Std что это в авиации
«Где карта, Билли?» — или как соотносятся план полёта и гроза по курсу
Поделиться
VHF omnidirectional range в естественной среде обитания.
Михаил
Разберём вопрос в гражданской авиации: каким образом строится маршрут для полётов из аэропорта А в аэропорт Б. Что влияет на «прокладку» маршрута полёта, кто и как может повлиять на уже составленный маршрут и каким образом диспетчера узнают об всем этом безобразии.
Обсудим, как летит самолёт, на что ориентируется, что из полёта планируется на земле, а что нет. Например, если впереди гроза, то нужно же как-то обходить очаг. Флайтплан можно подать с воздуха прямо диспетчеру ОрВД. Мало кто про это знает, кто такое делал у нас в стране — единицы. На деле для этого есть другие процедуры.
Но для начала давайте совершим краткий исторический экскурс по опредёленным авиадисциплинам для лучшего понимания всей этой авиационной legacy, накопленной поколениями. Опять же, напомню вам — гражданская (да и в принципе вся) авиация — это одна из самых консервативных областей деятельности, что продиктовано в первую очередь фокусом на безопасности полётов (не путать с авиационной безопасностью — всякие САБ и иже с ними).
Времена пионеров авиации, к сожалению, давно прошли.
А вот здесь классный материал про то, как посадить самолёт.
Дисклеймер: я действующий пилот Airbus семейства 320. Соответственно, некоторые моменты, описываемые далее, будут привязаны именно к данному типу самолетов. И да, я не имею отношения к инженерно-авиационной службе и службе ОрВД (организации воздушного движения), поэтому уж простите возможные огрехи в описании матчасти.
1.1 Небольшой экскурс в географию
Как всем прекрасно известно, Земля в приближении похожа на слегка сплюснутый с полюсов шар (если говорить более сухим языком, то это эллипсоид вращения, но вообще, если уж говорить совсем правильно то земля — это геоид). Исходя из данного упрощенного предположения давным-давно была придумана геодезическая система координат, которая позволяет задать координаты произвольной точки на земной поверхности через долготу и широту места в градусах относительного нулевого меридиана.
Михаил
Но как обычно, legacy и здесь не подкачало и в зависимости от выбранных параметров эллипсоида вращения мы имеем небольшой зоопарк, состоящий из:
СК 42, она же референц-эллипсоид Красовского. Изобретение как не трудно догадаться 1942 года, основная ее идея — минимальные искажения при картографических измерениях на 1/6 части суши. Были косметические апгрейды в виде СК 63, но суть происходящего (референц-эллипсоид) осталась прежней.
WGS 84, здесь все просто: используется в спутниковой системе GPS, и является «единой системой для всей планеты».
ПЗ 90, основное предназначение которой — обеспечения орбитальных полётов и решения навигационных задач. По сути, российский аналог WGS 84.
Весь мир сейчас использует систему WGS 84, авионика на всех современных самолетах рассчитана именно на внесение координат в данной системе. Повторюсь, что система координат ПЗ 90 почти не отличается от WGS 84 (скажем так, отличается некритично для самолётной навигации) и периодически встречается в Российских сборниках аэронавигационной информации (AIP, Aeronautical Information Publication). В конце 90х в нашем AIPе была каша из координат в системах СК 42, WGS 84 и ПЗ 90, что придавало особую пикантность при выполнении полета.
Теперь, когда мы умеем определять координаты точки А и точки Б на поверхности Земли, нам необходимо найти линию кратчайшего расстояние между ними. Для этого в навигации существуют два понятия:
Интересные факты:
Одной из причин катастрофы Ту-134 под Петрозаводском в 2011 году стало то, что штурман в сложных метеоусловиях использовал GPS-навигатор, введя в него координаты торца полосы с аэронавигационного сборника в системе СК 42, что довольно прилично отличалось от координат в системе WGS 84. Результат к сожалению предсказуем.
Например, при трансатлантических полётах, часто задают вопрос: почему самолёт вылетая из Москвы в тот же Нью-Йорк летит через Англию, Гренландию и север Канады, ведь так же дольше? Краткий ответ: это потому, что самолёт летит по ортодромии. Развернутый ответ: самолёт летит по кратчайшему пути между точками. Проверить это, кстати, очень просто: взять глобус и приложить нитку от Москвы до Нью-Йорка, при этом кратчайший маршрут пройдёт именно по описанным выше местам. А то, что мы видим на экранах в салоне самолёта — это проекция эллипсоида вращения на плоскую поверхность, которая вызывает существенные искажения размеров около полюсов. Сравните, например, площади Гренландии и Австралии на такой карте и в Википедии.
1.2 Переходим непосредственно к воздушным трассам
Теперь, когда мы научились определять координаты произвольной точки на поверхности земного шара и строить между ними линии кратчайшего пути и линии, при полёте по которым угол между осью самолёта и меридианом будет постоянным, попробуем построить воздушную трассу. Но есть один нюанс — для того, чтобы самолёт мог лететь по этой трассе, всегда необходимо знать текущее местоположение самолёта с заданной точностью. По мере развития науки и техники были внедрены различные способы решения данной проблемы, по которым мы пробежимся чуть дальше.
Опять же, на заре авиации полёты были визуальными, а знание координат аэропортов на карте не сильно помогало в вопросах навигации. Летали примерно так: «после взлёта на юг идем вдоль автомобильной дороги, увидев железную дорогу уходим налево и выдерживаем курс ххх градусов 5 минут. Далее, над озером поворачиваем направо…». Где-то в годах 30-40-х из-за бурного развития техники появилось понятие радионавигации и как результат стали появляться наземные радиомаяки (они же приводные радиостанции, NDB — Non directional beacon), которые устанавливались например на аэродромах или отдельных точках пути. Да, по сути, NDB — это передатчик с круговой диаграммой направленности. В сочетании с АРК (автоматический радиокомпас), установленном на самолёте, это позволяло выполнять полёты либо на, либо от привода. Поэтому именно первые приводы легли в основу первых воздушных трасс в классическом их понимании. Но из-за особенностей данного оборудования, местоположение самолёта можно было определить только по двум и более приводам с довольно большой погрешностью.
Вторым этапом развития систем радионавигации стало изобретение VOR (VHF omnidirectional range) устанавливаемых обычно в комплекте с DME (Distance measuring equipment). VOR-маяк позволял определить с довольно высокой точностью радиал — угол между направлением на магнитный север, проходящим через VOR и направлением на самолёт. DME — определить дальность от самолёта до маяка. Теперь уже по одному VOR/DME, зная радиал и удаление, можно было более точно определить местоположение самолёта. Особенно бурный рост VOR’ов был в США в 1970-1980-х, когда почти вся территория США была покрыта сетью VOR’ов. При этом маяки устанавливались в отдельных точках воздушной трассы и всегда была возможность контролировать одновременно два радиала от одного VOR’a к другому. До сих пор, при полётах в США в нижнем воздушном пространстве актуален как никогда термин Victor airway — полёт по трассе, заданной двумя VOR’ами.
Всё это позволило сильно упростить задачи навигации, позволяя осуществлять полностью приборные (без визуальной ориентировки) полёты на довольно большой территории. Но в тоже время поддержание всей наземной инфраструктуры регулярно вставало «в копеечку».
Дальнейшее появление GPS (или правильнее говорить GNSS — Global Navigation Satellite System), позволило определять местоположение самолёта независимо от наличия наземных радиосредств. Как результат — появление нового класса воздушных трасс, которые задавались произвольными координатами в пространстве. В авиации появился термин RNAV (Area NAVigation, она же зональная навигация), описывающий всё происходящее, требования к точности и т.д. и т.п.
При этом, самолёт может самостоятельно при помощи FMGC (Flight Management Guidance Computer) как отслеживать своё местоположение, так и осуществлять навигацию из точки А в точку Б по любой воздушной трассе с требуемой точностью.
Вывод: если говорить упрощённо, то воздушная трасса — это две произвольные точки на поверхности Земли, соединённые линией кратчайшего пути. При этом в данных точках могут находиться (но не обязаны) радиосредства (VOR/VOR-DME/NDB/NDB-DME).
Интересные факты:
1.3 Что такое SID/STAR и Flightplan
Данное повествование было бы неполным, если бы я не затронул еще несколько терминов, влияющих непосредственно на то, как самолёты покидают район аэродрома и каким образом попадают на него, пролетая до точки, из которой начинается конечный заход на посадку. В общем случае с точки зрения воздушной навигации полет самолёта выглядит следующим образом:
А теперь попробуем собрать всё это вместе на примере маршрута Шереметьево-Пулково:
UUEE 24C AR24E OBL1E B239 DB B160 OKULO R961 GENP1B 28L ULLI
То, что мы получили, — это маршрут полёта. После добавления всей служебной информации (бортовой номер, дата и время вылета и т.д.) мы получаем готовый флайт-план (план полёта), который получают пилоты в бумажном и электронном виде виде, он так же уходит в систему ОрВД через AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunications Network) — эдакий «авиаинтернет».
Интересные факты:
1.4 И на десерт — немного воздушного законодательства
Как вам теперь известно, самолёты в гражданской авиации летают от аэропорта к аэропорту не как хочется пилотам, а строго по определённым правилам. Правила эти изначально формировались каждой страной по отдельности, но с дальнейшим бурным развитием авиации стало ясно, что сопутствующий этому бардак растёт в геометрической прогрессии. Как результат — под эгидой ООН в 1944 году была создана Международная организация гражданской авиации (ICAO — International Civil Aviation Organization).
В первом собрании в Чикаго участвовали 54 государства, в результате чего была подписана “Чикагская Конвенция” — устав ICAO (так называемый ICAO Doc 7300). В данном документе были описаны основные принципы работы международной гражданской авиации, в частности, правила полётов над территорией стран-участниц, принцип национальной принадлежности воздушного судна и т.д. Кроме этого, было введено понятие международных стандартов и рекомендуемых практик (SARPs) — то, на чём сейчас базируется авиационное законодательство любой страны — члена ICAO. Кстати, СССР стал членом ICAO только в 1970 году, но это уже совсем другая история.
Далее, есть понятие Приложений (Annexes) ICAO, в которых описываются SARPs для основных областей гражданской авиации. Например, в ICAO Annex за номером 2, который называется «Rules of the Air» можно найти описание формата флайт-плана.
К чему я всё это рассказал: правила полётов во всем мире очень сильно гармонизированы, так как ICAO включает в себя почти все страны мира. Благодаря повсеместному использованию SARPs разрабатываются местные правила полётов, гармонизированные с нормами ICAO. Опять же, каждая страна — член ICAO должна обязательно публиковать AIP в открытом доступе, а пилоты и штурманы — использовать его в работе. На самом деле всё гораздо хитрее — такие коммерческие гиганты как Jeppesen или Lufthansa стали консолидировать информацию из AIP разных стран и предоставлять её авиакомпаниям в едином формате за отдельные деньги. В итоге, есть два программных продукта которые используются во всём мире: Jeppesen Flitedeck Pro и Lufthansa LIDO. При этом обе конторы так же выпустили свои приложения для EFB (Electronic Flight Bag) — айпадов/винпадов, сертифицированных для использования на борту самолёта и прибитых к форточкам в кабине самолёта. EFB как раз и используются в процессе всего полёта пилотами — там есть вся информация по маршруту, схемам аэропортов, рулению и т.д. и т.п.
Интересные факты:
Надеюсь, я достаточно запудрил вам голову базовыми понятиями. Ну что ж, теперь давайте перейдём к практике, без которой теория, как известно, мертва.
2.1 Что видят пилоты перед вылетом
Пилоты, придя в комнату для брифингов в аэропорту, получают комплект полётной документации.
Командир создает видимость работы в брифинге.
Состав данного пакета четко регламентирован (см. выше тему авиационного законодательства), но для нас самое интересное это:
В CFP/OFP всегда уже указан полный маршрут полёта, с SID/STAR/ENROUTE частью. Обычно сам маршрут — это RPL (Repetitive Flight Plan, повторяющийся план полёта), который повторяется каждый раз. Обычно штурманская группа авиакомпании прорабатывает несколько вариантов одного и того же маршрута и закладывает их в планировщик, и поэтому в зависимости, например, от струйных течений по эшелонам программа может выбрать сама наиболее оптимальный (экономичный, но исходя из заданных критериев) маршрут. Для понимания: струйные течения в верхней части атмосферы могут достигать 200 узлов (сам был свидетелем подобного и не раз). Типичная скорость струйного течения — около 100 узлов. Так же ветер может меняться по эшелонам, поэтому выбор оптимального (рекомендованного) эшелона тоже всегда за программой. Кроме этого в процессе расчёта OFP/CFP учитываются минимально безопасные высоты в случае отказа двигателя/разгерметизации, наличие запасных аэродромов по маршруту и много, много другой (бес)полезной информации.
В общем случае, пилоты не меняют маршрут, изначально заложенный в CFP/OFP, но возможны исключения:
В случае несогласия с маршрутом, обозначенном в CFP/OFP, вопрос почти всегда можно решить звонком в штурманскую службу, но надо понимать, что подача нового флайт-плана чревата задержками рейса. Поэтому задача командира — аргументированно донести (с ссылками на конкретные пункты РПП) свою позицию.
После получения нового/или согласия с текущим CFP/OFP задача командира определиться с количеством топлива, заправляемого в самолёт (а это — как минимум тема для отдельной статьи, как и принятие решения на вылет), подать данные по заправке/маршруту аэродромным службам и службе центровки и с гордым видом в окружении экипажа проследовать на борт для выполнения предполётных процедур.
Интересные факты:
2.2 В процессе выполнения полёта
Вот здесь начинается самое интересное: план полёта давно согласован, подан и находится «внутри» системы ОрВД. После заправки, загрузки пассажиров и груза и получения информации от старшего бортпроводника задраиваются двери и экипаж начинает готовиться к полёту. Один из первых этапов — это запрос у диспетчера delivery clearance (тут я затрудняюсь привести корректный русский термин, но пусть будет «диспетчерское разрешение на полёт по маршруту»). При этом диспетчер ОрВД контролирует для запрашиваемого рейса наличие флайт-плана в системе и выдаёт squawk (код бортового ответчика, состоящий из 4 цифр) вместе с условиями выхода — рабочая полоса, SID и transition. Как я писал ранее, факт отсутствия флайт-плана в системе ОрВД чреват невозможностью вылета и задержкой рейса (очень редко, но такое случается, в основном для чартерных рейсов). Далее — процедуры и запрос на запуск двигателей. Кстати, запрос о запуске двигателей говорит о том, что командир принял решение на выполнение полёта.
Запуск, руление, взлёт и… гроза по курсу. Самолёты в грозовых очагах не летают, поэтому самый правильный (единственно правильный) способ обойти грозовой очаг — запросить у диспетчера пролёт с определённым курсом для обхода засветок. При этом вы покидаете SID и летите с новым курсом, набирая высоту по указаниям. Флайт-план при этом не меняется, но диспетчеры, работающие на аэродромном кругу/подходе, постараются максимально быстро «выпнуть» вас из зоны аэродрома (а у них ещё под контролем весь прибывающий трафик). Как показывает практика, при наличии сложной погодной обстановки в районе аэродрома начинается «свалка» из прилетающих и вылетающих бортов, задача диспетчеров — всё это разрулить. При этом топливо ограничено, а самолёты, как известно, без него не летают. Начинаются зоны ожидания, уходы на запасные аэродромы… Но мы отвлеклись — благополучно обойдя засветки, диспетчер отправляет нас на одну из точек маршрутной части, с разрешением набора крейсерского эшелона.
Набрали крейсерский, летим, тишь да гладь. Вдруг начинается прогнозируемая в CFP/OFP болтанка из-за входа в струйное течение. Пристёгиваем всех, летим дальше, «болтанка» не стихает. Вверх уйти не можем — самолёт тяжёлый, или кто-то сверху над нами и диспетчер не даёт набор. Просимся вниз, диспетчер дает снижение, занимаем высоту на пару эшелонов ниже. При этом опять же основная часть маршрута остаётся без изменений, в процессе полета диспетчеры могут поднимать/снижать самолёты исходя из воздушной обстановки. Но вот тут и кроется тот самый дьявол из воздушного законодательства, о котором я писал ранее, так как спрямление воздушных трасс у нас в стране официально запрещено, а лететь на более низком эшелоне мы не можем, так как в этом случае не хватает топлива. И тут через час-другой начинаются игры «в пятнашки» с диспетчером и другими бортами вокруг, в попытке занять более высокий эшелон полёта для экономии топлива. И опять же, очень редко можно услышать слова от диспетчера: «следуйте на точку ххх по воздушной обстановке», эдакий вариант спрямления маршрута.
При подлёте к аэродрому назначения диспетчер подхода обязан обозначить STAR, по которому будет выполняться заход. А далее как обычно: грозы, векторение, уход со STAR заход на точку, с которой непосредственно начинается конечный этап захода на посадку. Что интересно, сейчас в нормальных (с точки зрения организации схем SID/STAR) аэропортах STAR представляет из себя «змейку», выполняемую на одной высоте. Это очень удобно для диспетчеров (да и пилотов тоже) — вас «загоняют» туда, гасят скорость («минимальная на чистом крыле» или что то в районе 230-200 узлов) и далее по мере захода самолётов на посадку «выдёргивают» из середины «змейки» и отправляют прямо на посадку. В этом случае обеспечивается максимально возможное количество взлётно-посадочных операций в час (эдакий KPI диспетчеров круга/подхода) с минимально возможными интервалами между заходящими на посадку самолётами. Влияния на флайт-план все подобные операции совершенно не оказывают.
«А про посадку читайте в следующем номере…» — так вот он, этот номер
Заход на посадку и уход на второй круг — по статистике самые опасные этапы полёта.
Давайте разбираться, как это работает, и пользуясь моментом, посмотрим как устроена электронная система управления современным самолётом.
Но перед тем, как мы начнем, я вынужден обозначить эдакий дисклеймер: я действующий пилот Airbus семейства 320, который является самолетом 4-го поколения (отличительный признак которого — наличие технологии Fly-by-Wire). Соответственно, многие специфические системы и процедуры, описываемые в посте, будут привязаны к данному типу. На других типах (например Boeing 737 Classic/NG/MAX, которые являются самолетами предыдущего, 3-го поколения без технологии Fly-by-Wire) процедуры и логика построения и работы систем может значительно различаться. И да, я не имею отношения к инженерно-авиационной службе и службе ОрВД (организации воздушного движения), поэтому уж простите возможные огрехи в описании матчасти.
Краткий ликбез по 4 поколению самолетов (Fly-by-Wire)
Наверное, многие из вас наслышаны о технологии Fly-by-Wire (ЭДСУ или электродистанционная система управления по-нашему). Если кратко пробежаться по истории развития систем управления самолетом, то это выглядело примерно так:
Здесь много интересной информации по теме Fly-by-Wire
В отличии от классической схемы, где прямая механическая связь (пусть даже через отдельные преобразователи) является правилом, в случае Fly-by-Wire данная связь отсутствует (сейчас опустим тонкости типа управления RUDDER’ом или HORIZONTAL STABILIZER’ом напрямую в режиме MECHANICAL BACKUP, это точно тема для отдельной статьи). Т.е. управляющее воздействие на сайдстик (Airbus) или штурвал (Boeing 777) оцифровывается и передается на FLIGHT COMPUTERS. Кстати, в Airbus их – аж целых 7: 2 ELAC’а (Elevator Aileron Computer), 3 SEC’а (Spoilers Elevator Computer), 2 FAC’а (Flight Augmentation Computer). Далее, исходя из закона управления (FLIGHT CONTROL LAW в терминологии Airbus) и множества других параметров полета, компьютеры выдают сигнал на отработку соответствующих гидроприводов, через которые управляющее воздействие передается аэродинамическим поверхностям.
Так в итоге, зачем была придумана система Fly-by-wire? Как ни странно, в первую очередь для повышения безопасности полетов. Но первыми здесь как обычно были военные, которые преследовали несколько иные цели – например создание аэродинамически неустойчивых сверхманевренных самолетов (у нас одним из первых самолетов с ЭДСУ был Су-27, который на дозвуковых скоростях является аэродинамически неустойчивым). Для гражданской авиации – это позволило ввести дополнительную «защиту от дурака» в виде защит (PROTECTIONS в терминологии Airbus), которые обеспечивают дополнительную защиту от попыток вывода самолета из «нормальных» параметров/режимов полета. По своей сути – набор PROTECTIONS это часть закона управления, который является активным в данное время:
PROTECTIONS в NORMAL LAW собственной персоной
Плюс немаловажный момент: сайдстиком в продольном канале пилот задает перегрузку, а в поперечном – угловую скорость разворота (а не крен и тангаж, как в классической схеме управления). При этом самолет будет самостоятельно выдерживать заданные пилотом параметры, сайдстик можно смело отпустить. Это проявление второй причины внедрения fly-by-wire: гарантированная стабильность и управляемость самолета во всем диапазоне «нормальных» параметров полета. Автотриммирование и отсутствие нагрузок на сайдстике/штурвале — это тоже следствие использования технологии fly-by-wire (хотя, если честно — мне лично отсутствие усилий было сначала крайне непривычно).
При выходе за «нормальные» параметры полета (например, при попадании в сложное пространственное положение из-за неправильного обхода засветки) есть закон управления, называемый ABNORMAL ATTITUDE LAW. При этом отключается часть PROTECTIONS (например, нет защиты по перегрузке), уходит автотриммирование, но это сделано для того, чтобы пилот мог максимально эффективно вернуть самолет в «нормальный» режим полета.
Если говорить о Airbus, то в случае наступления отказов разнообразных систем самолета законы управления последовательно деградируют: NORMAL LAW-> ALTERNATE LAW-> DIRECT LAW (здесь самолет из Fly-by-Wire превращается в «классический» самолет предыдущего поколения без защит и автотриммирования, а отклонения управляющих аэродинамических поверхностей прямо пропорциональны отклонению сайдстика)-> MECHANICAL BACKUP (а здесь – остается только прямое управление рулем направления и горизонтальным стабилизатором, но этот режим является скорее «переходным» и не совсем предназначенным для выполнения посадки). Так же и последовательно уменьшается число защит (PROTECTIONS): если в NORMAL LAW самолет имеет защиту по углу тангажа, перегрузке, максимальной скорости полета, углу атаки и углу крена, то данные защиты будут отключаться по мере возникновения отказов систем и деградации законов управления.
К чему я это все рассказал: посадка на самолетах с Fly-by-Wire по технике выполнения очень похожа на то, что мы делаем на классических самолетах, но она имеет определенные особенности, о которых необходимо знать. Более подробно мы все это затронем ниже.
Интересные факты
Подготовка к посадке на эшелоне
Итак, мы летим на крейсерском эшелоне, при подлете к аэродрому назначения примерно за 200 с небольшим миль по VHF радиостанции можно услышать информацию ATIS (Automatic Terminal Information Service) аэродрома назначения. Принимаем погоду, далее с помощью специального программного обеспечения от Airbus, размещенного на бортовых iPad’ах (они же EFB — Electronic Flight Bag), проверяем погоду на предмет соответствия нашим landing performance, в частности соответствия расчетной посадочной дистанции располагаемой длине полосы с учетом текущих погодных условий и коэффициента сцепления на полосе и имеющихся отказов оборудования. Airbus 320 семейства имеет ограничения как по попутному ветру для взлета/посадки, так и по боковому. При этом боковая составляющая ветра с учетом порывов не должна превышать значения, внесенные в AFM (Aircraft Flight Manual, оно же РЛЭ – Руководство по летной эксплуатации) при сертификации самолета. Кроме этого, могут быть дополнительные ограничения в аэропорту назначения/запасным, которые находятся в NOTAM’ах (NOTice To AirMan) – эдакая пачка бумаги, которая обязательно выдается перед вылетом экипажу.
Кроме этого, погодные условия на аэродроме должны соответствовать минимуму самолета, экипажа и аэродрома. Если говорить простым языком, то минимум это минимально допустимые значения дальности видимости на полосе и высота облачности над ней (профессионалы, молчать!) Кому интересно – на том же SKYbrary есть очень много статей, рассказывающих про минимумы и их применение.
Если с учетом всех имеющихся ограничений погодные условия позволяют выполнить посадку, а минимум с учетом этих ограничений «проходит» – то экипажем принимается соответствующее решение и начинается подготовка к посадке.
Сама подготовка включает в себя внесение в FMGS (Flight Management Guidance System, на Airbus их 2) через мини-клавиатуру с дисплеем MCDU (Multipurpose Control and Display Unit) схем прибытия (STAR, STandard ARrival) и самого захода (Approach, обычно это одна из инструментальных схем захода – например заход по ILS, Instrument Landing system), погоду в аэропорту назначения (давление QNH, температура, ветер) и минимума для соответствующего типа захода.
MCDU
При этом схема захода берется автоматически из базы FMGS (которая обновляется техническим составом раз в 24 дня на каждом самолете) и обязательно полностью проверяется на соответствие аэронавигационным сборникам. Наша авиакомпания использует сборники фирмы Jeppesen, которые также размещены в электронном виде на бортовых EFB:
iPad, прибитый к самолету
Или более жесткий вариант. Спасибо lx_photos
После того, как один из пилотов внес данную информацию, второй проводит проверку внесенных в FMGS данных (crosscheck – это одно из основных правил в авиации). Далее пилот, проводивший подготовку к посадке, зачитывает брифинг. Основная задача брифинга – рассказать об особенностях захода на посадку и ее выполнения, схемы руления после посадки, уход на второй круг. Особое внимание – при категорированных заходах по CAT II/CAT III (заходах с очень низкими минимумами, требующих выполнения специальных процедур) и действиям в случае отказа бортового оборудования в процессе захода или имеющихся отказах на борту самолета. NOTAM’ы со всеми ограничениями разбираются здесь же. После разбора всех имеющихся вопросов мы готовы к посадке, осталось дождаться подхода к точке начала снижения, которая также рассчитывается автоматически исходя из внесенных в FMGS данных.
Интересные факты
Тот самый принтер (справа внизу)
Снижение и заход на посадку
По своей сути весь процесс полета – это процесс управления энергией. Химическая энергия топлива преобразуется через тягу двигателей и подъемную силу в кинетическую энергию движения самолета и его потенциальную энергию по мере набора высоты, что в сумме дает общую энергию. При снижении – мы наблюдаем обратный процесс, когда вся накопленная энергия расходуется через аэродинамику и снижение высоты таким образом, чтобы получить посадочную скорость и заданную высоту к моменту пролета торца полосы. Исходя из вышесказанного и с учетом отдельных ограничений по скорости/высоте пролета отдельных точек на схеме STAR, ветра, FMGS вычисляет TOD (Top Of Descend, точка начала снижения).
При подходе к TOD пилот, ведущий радиосвязь, информирует об этом диспетчера и запрашивает снижение. Учитывая сложность структуры воздушного пространства и наличие отдельных секторов с разбивкой по высотам/географии процесс снижения обычно состоит из отдельных «ступенек» — каждый диспетчер дает разрешение на снижение в пределах своего сектора с последующим переводом на частоту следующего.
Снижение на самолетах семейства Airbus может выполняться в двух режимах: MANAGED и SELECTED. В первом режиме самолет при помощи автопилота (AP, Autopilot) и автомата тяги (A/THR, Autothrust) сам пытается выдержать профиль снижения с учетом всех ограничений выбранной схемы прибытия, пилоты только контролируют то, что делает автоматика. Это не всегда удается, так как кроме профиля и скоростей, посчитанных FMGS, есть параметры, задаваемые диспетчером. Но в любом случае задание высот и перевод самолета на снижение – это ответственность PF. Для этого в самолете есть FCU (Flight Control Unit) – эдакая панель управления автопилотом самолета:
FCU с красивой подсветкой. Второй автопилот и автомат тяги включен
В режиме SELECTED – пилоты сами управляют автопилотом задавая режимы его работы. Типичные параметры – задача вертикальных и поступательных скоростей, так же довольно часто используется векторение (полет по курсу, заданному диспечером).
При этом в нашей авиакомпании (да и во многих других) не запрещено и даже поощряется понижать уровень автоматизации – например отключать автопилот, автомат тяги, директора и выполнять заход полностью на руках. Для примера, вы можете идти в режиме MANAGED с отключенным автопилотом/автоматом тяги или в режиме SELECTED полностью в автомате, или полностью уйти от директоров, включить режим FPV (Flight Path Vector, она же «птичка»). Т.е. пилотирующий пилот всегда может использовать почти любую комбинацию режимов/автоматики. Но важно при этом понимать, что нагрузка на пилотирующего пилота резко возрастает, а пилот, осуществляющий мониторинг, так же тратит ощутимо больше времени на контроль всего происходящего. Поэтому, обычно подобные полеты без автоматики выполняются в незагруженных портах с низким трафиком, дабы не создавать себе проблем на ровном месте.
Что касается ручного пилотирования: при нормальном законе управления (NORMAL LAW) все защиты (PROTECTIONS) будут работать и ограничивать пилотов в попытках выйти за заложенные в систему ограничения. При наличии каких-то отказов, данные PROTECTIONS имеют свойство деградировать, последовательно отключаюсь. Все это обсуждается ранее, на брифинге. При возникновении отказов оборудования – задача пилотов полностью «обработать» данный отказ, выполнив необходимые процедуры используя ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitor, это когда текст процедуры виден непосредственно на одном из дисплеев самолета) и/или QRH и при необходимости повторно принять решение о заходе на посадку с учетом появившихся ограничений.
Грозовые очаги, как их видят пилоты на ND (Navigation display)
При полетах в горной местности используется система EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System, система предупреждения о близости земли). Она благодаря наличию встроенной базы подстилающей поверхности позволяет дополнительно контролировать пилотам пролет препятствий. Данная система включается отдельной кнопкой в кокпите (TERRAIN on ND) и отрисовывает на ND поверхность земли различными цветами — от зеленого до красного. При наличии опасного сближения с землей – самолет дурниной будет орать «PULL UP!» с соответствующей визуальной и звуковой индикацией.
При наличии множества самолетов вокруг в высоконагруженных хабах пилотам может помочь система TCAS (Traffic Collision Avoidance System, она же БСПС – бортовая система предотвращения столкновений). Если пилоты и/или диспетчер допустят потенциально опасное сближение двух самолетов в воздухе, данная система выдаст RA (Resolution Advisory) – команду на изменение/сохранение высоты, которую пилоты выполняют в ручном режиме. Притом, срабатывание системы происходит одновременно на двух самолетах, один обычно уходит в набор, второй – в снижение. Опять же, самолет начинает истошно кричать пилотам: «CLIMB! CLIMB NOW!» или «DESCEND! DESCEND NOW!» в зависимости от сработавшего RA. Если же пилоты следовать командам не будут – то возможны катастрофы как печально известная катастрофа над Боденским озером. Один из ее сопутствующих факторов – противоречивые команды TCAS и диспетчера (один – в набор, второй – в снижение) и нормативные документы, которые требовали приоритета команд диспетчера над командами TCAS. Сейчас же – явно прописан приоритет TCAS над командами диспетчера.
Буквально несколько слов о процедурах в процессе снижения (а Airbus – это самолет в первую очередь процедурный, заточенный под выполнение полета в двухчленном экипаже). При проходе эшелона полета 100, выполняется определенный комплекс процедур. Далее, при проходе эшелона перехода выполняется перестановка давления с «стандартного» — 1013 hPa, оно же Standard (давление, по которому осуществляется полет выше высоты перехода) на давление QNH — давление, приведенное к уровню моря, полученное в ATIS. Ниже эшелона перехода мы летаем только по QNH, никаких QFE как в старые добрые времена. Здесь можно было бы начать очередной небольшой холивар на тему QFE и QNH, но оставим это кому-нибудь другому. Далее, crosscheck установленного давления и APPROACH чеклист. Что касается чеклистов – на Airbus они сделаны не по принципу «read and do» как на некоторых других типах самолетах, а по принципу контроля уже выполненных стандартных процедур (SOP, Standard Operating Procedures). Назначение чек-листа – это не «упустить» процедуры, которые непосредственно влияют на безопасность полета.
Интересные факты
Выполнение посадки
Самолет медленно (со скоростью порядка 250-200 узлов) приближается к точке входа в глиссаду/точку начала снижения. Теперь задача пилотов – обеспечить плавное гашение самолета до посадочных скоростей (порядка 130-140 узлов для A320) с постепенным выпуском механизации и шасси. Пятиминутка аэродинамики: самолет имеет SLATS (предкрылки) и FLAPS (закрылки). Первые нужны чтобы самолет мог лететь на более низкой скорости (и на более большом угле атаки) без срабатывания соответствующего PROTECTION, а вторые – для увеличения подъемной силы ценой увеличения лобового сопротивления (позволяют не увеличивать угол атаки на более низких скоростях для компенсации недостаточной подъемной силы). Без всего этого добра – посадочные скорости были бы порядка 200 узлов, вертикальные – тоже ощутимо выше. Что – небезопасно (времени на исправление ошибки гораздо меньше, а риски если «что-то пошло не так» — выше).
Еще небольшое лирическое отступление касательно систем захода на посадку: они бывают точные (в первую очередь это ILS, GLS — GBAS Landing System) – это заходы с вертикальным наведением и неточные (NDB – Non Directional Beacon, он же заход по приводам, VOR, RNAV и т.д.) – это заходы без такового наведения. Для каждого из типа захода на посадку есть т.н. GUIDANCE MODE — по сути режим работы FMGS, который обеспечивает заход самолета на посадку с учетом выбранного типа захода. При этом GUIDANCE MODE может обеспечивать точное наведение самолета по курсу и глиссаде (режимы LOG GS или FINAL APP) так и наведение только в одной плоскости (режимы LOC FPA или NAV FPA) или полностью ручное наведение самолета по заданному курсу/углу снижения (режим TRK FPA). Если суммировать сказанное, то точные заходы — более просты с точки зрения поддержки бортовой автоматикой, неточные — требуют дополнительного контроля как профиля, так и курса захода на посадку, что так же требует дополнительных усилий при заходе. Точные заходы позволяют осуществлять посадку при более низких минимумах, чем неточные.
В свою очередь, точные заходы делятся по так называемым категориям: CAT I, CAT II, CAT III A/B/C с соответствующим минимумом. На бывшей территории Советского Союза наличие ILS в аэропортах было раньше непозволительной роскошью, что не позволяло осуществлять заходы при более низких минимумах (чем точнее система захода – тем ниже минимум аэропорта). Но сейчас почти все большие аэропорты севернее Томска имеют ILS. Заход по приводам на старой технике это было еще то искусство полета… Для примера: если взять всю маршрутную нашей авиакомпании в России – только 22 аэропорта оборудованы системой ILS для захода по II категории и только 5 – для захода по IIIA.
Итак, самолет начинает постепенно гасить скорость и «расчехлять» все вышеописанное добро в виде механизации для захода на посадку. По технике выполнения захода есть две методики: DECELERATED/EARLY STABILIZED APPROACH. В первом случае, который обычно используется при точном заходе и высоких высотах входа в глиссаду (пламенный привет людям, кто делает эту высоту в 300-400 метров) – самолет проходит точку входа в глиссаду с выпущенными SLATS и начинает в процессе снижения постепенное гашение скорости с дальнейшим выпуском SLATS/FLAPS в посадочное положение (не забываем про шасси). Во втором случае (неточный заход) – мы полностью стабилизируемся к точке начала снижения на минимальной скорости в посадочной конфигурации и выполняем дальнейшие снижение. Опять же, все эти процедуры могут быть выполнены как полностью в автоматическом, так и в ручном режиме.
Переводим самолет на снижение, зачитываем LANDING чеклист, получаем от диспетчера разрешение на выполнение посадки. При этом диспетчер обязательно сообщит текущий ветер, если он выходит за наши ограничения – то уходим на второй круг. Почти любое срабатывание сигнализации об отказах ниже 1000 футов над полосой в отсутствии визуального контакта с полосой – тоже уход на второй круг.
Далее, если все хорошо, пролетаем торец полосы и приступаем к выполнению посадки. Теоретически – все просто: «на высоте около 30 футов выполните выравнивание с последующей установкой малого газа и выполните посадку» — примерно так написано в FCOM. FCTM (Flight Crew Technique Manual) уделяет буквально 2 странички данному процессу. Если же попробовать кратко сформулировать, что там описано, то получим:
В 99% в нашей авиакомпании посадка выполняется в ручном режиме. Исключения: категорированные заходы при низких минимумах (CAT II/CAT III), где автоматический заход желателен/необходим. Так же все самолеты семейства Airbus 320 умеют выполнять процедуру Autoland с последующим rollout’ом (автоматическая посадка с последующей остановкой на полосе, с выдерживанием направления пробега используя курсовой маяк системы ILS). Для выполнения данной процедуры еще более жесткие ограничения по ветру, состоянию ВПП, работоспособности бортовых и наземных систем. Как это выглядит вживую:
После того, как самолет снизил скорость до TAXI SPEED и, если не было дополнительных указаний диспетчера, самолет освобождает ВПП по ближайшей рулежке. Они бывают двух типов: HST (High Speed Taxiway), находятся под небольшим углом к ВПП и позволяют освобождать ВПП на больших (обычно до 45 узлов, но бывает и до 60) скоростях и «обычные» рулежки – здесь допустимая скорость руления не более 20 узлов.
Буквально три слова про уход на второй круг – в реальной жизни это бывает не так часто, но из-за редкости выполнения и скоротечности самого процесса требует повышенного внимания со стороны экипажа и особенно PM’a. Самое главное здесь – выдержать все ограничения по скоростям, высотам и тангажу при уходе с небольших высот – риск tailstrike высок как никогда. В зависимости от причины ухода на второй круг можно выполнить либо повторный заход, либо уйти на запасной аэродром.
Интересные факты
После посадки и до выключения на стоянке
А вот именно здесь, экипаж отдышавшись после выполнения посадки и освобождения полосы, выполнив необходимые процедуры с последующим AFTER LANDING чеклистом, переходит на частоту руления и узнает дальнейший маршрут движения по аэродрому. Обычно это длинная тирада с номерами рулежек, пересечений иногда с частотами для перехода и командами на ожидание в определенных местах. Главное здесь – все записать, повторить всю эту тираду диспетчеру и найти на схеме аэродрома, где находятся все эти рулежки.
Вот здесь на видео с 6 минуты видно, что из себя представляет схема руления в приложении Jeppesen Mobile Flight Deck:
Так же все рулежки, полосы и и.д. в аэропорту имеют специальную разметку, которая позволяет ориентироваться как в дневное, так и в ночное время. Самое главное здесь – контролировать маршрут руления по всем этим знакам и в случае малейших сомнений – переспрашивать диспетчера. Самолет заднего хода не имеет, поэтому если вы заблокируете рулежку или выедете на рабочую полосу без разрешения диспетчера (Runway Incrusion, что само по себе является серьёзным авиационным инцидентом) то вас просто не поймут.
Подъезжаем к гейту, здесь обычно нас встречает либо система типа SafeDock (моя любимая и наверное, самая распространенная), либо специально обученный человек в оранжевой/зеленой жилетке, который при помощи жезлов заводит нас на стоянку.
«Все, приехали, голубчики»
Процесс заруливания в исполнении системы SafeDock
Скажу сразу, используемые маршалом сигналы являются стандартными во всем мире и описаны в одном из документов ICAO. Таким образом мы (пилоты) можем понять, что от нас хотят с земли.