и ведомственные органы управления в пределах, установленных для них районов и зон. В действующей системе управления ведущая роль принадлежит ЕС УВД. Она создана в начале 70-х гг. К этому времени плотность и интенсивность воздушного движения в стране достигли такого уровня, что управление полётами гражданских и военных воздушных судов, которые выполняются практически в одном и том же воздушном пространстве, их согласование и координация с пунктов управления, принадлежащих различным ведомствам, стали затруднительными. Интересы безопасности требовали объединения гражданских и военных органов УВД, что и было осуществлено в рамках ЕС УВД.
На органы ЕС УВД была возложена организация использования воздушного пространства для полётов гражданских и военных воздушных судов и других видов деятельности, связанной с использованием воздушного пространства, включая определение в нём воздушных трасс, местных воздушных линий (МВЛ), районов аэродромов и др. элементов структуры воздушного пространства для обеспечения единой технической политики УВД, внедрение автоматизированных систем и др. Оперативные органы -- центры ЕСУВД (главный, зональные, районные), состоящие из гражданских и военных секторов, осуществляют планирование, координирование воздушного движения, а районные, кроме того, -- непосредственное управление воздушным движением. При этом гражданские сектора управляют полётами всех воздушных судов по воздушным трассам страны и МВЛ первой категории, а военные сектора - полётами воздушных судов по маршрутам, проложенным вне воздушных трасс и МВЛ.
Ведомственные гражданские и военные органы УВД (диспетчерские и командные пункты различного назначения), не входящие в ЕС УВД, действуют в тесном взаимодействии с оперативными органами ЕС УВД. Они управляют воздушным движением в районах аэродромов (аэроузлов), включая подход и посадку воздушных судов, их взлёт и выход из районов аэродромов (аэроузлов) на воздушные трассы страны, МВЛ или на другие маршруты. К компетенции ведомственных органов УВД относится также УВД при полётах на МВЛ второй категории, в районах авиационных работ и др. Процесс оперативного управления включает планирование, координирование и непосредственное УВД. Планирование воздушного движения производится с учётом пропускной способности воздушного пространства, аэродромов и возможностей органов УВД в обеспечении управления.
Различают планирование предварительное - за несколько суток до дня полёта для составления расписаний полётов, потоков движения воздушных судов, графиков использования аэродромов и т. д., суточное -- накануне дня полётов и текущее в процессе выполнения суточного плана полётов для корректировки условий полётов отдельных воздушных судов. Координирование заключается в согласовании полётов воздушных судов с другими видами деятельности в воздушном пространстве, одновременных полётов воздушных судов различных ведомств в соответствующих районах и зонах, включая перераспределение потоков движения воздушных судов по воздушным трассам страны, МВЛ и др.
Непосредственное УВД начинается с момента пуска двигателей воздушного судна (начала руления, буксировки) и продолжается до их выключения после заруливания на стоянку. Непосредственное УВД включает:
1) информацию экипажей воздушных судов о метеоусловиях и воздушной обстановке в районе полёта, о состоянии аэродромов, работе средств связи и радиотехническом обеспечении полётов и посадки, передачу других данных, необходимых для безопасного выполнения полёта;
2) предотвращение опасных сближений и столкновений воздушных судов в полёте и с препятствиями на аэродроме посредством их эшелонирования (рассредоточения) в движении на безопасные интервалы, установленные правилами УВД;
3) принятие своевременных мер по оказанию помощи экипажу воздушного судна, терпящему бедствие или встретившемуся в полёте с особыми случаями, угрожающими его безопасности;
4) извещение органов, осуществляющих поисково-спасательные и аварийно-спасательные работы, о воздушных судах, терпящих или потерпевших бедствие. Непосредственное УВД в зависимости от технической оснащённости осуществляется: при наличии не прерывного радиолокационного контроля за полётами -- с соблюдением принципа «вижу, слышу управляю», а при отсутствии такого контроля -- с соблюдением принципа «слышу --управляю».
Без радиосвязи полёты не разрешаются. Поддержание воздушными судами постоянной радиосвязи с органами УВД является обязательным. При нарушении связи командир воздушного судна и орган УВД обязаны принять неотложные меры к её восстановлению. При невозможности восстановления связи они должны действовать в соответствии с установленными для таких случаев правилами, соблюдение которых обеспечивает предупреждение столкновения данного воздушного судна с другими воздушными судами и его посадку на основном или запасном аэродроме.
Непосредственное УВД всеми воздушными судами в определённом районе, зоне осуществляет только один орган УВД. Передача непосредственного УВД от одного органа УВД другому производится на установленных рубежах, определяемых, как правило, на границах их соответствующих районов и зон.
Обеспечение порядка и безопасности в воздушном движении достигается посредством передачи командирам воздушных судов диспетчерских разрешений и указаний, касающихся курса, высоты (эшелона) и скорости полёта. Они обязательны для исполнения. В случае явной угрозы безопасности полёта, а также в целях спасения жизни людей, находящихся на борту воздушного судна, его командир может принимать решения, касающиеся продолжения полёта, с отступлением от диспетчерских указаний и разрешений.
О предпринятых действиях он обязан немедленно сообщить органу УВД, под непосредственным управлением которого находится воздушное судно. УВД как форма обеспечения полётов воздушных судов по своим подходам к решению возлагаемых на него задач существенно отличается от обслуживания воздушного движения (ОВД), рекомендованного для этих целей Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). ОВД осуществляется в виде или полётно-информационного, или консультативного, или диспетчерского обслуживания, каждое из которых может быть самостоятельным видом обслуживания. УВД, осуществляемое в нашей стране, является общим для всех воздушных судов видом обслуживания воздушного движения. Оно обеспечивается различными органами управления во всём воздушном пространстве.
При этом в процессе управления решаются все задачи, которые определены для ОВД. УВД иностранных воздушных судов в воздушном пространстве страны по воздушным трассам и в районах аэродромов, выделенных для международных полётов, производится в целом по тем же правилам, что и УВД национальных воздушных судов. Некоторые особенности, связанные, в частности, с принятием решений на вылет, посадку и пр., отражают желание обеспечить максимально возможное единообразие действующих для иностранных воздушных судов правил УВД со стандартами и процедурами, рекомендованными ИКАО.
Правила УВД для иностранных воздушных судов в воздушном пространстве страны опубликованы в Сборнике аэронавигационной информации. В районах воздушного пространства над открытым морем, в которых наша страна на основе международных соглашений обеспечивает обслуживание воздушного движения, УВД осуществляется с некоторыми особенностями. УВД российских воздушных судов производится в том же объёме, что и при полётах в воздушном пространстве страны. УВД иностранных воздушных судов осуществляется в порядке, рекомендованном ИКАО. На международных воздушных трассах им предоставляется полётно-информационное и диспетчерское обслуживание, а также аварийное оповещение, в остальном воздушном пространстве -- полётно-информационное обслуживание и аварийное оповещение. УВД в воздушном пространстве страны отечественных воздушных судов производится на русском языке, а иностранных воздушных судов -- на английском или русском языках, если об этом имеется соответствующее соглашение с государством регистрации воздушного судна.
Назначение и основные задачи системы УВД. Структура воздушного пространства и порядок его использования. Правила обеспечения безопасности полетов. Правила управления воздушным движением. Полный цикл управления движением самолета. Взаимосвязь систем навигации и УВД при обеспечении безопасности воздушного движения. Понятие о пропускной способности района аэродрома и трасс. Процессы организации воздушного движения и его автоматизация. Классификация процессов организации воздушного движения. Обобщенная технология работы диспетчеров планирования. Обобщенная технология работы диспетчера УВД. Основные требования ИКАО к автоматизации процессов УВД.
Системы УВД -- сложные иерархические автоматизированные системы.
Основные черты сложных систем. Системы УВД -- иерархические системы. Постановка задачи оптимизации процессов в системе УВД.
Показатели качества функционирования системы УВД. Моделирование основных процессов УВД. Элементы теории алгоритмов. Место и роль диспетчера в автоматизированной системе УВД. Основные особенности эргатических систем. Методы оценки качества функционирования эргатических систем. Необходимость и этапность автоматизации процессов УВД.
Воздушное пространство Российской Федерации. Классификация полетов
Рассмотрим наиболее важные для изучения рассматриваемых здесь вопросов основные понятия и определения .
Воздушное пространство Российской Федерации представляет собой пространство в пределах сухопутных и морских границ России, простирающееся от поверхности земли до высот, позволяющих воздушным судам находиться и осуществлять движение под воздействием аэростатических и аэродинамических сил.
Структура воздушного пространства определяется составом связанных между собой его пространственных элементов, ограниченных по высоте, длине и ширине.
Воздушное пространство РФ включает в себя следующие пространственные элементы:
Зоны и районы Единой Системы Организации Воздушного движения (ЕС ОрВД);
Воздушное пространство приграничной полосы;
Районы аэродромов и аэроузлов (аэродромное и аэроузловое ВП);
Воздушные трассы (ВТ) и местные воздушные линии (МВЛ);
Спрямленные воздушные трассы (СВТ);
Маршруты полетов воздушных судов (МПВС);
Воздушные коридоры пролета государственной границы;
Коридоры входа на воздушные трассы и выхода с воздушных трасс;
Специальные зоны полетов ВС (для отработки техники пилотирования, проведения соревнований и демонстраций, испытательных и других полетов);
Запретные зоны;
Районы полигонов, взрывных и других работ.
Границы элементов ВП указываются в аэронавигационных документах и устанавливаются по географическим координатам и высотам. Воздушное пространство условно делится на «нижнее» и «верхнее». Границей верхнего и нижнего ВП является высота 8100 м, которая относится к верхнему ВП.
Воздушная обстановка (ВО) - одновременное взаимное расположение воздушных судов и других материальных объектов в определенном районе воздушного пространства.
Воздушное движение (ВД) - движение воздушных судов, находящихся в полете и движение воздушных судов на площади маневрирования аэродромов.
Воздушное пространство с воздушным движением - любой элемент воздушного пространства, имеющий определенные размеры и буквенное обозначение, в пределах которого могут выполняться конкретные виды полетов, для которого определены правила полетов и обслуживание ВД.
Использование воздушного пространства (ИВП) - деятельность, в процессе которой осуществляется перемещение в ВП различных материальных объектов (ВС, ракет и других объектов), а также строительство высотных сооружений; электромагнитное или другие виды излучений; выброс в атмосферу веществ, ухудшающих видимость; проведение взрывных работ или другая деятельность, создающая опасности для полетов ВС.
Организация использования воздушного пространства - совокупность мероприятий, осуществляемых авиационными органами управления и направленных на обеспечение безопасности выполнения пользователями ВП полетных заданий с учетом экономичности и регулярности воздушного движения.
Организация ИВП включает в себя:
Установление структуры ВП;
Планирование и координирование ИВП в соответствии с государственными приоритетами;
Обеспечение разрешительного порядка ИВП;
Организацию воздушного движения.
Пользователи воздушного пространства - гражданские и юридические лица, наделенные в установленном порядке правом на осуществление деятельности по ИВП.
Безопасность использования воздушного пространства - комплексная характеристика установленного порядка использования воздушного пространства, определяющая его способность обеспечивать выполнение всех видов деятельности по ИВП без угрозы жизни и здоровью людей, материального ущерба государству, гражданам и юридическим лицам.
Обслуживание воздушного движения (ОВД) - совокупность мероприятий, включающая полетно-информационное обслуживание, консультативное обслуживание, диспетчерское обслуживание (районное, аэродромное), а также аварийное оповещение.
Диспетчерское обслуживание (управление) воздушного движения - обслуживание (управление) с целью предотвращения столкновений воздушных судов между собой и другими материальными объектами в воздухе, столкновений с препятствиями, в том числе на площади маневрирования аэродромов, а также регулирование воздушного движения и обеспечение его экономичности.
Аэронавигационное обслуживание полетов воздушных судов включает обеспечение пользователей воздушного пространства аэронавигационной информацией, средствами и возможностями систем связи, навигации и наблюдения для УВД, метеорологической информацией, а также системы поиска и спасения экипажей и пассажиров ВС.
Аэронавигационная информация - сведения (аэронавигационные данные) о характеристиках и фактическом состоянии аэродромов, аэроузлов, элементов структуры ВП и средств радиотехнического обеспечения воздушных трасс, необходимые для организации и выполнения полетов.
Метеорологическая информация содержится в метеорологических сводках, результатах анализа или прогноза метеоусловий, а также в любых других сообщениях, касающихся фактических или ожидаемых метеоусловий.
Единая автоматизированная радиолокационная система (ЕАРЛС) - совокупность технически совместимых средств радиолокации, систем автоматизации управления и связи разной ведомственной принадлежности, разнесенных в пространстве и объединенных в единую систему с целью добывания, сбора, обработки и автоматизированной выдачи потребителям данных о воздушной обстановке в реальном масштабе времени.
Главный координационный центр поиска и спасения - оперативный орган Единой системы авиационно-космического поиска и спасения экипажей, терпящих бедствие или совершивших вынужденную посадку.
Движение пилотируемых ВС в воздушном пространстве осуществляется в соответствии с Федеральными авиационными правилами полетов, которые, как и правила движения транспортных средств на земле или на воде, имеют одну и ту же цель: обеспечить безопасность движения. Одним из способов обеспечения безопасности полетов и воздушного движения является эшелонирование ВС в воздушном пространстве.
Эшелонирование воздушных судов в воздушном пространстве - способ вертикального, продольного и бокового рассредоточения ВС в воздушном пространстве, обеспечивающий безопасность воздушного движения.
Эшелон полета - установленная высота полета с постоянным атмосферным давлением относительно поверхности с давлением 760 мм рт. ст. и отстоящая от других высот полета на величину установленных интервалов.
Вертикальное эшелонирование ВС в воздушном пространстве осуществляется по полукруговой системе с курсовыми углами полета, отсчитываемыми от северного направления истинного меридиана по часовой стрелке в пределах углов от 0° до 179°- полеты в восточном направлении на установленных эшелонах, и от 180° до 359°- полеты в западном направлении на других (отличных от восточных) установленных эшелонах. Расстояния между соседними встречными эшелонами составляют:
300 м от эшелона 900 м до 8100 м;
500 м от эшелона 8100 м до 12100 м;
1000 м от эшелона 12100 м и выше.
На рисунке 1.1 приведены установленные эшелоны полета ВС для курсовых углов восточного и западного направления.
Указанное вертикальное эшелонирование не гарантирует предотвращение столкновений ВС, летящих в одном направлении (восточном или западном) на одних и тех же эшелонах с разными курсовыми углами, а также при пересечении ВС встречных и попутных эшелонов при снижении или наборе высоты. Поэтому предотвращение столкновений ВС в воздухе, а также любых других конфликтных ситуаций для них, является одной из главных задач органов УВД.
Рисунок 1.1 - Установленные эшелоны полета ВС
для курсовых углов восточного и западного направления
Важными понятиями, введенными Федеральными авиационными правилами полетов в воздушном пространстве РФ, являются понятия абсолютной, относительной и истиной высоты полета ВС (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 - Высоты полета воздушного судна:
Н абс - высота относительно уровня моря; Н ист - высота по вертикали от ВС до точки на поверхности земли; Н отн - высота относительно некоторой поверхности, например, относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома.
Эшелон перехода - установленный эшелон полета ВС для перевода шкалы давления бортового барометрического высотомера со стандартного давления (760 мм. рт. ст.) на давление в районе аэродрома (Р аэ).
Эшелоном перехода является эшелон, ближайший к минимально допустимой высоте полета ВС в районе конкретного аэродрома, гарантирующий от столкновения с землей или препятствием с высотой h пр на ней. При этом минимальная допустимая высота полета ВС (H мин.доп), выраженная в метрах, определяется по форме:
H мин.доп = (760 - P аэ) 11 + h пр + Н без,
где (760 - P аэ) 11 - высота (в метрах) аэродрома относительно поверхности со стандартным давлением; h пр - высота (в метрах) препятствия, стоящего на уровне высоты аэродрома; Н без - безопасная высота полета ВС (в метрах) над препятствием.
В процессе полета всегда должно выполняться условие Н ист ≥H мин.доп.
Соблюдение установленных норм бокового и продольного эшелонирования воздушных судов в ВП достигается контролем выполнения экипажами ВС установленных линейных дистанций между ВС или временных интервалов при продольном эшелонировании.
Руководящими документами предусмотрены следующие режимы использования воздушного пространства РФ.
Особый режим ИВП - специальный порядок использования ВП (отдельных его элементов), устанавливаемый директивами ГШ ВС РФ.
Временный режим ИВП - временный порядок использования элементов ВП, устанавливаемый на срок до 3-х суток для осуществления деятельности, требующей специальной организации использования воздушного пространства. Этот режим вводится ГК ВВС (его аппаратом: ЦКП ВВС и ПВО, ГЦ ЕС ОрВД).
Местный режим ИВП - временный порядок использования элементов ВП в том числе на ВТ и МВЛ в нижнем воздушном пространстве зоны (района) ЕС ОрВД, вводимый на срок до трех суток для осуществления деятельности, требующей специальной организации ИВП. Этот режим вводится командованием авиационного объединения (соединения) зоны (района) ЕС ОрВД.
Кратковременное ограничение (КО) - временный порядок использования элементов ВП на срок до трех часов для осуществления деятельности, требующей специальной организации ИВП. Этот режим вводится внетрассовым (военным) сектором зонального (районного) центра ЕС ОрВД.
Федеральными авиационными правилами полетов в воздушном пространстве РФ все многообразие полетов ВС классифицируется следующим образом:
1. По высоте выполнения полетов:
Полеты на предельно малых высотах над рельефом местности или водной поверхностью в диапазоне до 200 м (включительно);
Полеты на малых высотах над рельефом или водной поверхностью в диапазоне выше 200 м и до 1000 м (включительно);
Полеты на средних высотах в диапазоне выше 1000 м и до 4000 м (включительно) от уровня моря;
Полеты на больших высотах в диапазоне выше 4000 м и до 12000 м (включительно) от уровня моря;
Полеты в стратосфере и выше 12000 м от уровня моря.
2. По правилам выполнения полетов:
По правилам визуальных полетов (ПВП), когда местонахождение ВС определяется по наземным ориентирам, а положение ВС в пространстве - по естественному горизонту (полеты по МВЛ выполняются по ПВП);
По правилам полета по приборам (ППП), когда местонахождение ВС и его пространственное положение определяется по пилотажным и навигационным приборам.
3. По месту выполнения полетов:
Аэродромные;
Трассовые;
Маршрутные;
Маршрутно-трассовые.
4. По способам пилотирования и самолетовождения:
Полеты с ручным управлением;
Полеты с директорным (полуавтоматическим) управлением;
Полеты с автоматическим (с помощью бортовой САУ) управлением.
5. По метеоусловиям:
Полеты в простых метеоусловиях (ПМУ);
Полеты в сложных метеоусловиях (СМУ);
В условиях снижения минимума погоды (СМП).
6. По времени суток:
Дневные;
Смешанные.
7. По физико-географическим условиям:
Над равниной и холмистой местностью;
Над пустынной местностью;
Над горной местностью;
Над водной поверхностью;
В полярных районах.
8. По количеству пролетаемых районов:
Районные;
Зональные;
Межзональные.
Любой полет ВС может соответствовать одному или нескольким пунктам рассмотренной классификации полетов. Каждый из этих пунктов классификации требует соответствующих уровней подготовки экипажей ВС, летно-тактических и тактико-технических характеристик ВС и их пилотажно-навигационного и связного оборудования, уровня аэронавигационного обеспечения района полета.
Вся территория РФ и ее ВП разделены на зоны, в пределах границ которых управление воздушным движением осуществляют зональные органы системы УВД.
Зона (район) ЕС ОрВД - воздушное пространство установленных размеров, в пределах которого соответствующие оперативные органы ЕС ОрВД РФ осуществляют свои функции.
Системы УВД зон входят в состав Единой системы организации воздушного движения РФ. Органом управления ВД в зоне является зональный центр (ЗЦ ЕС ОрВД). Границы зон системы УВД совпадают с границами военных округов, в состав командования которых входят авиационные начальники, ответственные за организацию полетов и воздушного движения в воздушном пространстве соответствующих зон.
Перечень и наименование зон и центров управления приведены в руководящих документах по УВД [……….].
Территория и воздушное пространство зон ЕС ОрВД делятся на районы УВД, в которых деятельность по руководству полетами и воздушным движением осуществляется оперативным органом управления - районным центром управления (РЦ) ЕС ОрВД.
Границы районов ЕС ОрВД и их количество в составе зон определяются на основе знания интенсивности воздушного движения, структуры воздушных трасс, числа аэродромов, тактико-технических характеристик (ТТХ) средств наблюдения, навигации и связи. Исходя из этого, в некоторых зонах помимо основных могут существовать и вспомогательные зональные центры (ВЗЦ) управления ЕС ОрВД. Зональные центры управления ВД размещаются в областных городах РФ, а районные центры управления - в крупных аэропортах. Границы района системы УВД определяются также на основе знания дальности обнаружения и сопровождения ВС радиолокационными средствами центра управления, а также дальности радиотелефонной УКВ связи центра управления с экипажами ВС. Эти дальности составляют 350…400 км от центра управления во всех направлениях. В центрах управления, оснащенных автоматизированными системами (АС) УВД, дальности наблюдения и управления ВС составляют тысячу и более километров. Зоны и районы ЕС ОрВД могут включать различные элементы воздушного пространства: аэродромы, воздушные трассы, местные воздушные линии, маршруты полетов ВС, различные зоны и другие элементы (рисунки 1.3, 1.4).
Рисунок 1.3 - Схема зоны УВД
Помимо рассмотренных выше зон и районов в воздушном пространстве страны существуют запретные и опасные зоны. Воздушное пространство этих зон может быть использовано только специальным разрешением и в определенные периоды времени.
Рисунок 1.4 - Район УВД и его элементы:
ПОД - пункт обязательного донесения экипажа ВС органу управления ВД района системы УВД; РПУ - рубеж передачи управления ВС соседнему району системы УВД; ВТ № - воздушная трасса №; РНТ - радионавигационная точка; аэ - аэродром; ЗЗ - запретная зона; МВЛ - местная воздушная линия.
Запретная зона - часть ВП установленных размеров, в пределах которой ИВП без специального разрешения запрещено.
Опасная зона - часть ВП установленных размеров, в пределах которой в определенные периоды времени может осуществляться деятельность, представляющая угрозу безопасности полетов ВС.
В настоящее время осуществляется реорганизация структуры воздушного пространства РФ и центров УВД, связанная с постепенным сокращением числа районов в составе существующих зон за счет укрупнения районов, а также с образованием дополнительных укрупненных районов с центрами УВД с функциями и задачами зональных центров.
Уровень развития и технической оснащенности системы УВД России значительно отстает от уровня развития аналогичных систем в странах Западной Европы и США.
На территории СНГ в настоящее время функционируют три районных автоматизированных систем УВД «Теркас» (районно-аэродромная система), «Трасса» и «Стрела» в Московском, Симферопольском и Ростовском районах УВД соответственно, а также десять аэродромных и аэроузловых АСУВД, две ААС УВД «Теркас» (в Киевском аэроузле и Минводском аэропорту) и восемь ААС УВД «Старт»
Комплекс АСУВД «Теркас» был разработан в конце 70-х годов совместно с рядом зарубежных фирм, основной из которых была шведская фирма «STANSAAB». Основное внимание при разработке системы было уделено автоматизации задач непосредственного управления и, в значительно меньшей степени, автоматизации планирования воздушного движения.
АСУВД «Теркас» имеет централизованный дублированный вычислительный комплекс, диспетчерские пульты, оборудованные двумя средствами отображения, координатно-знаковыми и таблично-знаковыми индикаторами, развитые подсистемы радиолокационного и радиосвязного обеспечения. Система обеспечивает УВД в районе площадью более 600 тысяч кв.км. В соответствии с Федеральной программой развития ЕС ОВД России планируется произвести замену АС УВД «Теркас» в Московской зоне УВД на систему, отвечающею современным требованиям. В 1985 году в Симферопольском районном центре УВД была создана и сдана в эксплуатацию первая отечественная АС УВД «Трасса», предназначенная для оснащения районов с малой и средней интенсивностью воздушного движения. Уровень автоматизации задач непосредственного УВД в этой системе соответствует уровню автоматизации аналогичных задач в системе «Теркас», однако, задачи планирования ИВП решаются в основном вручную.
Однако из основных достоинств данной системы является ее сравнительно малая стоимость и высокая эксплуатационная надежность. Районная АС УВД «Стрела, « которой в 1981 году был оснащен Ростовский объединенный район УВД, это первая полномасштабная отечественная АСУ, которая призвана обеспечивать автоматизированное решение, как задач УВД, так и задач планирования ИВП.
Система «Стрела» имеет вычислительный комплекс сосредоточенного типа, состоящий из четырех ЭВМ ЕС-1060 и одной ЭВМ ЕС-1061. При этом ЭВМ вычислительного комплекса предназначены для обработки радиолокационной информации (две в горячем резерве) и две для обработки плановой информации (одна в горячем резерве).
Данная система обеспечивает автоматизированное решение задач планирования ИВП в объеме, соответствующем первому уровню автоматизации процессов ПИВП, то есть в ней реализованы преимущественно информационные задачи по сбору, сортировки, обобщению, систематизации и рассылке плановой информации. Из расчетно-логических задач, главной является задача автоматического обнаружения потенциальных конфликтных ситуаций по данным плановой информации.
Опытная эксплуатация РАС УВД показала недостаточную надежность работы комплекса при межмашинном обмене между вычислительными звеньями системы. Кроме того, низкий уровень надежности элементной базы и морально устаревший человеко-машинный интерфейс наложили существенные ограничения на возможности повышения уровня автоматизации процессов в этой системе. Анализ существующих систем и основных направлений их развития показывают, что в настоящее время наиболее перспективным направлением является создание систем модульного типа. Техническую основу современных АС УВД должны составлять вычислительные комплексы распределенной структуры, высоконадежных микро ЭВМ и ПВЭМ, объединенных в локальные вычислительные сети.
Программа автоматизации УВД во Франции получило название Cautza. Особенностью автоматизированной системы УВД, реализованной по программе Cautza, является то, что планы всех полетов, осуществляемых над территорией Франции, за двое суток до их начала поступают в один центр планирования, где производится интегрированная обработка плановой информации и ее рассылка по каналам передачи данных в пять трассовых центров управления воздушным движением, расположенных в Бресте, Бордо, Париже, Марселе, Реймсе, а также в органы противовоздушной обороны.
Одним из главных недостатков системы Cautza является трудность наращивания ее производительности и инструментальной емкости в силу использования централизованного вычислительного комплекса. Система EUROCAT-2000, имеет полностью распределенную вычислительную структуру: она строится на основе специализированных микро-ЭВМ и ПЭВМ, объединенных програмно-аппаратными средствами локальной вычислительной сети (ЛВС) Ethernet (NFS-TCРЛР).
Управление воздушным движением в воздушном пространстве Великобритании и прилегающей океанической зоне осуществляется тремя центрами управления воздушным движением.
Лондонским автоматизированным центром УВД (LATCC) и его вспомогательным центром УВД в Манчестере.
Шотландским и океаническим автоматизированным центром УВД (ScOATCC) в Прествике.
Центры УВД взаимодействуют при обеспечении полетов с органами УВД Норвегии, Дании, Ирландии, Голландии, Бельгии, Франции, а также Исландии, США, Канады.
Организационно центр УВД является двухсторонним и включает в себя гражданский сектор, осуществляющим управление гражданскими воздушными судами, и военный сектор, обеспечивающий управление полетами военной авиации. Отличительной чертой комплекса средств автоматизации для военного сектора является наличие специализированного вычислительного модуля для обработки планов полетов военной авиации. Этот модуль, представляющий собой трехмашинный вычислительный комплекс на базе мини-ЭВМ Marconi Miriad, осуществляет параллельную обработку (для обеспечения необходимого уровня надежности) планов полетов военной авиации, а также реализует задачи обмена фрагментами сводного суточного плана полетов с взаимодействующими системами УВД, командными пунктами военной авиации и органами ПВО. Диспетчерами военного сектора с помощью средств специализированного модуля решаются задачи контроля за режимом использования воздушного пространства, определения нарушителей режима ИВП и идентификации неопознанных воздушных судов.
Комплекс обработки основного массива плановой информации (FDPS) представляет собой распределенную вычислительную систему, построенную на базе мини-ЭВМ, модель 9020D, работающею в реальном масштабе времени. В системе предусмотрен обмен плановой информацией с FDPS аэродромных АС УВД в Чатвике и, с Шотландской АСУВД, а также Маастрихтским центром УВД системы Евроконтроль и автоматизированным центром УВД в Париже. Для замены существующих АСУВД фирмой GEC-Marconi ведется разработка новой автоматизированной системы УВД S-361, предназначенной для оснащения центров УВД Англии в 90-х годах и рассчитанной на работу в условиях постоянного увеличения интенсивности воздушного движения. Основное назначение системы S-361 - повышение уровня безопасности полетов, пропускной способности системы УВД и снижения нагрузки на диспетчеров.
Повышение пропускной способности системы должно достигаться не за счет увеличения числа секторов управления, а путем ввода автоматических средств предупреждения диспетчеров о возможных конфликтных ситуациях в воздухе, реализации «гибкого» человеко-машинного интерфейса, основанного на технологии WINDOWS, а также внедрения системы поддержки принятия решений на этапе непосредственного УВД.
Из основных достоинств новой системы является модульность построения, за счет которой возможно оснащение ею, как небольших аэропортов, так и трассовых по производительности и уровню автоматизации систем применительно к конкретным районам УВД.
Система УВД США занимает ведущую роль среди зарубежных стран в вопросах автоматизации УВД. Это обуславливается высоким техническим потенциалом и требованием постоянного развития и совершенствования системы УВД для обеспечения потребностей пользователей воздушного пространства. Для США характерны наиболее высокие темпы роста интенсивности и плотности ВД.
Основными органами УВД в США являются: национальный центр управления потоками воздушного движения, осуществляющий координацию использования воздушного пространства и технических средств УВД, прогнозирование воздушной обстановки в различных районах, выявление возможных ситуаций перегрузки службы ВД.
Трассовые центры УВД, осуществляющие планирование ИВП и управление ВД во внеаэродромном воздушном пространстве.
Аэроузловые (аэродромные) командно-диспетчерские пункты, осуществляющие УВД в районах аэроузлов.
Станции обеспечения полетов, предназначенные для осуществления консультативного обслуживания полетов, выполняемых по правилам визуальных полетов и по правилам полетов по приборам в районах с малой интенсивностью.
Управление воздушным движением над территорией США осуществляется 20-ю автоматизированными трассовыми и более чем 400-ми аэродромными центрами УВД. Система УВД США в своем развитии прошла несколько этапов. Первое поколение автоматизированных систем УВД составили система NAS Stoge для трассовых центров и система ARTS-1,2,3 и AN/TPX-42 для аэродромных центров УВД (последняя военного назначения)
Уже к концу 70-х годов автоматизированными системами были оснащены все трассовые центры УВД, системами ARTS-3 - более 60-ти аэродромных центров УВД и системами AN/TPX-42 - около 280 аэродромов ВВС и ВМФ США и 39 аэродромов гражданской авиации.
В настоящее время в соответствии с Федеральным планом модернизации системы УВД проводится поэтапная замена средств и систем УВД. Лидером в разработке автоматизированных систем нового поколения является фирма Westinghouse. Разработанная ею АС УВД AMS-2000 является воплощением последних достижений науки в области радиолокации, связи, вычислительной техники. Типовой модуль AMS-2000 представляет законченную автоматизированную систему, состоящую из подсистемы обработки радиолокационной информации и модульность построения программного обеспечения и вычислительного комплекса дает возможность оперативной настройки системы на любые районы УВД.
