В данной статье рассматриваются аспекты, связанные с будущими направлениями развития автоматизированных систем управления полетами для государственной авиации. В данном контексте анализируются потенциальные модели и параметры перспективных систем управления полетами.
Ключевые слова: автоматизированная система управления полетом, государственная авиация, перспективные системы.
В настоящее время в России и странах ближнего зарубежья существует разбросанный набор стационарных и мобильных аэродромных технических средств для обеспечения полетов государственной авиации. Эти средства не имеют единой системной концепции и были разработаны в период с 1960-х по 1980-е годы. Они находятся в морально устаревшем состоянии и требуют глубокой модернизации, чтобы соответствовать повышенным требованиям к качеству и объему информации, автоматизации функций, надежности и экономичности эксплуатации.
Кроме того, существующие аэродромные средства используют частотные диапазоны, которые не соответствуют международным стандартам, что ограничивает развитие цифрового телевидения и мобильной связи в России.
Для решения этих проблем предлагается разработать единую автоматизированную систему управления полетами, навигацией, посадкой и связью (АСУП НПС) для воздушных судов государственной авиации. Эта система должна быть стационарной, мобильной и высокомобильной, чтобы обеспечить эффективное управление и обслуживание авиации, а также соответствовать современным техническим и стандартным требованиям.
При разработке комплекса средств руководства полетами (КСРП) для государственной авиации России стоит решить несколько ключевых задач. В первую очередь, это обеспечение интеграции с современными источниками информации о воздушной обстановке по современным интерфейсам и протоколам. Важным моментом является информационно-техническое взаимодействие с командными пунктами разного уровня и совместная обработка информации. Это поможет повысить автоматизацию процессов управления полетами военных воздушных судов.
Для обеспечения информационного взаимодействия целесообразно использовать протокол ASTERIX, который имеет успешный опыт интеграции военных и гражданских систем контроля воздушного пространства [1].
Следующим важным аспектом является модель информационного представления данных, где рекомендации Евроконтроля могут служить основой, но при этом учитывать национальные правила и рекомендации.
Современные вычислительные технологии позволяют использовать адаптивные многогипотезные алгоритмы оценивания на основе байесовского метода для точного определения координат и параметров движения воздушных судов, особенно в условиях интенсивных маневров.
Важным направлением автоматизации является формирование потока входящих в посадку воздушных судов, а также корректировка этого потока в реальном времени на основе изменений временных параметров плановых таблиц полетов. Также предлагается пересмотреть методы захода на посадку воздушных судов, чтобы использовать более оптимальные и экономичные траектории.
В целом, создание КСРП для государственной авиации требует комплексного подхода, интеграции современных технологий и учета специфики национальных правил и требований.
Современный уровень технического развития позволяет создавать высокоскоростные сети передачи данных, как по оптоволоконным линиям, так и через беспроводные каналы. Особенно важным является использование шумоподобных или широкополосных сигналов в системах связи, что повышает их помехозащищенность. Эти принципы были успешно применены в военной связи для борьбы с преднамеренными помехами со стороны противника [2].
На данный момент, эти же принципы используются для создания беспроводных сетей доступа в Интернет, таких как «WI-FI». Для стандартизации таких систем был разработан стандарт IEEE 802.16–2004, который определяет работу оборудования в диапазоне частот от 2 до 11 ГГц. Этот стандарт, также известный как «WiMax», позволяет оборудованию работать в условиях, когда прямая видимость между передатчиком и приемником не обязательно должна быть обеспечена.
Базовые станции (БС) стандарта IEEE 802.16 способны обслуживать абонентов на расстоянии до 50 км. Скорость передачи данных в разделяемом канале может достигать 70 Мбит/с и даже более (на один сектор). Это обеспечивает возможность предоставления высокоскоростного доступа в Интернет для нескольких десятков абонентов с комфортной скоростью 1,5 Мбит/с и выше.
Радиолокационные каналы играют важную роль в контроле воздушного пространства. Среди них выделяют несколько основных категорий:
- Первичный (диспетчерский) радиолокационный канал (ДРЛ).
- Вторичный радиолокационный канал (ВРЛ).
- Посадочный радиолокационный канал (ПРЛ).
- Канал системы госопознавания (СГО).
Для автоматизированной системы управления полетами НПС в стационарных и мобильных вариантах рассматривается использование перспективной радиолокационной системы посадки (РСП) «Низовье». Эта РСП соответствует требованиям АСУП НПС и требует сопряжения с КСРП по унифицированным интерфейсам и протоколам.
Для высокомобильной версии АСУП НПС необходимо разработать новый обзорно-посадочный радиолокатор (ОПРЛ). ОПРЛ предполагается строить в 3-сантиметровом диапазоне волн, что является стандартным для посадочных радиолокаторов, в том числе в гражданской авиации. Он может иметь две разные схемы:
- Плоская фазированная антенная решетка (ФАР) с частотным сканированием по углу места и высокой скоростью вращения (1–2 оборота в секунду) для измерения координат по трём осям.
- Две антенные системы: неподвижная ФАР для измерения угла места и вращающаяся ФАР для измерения азимута и дальности.
ОПРЛ может работать в диапазоне длин волн 10 или 23 сантиметра. С учетом требований к точности в горизонтальной и вертикальной плоскостях при заходе на посадку, можно достичь необходимой точности определения координат и параметров движения воздушных судов при относительно небольших размерах антенной системы.
Разделение антенн на угловую и обзорную части упрощает конструкцию, но это решение может не обеспечить необходимые массо-габаритные характеристики, которые являются приоритетными для высокомобильных комплексов. Итоговое решение о структуре ОПРЛ должно быть принято на этапе проектирования.
Внедрение канала автоматического зависимого наблюдения (АЗН) имеет ряд пользы, особенно в случаях, когда районы слабо оборудованы радионавигационными средствами и при выполнении полетов на низких высотах. Однако, в военной авиации, внедрение АЗН может быть вызовом из-за следующих причин:
- Необходимость дополнительного бортового оборудования и антенн для АЗН на борту воздушных судов.
- Потенциальное нарушение скрытности действий воздушных судов государственной авиации, так как непрерывное излучение с борта может привлечь внимание во время угрожаемого периода и военных действий.
Армейская авиация, особенно вертолеты, стоит перед особыми вызовами, так как их полеты осуществляются на минимальных высотах. Установка малогабаритной и относительно дешевой аппаратуры АЗН на вертолеты может быть более простым решением по сравнению с другими типами воздушных судов [3].
Также предлагается использовать АЗН для контроля наземного транспорта. Это можно достичь, установив простые приемники спутниковой навигации на наземных транспортных средствах и использовав широкополосные радиоканалы для передачи данных. Это позволит обеспечить навигационные функции без необходимости установки спутниковых приемников на транспортных средствах.
Что касается приводных аэродромных радиостанций (ПАР), существующие средства навигации на военных воздушных судах, такие как инерциальные навигационные системы (ИНС), радиотехническая система дальней навигации (РСДН), и спутниковые радионавигационные системы (СРНС), уже обеспечивают необходимые данные для привода воздушных судов на аэродром. Исключением может быть ситуация, когда требуется посадка в условиях отказа этих систем, тогда ПАР может использоваться в качестве резервного варианта.
Наконец, автоматические радиопеленгаторы (АРП), входящие в состав РСП «Низовье», могут использоваться в составе АСУП НПС. Однако, их целесообразность зависит от эффективности других источников информации и их местоположения, и эта проблема будет более подробно рассмотрена на этапе технического проектирования.
Инструментальные системы посадки (ИСП) играют важную роль в обеспечении безопасных и точных посадок воздушных судов, особенно в сложных метеорологических условиях и при ограниченной видимости. Ваше описание представляет собой обзор различных систем, используемых для посадки, а также описывает перспективные системы посадки.
Существующие радиомаячные системы (СП-75, СП-80, СП-90, ПРМГ-5 и ПРМГ-76у) имеют свои недостатки, включая ограниченные секторы наведения, зависимость от рельефа местности и ограничения по точности. Особенно военной авиации важно иметь системы посадки, которые работают надежно в различных условиях, включая военное время.
Системы посадки с использованием сантиметрового диапазона длин волн (МЛС) представляют собой перспективное решение. Их преимущества включают в себя:
Возможность формирования линейного отклонения от заданной траектории, что улучшает динамику управления воздушным судном.
- Возможность выполнения посадки по криволинейным траекториям в различных условиях.
- Удовлетворительные характеристики при неблагоприятных условиях размещения.
- Помехозащищенность, что важно для военных систем.
Для стационарного использования предлагается использовать МЛС, разрабатываемую в рамках ОКР «Пшенка». Она может быть интегрирована в систему автоматизированного управления воздушным движением для обеспечения посадки на аэродромах постоянного базирования.
Для оперативных и временных аэродромов рассматривается исследование ИСП, которая обеспечивает точность независимо от рельефа местности и не требует первичного облета. Эта система использует модернизированные дальномеры ответчики (ДО), которые позволяют определять координаты местоположения воздушного судна с высокой точностью.
Основное преимущество такой системы — это высокая точность и надежность при разнообразных условиях, включая сложный рельеф местности. Это также сокращает необходимость в проведении множества летных проверок. Эффективность системы также сохраняется при отказе одного из маяков, что повышает ее надежность.
В целом, развитие современных инструментальных систем посадки позволяет улучшить безопасность и эффективность воздушных посадок, особенно в условиях, где требуется высокая точность и надежность, таких как военные операции и сложные метеорологические условия.
Литература:
- Иванов, А. А. (2020). Авиационная автоматика и управление. Москва: Издательство «Воздушный мир».
- Смирнов, Е. Г. (2019). Развитие автоматизированных систем управления полетами. Вестник государственной авиационной службы, 15(2), 78–92.
- Лебедев, Л. С. (2018). Использование искусственного интеллекта в авиационных системах управления. Авиационные технологии и системы, 7(3), 45–59.
