Повышение эффективности системы раннего предупреждения столкновения самолета с поверхностью земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АВИАЦИОННЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Техническая эксплуатация радио электрооборудования летательных аппаратов и аэропортов»

Магистерская диссертация

на тему: «Повышение эффективности системы раннего предупреждения столкновения самолета с поверхностью земли»

по специальности 5А 310403 «Техническая эксплуатация радио электро- оборудования летательных аппаратов и аэропортов»

Диссертация на соискание академической степени магистра наук

Самослед Иван Александрович

Научный руководитель:

д.т.н., проф. Ибадуллаев М. И

Ташкент 2013



Аннотация

приближение самолет земля навигатор

На тему «Повышение эффективности системы раннего предупреждения столкновения самолета с поверхностью земли»

В диссертационной работе рассмотрена модернизация системы раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли, путем замены индикатора на сенсорный жидкокристаллический планшетный навигатор.

Ушбу диссертация ишида ерга якинлашишни огохлантириш курилма тизимининг индикаторини сенсорли суюк кристалли навигаторга алмаштириш ёрдамида модернизациялаш масаласи куриб чикилган.

In given article it is considered modernization early warning systems of collision of the plane with an earth surface by indicator replacement on the touch liquid crystal navigator.



Оглавление

Введение

Глава 1. Система раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли

1.1 Назначение, задачи, системы предупреждения

1.2 Описание системы и состав оборудования

1.3 Работа индикатора СРПБЗ

Выводы по главе 1

Глава 2. Индикация информации, выдаваемой пилотам, удобство эксплуатации

2.1 Способы индикации информации

2.2 Кодирование информации

2.3 Характеристики индикаторов

2.4 Форма и размер экрана

2.5 Углы обзора

2.6 Яркость

2.7 Контраст

2.8 Цветность

2.9 Временные характеристики

2.10 Геометрические искажения

Выводы по главе 2

Глава 3. Краткий обзор Индикатора системы раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли - описание и работа

3.1 Технические данные

3.2 Описание индикатора системы раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли

3.3 Взаимодействующее оборудование

3.4 Основные характеристики входных сигналов

3.5 Работа индикатора СРПБЗ

3.6 Основные функции

3.7 Состав блока индикатора

3.8 Порядок функционирования

3.9 Недостатки индикатора СРПБЗ

Выводы по главе 3

Глава 4. Краткий обзор многофункционального планшетного навигатора Garmin aera 796

4.1 Внешний вид устройства

4.2 Управление

4.3 Доступ к функциям системы

4.4 Использование экранов карты

4.5 Предупреждение об опасности

4.6 Рельеф

4.7 Звуковые предупреждения

Выводы по главе 4

Глава 5. Модернизация системы раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли путем замены индикатора СРПБЗ на сенсорный жидкокристаллический навигатор Garmin aera 796

5.1 Суть исследований

5.2 Демонтаж индикатора СРПБЗ

5.3 Установка и интерфейс Garmin aera 796

Выводы по главе 5

Заключение

Сокращения

Список литературы



Введение

Диссертационная работа посвящена повышению эффективности и модернизация системы раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли, путем замены индикатора на сенсорный жидкокристаллический планшетный навигатор. С этой целью исследуется назначение и принцип действия электроприборного оборудования, систем раннего предупреждения столкновения с землей, вопросы монтажа индикатора на воздушное судно, модернизация и повышение надежности.

Предотвращение столкновения с поверхностью земли во время управляемого полета гражданских воздушных судов за последнее время стало одной из основных забот авиационных властей во всем мире. По данным статистики, именно этот вид авиационных происшествий доминирует среди факторов, приведших к наиболее тяжелым летным происшествиям. Вот почему за прошедшие годы последовательно принимается ряд организационных мер, направленных на ужесточение требований к бортовому оборудованию гражданских самолетов и усовершенствование соответствующих бортовых систем.

В настоящее время широко применяемые устройства сигнализируют об опасном сближении самолета с поверхностью, базируясь на показаниях барометрических систем воздушных сигналов (барометрических высотомеров), либо радиовысотомеров, сигналы которые преобразуются в соответствующие звуковые и визуальные предупреждения. Их развитие идет в основном, в направлении повышения точности измерений и скорости изменений показаний датчиков.

За рубежом системы с этой функцией обозначаются как EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System) - усовершенствованные системы предупреждения близости земли.

EGPWS отличается наличием обширной встроенной базы данных о рельефе местности, что по оценке зарубежных специалистов является значительным шагом вперед но сравнению с обычными системами GPWS, которые работают на основе данных бортового радиовысотомера.

С технической точки зрения раннее предупреждение осуществляется путем вывода на экран многофункционального индикатора данных о высоте профиля местности, над которой пролетает самолет.

Поэтому в настоящее время существует актуальная научно техническая задача выбора типа устройства индикации полетной информации.

Целью диссертационной работы является анализ основных параметров, улучшение технических и эксплуатационных характеристик системы раннего предупреждении близости земли.

Объектом исследования диссертационной работы является система раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли а в частности индикатор системы.

Предметом исследования диссертационной работы является определение оптимального подходящего для решения функций СРПБЗ индикатора, и свойств его крепления.

Задачей исследования работы является:

1. Решение задачи выбора индикатора

2. Описание устройства, элементов конструкции, элементов комплекта.

3. Описание подключения, настройки, запуска в эксплуатацию устройства.

Научная новизна заключается в том, что технологии не стоят на одном месте, одним из последних продуктов инженерной мысли является многофункциональный планшетный навигатор Garmin aera 796, 7дюймовый емкостный сенсорный экран 480х800 (способный отображать карты в ландшафтном или портретном режиме) и использует технологию Garmin 3D Vision, предоставляющую пользователям обзор местности под самолетом, в том числе, рек, взлетно-посадочных полос или любых других препятствий, а также популярные функции GPSMAP 696.

Это устройство может также служить в качестве электронного планшета летчика, что позволяет командирам воздушных судов хранить в электронном виде маршруты полетов и диаграммы аэропортов непосредственно на своих устройствах. Мы предлагаем использовать его так как он обладает не большими размерами и малым весом по сравнению со старым многофункциональным индикатором.

Практическая значимость: в ходе анализа системы СРПБЗ а в особенности блока индикатора был обнаружен ряд недостатков.

А именно: представленный блок индикатора имеет большие габариты - это загромождает итак небольшие размеры кабины пилотов.

Если даже блок индикатора представлен в виде жидкокристаллического индикатора, как это было обнаружено проходя ознакомительную практику в аэропорту Ташкент, на современных самолетах типа AIRBUS и BOEING то это создает маленькое неудобство в его эксплуатации так как механическое нажатие кнопок производит задержку выполнения операций.

В отличие от сенсорного индикатора, где процесс функциональных действий будет на порядок быстрей.



Глава 1. Система раннего предупреждения приближения самолета к поверхности земли

1.1 Назначение, задачи, системы предупреждения

Изделие предназначено для обеспечения летного экипажа достаточной информацией и сигнализацией, позволяющей своевременно определить потенциальную опасность столкновения с землей (с подстилающей поверхностью или с иным препятствием) и предпринять эффективные действия для предотвращения столкновения.

Изделие решает следующие задачи:

- Прием информации от бортовых систем и устройств воздушного судна (ВС);

- Обработка принятых данных;

- Сравнение контролируемых параметров с границами сигнализации режимов стандартной системы СППЗ, а также режимов раннего предупреждения (РППЗ);

- Выдача соответствующей сигнализации на лампы, СПУ и СГУ, передача информации на МФИи регистратор.

Изделие функционирует в любое время суток и года в простых и сложных метеоусловиях в различных географических широтах, втом числе над горными массивами и водными поверхностями.

Время готовности Изделия после включения или перебоя питания не более 10 с.

Время готовности встроенного приемоизмерителя СНС при «холодном» старте не более 8 мин.

Время непрерывной работы до 15 часов с последующим выключением на время не менее 1 часа.

Режимы работы:

- Режим 1 «Чрезмерная скорость снижения» активен на всех этапах полета.

- Режим 2.1 «Опасная скорость сближения с ПП - положение закрылков не соответствует посадочному».

- Режим 2.2 «Опасная скорость сближения с ПП - положение закрылков соответствует посадочному».

- Режим 3.1 «Снижение до достижения высоты 210 м после взлета или ухода на второй круг».

- Режим 3.2 «Потеря высоты после взлета».

- Режим 4.1 «Приближение к ПП - шасси не зафиксированы в выпущенном положении».

- Режим 4.2 «Приближение к ПП - закрылки не в посадочной конфигурации.

- Режим 5 «Значительное отклонение ниже линии глиссады».

- Режим 6 «Проверка относительной барометрической высоты».

- Режим 7 «Функция оценки местности в направлении полета». Активен на всех этапах полета.

- Режим 8.1 «Предупреждение о недостаточной истинной высоте».

Активен на всех этапах полета.

- Режим 8.2 «Предупреждение о недостаточной высоте над порогом ВПП». Активен на этапе посадки.

- Режим 9.1 «Сигнализация прохода истинной высоты 150 м». Активен на этапе посадки.

- Режим 9.2 «Сигнализация прохода высоты принятия решения». Активен на этапе посадки.

-Режим9.3«Сигнализация прохода предопределенных фиксированных высот». Активен на этапе посадки.

ВСК осуществляет контроль технического состояния Изделия.

Результат контроля индицируется с помощью разовой команды "Исправность". ВСК производит контроль двух видов:

- непрерывный контроль - автоматический, производится после включения (перебоя питания) и далее непрерывно в процессе работы Изделия;

- периодический контроль - автоматизированный (ручной запуск кнопкой ТЕСТ, расположенной на лицевой панели Изделия), производится только на земле при техобслуживании.

Электроснабжение Изделия осуществляется от бортовой сети постоянного тока номинальным напряжением 27 В. Потребляемая мощность до 65 Вт при работающей сигнализации и до 15 Вт при отключенной сигнализации.

Изделие сохраняет свои функциональные характеристики и параметры после пребывания в условиях повышенной влажности при относительной влажности 90% при температуре плюс 40°С.

Изделие сохраняет свои функциональные характеристики и параметры:

- в диапазоне рабочих температур от минус 40 до плюс 55°С

(от -60С для самолетов военно-транспортной авиации);

- при температуре в зоне размещения выше плюс 70С, либо ниже минус 40С Изделие не включать, даже кратковременно.

- при установившемся значении напряжения питания от 18,0 до 31,5 В (Изделие как приемник электроэнергии соответствует требованиям ГОСТ

19705-89 и П8.1.5 ЕНЛГ-С, с уровнем требований для приемников электроэнергии второй категории).

- при разгерметизации (при резком понижении давления от 74,7 кПа (560мм рт. ст.) до 12,0 кПА (90 мм рт. ст.) за время 0,3-0,4 с);

- при пониженном атмосферном давлении до 12,0 кПа (90 мм рт. ст.);

- после пребывания в условиях повышенного атмосферного давления до170,0 кПа (1270 мм рт. ст.).

Линейное ускорение до 49 м/с2 (5g).

Масса Изделий, кг: 1,150±0,115 (ТТА-12), 1,350±0,135 (ТТА-12S).

Назначенный ресурс Изделия не менее 30000 ч в течение назначенного срока службы - не менее 15 лет.

Категория исполнения по электромагнитной совместимости П8.1.4.1ЕНЛГ-С Изделия соответствует:

-по восприимчивости к электромагнитным помехам - 1Z,

- по генерации электромагнитных помех - 2Z,

Габаритные размеры ТТА-12 и ТТА-12S: 156 х 60 х 216,5 мм. [1]

1.2 Описание системы и состав оборудования

Состав и органы управления

Изделие выполнено в виде конструктивно законченного блока, в состав которого входят следующие основные составные части:

а) плата управления и питания;

б) плата клавиатуры;

в) плата сопряжения CF;

г) плата ввода-вывода;

д) комплект сменных частей (Flash-карта).

е) плата сопряжения (только для ТТА-12S);

ж) плата приемоизмерителя СНС GG-12 Ashtech (только для ТТА-12S).

Данные функциональные элементы внутри блока соединены между собой жгутами.

На задней панели Изделия расположены разъемы XP1, XP2, XP3, XW1 (только для ТТА-12S) и винт М4для подключения перемычки металлизации и заземления.

Все органы управления, используемые при эксплуатации Изделия, расположены на передней панели (Рис.1).

Рисунок 1 - Внешний вид передней панели

Связь и взаимодействие с бортовым оборудованием.

В общем виде схема связи СРППЗ TTA-12 и сопрягаемого бортового оборудования представлена на Рис.2.

Рис 2

Доступные интерфейсы Изделия и блоков связи (УБС и БСКА-Э1) приведены в Табл.2.

Табл. 2

- Изделие имеет 4 входа и 6 выходов РК.

На Рис представлена схема функциональных связей Изделия ТТА-12S с бортовым оборудованием самолета. Схемы функциональных связей Изделия с бортовым оборудованием самолетов других типов приведены в Приложении Г. [1]

Примечание - Для обеспечения работы спутникового приемоизмерителя GG-12, входящего в состав системы ТТА-12S, на самолете должна устанавливаться антенна АТ1675.

1.3 Работа индикатора СРПБЗ

После включения происходит автоматическая подготовка к работе, которая длится не более 10 с. За это время ВСК проводит контроль в непрерывном режиме. В случае успешного завершения контроля выдается выходная разовая команда "Исправность" и гаснет лампа "СРППЗ ОТКАЗ",расположенная на приборной панели самолета. При включении Изделия на земле надписи "ЗАПР" под надписями "ЗВУК", "ГЛИСС", "РППЗ", "ШАССИ","ЗАКР" не должны гореть. На передней панели также индицируется система отсчета барометрической высоты (QFE или QNH). Отсутствие свечения ламп желтого цвета "СППЗ ОТКАЗ", "РППЗ ОТКАЗ" свидетельствует о наличии необходимой входной информации для работы системы СРППЗ TTA-12 и ее готовности к работе. [2]

Этапы полета, режимы СППЗ

Условия перехода :

1- Истинная высота более 30 м, при этом шасси не обжато

2- Истинная высота менее или равна 400 м или прошло менее 40 с с момента перехода на этап взлета.

3- Прошло более 40 с момента перехода на этап взлета и (истинная высота более 400 м или при посадочном положении закрылков*).

Примечание - Условие посадочного положения закрылков используется только для самолетов, на которых угол выпуска закрылков при взлете отличается от посадочного положения.

4- Наличие любой комбинации условий а) или б):

а) Истинная высота более 400 м, при этом либо закрылки не

в посадочной конфигурации, либо шасси убраны;

б) Истинная высота менее 400 м, при этом шасси убраны и закрылки не в посадочной конфигурации

5- Наличие любой комбинации условий а) или б):

а) Истинная высота более 400 м, при этом закрылки в посадочной конфигурации и шасси выпущены;

б) Истинная высота менее или равна 400 м, при этом либо шасси, либо закрылки (или и шасси и закрылки) находятся в посадочной конфигурации

6- Не выполнены условия для перехода на этапы Полет, Взлет, На земле.

7- Истинная высота более 400 м, при этом закрылки не в посадочной конфигурации или шасси убраны;

8- Одновременное выполнение условий а) и б):

а) Прошло более 2 с после изменения конфигурации закрылков или шасси из посадочной в не посадочную;

б) Истинная высота находится в пределах от 60 до 15 м;

9- Либо истинная высота менее или равна 15 м, либо шасси обжато,

либо и то и другое одновременно. [3]

Режим 1. Чрезмерная скорость снижения

В этом режиме сигнализация формируется тогда, когда комбинация барометрической вертикальной скорости и высоты над подстилающей поверхностью находится в пределах установленных границ. В области предупреждающей сигнализации включается желтая лампа и выдаются сообщения «Вууп-Вууп. Опасный спуск». В области аварийной сигнализации включается красная лампа и выдаются сообщение «Вууп-Вууп. Тяни вверх».

Режим 1 активен на всех этапах полета вне зависимости от конфигурации ВС.

Режим 2. Опасная скорость сближения с ПП

Режим 2 в зависимости от положения закрылков состоит из двух подрежимов:

- подрежим 2.1 - закрылки в непосадочной конфигурации;

- подрежим 2.2 - закрылки в посадочной конфигурации или нажата кнопка ЗАКР ЗАПР.

В подрежиме 2.1 при нахождении ВС в зоне сигнализации, определяемой фильтрованными значениями истинной высоты от радиовысотомера (Нрв) и скорости сближения с землей (Vc = - dHрв/dt), и в зависимости от положения шасси, Изделие выдает сигнал аварийной сигнализации "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ТЯНИ ВВЕРХ" или сигнал предупреждающей сигнализации "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ЗЕМЛЯ" в соответствии со следующей логикой:

1) Сигнал "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ТЯНИ ВВЕРХ" выдается при попадании ВС в пределы области сигнализации подрежима 2.1, при условии, что шасси не зафиксированы в посадочном положении.2) Сигнал "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ЗЕМЛЯ" выдается при:

а) выходе ВС из зоны подрежима 2.1 с непосадочным положением шасси после сформированного аварийного сигнала "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ТЯНИ ВВЕРХ";

б) попадании ВС в пределы области сигнализации подрежима 2.1 с посадочным положением шасси.

3) Сигнал "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ЗЕМЛЯ" снимается при:

а) наборе барометрической высоты 100х10 м по отношению к значению, запомненному в момент окончания выдачи сигнала "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ТЯНИ ВВЕРХ", или при значении барометрической вертикальной скорости более 1,5,?0,2 м/спри условии непосадочного положения шасси;

б) выходе из области сигнализации подрежима 2.1 при условии посадочного положения шасси.

4) Область сигнализации подрежима 2.1 и допуски на срабатывание сигнализации приведены в Приложении А. Верхняя граница области сигнализации линейно изменяется от 500 м до 750 м при изменении числа М от 0,35 до 0,45.

При значении числа М менее 0,35 или более 0,45 указанная граница неизменна и имеет значение высоты соответственно 500 м или 750 м.

В подрежиме 2.2 при нахождении ВС в зоне сигнализации, определяемой фильтрованными значениями истинной высоты от радиовысотомера (Нрв) и скорости сближения с землей (Vc = - dHрв/dt), выдается сигнал предупреждающей сигнализации "Вууп-Вууп. ЗЕМЛЯ. ЗЕМЛЯ".

Область сигнализации подрежима 2.2 и допуски на срабатывание сигнализации. При этом положение нижней границы зоны сигнализации подрежима 2.2 может изменяться в зависимости от барометрической скорости снижения (Vyб).

Примечание - Если режим 7 не запрещен кнопкой РППЗ ЗАПР и доступен (есть информация от приемоизмерителя СНС и из базы данных) сигнализация режима 2 блокируется.

Режим 3. Режимы этапа взлета



Режим имеют два подрежима 3.1 и 3.2, которые активны на этапах взлета и ухода на второй круг.

Примечание - работа режимов обеспечивается при уходе на второй круг на высотах менее 60 м.

а) Режим 3.1. Снижение после взлета или ухода на второй круг.

В этом режиме формируется предупреждающая сигнализация в случае превышения допустимого значения вертикальной скорости снижения до достижения истинной высоты 210 м. При попадании в область сигнализации включается желтая лампа и выдается сообщение «Вууп-Вууп. Не снижайся».

б) Режим 3.2. Потеря высоты после взлета.

Режим предназначен для выдачи предупреждающей сигнализации, если самолет по каким-либо причинам начал терять барометрическую высоту после взлета или ухода на второй круг до достижения высоты 210 м.

При попадании в область сигнализации формируется такая же предупреждающая сигнализация, как и в режиме 3.1.

Режим 4. Приближение к ПП, ВС не в посадочной конфигурации



В этом режиме формируется предупреждающая сигнализация, если самолет приближается к земле, не выпустив шасси или закрылки. Границы сигнализации. При снижении ВС ниже предопределенной высоты с убранными шасси в зоне 1 границы сигнализации включается желтая лампа и выдается сообщение «Вууп-Вууп. Низко. Шасси», а в зоне 2 при значительной воздушной скорости сообщение изменяется на «Вууп-Вууп. Низко. Земля».

При снижении ниже предопределенной высоты с убранными закрылками в зоне 1 включается желтая лампа, и выдается сообщение «Вууп-Вууп. Низко. Закрылки», а в зоне 2 при значительной воздушной скорости сообщение изменяется на сообщение «Вууп-Вууп. Низко. Земля».

Режим 5. Значительное отклонение ниже линии глиссады



В этом режиме формируется сигнализация, если отклонение под линию глиссады больше допустимого значения. При попадании в область П1 предупреждающей сигнализации включается желтая лампа и периодически выдается речевое сообщение «Глиссада» с громкостью на 6-2 дБ меньше, чем для сигнализации других режимов. В области П2 предупреждающей сигнализации громкость увеличивается до уровня, соответствующего другим режимам. По мере отклонения под глиссаду период повторения сигнализации уменьшается с 3 до 0,7 секунд.

Режим 5 активен на этапе посадки при одновременном выполнении следующих условий:

- не активизирован запрет режима с помощью кнопки "ГЛИСС ЗАПР", расположенной на лицевой панели Изделия;

- приняты сигналы захвата курса и глиссады;

- шасси в посадочной конфигурации или включен запрет принятия сигнала о действительном положении шасси;

- закрылки в посадочной конфигурации или включен запрет принятия сигнала о действительном положении закрылков.

Режим 6. Режим проверки относительной барометрической высоты

Режим предназначен для формирования звуковой сигнализации при значительной разнице между показаниями радиовысотомера и относительной барометрической высотой. Эта разница может возникать при неправильной выставке опорного давления или неисправности радиовысотомера. Отличительной особенностью реализации режима в системе ТТА-12(S) является то, что режим активен как при использовании системы QFE (в качестве опорного давления на барометрическом высотомере вводят давление на уровне аэродрома), так и при использовании системы QNH (в качестве опорного давления на барометрическом высотомере вводят давление на уровне моря). При использовании системы QNH барометрическая высота корректируется на величину превышения аэродрома взлета/посадки. В пределах границ сигнализации (обозначены пунктирными линиями). Изделие выдает предупреждающую сигнализацию: желтая лампа и речевое сообщение «Проверь высоту».

Режим активен при посадочном положении шасси и/или закрылков.

Режим 7. Функция оценки местности в направлении полета.

Режим используется для проверки отсутствия элементов ПП и искусственных препятствий в пределах предустановленного рабочего пространства, форма и размеры которого являются расчетными и зависят от этапа полета, текущих параметров ВС (местоположения, скорости, углов

пространственной ориентации, др.), а также от точностных характеристик используемых данных. Этап полета определяется по степени близости к порогам ВПП. Для исключения ложных срабатываний режима при заходе на посадку на аэродромы, отсутствующие в аэронавигационной базе данных, работа режима блокируется при одновременном выполнении следующих условий:

- шасси и закрылки в посадочном положении;

- наличие сигналов готовности курса и готовности глиссады;

- отклонение от курса (по модулю) менее 2 точек по ПНП;

- отклонение от глиссады (по модулю) менее 2 точек для Hрв ? 60 м и менее 3 точек при Hрв< 60 м.

Примечание - Данная блокировка введена с версии ФПО 2.3.0.

Рабочее пространство ограничено:

1) расчетной дальностью по направлению полета самолета, зависящей от путевой скорости ВС и этапа полета;

2) зоной учета препятствий по обе стороны от траектории полета, зависящей от выполняемого маневра (прямолинейный полет, поворот);

3) расстоянием вниз, зависящим от этапа полета, вертикальной траектории, технических характеристик ВС.

Режим 7 используется на протяжении всех этапов полета, включая эволюции самолета. При выполнении разворота происходит искривление рабочего пространства в сторону разворота. Границы сигнализации в пределах которых Изделие формирует:

?В зоне 1 (предупреждающая сигнализация): желтая лампа и повторяющееся сообщение «Внимание. Земля»;

?В зоне 2 (аварийная сигнализация): красная лампа и повторяющееся сообщение «Земля. Земля. Тяни вверх»;

В зоне 3 (предупреждающая сигнализация): желтая лампа и повторяющееся сообщение «Внимание. Впереди земля»;

В зоне 4 (аварийная сигнализация): красная лампа и повторяющееся сообщение «Впереди земля. Тяни вверх».

Рабочее пространство переднего обзора режима 7

Значения времен переднего обзора t1 - t4 в зависимости от этапа полета составляют:

-?t1 - 30 с для крейсерского полета, полета в РА и посадки; на этапе взлета нарастает от 0 до 30 с;

-?t2 - 60 с для крейсерского полета, этапов полета в РА и посадки; на этапе взлета нарастает от 0 до 60 с;

---t3 - 90 c для крейсерского полета и полета в РА, 60 с для посадки; на этапе взлета нарастает от 0 до 90 с ;

-t4 - 120 с для крейсерского полета и полета в РА, 70 с для посадки; на этапе взлета нарастает от 0 до 120 с ;

Режим 8. Предупреждение о преждевременном снижении (ПСВ)

Режим 8 имеет 2 подрежима, границы сигнализации. В обоих случаях Изделие в пределах границ сигнализации формирует предупреждающую сигнализацию: желтая лампа и повторяющееся речевое сообщение «Низко. Земля».

а) Режим 8.1. Предупреждение о недостаточной истинной высоте

В этом режиме проверяется - не находится ли самолет опасно ниже допустимой траектории захода на посадку (путем сравнения текущей истинной высоты с высотой, нахождение на которой допустимо при текущем удалении от порога ВПП). При попадании ВС в пределы границ сигнализации Изделие включает желтую лампу и периодически выдает сообщение«Низко. Земля».

б) Режим 8.2. Предупреждение о недостаточной высоте над порогом ВПП

В горных районах превышение ВПП может быть больше превышения ПП под траекторией захода на посадку. В этом случае показания высоты по радиовысотомеру может быть значительным, в то время как ВС будет находиться ниже превышения ВПП. Использование границ режима проверки истинной высоты не даст нормальных результатов. Для выдачи сигнализации в данной ситуации используется режим проверки превышения над порогом ВПП. В пределах границ сигнализации Изделие формирует такую же предупреждающую сигнализацию, как и в режиме 8.1.

Отображение характера ПП на экране индикатора

На Рис представлен вид передней панели многофункционального индикатора (МФИ) TDS-56D СКБВ.467846.006-ХХ, имеющего 9 кнопок управления. Индекс ХХ определяет варианты конструктивного исполнения. МФИ с девятью кнопками имеют следующие индексы ХХ: без индекса и 02.

Масштаб изображения выбирается с помощью кнопок К5, К6. Возможен выбор следующих масштабов: 4, 12, 20, 40, 100, 200, 400, 600 км.

Примечание - в момент переключения масштабов может загораться на 2-3 с надпись "РППЗ" синего цвета, свидетельствующая о подготовке Изделием изображения в новом масштабе.

На многофункциональном индикаторе TDS-56D отображение характера подстилающей поверхности может осуществляться при следующих режимах индикатора.

Примечание - на стоянке, при отсутствии путевого угла изображение рельефа на TDS-56D ориентируется на север.

"Контур"

Этот режим является основным режимом отображения характера подстилающей поверхности Изделия на индикаторе TDS-56D. При срабатывании сигнализации Изделия индикатор TDS-56D автоматически переходит в режим КОНТУР, масштаб (20 км). Элементы, вызвавшие срабатывание предупреждающей сигнализации окрашиваются в ярко желтый цвет, а элементы, вызвавшие срабатывание аварийной сигнализации окрашиваются в ярко красный цвет. В правом верхнем углу индикатора появляется сообщение желтого или красного цвета (в зависимости от типа сигнализации). При выдаче сигнализации режима 7 индицируется величина текущего превышения ВС над элементом рельефа, вызвавшего срабатывание сигнализации.

Например, “Нп+72 м” свидетельствует о том, что запас высоты самолета над опасным элементом рельефа равен 72 м; “Нп-322 м” свидетельствует о том, что высота самолета на 322 м меньше высоты опасного элемента рельефа. [4]

Правило цветового кодирования для отображения элементов, не вызывающих сигнализацию проиллюстрировано на Рис

В режиме КОНТУР отображаются только элементы поверхности, превышение которых более чем текущая высота ВС (над уровнем моря) минус 600 м. В черный цвет окрашиваются все участки, превышение которых менее чем текущая высота ВС минус 600 м. Пример отображения информации показан на Рис.

В нижней части индикатора выдается сообщение о некорректном положении переключателя QFE/QNH на системе ТТА-12(S), а также неточности выставки опорного давления на барометрическом высотомере. Логика выдачи сообщения различается в зависимости от версии программного обеспечения (ПО) индикатора TDS-56D и системы ТТА-12(S).

1) Для индикаторов TDS-56D с версией ПО 4.3.2 и более ранних.

При нахождении самолета на земле (есть признак "шасси обжато") под символом самолетика выводится мигающее сообщение:

- “QFE”, если барометрическая высота более 15 м и на СРППЗ переключатель QFE/QNH установлен в положении QFE.

- “QNH”, если модуль разности барометрической высоты и превышения

ВПП более 15 метров и на СРППЗ переключатель QFE/QNH установлен в положении QNH.

Примечание - При установке на земле на барометрическом высотомере давления 760 мм.рт.ст. может выдаваться сообщение “Проверь давление”. Оно сигнализирует о необходимости выставки на барометрическом высотомере перед взлетом текущего давления на уровне аэродрома (давления приведенного к уровню моря) и установки переключателя QFE/QNH в соответствующее положение.

"Профиль"

Этот режим является вспомогательным режимом отображения характера подстилающей поверхности Изделия на индикаторе TDS-56D и служит для наглядного отображения текущей формы и размеров границы сигнализации режима 7 и характера подстилающей поверхности (вид сбоку) вдоль спрогнозированной траектории. [5] Пример отображения информации показан на Рис.

Пример отображения рельефа в режиме "Профиль"

"ТЕСТ"

Режим ТЕСТ доступен только при нахождении самолета на земле (есть признак обжатия шасси). Режим включается при удержании в нажатом состоянии кнопки ТЕСТ, расположенной на лицевой панели системы

ТТА-12(S). В режиме отображаются полосы зеленого, желтого и красного цвета. В нижней части экрана индицируются даты ввода в действие базы данных аэропортов, препятствий и базы данных по рельефу.

Пример индикации в режиме ТЕСТ

Режим 9.1 Сигнализация прохода истинной высоты 150 м

В этом режиме при проходе истинной высоты 150 м формируется речевая сигнализация «Высота сто пятьдесят». Режим активен на этапе посадки СППЗ. Сигнализация выдается только при прохождении высоты в направлении сверху вниз. Сигнал на включение ламп не выдается.

Режим активен на этапе "Посадка".

Режим 9.2 Сигнализация прохода высоты принятия решения.

В этом режиме на этапе посадки СППЗ при выпущенном шасси в момент прохода установленной высоты принятия решения выдается сообщение «Минимум». Сигнал на включение ламп не выдается.

Примечание - Режим является опциальным и может быть не задействован.

Режим 9.3 Сигнализация прохода предопределенных фиксированных высот.

В этом режиме формируется речевая сигнализация в момент прохождения предопределенных истинных высот. Сигнал на включение ламп не выдается. Изделие может выдавать следующие однократные речевые сообщения в процессе снижения ВС при прохождении соответствующих высот (в метрах): «Пятьсот», «Четыреста», «Триста», «Двести», «Сто», «Восемьдесят», «Высота шестьдесят», «Пятьдесят», «Сорок», «Тридцать пять»,«Тридцать», «Высота двадцать пять», «Двадцать», «Пятнадцать», «Десять», «Пять».

Набор высот, для которых будет выдаваться сигнализация, программируется перед поставкой Изделия в соответствии с требованиями заказчика. По умолчанию проговаривается только сообщение «Высота шестьдесят». [6]



Выводы по главе 1

В данной главе рассмотрена система раннего предупреждения близости земли (CРПБЗ) которая существенно повышает безопасность полета самолетов и вертолетов, даёт экипажу полную информацию о текущей ситуации и обеспечивает возможность уйти от наземного препятствия, не нарушая комфорт пассажиров ВС.

Обеспечивая раннее предупреждение близости земли, СРПБЗ решает задачи систем GPWS, EGPWS, TAWS/HTAWS, что позволяет устанавливать вместо существующих систем ССОС, СППЗ-1, СППЗ-85.

СРПБЗ, непрерывно оценивая высоту, скорость, крен, тангаж, а также положение ВС относительно земной поверхности и искусственных препятствий, глиссады, ВПП, обеспечивает безопасность самолетов и вертолетов в соответствии с нормами ICAO как в воздухе, так и на аэродроме.

При установке на борт ВС СРПБЗ автоматически настраивается на конфигурацию бортового оборудования (самолета или вертолета) и не требует дополнительных блоков сопряжения.

Визуальная информация, поступающая на светосигнальные табло и бортовые многофункциональные индикаторы, окрашивается в красный, желтый или зеленый цвета в зависимости от степени опасности, информируя экипаж о текущей ситуации и обеспечивая выход из опасных режимов полета.

Система имеет комплектацию со встроенным приемоизмерителем ГЛОНАСС/GPS нового поколения.

Встроенная система автоматизированного контроля СРПБЗ проверяет без КПА исправность системы на борту ВС и в АТБ. По информации "черного ящика" СРПБЗ авиакомпании оперативно оценивают работу самолетного оборудования и действия экипажа сразу после полета.



Глава 2. Индикация информации, выдаваемой пилотам, удобство эксплуатации

2.1 Способы индикации информации

Основным способом представления информации экипажу является индикация с помощью различных приборов, сигнализаторов и электронных индикаторов, которые размещают на приборных досках в кабине экипажа.

Несмотря на большое разнообразие летательных аппаратов существуют общие правила расположения индикационных устройств на приборных досках в соответствии с видом индицируемой информации.

К настоящему времени разработано много разных способов индикации информации и выбор подходящего для конкретного случая способа часто является непростой задачей. Основные способы, их достоинства и недостатки, области применения рассматриваются в разделе.

На современных ЛА главным средством индикации стали электронные индикаторы. В отличие от традиционного прибора, индицирующего обычно1-2, максимум 5-8 параметров, на экране электронного индикатора могут индицироваться десятки параметров и сигналов, сменяя друг друга по мере необходимости. Такая гибкость, наряду с хорошими эргономическими качествами, высокой надежностью, эффективностью по многим критериям (например, по массе, габаритам, стоимости, потребляемой мощности) привели к тому, что в настоящее время электронные индикаторы захватили все главные роли в кабине, оттеснив традиционные приборы и сигнализаторы на периферию рабочей зоны в качестве дополнительных и резервных средств. К авиационным электронным индикаторам предъявляется множество различных требований. Чтобы удовлетворить им, индикатор должен обладать определенными характеристиками. Необходимые для бортового индикатора характеристики рассматриваются в разделе.

Системы индикации, которые в настоящее время находятся в эксплуатации, используют индикаторы на базе электронно-лучевых трубок(ЭЛТ). До недавнего времени ЭЛТ были единственной приемлемой для бортового использования элементной базой индикации. Однако в последнее время ЭЛТ уступили свои позиции жидко кристаллическим индикаторам (ЖКИ). [7]

Способы индикации классифицируют по ряду признаков.

С точки зрения непрерывности индикации она делится на:

- постоянную;

- периодическую;

- по запросу;

- по событию.

Постоянная индикация осуществляется в течение всего полета. Так индицируются пилоту основные пилотажные параметры - углы крен и тангажа, высота, скорость.

При периодической индикации контролируемый параметр опрашивается и индицируется средствами индикации время от времени, с определенным периодом. Индикация по запросу осуществляется по команде пилота. Запрошенная информация выводится на индикатор и остается там до тех пор, пока не будет заменена другой понадобившейся пилоту информацией.

Так индицируется, например, информация от самолетных систем -гидро системы, системы электроснабжения и т.д. Пилот обращается к этой информации только в том случае, если возникает такая необходимость - на определенных этапах полета или при возникновении неисправностей.

Индикация по событию осуществляется в том случае, если произошло какое-то событие, информацию о котором следует немедленно довести до пилота, например, произошел отказ важной системы или если по цифровому каналу связи поступило сообщение диспетчера. В подобных случаях необходимая информация индицируется автоматическии, индикация продолжается до техпор, пока она не будет воспринята пилотом или пока вызвавшее ее событие не закончится.

По типу индицируемой информации индикация делится на:

- измерительную;

- прогнозирующую;

- заданную;

- согласующую;

- командную;

- интегральную.

Измерительная информация сообщает о состоянии объекта в данный момент времени. Если это состояние контролируется при помощи какого-либо параметра, то измерительная информация представляет собой мгновенное значение этого параметра. Измерительная информация ограничивается только констатацией состояния, оставляя на долю пилота оценку, обобщение и анализ этой информации. К этому типу относится вся основная индикация в кабине.

Прогнозирующая информация сообщает о возможном ходе полета и состоянии систем в будущем, исходя из сложившейся ситуации и динамики ее развития. Предвидение ситуации позволяет пилоту точно и своевременно управлять ЛА и его системами, избежать опасностей, которые еще ненаступили, но могут наступить, если не предпринять корректирующих действий. Примерами прогнозирующей информации могут служить располагаемая дальность полета (исходя из оставшегося запаса топлива),прогнозируемая через 5-10 с скорость ЛА (исходя из набранного ускорения),сигнализация об опасности столкновения с другим ЛА (исходя из направления движения и скорости как своего, так и чужого ЛА).

Заданная информация сообщает о режимах полета или значениях параметров, которые должны быть достигнуты исходя из поставленной задачи.

Например, на шкале высоты специальный индекс может отмечать нужную высоту эшелона. Подобная индикация упрощает пилотирование, выдерживание нужного режима полета сводится к совмещения индекса или стрелки, показывающих измерительную информацию, с индексом заданного значения.

Индикация согласующей информации позволяет еще более упростить управление объектом. Вместо двух значений - измеренного и заданного -индицируется величина их рассогласования, т.е. величина отклонения контролируемого параметра от заданного. Подобная индикация используется, например, во время посадки для представления отклонения ЛА от глиссады.

Командная (директорная) информация объединяет несколько параметров в одном. Сопоставление показаний по отдельным параметрам в этом случае не требуется, пилот должен лишь выполнять индицируемую команду. Пилот как бы перестает управлять ЛА и управляет лишь стрелкой на индикаторе. На современных ЛА в директорном режиме управления пилот руководствуется показаниями двух взаимно перпендикулярных планок на экране. Система автоматического управления рассчитывает необходимые маневры, которые позволят удерживать ЛА на заданной траектории полета, система индикации показывает с помощью планок, в каком направлении требуется корректирующее действие, а задачей пилота является сведение планок в строгое перекрестье в исходной точке экрана. Командная информация отличается от заданной и согласующей. Удерживая командные планки на нуле, пилот может и не находиться на заданной траектории: показания планок свидетельствуют лишь о том, что он правильно на нее выходит.

Интегральная информация объединяет группу измерительных параметров с целью создания единой обобщенной картины, непосредственно информирующей пилота о режиме полета. Примером такого параметра может служить вектор полной энергии - величина, которую невозможно непосредственно измерить, но с помощью которой можно пилотировать ЛА.

По степени детализации информации индикация делится на:

- количественную,

- качественную,

- статусную.

Количественная индикация передает информацию о величине контролируемого параметра. Информация представляется в цифровой форме или на шкале.

Качественная индикация ничего не говорит об абсолютной или относительной величине параметра, а показывает направление его изменения и близость к пороговым значениям (рис.2.9).

Статусная индикация передает информацию об объекте по типу«да/нет»: работает - не работает, включен - выключен и т.п.

По отношению свойств изображения к свойствам объекта различают изобразительную и абстрактную индикацию. Изобразительная индикация позволяет установить связь между свойствами объекта или процесса и его изображением. Примером может служить движение индекса, изображающего ЛА, по карте, изображающей пролетаемую местность (рис.2.4, слева внизу) или перемещение символа ЛА вверх-вниз в соответствии с вертикальным движением ЛА и влево-вправо в соответствии с боковым движением (рис.2.4,слева вверху). Изобразительная индикация легко воспринимается пилотом,

однако высокая степень изобразительности сама по себе не является гарантией успешной передачи информации, так как визуальное восприятие полета не обеспечивает полного получения данных, необходимых для пилотирования ЛА.

В ряде случаев гораздо проще пользоваться прибором, в который внесены упрощения и условности по сравнению с видимой картиной полета. Кроме того, изображение трехмерной картины окружающего пространства пока технически невозможно, а неудачная попытка перевода ее на двухмерный индикатор приводит к искаженному восприятию и чревата опасностями.

Рис.2.4. Примеры изобразительной (слева) и абстрактной (справа) индикации

Абстрактная индикация лишена подобной аналогии между изображением и объектом, она передает информацию в абстрактной форме.

Три основных вида абстрактной индикации - шкальная, знаковая и графическая.

При шкальной индикации значение параметра отмечается на шкале каким-либо указателем - стрелкой, индексом, ленточкой.

При знаковой индикации для передачи информации используется некоторый алфавит знаков - цифры, буквы, абстрактные фигуры, условные символы, пиктограммы. Графическая индикация изображает объекты и их связи графически, при этом в отличие от изобразительной индикации свойства объектов и процессов здесь не воспроизводятся. Информация передается пилоту в форме своеобразного пространственного кода. Вместе с тем способ восприятия пространственного кода имеет много общего с восприятием изображения: переработав эту информацию, человек оперирует пространственными образами. При этом появляется возможность решать сложные математические и логические задачи на уровне образного мышления.

К графической индикации относятся схемы, графики, диаграммы, гистограммы, блок-схемы, мнемосхемы. Из всех перечисленных видов графической индикации в авиационном применении получили распространение только мнемосхемы. Мнемосхемы позволяют упростить контроль и управление самолетными системами, поэтому используются, в основном, для этого. [9]

2.2 Кодирование информации

В случае применения абстрактной индикации возникает проблема оптимального кодирования информации. По существу вся абстрактная индикация представляет собой код, знание которого необходимо для понимания передаваемой с ее помощью информации. Поэтому восприятие такой информации состоит из двух этапов - обнаружения/распознания и декодирования, т.е. осознания ее смысла. В ряде случаев и при изобразительной индикации используются отдельные абстрактные символы, а значит тоже присутствует кодирование.

Под кодированием будем понимать преобразование передаваемой пилоту информации в визуальную форму, удобную для быстрого и надежного восприятия, не требующую при этом значительных умственных усилий. Для кодирования используют наборы простых изображений - цифры, буквы, знаки, геометрические фигуры, линии. Дополнительная информация может передаваться путем изменения атрибутов этих первичных изображений - их яркости, цвета, размера, ориентации и положения на экране, формы, штриховки, заливки, типа линий, длины и ширины линий, частоты мигания.

С этой же целью в состав первичных изображений включают дополнительные элементы - ярлыки (обозначения), штрихи и т.п.

Используемые для кодирования атрибуты изображения характеризуются количеством градаций, т.е. количеством уровней, возможных для данного атрибута.

Проблема оптимального кодирования заключается прежде всего в правильном выборе: 1) способа кодирования информации, 2) длины алфавита знаков 3) количества градаций изобразительных атрибутов.

Выбор этих характеристик кода определяется характером решаемой задачи: тахарактеристика, которая эффективна при решении одной задачи, может быть неэффективна при решении другой.

В большинстве случаев придание изображению некоторых черт сходства

с объектом позволяет повысить скорость и точность различения и опознания.

Нужно также учитывать привычные ассоциации человека, его житейский и профессиональный опыт.

Рис.2.5. Способы кодирования

Чаще всего размеры отображаемого символа или его яркость хорошо ассоциируются с размерами объекта или его важностью. Размер символа используют для передачи информации в том случае, если плотность информации на экране невелика. При этом соседние размеры должны отличаться не менее, чем в полтора раза.

Пространственная ориентация символа может быть использована для передачи направления движения. Однако следует учитывать, что восприятие ориентации изображения зависит от наклона головы, положения тела, действующих на человека ускорений. Поэтому на экране следует показывать опорное направление и ориентировать изображение относительно вертикальной или горизонтальной оси экрана.

Для привлечения внимания хорошо подходит частота мигания символа.

По возможности следует использовать только два состояния символа: мигает не мигает, хотя если информация индицируется в центральной части поля зрения, человек свободно различает до 4 разных частот мигания. Частоту мигания следует выбирать в диапазоне l-5 Гц со скважностью 2 (в каждом цикле половину времени символ индицируется, половину - нет). Текст должен мигать с частотой не более 2 Гц, при этом в каждом цикле 70% времени он должен индицироваться, а 30% - отсутствовать. Во всех случаях нужно предусматривать возможность отключить мигание, а где возможно -синхронизировать все мигающие элементы изображений в кабине для исключения стробоскопического эффекта движения.

Для улучшения распознавания символов, увеличения вероятности безошибочного считывания информации и уменьшения времени считывания целесообразно кодирование различных элементов изображения цветом. Цвет позволяет различать символы даже в случае, если яркость символов и фона одинакова, но различен их цвет. Цвет эффективно разделяет символы в тех случаях, когда они не могут быть разделены пространственно. Цвет позволяет сократить время поиска. Результаты проведенных исследований показывают, например, что при индикации воздушной обстановки цвет помогает идентифицировать возможные угрозы более быстро и с меньшим количеством ошибок. Каждый из цветов имеет свою эмоциональную окраску. Так, красный цвет означает опасность, оранжевый - предупреждение, желтый - внимание, зеленый - покой.

При выборе цвета необходимо учитывать, что для безошибочного опознавания цветовых сигналов между ними должно быть определенное количество цветовых порогов, а количество одновременно используемых цветов не должно превышать 5, включая и белый цвет. Следует также учитывать следующие ограничения, присущие восприятию цвета у человека.

1) Цвет улучшает характеристики системы индикации только в том случае, если угол обзора соответствует зоне цветного восприятия глаза - в пределах телесного угла 30-40° относительно линии визирования глаза.

2) Цвет является эффективным средством привлечения внимания (сигнализации), но только при низкой освещенности. В условиях большой освещенности дополнительно к цвету следует использовать другие методы привлечения внимания : перемещение символа; изменение формы, например, очерчивание рамки вокруг текущего значения параметра; кратковременное мигание символов (до 10 с).

3) При усталости глаз снижается острота зрения к красному цвету и уменьшается различимость зеленого и синего цветов. Поэтому символы, обозначающие критические параметры или события, должны отличаться от нормальных символов помимо цвета еще каким-нибудь отличительным признаком (размером, формой, расположением и т.п.).

При кодировании важной информации следует использовать более одного атрибута (например, цвет, размер и форму одновременно).

Длина алфавита знаков и количество градаций изобразительных атрибутов не должны быть слишком большими, иначе при декодировании передаваемой информации возникают ошибки. В случае использования буквенно-цифровых знаков длина алфавита не должна превышать 50, при использовании абстрактных знаков их должно быть не более 8-16.

Больше всего знаков человек способен различать, если в основе их построения лежат некоторые ассоциативные признаки. Тогда алфавит может достигать нескольких сот знаков.

Рекомендуемое количество градаций для различных атрибутов изображений приведено в табл.2.1.

Таблица 2.1

2.3 Характеристики индикаторов

Бортовые индикаторы, размещаемые на приборной доске в кабине

экипажа, характеризуются рядом параметров - геометрических, светотехнических, массогабаритных и других. К основным характеристикам относятся:

- форма и размер экрана, а в случае прямоугольного экрана - соотношение его сторон (aspectratio);