В авиации наземный управляемый подход ( GCA ) — это тип услуг, предоставляемых авиадиспетчерами , посредством которых они направляют самолеты к безопасной посадке, в том числе в неблагоприятных погодных условиях, на основе первичных радиолокационных изображений. Чаще всего GCA использует информацию либо от точного радиолокатора захода на посадку (PAR, для точных заходов на посадку с вертикальным наведением по глиссаде ), либо от обзорного радиолокатора аэропорта (ASR, обеспечивающего неточный обзорный радиолокационный подход без наведения по глиссаде). Термин GCA может относиться к любому типу наземного радиолокационного подхода, например, PAR, PAR без глиссады или ASR. [1] Когда дается как вертикальное, так и горизонтальное наведение от PAR, заход на посадку называется точным заходом на посадку. Если глиссада PAR не указана, даже если оборудование PAR используется для бокового наведения, это считается неточным заходом на посадку.
Концепция GCA была первоначально разработана ядерным физиком Луисом Альваресом . Первоначально работавший в Калифорнийском университете в Беркли , в 1941 году Альварес был приглашен присоединиться к недавно открытой лаборатории радиации Массачусетского технологического института . «RadLab» была сформирована для разработки радиолокационных систем на основе резонаторного магнетрона , о котором им рассказали его британские изобретатели во время миссии Тизарда в конце 1940 года. К тому времени, как Альварес прибыл в Бостон , RadLab уже разработала прототип нового зенитного радара , известного как XT-1, который имел возможность автоматически отслеживать выбранную цель после «захвата» . Поставки серийных версий XT-1 начались в 1944 году под названием знаменитый SCR-584 . [2]
Альварес также был пилотом легкого самолета и знал о проблемах приземления самолетов в плохую погоду. Он быстро спросил, можно ли использовать XT-1 для этой роли; после того, как он был зафиксирован на одном самолете, оператор радара мог прочитать показания радара и дать указания пилоту спуститься в точку, близкую к взлетно-посадочной полосе. 10 ноября 1941 года ему было предоставлено время на XT-1, и он успешно измерил положение приземляющегося самолета с требуемой точностью. Весной 1942 года XT-1 был переведен в Элизабет-Сити, Северная Каролина , где траектория посадки проходила над устьем реки Паскуотанк . Здесь система продемонстрировала свою неспособность различать самолет и его отражение от воды. [2]
XT-1 был основан на концепции конического сканирования , которая значительно увеличивает угловую точность радара путем вращения луча вокруг конусообразной формы примерно на 15 градусов в поперечнике. Это заставляло луч периодически скользить по воде, когда он был направлен около горизонта, что часто случалось, когда самолет приближался к земле. [2]
В мае 1942 года была разработана новая методология, сочетающая в себе обзорный радар аэропорта (ASR) S-диапазона , который выводил самолеты в зону аэропорта, и второй радар X-диапазона , радиолокатор точного захода на посадку (PAR), с отдельными антеннами для вертикального и горизонтального наведения, которые перемещались таким образом, чтобы не видеть землю. [2]
Первый образец новой системы, известный как Mark I, начал испытываться в ноябре 1942 года. Дальнейшая улучшенная версия, Mark II, заменила механические сканирующие антенны волноводным « сжимающим ящиком», который выполнял то же сканирование без перемещения антенн. Mark II также представил «расширенные-частичные-план-индикаторы-позиции», [2] позже замененные более простым названием «бета-сканирование».
К тому времени, как Mark II был готов, ВВС США уже широко развернули систему посадки по приборам SCS-51 (ILS) для этой роли, и они не проявили интереса к новой системе. Однако в июне 1942 года Управление научных исследований и разработок все равно заказало десять образцов, отдав контракт Gilfillan Brothers в Лос-Анджелесе. [2]
Тем временем испытания Mark I продолжались. В ноябре 1942 года его перевели на авиабазу Национальной гвардии Квонсет-Пойнт , где Альварес начал отстреливать подходы, используя систему. Энсин ВМС Брюс Гиффин намылил лобовое стекло своего SNB, чтобы продемонстрировать свое доверие к системе. 1 января 1943 года у самолета Consolidated PBY Catalina почти закончилось топливо, и он был вынужден приземлиться, несмотря на плохую погоду. Оператор Mark I уговорил PBY успешно приземлиться, что стало первым «спасением». [2]
Эта история привлекла внимание Пентагона , и 14 февраля 1943 года в Национальном аэропорту Вашингтона была проведена демонстрация. Это привело к немедленному контракту с Корпусом связи армии на 57 образцов того, что они называли MPN-1A от Gilfillan, в то время как ВМС США разместили второй контракт на 80 MPN-IC от Bendix Radio. Последовало несколько дополнительных заказов, включая заказ армии на 200 от ITT . [2]
Великобритания поддерживала тесный контакт со своими коллегами из RadLab и сразу же проявила интерес к системе. Великобритания разработала собственную систему захода на посадку с низкой точностью, основанную на концепции луча Лоренца , которая опиралась только на обычный аудиорадиоприемник. Эта система, Blind Approach Beacon System , обеспечивала только горизонтальное наведение и была недостаточно точной для использования в качестве основной системы посадки. ILS обеспечивала требуемую точность и вертикальное наведение, но требовала установки новых радиостанций и приборов на каждый самолет. Поскольку GCA также требовала для работы только обычного радиоприемника, ее было бы намного проще использовать с огромными флотами бомбардировщиков. [2]
В июне 1943 года Mark I был отправлен в Великобританию на борту линкора HMS Queen Elizabeth и установлен на авиабазе RAF Elsham Wolds для испытаний. В течение следующих месяцев было выполнено более 270 заходов на посадку, включая возвращение 21 Avro Lancasters на боевую миссию в ночь на 23 августа. Это привело к запросу по ленд-лизу на радар GCA для каждого аэродрома бомбардировочного командования RAF . Этот заказ помог укрепить интерес США к системе, и они согласились оставить прототип в Великобритании. [2]
Первые образцы серийных AN/MPN-1A были поставлены в армию осенью 1944 года. Первая боевая единица была размещена в Вердене в декабре. Вскоре единицы были доставлены на Тихий океан, установлены на Иводзиме . К концу войны большинство аэродромов в Европе и на Тихом океане имели один. [2]
В начале 1946 года три излишних MPN-1 были переданы Управлению гражданской авиации и размещены в Вашингтонском Национальном аэропорту , аэропорту Ла-Гуардия и Чикаго-Мидуэй . Это привело к дальнейшим заказам на более совершенные версии систем ASR и PAR. [2]
Подход с земли — старейшая техника воздушного движения, в которой полностью реализован радар для обслуживания самолета. Система была простой, прямой и хорошо работала даже с ранее неподготовленными пилотами. Она требует тесной связи между наземными авиадиспетчерами и пилотами при приближении самолетов. Одновременно направляется только один пилот (максимум 2 при определенных обстоятельствах). [ необходима цитата ] Диспетчеры отслеживают специальные системы точного захода на посадку с целью определения точного курса и высоты приближающегося самолета. Затем диспетчеры передают пилотам устные инструкции по радио, чтобы направить их на посадку. Инструкции включают как корректировку скорости снижения (глиссады), так и корректировку направления (курса), необходимые для следования правильному пути захода на посадку.
На экране радара точного захода на посадку (PAR) отображаются два трека:
Выполняя команды диспетчера, чтобы удерживать приземляющийся самолет как на глиссаде, так и на осевой линии захода на посадку, пилот прибудет точно над зоной приземления взлетно-посадочной полосы. Чтобы обеспечить непрерывную целостность радиосвязи, диспетчеры должны осуществлять радиопередачи с определенными минимальными интервалами в зависимости от типа потока захода на посадку и фазы захода на посадку. Чтобы приземлиться, пилоты должны видеть взлетно-посадочную полосу или ее окружение до достижения «высоты принятия решения» для заходов на посадку PAR (обычно 100–400 футов над зоной приземления взлетно-посадочной полосы) или до «точки ухода на второй круг» для неточных заходов на посадку. Опубликованные минимальная видимость и высота принятия решения/минимальная высота снижения варьируются в зависимости от освещения захода на посадку и взлетно-посадочной полосы, препятствий в коридоре захода на посадку, типа самолета и других факторов. Пилоты коммерческих рейсов периодически должны демонстрировать мастерство захода на посадку PAR, а диспетчеры GCA должны выполнять минимальное количество таких заходов на посадку в год для поддержания компетентности.
Из-за своей трудоемкости — обычно для каждого самолета на конечном этапе захода на посадку требуется один диспетчер GCA — GCA больше не используются широко в гражданских аэропортах и прекращают свое существование на многих военных базах. Однако авиадиспетчеры в некоторых местах в Соединенных Штатах обязаны поддерживать актуальность их использования, в то время как бельгийские ВВС по-прежнему ежедневно используют PAR для наземных заходов на посадку. НАТО сохранило GCA активными, в то время как гражданская авиация приняла систему посадки по приборам (ILS). Заходы на посадку на основе глобальной системы позиционирования (GPS), которые обеспечивают как боковое, так и вертикальное наведение, получают широкое распространение с минимумами захода на посадку, такими же хорошими или почти такими же хорошими, как у GCA или ILS. Современные заходы на посадку ILS и GPS исключают возможность человеческой ошибки диспетчера и могут обслуживать множество самолетов одновременно. Заход на посадку с наземным управлением полезен, когда приближающийся самолет не оборудован сложными навигационными средствами, и может также стать спасением, когда бортовые навигационные средства самолета не работают, пока работает одна радиостанция связи. Иногда заход на посадку с управлением по земле на основе PAR также запрашивается квалифицированными пилотами, когда они сталкиваются с чрезвычайной ситуацией на борту, чтобы облегчить свою рабочую нагрузку. В Соединенных Штатах заходы на посадку по приборам должны контролироваться PAR (если таковой имеется с совпадающим конечным курсом захода на посадку) в определенных условиях, таких как время темноты или плохая погода, в зависимости от контролирующего агентства (USAF, US Army, USN или FAA) или по запросу пилота. [1]
Управляемые наземным транспортом подходы были показаны в нескольких фильмах, включая «Стратегическое авиационное командование », «Большой подъём» , «Аэропорт» , «Джули» и «Угон самолёта» .
Роман Артура Кларка «Glide Path» описывает первоначальное развитие GCA.
Кларк внес вклад в раннее применение GCA. GCA была разработана во время Второй мировой войны , чтобы позволить пилотам безопасно приземляться на базу, когда видимость была плохой. Она была необходима для поддержания потока поставок во время Берлинского воздушного моста в 1948–49 годах.