Глава 5. Радиотехнические систем посадки воздушных судов гражданской авиации

Движение ЛА с высоты 400...600 м до приземления и полной остановки называется посадкой. Это движение совершается по пространственной траектории — глиссаде (рис. 5.1). Движение центра масс ЛА при заходе на посадку и при посадке можно представить в виде двух изолированных движений: бокового и продольного. Боковое движение, происходящее в горизонтальной плоскости, обеспечивает вывод ЛА в плоскость посадочного курса. Проекция этой плоскости на горизонтальную плоскость, являющаяся также проекцией заданной траектории, называется курсовой линией. Продольное движение, осуществляемое в вертикальной плоскости, обеспечивает вывод ЛА в плоскость глиссады снижения (планирования). Пересечение плоскостей по­садочного курса и глиссады снижения образуют траекторию захода на посадку — глиссаду. Плоскость глиссады снижения наклонена к горизонту обычно на угол θ _О=2, 5...3°, который является углом наклона глиссады снижения ЛА.

Посадка является технически сложным и ответственным этапом пилотирования ЛА, требующим максимального напряжения сил и внимания пилота. Весь процесс захода на посадку, снижения по глиссаде и приземления очень скоротечен. Не менее сложна посадка ночью.

Успешность процесса посадки определяется эффективностью комбинации «экипаж — ЛА», которая зависит от эффективности пилота и ЛА. Но какова бы ни была степень автоматизации данного процесса, руководящая и организующая роль всегда остается за человеком.

Безаварийная посадка требует от пилота исключительной чёткости выполнения всех эволюции ЛА на последнем этапе полета и высокой точности его вывода в точку приземления на взлетно-посадочную полосу, которая имеет весьма ограниченные размеры. При выполнении посадки в сложных метеорологических условиях и ночью пилот пользуется всем комплексом средств отображения информации и управления, установленных на рабочем месте экипажа. Быстротечность режимов посадки и неизбежный дефицит времени для выполнения операций контроля и управления (включающие время восприятия информации, ее переработки, принятия решения, перемещения органа управления и проверки результата произведенного действия) повышают психофизиологическую нагрузку экипажа.

Отсутствие видимости горизонта и наземных ориентиров, а также ложное ощущение пространственного положения создают предпосылки к ошибочным действиям экипажа по управлению ЛА, и, как следствие, приводят к возникновению аварийных ситуаций. При аварийных ситуациях нагрузка экипажа приближается к пределу психофизиологических возможностей человека. В результате примерно 50% летных происшествий возникает вследствие ошибочных действий экипажа.

Основными путями решения проблемы безаварийной посадки ЛА являются автоматизация данного процесса (применение ав­томатических устройств, выдерживающих заданные значения параметров либо меняющих их по определенной программе), а также сокращение объема информации и выдача ее с помощью средств отображения в наиболее наглядной для пилота форме. В связи с этим возникает новая проблема — проблема безопасности, которая становится все более актуальной и приобретает особую остроту, когда всепогодные посадки становятся массовым явлением.

Принято считать, что безопасность на этапе посадки обеспечи­вается точностью и надежностью функционирования системы «экипаж—ЛА». И все же успех захода на посадку и самой посадки зависит от ряда факторов и их сочетаний, меняющихся случайным, непредвиденным образом. Поэтому задача, стоящая перед радиотехническими средствами посадки ЛА, носит вероятностный характер Сказать заранее, как закончится каждая конкретная посадка, невозможно. Однако, используя методы теории вероятностей, мож­но предсказать среднюю вероятность успешной посадки. При заходе на посадку с применением посадочной системы ЛА должен быть с допустимой вероятностью выведен в некоторую область пространства, положение и размеры которой зависят от посадочного метеоминимума (рис.5.2). Эта область представляет собой пространство допустимых отклонений от заданной посадочной траектории. Попадание ЛА т эту область гарантирует (при условии нахождения скорости в установленных пределах), что он выполнит необходимый корректирующий маневр и приземлится в за­данной точке взлетно-посадочной полосы (ВПП).

Таким образом, условия посадки ЛА определяют требуемую точность и надежность посадочной аппаратуры и, следовательно, ее состав. В соответствии с допустимой высотой нижней кромки облачности Н_к.о и дальностью видимости D_B вдоль ВПП Международная организация гражданской авиации (ИКАО) различает три основные категории минимума погоды. Из рис. 4.2 видно, что системы посадки, предназначенные для работы в условиях I категории (системы посадки первой категории), служат для захода ЛА на посадку до высоты принятия решения о выполнении посадки Н_к.о = 60 м.

Если в точке принятия решения (ТПР) пилот не видит посадоч­ных огней, то он обязан повторить заход на посадку или уйти на запасной аэродром.

Что же касается посадочных систем, предназначенных для работы в условиях II категории, то они обеспечивают успешный заход на посадку до высоты принятия решения Н_к.о=30м при дальности видимости на ВПП не менее 400 м.

Рис 5.2 Зависимость высоты нижней кромки облачности от дальности видимости для различных категорий посадки

В связи со сложностью технической реализации систем посадки III категории установлены категории ІІІА, ІІІВ и IIIC. Они преду­сматривают выполнение захода на посадку и успешную посадку

без ограничения высоты при дальности видимости на ВПП не ме­нее 200 м (категория ІІІА), или не менее 50 м (категория ІІІВ), или при отсутствии видимости (категория ІІІС).

Следует подчеркнуть, что системы посадки II и особенно III категорий отличаются высокой степенью автоматизации и должны обладать такой надежностью, чтобы вероятность неблагополучного исходу посадки не превышала 10^-7.

Расчет показывает, что получить талую надежность аппаратуры можно только при ее резервировании. Современное состояние и дальнейшее развитие всепогодных систем посадки характеризуются активным участием экипажа в контуре управления на этапе посадки ЛА, что эквивалентно двух- и трехкратному резервированию систем.

Наиболее широкое применение находят системы посадки I и II категорий. Более дорогая и сложная в эксплуатации аппаратура системы III категории используется в крупных аэропортах с высокой интенсивностью воздушного движения и повышенной вероятностью неблагоприятных метеоусловий. Установка такого рода радиоэлектронного оборудования в аэропортах и на ЛА способствует повышению уровня безопасности и регулярности полетов.

Для правильного пилотирования по посадочной траектории (глиссаде) экипаж должен иметь непрерывную информацию о положении ЛА относительно линии планирования и о расстоянии до точки приземления, источником которой являются специальные системы посадки ЛА.

Современные системы посадки обеспечивают решение следующих задач:

- вывод ЛА в район аэродрома посадки;

- управление движением ЛА в районе аэродрома;

- заход на посадку, т.е. выполнение такого маневра в районе аэродрома, в результате которого ЛА точно выходит на посадочный курс, на заданной высоте и с определенного расстояния от начала ВПП начинает снижение;

- обеспечение самой посадки (снижение и приземление ЛА).

Для решения указанных задач в настоящее время используются исключительно радиотехнические (в частности, радиомаячные и радиолокационные) системы посадки ЛА (рис. 5.3), а также светотехническое оборудование аэропорта.