20/04/2015

Elektroniczne systemy bezpieczeństwa lotu

Informacje Porady

Po ostatnich tragicznych wydarzeniach w lotnictwie powstało pytanie: Jak możemy zapewnić bezpieczeństwo lotu, gdy jeden z pilotów nie jest w pełni zdrowy psychicznie? Czy możemy coś zrobić, aby zmniejszyć ryzyko związane z czynnikiem ludzkim? Odpowiedź brzmi: Tak, możemy, bo mamy do dyspozycji stosowany na szeroką skalę komercyjny system, opracowany przez Boeinga i Honeywella, jednego z największych twórców technologii powietrznych.

flybywire-featured-VK

System ten opiera się na bardzo prostej zasadzie: gdy sytuacja w kokpicie jest krytyczna lub niejasna, wszystkie systemy znajdujące się w kabinie zostają wyłączone i nie można nimi sterować. Pilot może wciskać przyciski lub manipulować drążkami, ale i tak będzie w takiej sytuacji jak ta wiewiórka: całym lotem będą sterować operatorzy naziemni.

Jak to działa? Na pewno nie dzieje się tak, że w centrum dowodzenia siedzą osoby zwane geekami z dżojstikami w dłoniach i hełmami wirtualnej rzeczywistości. Wszystkie parametry lotu są uprzednio wgrywane do komputera zarządzającego lotem (ang. Flight Management Computer), dlatego system może sprawować nad nim pieczę, będąc na ziemi. Jak nietrudno się domyślić, w tym celu trzeba użyć wielu systemów elektronicznych.

Latanie poprzez kable

W dzisiejszych samolotach coraz częściej korzysta się z cyfrowej technologii fly-by-wire (latanie poprzez kable). Po raz pierwszy zastosowano ją w samolocie Airbus A320 w latach 80. Istota tej technologii jest prosta: do sterowania samolotem wykorzystuje się elektronikę zamiast mechaniki. Elementy elektroniki są kontrolowane przez komputer, natomiast połączone są przewodami – stąd nazwa.

Wśród korzyści stosowania tej technologii można wymienić to, że samolot jest lżejszy, tańszy, bardziej niezawodny, szczególnie w kontekście funkcji bezpieczeństwa. Pilot linii Germanwings nie mógł sprawić, aby samolot gwałtownie opadał nosem, ponieważ lot był kontrolowany automatycznie. Inaczej mówiąc, nie było możliwości gwałtownego zejścia przy dużej prędkości.

Kiedy prędkość spada poniżej ograniczenia lub opadanie jest nadmierne, sytuacja jest automatycznie korygowana przez inteligentny system elektroniczny.

Z tego powodu nowoczesne samoloty nie tracą sterowności ani nie wpadają w korkociąg: gdy prędkość spada poniżej ograniczenia, inteligentny system elektroniczny automatycznie zwiększa prędkość.

Im bardziej systemy działające podczas lotu są zależne od komputera, tym większe uprawnienia ma system automatycznego pilota. Może on na przykład przejąć kontrolę nad wyznaczaniem kierunku, prędkością i wysokością lotu, jak również ustawić pożądany kąt klap, wysunąć podwozie, aktywować automatyczne hamowanie – czyli doprowadzić do wylądowania samolotu w całkowicie automatycznym trybie, nie angażując żadnego pilota.

Wystarczy zdalnie wgrać parametry lotu do systemów, które za niego odpowiadają, i zdefiniować wzory podejścia do lądowania, a wszystko odtąd będzie się działo samo.

Promień nadziei

Jak nietrudno się domyślić, aby ta magia działała, istotna jest niesłychanie precyzyjna nawigacja. Na szczęście branża lotnicza ma już dostęp do większości sprzętu niezbędnego w pozycjonowaniu. Klasyczni aeronauci używają naziemnych radiolatarni, których rozmieszczenie i częstotliwość są znane dla systemów pilotujących. Po nastawieniu odbiornika na określoną częstotliwość pilot może zdefiniować lokalizację samolotu na podstawie zasięgu latarni.

Najbardziej prymitywna jest radiolatarnia bezkierunkowa (NDB), wyposażona w pojedynczą antenę. Umożliwia ona systemom sterującym lotem definiowanie położenia radiolatarni względem samolotu.

Kolejny rodzaj to radiolatarnia wielokierunkowa (VOR), która opiera się na bardziej złożonej koncepcji. Posiada ona wiele anten umieszczonych dookoła, które dzięki efektowi Dopplera mogą określać bieżący kurs samolotu względem latarni.

Latarnie VOR są często połączone z innym rodzajem nadajnika — radiową pomocą nawigacyjną (DME), co pozwala zdefiniować odległość od nich. Systemy kontroli lotu wysyłają żądanie, nadajnik wysyła odpowiedź, a różnica czasu między nimi określa odległość, co z kolei pozwala precyzyjnie określić pozycję samolotu.

Lądowanie w odpowiednim miejscu

W przypadku lądowania wykorzystuje się system wspomagający lądowanie, czyli azymut i nadajniki na wzniesieniach.

Działa to tak: azymut nadajnika tworzy dwa „pola” o różnych częstotliwościach sygnału radiowego (po lewej i prawej stronie pasa startowego). Jeśli siła sygnału jest taka sama w obu polach, samolot jest w pozycji prostej do centralnej osi pasa i wszystko działa jak w szwajcarskim zegarku. Jeśli jeden z sygnałów jest mocniejszy, samolot musi skręcić w lewo lub w prawo, aby naprostować kurs.

Nadajniki na wzniesieniu działają według tej samej zasady, jednak „pola” są użyte odpowiednio do identyfikowania pozycji na osi pionowej względem ścieżki podejścia —czyli toru, po którym samolot sam się pozycjonuje podczas lądowania. Zasada pozostaje taka sama: jeśli jeden sygnał jest silniejszy, pilot musi dostosować prędkość pionową w celu powrotu na ścieżkę.

Posadź nas, satelito

Jest też alternatywne podejście zwane GLS (GNSS Landing System), w którym systemy lądowania używają nawigacji satelitarnej. W tym przypadku chodzi o definiowanie pozycji samolotu za pomocą współrzędnych satelitarnych dostarczanych przez system nawigacji satelitarnej – typu GPS czy Glonass.

Ponieważ geopozycjonowanie satelitarne nie jest wystarczająco precyzyjne, na ziemi ustawia się nadajniki GBAS (Ground Based Augmentation System), które mają za zadanie przesyłanie precyzyjnego sygnału.

W odróżnieniu od satelitów, stacje naziemne mają stałą pozycję względem pasa lądowania i znajdują się bliżej samolotu. Dzięki temu błąd podczas określania współrzędnych pozycji samolotu nie przekracza 3 metrów. Główną zaletą tego systemu jest jego przystępność (nie ma konieczności posiadania oddzielnych nadajników dla każdego pasa startowego), niezawodność i większa precyzja prowadzenia samolotu, jeśli chodzi o kąt schodzenia.

Wszystkie te techniczne rozwiązania są dostępne i już działają, ale kiedy wspólnie będą czuwać nad całkowicie automatycznym lotem – to pytanie pozostaje bez odpowiedzi. Teoretycznie cała potrzebna technika jest już dostępna, a tak naprawdę piloci przejmują kontrolę od systemów kontrolujących lot wyłącznie w nagłych przypadkach.

Jednak problemem jest to, że w sytuacji niespodziewanej nie można w pełni ufać elektronice. Z tego powodu jest mało prawdopodobne, aby człowiek został całkowicie wyłączony z procesu pilotowania kiedykolwiek. Co więcej, zastosowanie takich systemów we wszystkich samolotach na świecie wymaga ogromnego nakładu finansowego, więc wyposażenie każdej maszyny w automatyczny system niewymagający pilota jest raczej niemożliwe.