В авиации autoland описывает систему, которая полностью автоматизирует процедуру приземления самолета под контролем летного экипажа. Такие системы позволяют авиалайнерам приземляться в погодных условиях, в которых в противном случае полеты были бы опасны или невозможны.
Некоторые самолеты авиации общего назначения начали оснащаться системами «аварийной автоматической посадки», которые могут активироваться пассажирами или автоматическими системами наблюдения за экипажем. Системы аварийной автоматической посадки предназначены для выполнения вынужденной посадки в ближайшем подходящем аэропорту без дальнейшего вмешательства человека в случае потери работоспособности летного экипажа.
Системы Autoland были разработаны, чтобы сделать возможной посадку в условиях слишком плохой видимости, чтобы обеспечить любую форму визуальной посадки, хотя их можно использовать при любом уровне видимости. Они обычно используются, когда видимость составляет менее 600 метров, дальность видимости на взлетно-посадочной полосе и/или в неблагоприятных погодных условиях, хотя ограничения применяются к большинству самолетов — например, для Боинга 747-400 ограничениями являются максимальный встречный ветер 25 узлов , максимальный попутный ветер 10 уз, максимальная составляющая бокового ветра 25 уз и максимальный боковой ветер при одном неработающем двигателе - пять узлов. Они также могут включать автоматическое торможение до полной остановки, когда самолет находится на земле, в сочетании с системой автоматического торможения , а иногда и автоматическое раскрытие интерцепторов и реверсоров тяги .
Autoland может использоваться для любой одобренной системы посадки по приборам (ILS) или микроволновой системы посадки (MLS) и иногда используется для поддержания работоспособности самолета и экипажа, а также для основной цели - помочь самолету приземлиться на низкой высоте. видимость и/или плохая погода.
Autoland требует использования радиолокационного высотомера для очень точного определения высоты самолета над землей, чтобы инициировать посадочную вспышку на правильной высоте (обычно около 50 футов (15 м)). Сигнал курсового радиомаяка ILS может использоваться для бокового управления даже после приземления, пока пилот не отключит автопилот . По соображениям безопасности, как только будет включена автоматическая посадка и система автоматической посадки получит сигналы ILS, она приступит к посадке без дальнейшего вмешательства.
Выключить его можно только полностью отключив автопилот (это предотвращает случайное отключение системы автопосадки в критический момент) или запустив автоматический уход на второй круг. По крайней мере, две, а часто и три независимые системы автопилота работают совместно для выполнения автоматической посадки, обеспечивая таким образом избыточную защиту от сбоев. Большинство систем автоматической посадки могут работать с одним автопилотом в чрезвычайной ситуации, но они сертифицируются только при наличии нескольких автопилотов.
Скорость реакции системы автопосадки на внешние раздражители работает очень хорошо в условиях ограниченной видимости и относительно спокойного или устойчивого ветра, но намеренно ограниченная скорость реакции означает, что они, как правило, не являются плавными в своих реакциях на изменяющийся сдвиг ветра или условия порывистого ветра – т.е. способны компенсировать во всех измерениях достаточно быстро – чтобы безопасно разрешить их использование.
Первым самолетом, сертифицированным по стандартам CAT III 28 декабря 1968 года [1] , был Sud Aviation Caravelle , за ним последовал Hawker-Siddeley HS.121 Trident в мае 1972 года (CAT IIIA) и CAT IIIB в 1975 году. 7 февраля 1968 года Трайдент был сертифицирован по категории II. Помимо обеспечения автоматической посадки, автоматического разворота земли и обширных возможностей на маршруте, AFCS (автоматическая система управления полетом) Трайдента также обеспечивала автоматическое перелет (уход на второй круг), что было важно для Cat II. операции, PVD (паравизуальный дисплей) наведение по земле для взлета в зоне видимости на взлетно-посадочной полосе (RVR) 100 метров и в качестве резерва для «мягкой» автоматической системы управления рулем направления во время Cat. IIIB и монитор разбега по земле (GRM) для измерения путевой скорости и пройденного расстояния в качестве вспомогательного средства для оценки точек поворота на взлетно-посадочную полосу и руления. [2]
Функция автоматической посадки получила наиболее быстрое распространение в районах и на самолетах, которым часто приходится работать в условиях очень плохой видимости. Аэропорты, регулярно подверженные туману, являются главными кандидатами на заходы на посадку по категории III, а включение возможности автоматической посадки на реактивных авиалайнерах помогает снизить вероятность того, что они будут вынуждены изменить курс из-за плохой погоды. [3]
Autoland отличается высокой точностью. В своей статье 1959 года [4] Джон Чарнли, тогдашний суперинтендант экспериментального подразделения слепой посадки (BLEU) Королевского авиастроительного предприятия Великобритании (RAE), завершил обсуждение статистических результатов, сказав, что «поэтому справедливо утверждать, что что автоматическая система не только посадит самолет, когда погода не позволяет пилоту-человеку, но и выполнит операцию гораздо точнее».
Раньше системы автоматической посадки были настолько дорогими, что их редко использовали на небольших самолетах. Однако по мере развития технологии отображения добавление проекционного дисплея (HUD) позволяет обученному пилоту вручную управлять самолетом, используя подсказки системы управления полетом. Это значительно снижает затраты на эксплуатацию в условиях очень плохой видимости и позволяет самолетам, не оборудованным для автоматической посадки, безопасно совершать посадку вручную при более низких уровнях прямой видимости или дальности видимости на взлетно-посадочной полосе (RVR). В 1989 году Alaska Airlines была первой авиакомпанией в мире, которая вручную посадила пассажирский самолет ( Боинг B727 ) в погодных условиях категории III Федерального управления гражданской авиации (густой туман), что стало возможным благодаря системе наведения с помощью лобового наведения. [5] [6]
Автоматическая посадка коммерческой авиации изначально была разработана в Соединенном Королевстве в результате частого возникновения условий очень плохой видимости зимой в Северо-Западной Европе. Это происходит, в частности, когда над Центральной Европой в ноябре/декабре/январе действуют антициклоны , когда температура низкая, а в относительно стабильном воздухе легко образуется радиационный туман . Сила тумана этого типа усугублялась в конце 1940-х и 1950-х годах из-за преобладания в воздухе углерода и других частиц дыма от сжигания угля для отопления и производства электроэнергии.
В число особенно пострадавших городов вошли основные центры Великобритании и их аэропорты, такие как лондонский Хитроу , Гатвик , Манчестер , Бирмингем и Глазго , а также европейские города, такие как Амстердам , Брюссель , Париж , Цюрих и Милан . Видимость в это время могла достигать нескольких футов (отсюда и лондонские туманы , известные в кино), а в сочетании с сажей создавался смертельный и долговременный смог. Эти условия привели к принятию в Великобритании « Закона о чистом воздухе », который запретил сжигание дымообразующего топлива.
В послевоенный период компания British European Airways (BEA) потерпела ряд происшествий при заходе на посадку и посадке в условиях плохой видимости, что заставило ее сосредоточиться на проблемах того, как пилоты могут безопасно приземлиться в таких условиях. Крупный прорыв произошел с признанием того, что при такой плохой видимости очень ограниченную доступную визуальную информацию (огни и т. д.) чрезвычайно легко неверно истолковать, особенно когда требование ее оценки сочетается с требованием одновременного управления самолетом по приборам. Это привело к разработке того, что сейчас широко понимается как процедура «контролируемого подхода».
Одному пилоту поручается точное управление приборами, в то время как другой оценивает визуальные подсказки, доступные на высоте принятия решения , и берет на себя управление выполнением посадки, как только он убедится, что самолет действительно находится в правильном месте и на безопасной траектории для приземления. Результатом стало существенное улучшение безопасности операций в условиях плохой видимости, и, поскольку эта концепция явно включает в себя обширные элементы того, что сейчас известно как управление ресурсами экипажа (хотя это словосочетание появилось примерно на три десятилетия раньше), она была расширена, чтобы охватить гораздо более широкую сферу. спектр операций, а не просто низкая видимость.
Однако с этим подходом, основанным на «человеческом факторе», было признание того, что улучшенные автопилоты могут сыграть важную роль при посадках в условиях плохой видимости. Компоненты всех посадок одинаковы и включают навигацию от точки на высоте маршрута до точки, где колеса находятся на желаемой взлетно-посадочной полосе. Эта навигация осуществляется с использованием информации либо от внешних, физических, визуальных сигналов, либо от синтетических сигналов, таких как летные приборы. Всегда должно быть достаточно общей информации, чтобы гарантировать правильность положения и траектории самолета (вертикальной и горизонтальной).
Проблема с операциями с ограниченной видимостью заключается в том, что визуальные сигналы могут быть фактически сведены к нулю, и, следовательно, возрастает зависимость от «синтетической» информации. Дилемма, с которой столкнулась BEA, заключалась в том, чтобы найти способ работать без сигналов, поскольку такая ситуация возникала в ее сети гораздо чаще, чем в сети любой другой авиакомпании. Это было особенно распространено на его базе, лондонском Хитроу, который фактически мог быть закрыт на несколько дней.
Авиационные исследовательские центры правительства Соединенного Королевства, включая Экспериментальную группу слепой посадки (BLEU), созданную в 1945/46 году на базе ВВС Мартлшем-Хит и ВВС Вудбридж для исследования всех соответствующих факторов. Летно-технический персонал BEA активно участвовал в деятельности BLEU по разработке Autoland для ее парка Trident с конца 1950-х годов. Работа включала в себя анализ структуры тумана, человеческого восприятия, конструкции приборов и световых сигналов, а также многих других. После дальнейших аварий эта работа также привела к разработке эксплуатационных минимумов самолетов в том виде, в котором мы их знаем сегодня. В частности, это привело к требованию о том, что минимальная видимость должна сообщаться как доступная, прежде чем самолет сможет начать заход на посадку - концепция, которой ранее не существовало. Примерно в этот период возникла основная концепция «целевого уровня безопасности» (10^-7) и анализа «дерева отказов» для определения вероятности отказов.
Основная концепция автоматической посадки вытекает из того факта, что автопилот может быть настроен на отслеживание искусственного сигнала, такого как луч системы посадки по приборам (ILS), более точно, чем это мог бы сделать пилот-человек – не в последнюю очередь из-за несовершенства электромеханической системы. летные приборы того времени. Если бы луч ILS можно было отслеживать на меньшей высоте, тогда очевидно, что самолет будет ближе к взлетно-посадочной полосе, когда он достигнет предела возможности использования ILS, а ближе к взлетно-посадочной полосе потребуется меньшая видимость, чтобы увидеть достаточные сигналы для подтверждения местоположения самолета и траектория. При использовании системы угловых сигналов, такой как ILS, по мере уменьшения высоты все допуски должны быть уменьшены – как в системе самолета, так и во входном сигнале – для поддержания требуемой степени безопасности.
Это происходит потому, что некоторые другие факторы – физические и физиологические законы, которые определяют, например, способность пилота заставить самолет реагировать – остаются постоянными. Например, на высоте 300 футов над взлетно-посадочной полосой при стандартном заходе на посадку под углом 3 градуса самолет будет находиться на расстоянии 6000 футов от точки приземления, а на высоте 100 футов - на расстоянии 2000 футов. Если небольшая коррекция курса требует 10 секунд на скорости 180 узлов , это займет 3000 футов. Это будет возможно, если начать на высоте 300 футов, но не на высоте 100 футов. Следовательно, на меньшей высоте допускается лишь меньшая коррекция курса, и система должна быть более точной.
Это налагает требование, чтобы наземный элемент наведения, а также бортовые элементы соответствовали конкретным стандартам. Таким образом, хотя самолет и может быть оснащен системой автоматической посадки, он будет совершенно непригоден для использования без соответствующих наземных условий. Аналогичным образом, требуется, чтобы экипаж был обучен всем аспектам операции, чтобы распознавать потенциальные отказы как в бортовом, так и в наземном оборудовании и реагировать соответствующим образом, чтобы иметь возможность использовать систему в тех обстоятельствах, для которых она предназначена. Следовательно, категории операций в условиях ограниченной видимости (категория I, категория II и категория III) применяются ко всем трем элементам приземления – оборудованию самолета, наземной среде и экипажу. Результатом всего этого является создание спектра оборудования для малозаметности, в котором автопилот для автоматической посадки самолета является лишь одним из компонентов.
Разработка этих систем основывалась на признании того, что, хотя ILS будет источником наведения, сама ILS содержит боковые и вертикальные элементы, которые имеют довольно разные характеристики. В частности, вертикальный элемент (глиссада) начинается от предполагаемой точки приземления при заходе на посадку, т.е. обычно на расстоянии 1000 футов от начала ВПП , тогда как боковой элемент (курсор) начинается за дальним концом. Таким образом, передаваемая глиссада становится неактуальной вскоре после того, как самолет достиг порога взлетно-посадочной полосы, и фактически самолету, конечно, придется войти в режим посадки и снизить свою вертикальную скорость довольно долгое время, прежде чем он пройдет датчик глиссады . Неточности в базовой системе ILS можно было увидеть в том, что она была пригодна для использования только на высоте до 200 футов (категория I), и аналогичным образом ни один автопилот не подходил и не был одобрен для использования ниже этой высоты.
Однако боковое наведение от курсового маяка ILS можно будет использовать вплоть до конца посадочного разбега и, следовательно, использовать для подачи питания в канал руля направления автопилота после приземления. По мере приближения самолета к передатчику его скорость, очевидно, снижается, а эффективность руля направления падает, что в некоторой степени компенсирует возросшую чувствительность передаваемого сигнала. Но что более важно, это означает, что безопасность самолета по-прежнему зависит от ILS во время развертывания. Более того, когда он выруливает с взлетно-посадочной полосы и движется по любой параллельной рулежной дорожке, он сам действует как отражатель и может создавать помехи сигналу курсового радиомаяка. Это означает, что это может повлиять на безопасность любого следующего самолета, все еще использующего курсовой маяк. В результате таким самолетам нельзя разрешить полагаться на этот сигнал до тех пор, пока первый самолет не отойдет далеко от взлетно-посадочной полосы и «защищенной зоны категории 3».
В результате, когда происходят операции в условиях плохой видимости, операции на земле влияют на операции в воздухе гораздо сильнее, чем при хорошей видимости, когда пилоты могут видеть, что происходит. В очень загруженных аэропортах это приводит к ограничениям движения, что, в свою очередь, может серьезно повлиять на пропускную способность аэропорта. Короче говоря, операции с очень низкой видимостью, такие как автоматическая посадка, могут выполняться только в том случае, если самолеты, экипажи, наземное оборудование и органы управления воздушным и наземным движением соответствуют более строгим требованиям, чем обычно.
Первые автоматические посадки «коммерческой разработки» (в отличие от чистого экспериментирования) были достигнуты благодаря осознанию того, что вертикальные и боковые траектории имеют разные правила. Хотя сигнал курсового радиомаяка будет присутствовать на протяжении всего приземления, глиссаду в любом случае нужно было игнорировать перед приземлением. Было признано, что если бы самолет достиг высоты принятия решения (200 футов) по правильной, устойчивой траектории захода на посадку (что является необходимым условием для безопасной посадки), он имел бы импульс на этом пути. Следовательно, система автоматической посадки может отбросить информацию о глиссаде, когда она станет ненадежной (т. е. на высоте 200 футов), а использование информации о тангаже, полученной за последние несколько секунд полета, обеспечит требуемую степень надежности того, что скорость снижения (и, следовательно, соблюдение к правильному профилю) останется постоянным. Эта « баллистическая » фаза закончилась на высоте, когда возникла необходимость увеличить тангаж и уменьшить мощность для выхода на посадочную ракету. Изменение тангажа происходит над взлетно-посадочной полосой на высоте 1000 футов по горизонтали между порогом и глиссадой антенной и поэтому может быть точно инициировано радиовысотомером.
Впервые Autoland был разработан для самолетов BLEU и RAF, таких как English Electric Canberra , Vickers Varsity и Avro Vulcan , а затем для парка самолетов BEA Trident , которые поступили на вооружение в начале 1960-х годов. Трайдент представлял собой трехмоторный реактивный самолет , построенный компанией De Havilland и имеющий конфигурацию, аналогичную Боингу 727, и был чрезвычайно сложным для своего времени. BEA предусмотрела возможность «нулевой видимости» для решения проблем своей подверженной туману сети. У него был автопилот, предназначенный для обеспечения необходимой избыточности, позволяющей выдерживать сбои во время автоматической посадки, и именно эта конструкция имела тройное резервирование.
Этот автопилот использовал три одновременных канала обработки, каждый из которых давал физический результат. Элемент отказобезопасности обеспечивался процедурой «голосования» с использованием моментных выключателей, при этом считалось, что в случае, если один канал отличается от двух других, вероятность двух аналогичных одновременных отказов может быть исключена и два канала согласуются. «переголосовал бы» и отключил бы третий канал. Однако эта система тройного голосования ни в коем случае не является единственным способом достижения адекватной избыточности и надежности, и фактически вскоре после того, как BEA и de Havilland решили пойти по этому пути, было организовано параллельное испытание с использованием «двойного-двойного голосования». Концепция, выбранная BOAC и Vickers для 4-моторного дальнемагистрального самолета VC10 . Эта концепция позже была использована на Concorde . Некоторые самолеты BAC 1-11, используемые BEA, также имели аналогичную систему.
Самые ранние экспериментальные посадки, управляемые автопилотом, находившиеся на коммерческой службе, на самом деле не были полностью автоматическими посадками, а назывались «автоматическими». В этом режиме пилот вручную управлял осями крена и рыскания , а автопилот контролировал «рассвет» или тангаж. Часто это делалось в сфере пассажирских перевозок в рамках программы развития. Автопилот Trident имел отдельные переключатели включения для компонентов тангажа и крена, и хотя обычное отключение автопилота осуществлялось с помощью обычной кнопки на штурвале управления, также можно было отключить канал крена, оставив включенным канал тангажа.
В этих операциях пилот получил полную визуальную ориентировку, обычно значительно выше высоты принятия решения, но вместо того, чтобы полностью отключить автопилот с помощью кнопки большого пальца, потребовал, чтобы второй помощник заблокировал только канал крена. Затем второй офицер вручную контролировал боковую траекторию полета, одновременно следя за тем, как автопилот продолжает контролировать вертикальную траекторию полета, готовый полностью отключить ее при первых признаках любого отклонения. Хотя это звучит так, как будто на практике это может добавить элемент риска, в принципе это, конечно, ничем не отличается от обучения пилота, контролирующего поведение стажера во время онлайнового обучения или квалификации.
Доказав надежность и точность способности автопилота безопасно раздувать самолет, следующими элементами было добавление аналогичного управления тягой. Это было сделано с помощью сигнала радиовысотомера, который переводил сервоприводы автомата тяги в режим малого газа. Поскольку точность и надежность наземного курсового маяка ILS постепенно повышалась, канал крена можно было оставлять включенным все дольше и дольше, пока фактически самолет не переставал находиться в воздухе и не наступала полностью автоматическая посадка. фактически завершено. Первая такая посадка на BEA Trident была совершена на авиабазе RAE Bedford (тогдашней базой BLEU) в марте 1964 года. Первый коммерческий рейс с пассажирами на борту был совершен на рейсе BE 343 10 июня 1965 года на Trident 1 G- ARPR из Парижа в Хитроу с капитанами Эриком Пулом и Фрэнком Ормонройдом.
Впоследствии системы автоматической посадки стали доступны на ряде типов самолетов, но основными клиентами были те, в основном европейские авиакомпании, чьи сети серьезно пострадали от радиационного тумана. Ранние системы автоматической посадки нуждались в относительно стабильной воздушной массе и не могли работать в условиях турбулентности и, особенно, при порывистом боковом ветре. В Северной Америке обычно с этими условиями часто ассоциировалась пониженная, но не нулевая видимость, и если видимость действительно становилась почти нулевой, например, из-за метели или других осадков , то операции были бы невозможны по другим причинам.
В результате ни авиакомпании, ни аэропорты не придавали высокого приоритета полетам в условиях минимальной видимости. Предоставление необходимого наземного оборудования (ILS) и связанных с ним систем для полетов категории 3 практически отсутствовало, и основные производители не считали это основной необходимостью для новых самолетов. В целом, в 1970-х и 1980-х годах он был доступен, если клиент этого хотел, но по такой высокой цене (из-за того, что это был продукт сокращенного производственного цикла), что лишь немногие авиакомпании могли увидеть оправдание затрат на него.
Это привело к абсурдной ситуации для British Airways: как стартовый заказчик Boeing 757 , который заменит Trident, совершенно новый «продвинутый» самолет имел худшие всепогодные возможности по сравнению с флотом, который был разобран на металлолом. Показателем этого философского разногласия является комментарий старшего вице-президента Boeing о том, что он не может понять, почему British Airways была так обеспокоена сертификацией Категории 3, поскольку в то время в Северной Америке было только две или три подходящие взлетно-посадочные полосы, на которых она могла бы использоваться. можно было бы использовать полностью. Было отмечено, что только на внутренней сети British Airways имеется 12 таких взлетно-посадочных полос, четыре из них — на главной базе в Хитроу.
В 1980-х и 1990-х годах во всем мире возрастало давление со стороны авиакомпаний-клиентов с требованием хотя бы некоторых улучшений в операциях в условиях низкой видимости; как для регулярности полетов, так и из соображений безопасности. В то же время стало очевидным, что требования к полету в условиях настоящей нулевой видимости (как первоначально предусматривалось в определениях категории ИКАО ) уменьшились, поскольку законы о чистом воздухе уменьшили неблагоприятное воздействие дыма, усиливающегося радиационным туманом в худших случаях. пострадавшие районы. Улучшение авионики означало, что технология стала дешевле в реализации, а производители подняли стандарты «базовой» точности и надежности автопилота. В результате в целом новые более крупные авиалайнеры теперь смогли покрыть затраты на системы автоматической посадки как минимум категории 2 в своей базовой конфигурации.
В то же время пилотные организации по всему миру выступали за использование систем проекционного дисплея прежде всего с точки зрения безопасности. Многие эксплуатанты, работающие в несложных условиях и не имеющие большого количества взлетно-посадочных полос, оборудованных ILS, также искали улучшения. Конечным результатом стало давление внутри отрасли на поиск альтернативных способов выполнения операций в условиях низкой видимости, таких как «гибридная» система, в которой использовалась система автоматической посадки с относительно низкой надежностью, контролируемая пилотами через HUD. Alaska Airlines была лидером в этом подходе и провела большую исследовательскую работу с Flight Dynamics и Boeing в этом отношении.
Основная проблема этого подхода заключалась в том, что европейские власти очень неохотно сертифицировали такие схемы, поскольку они подрывали хорошо зарекомендовавшие себя концепции «чистых» систем автопосадки. Этот тупик был преодолен, когда British Airways стала потенциальным заказчиком регионального самолета Bombardier , который не мог вместить полную систему автоматической посадки Cat 3, но должен был работать в таких условиях. Работая с Alaska Airlines и Boeing, технические пилоты British Airways смогли продемонстрировать, что гибридная концепция осуществима, и хотя British Airways в конечном итоге так и не купила региональный самолет, это был прорыв, необходимый для международного одобрения таких систем, а это означало, что они могли выйти на мировой рынок.
Колесо совершило полный оборот в декабре 2006 года, когда лондонский аэропорт Хитроу долгое время находился под воздействием густого тумана. Этот аэропорт работал с максимальной пропускной способностью в хороших условиях, а введение процедур низкой видимости, необходимых для защиты сигнала курсового радиомаяка для систем автоматической посадки, означало значительное сокращение пропускной способности примерно с 60 до 30 посадок в час. Поскольку большинство авиакомпаний, выполняющих рейсы в Хитроу, уже имели самолеты, оборудованные системой автоматической посадки, и, следовательно, ожидалось, что они будут работать в обычном режиме, произошли серьезные задержки. Больше всего пострадала авиакомпания, конечно же, British Airways, как крупнейший оператор аэропорта.
Garmin Aviation начала изучать функцию аварийной автоматической посадки в 2001 году и запустила программу в 2010 году, в которой работают более 100 сотрудников, инвестировав около 20 миллионов долларов. Летные испытания начались в 2014 году: было совершено 329 испытательных посадок на самолете Cessna 400 Corvalis и еще 300 посадок на других самолетах. Эта функция активируется защищенной красной кнопкой на авионике Garmin G3000 , оценивая ветер, погоду и запасы топлива для выбора подходящего аэропорта отклонения и беря на себя управление самолетом при посадке, она сообщает УВД и отображает инструкции для пассажиров. [7]
Одномоторный турбовинтовой самолет Piper M600 начал летные испытания в начале 2018 года и совершил более 170 посадок в ожидании сертификации FAA , которую он получил в 2020 году. Предлагается доступ к более чем 9000 взлетно-посадочным полосам длиной более 4500 футов (1400 м). с 2020 года за 170 000 долларов США, включая дополнительное оборудование. В том же году он был также сертифицирован для одномоторного самолета Cirrus Vision SF50 , приземляющегося на взлетно-посадочные полосы высотой более 5836 футов (1779 м), SOCATA-Daher TBM 900 , и в конечном итоге будет сертифицирован для других самолетов. [7]
В июне 2021 года система Garmin Autoland выиграла награду Collier Trophy 2020 за «величайшее достижение в области аэронавтики и астронавтики в Америке» за предыдущий год. [8]
Типичная система автоматической посадки состоит из радиоприемника ILS (встроенного приемника глиссады, приемника курса и, возможно, GPS-приемника) для приема сигналов курсового маяка и глиссады. Выходным сигналом этого радио будет отклонение от центра, которое будет передано в компьютер управления полетом ; этот компьютер управляет поверхностями управления самолетом, чтобы удерживать самолет в центре курсового радиомаяка и глиссады. Компьютер управления полетом также управляет дросселями самолета для поддержания соответствующей скорости захода на посадку. На соответствующей высоте над землей (по показаниям радиовысотомера) компьютер управления полетом задержит дроссели и начнет маневр по тангажу. Цель этого « расширения » — уменьшить энергию самолета, уменьшить подъемную силу и позволить ему опуститься на взлетно-посадочную полосу.
Для категории IIIc компьютер управления полетом будет продолжать принимать отклонения от курсового курса и использовать руль направления для удержания самолета на курсовом курсе (который совмещен с осевой линией взлетно-посадочной полосы). При приземлении развернутся интерцепторы (это поверхности наверху). крыла к задней кромке), что приводит к тому, что поток воздуха над крылом становится турбулентным, разрушая подъемную силу. В то же время система автоматического торможения задействует тормоза. Система противоскольжения регулирует тормозное давление, обеспечивая вращение всех колес. По мере снижения скорости руль направления потеряет эффективность, и пилоту придется управлять направлением самолета с помощью рулевого управления носовым колесом - системы, которая обычно не подключена к компьютеру управления полетом.
С точки зрения безопасности авионики, посадка по CAT IIIc является наихудшим сценарием для анализа безопасности, поскольку отказ автоматических систем от развальцовки до выкатывания может легко привести к «жесткому перевороту» (когда поверхность управления полностью отклоняется в в одном направлении.) Это произойдет так быстро, что летный экипаж не сможет эффективно отреагировать. По этой причине системы автоматической посадки разработаны с учетом высокой степени резервирования, чтобы можно было допустить одиночный сбой любой части системы (активный сбой) и обнаружить второй сбой – в этот момент система автоматической посадки отключится сама. (отсоединиться, провалиться пассивно).
Один из способов добиться этого — иметь «всего по три». Три приемника ILS, три радиовысотомера, три компьютера управления полетом и три способа управления поверхностями полета. Все три компьютера управления полетом работают параллельно и находятся в постоянной перекрестной связи, сравнивая свои входные данные (приемники ILS и радиовысотомеры) с входными данными двух других компьютеров управления полетом. Если есть разница во входных данных, то компьютер может «проголосовать» за неправильный входной сигнал и уведомит другие компьютеры, что (например) «RA1 неисправен». Если выходные данные не совпадают, компьютер может объявить себя неисправным и, если возможно, отключиться.
Когда пилот включает систему (до захвата курсового маяка или глиссады), компьютеры управления полетом выполняют обширную серию встроенных тестов. Для посадки по категории III все датчики и все бортовые компьютеры должны быть в хорошем состоянии, прежде чем пилот получит сообщение «AUTOLAND ARM» (общие показания, которые будут различаться в зависимости от поставщика оборудования и производителя самолета). Если какая-то часть системы неисправна, то будет отображено такое сообщение, как «ТОЛЬКО ПОДХОД», чтобы информировать летный экипаж о том, что посадка по категории III невозможна.
Если система правильно находится в режиме ARM, то когда приемник ILS обнаруживает курсовой маяк, режим системы автоматической посадки изменится на «ЗАХВАТ LOCALIZER CAPTURE». Компьютер управления полетом превратит самолет в курсовой курс и полетит по курсовому курсу. При типичном заходе самолет входит «ниже глиссады» (вертикальное наведение), поэтому самолет будет лететь вдоль курсового радиомаяка (совмещенного с осевой линией взлетно-посадочной полосы) до тех пор, пока не будет обнаружена глиссада. В этот момент режим автоматической посадки изменится на CAT III, и компьютер управления полетом будет вести самолет по курсовому курсу и глиссадам.
Антенны этих систем не находятся в точке приземления на взлетно-посадочной полосе, а курсовой курс находится на некотором расстоянии от взлетно-посадочной полосы. На заранее определенном расстоянии над землей самолет начнет маневр разворота, сохранит тот же курс и сядет на взлетно-посадочную полосу в пределах назначенной зоны приземления.
Если система автоматической посадки теряет резерв до высоты принятия решения, то летному экипажу будет отображаться сообщение об ошибке «AUTOLAND FAULT», и в этот момент экипаж может выбрать продолжение захода на посадку по категории II или, если это невозможно из-за погоды. условиях, то экипажу придется уйти на второй круг и проследовать на запасной аэропорт.
Если одиночный сбой произойдет ниже высоты принятия решения, отобразится сообщение «AUTOLAND FAULT»; в этот момент самолет приступает к посадке, и система автоматической посадки будет оставаться задействованной, управляя самолетом только с помощью двух систем, пока пилот не завершит выкатывание и не остановит самолет на взлетно-посадочной полосе или не свернет с взлетно-посадочной полосы на рулежную дорожку. Это называется «активным при отказе». В этом состоянии система автоматической посадки находится на расстоянии «одной ошибки» от отключения, поэтому индикация «AUTOLAND FAULT» должна информировать летный экипаж о необходимости очень внимательно следить за поведением системы и быть готовым немедленно взять управление на себя.
Система по-прежнему отказоустойчива и продолжает выполнять все необходимые перекрестные проверки, поэтому, если один из компьютеров управления полетом решит, что правильным поступком будет отдать команду на полное отклонение поверхности управления, другой компьютер обнаружит, что произошло разница в командах, и это приведет к отключению обоих компьютеров (пассивный режим), после чего летный экипаж должен немедленно взять на себя управление самолетом, поскольку автоматические системы предприняли безопасные действия, отключившись от сети.
Во время проектирования системы прогнозируемые показатели надежности отдельного оборудования, составляющего всю систему автопосадки (датчики, компьютеры, органы управления и т. д.), объединяются и рассчитывается общая вероятность отказа. Поскольку угроза существует в первую очередь во время развертывания, используется это время воздействия, и общая вероятность отказа должна быть менее одного на миллион. [9]