Аварийный авиационный радиобуй

В статье рассмотрена система сообщения поисковым службам о авиационной катастрофе (авиационной аварии).

Ключевые слова: самолет, авиационная катастрофа, авиационная авария, GPS, датчик давления, радиопередатчик, радиоканал, интерфейс, микроконтроллер

Авиационное происшествие — событие, связанное с использованием воздушного судна, которое привело к гибели либо серьезным травмам какого-либо лица (лиц), существенному повреждению либо утрате этого воздушного судна.

Как правило, среди авиационных происшествий различают:

– аварии — происшествия без человеческих жертв;

– катастрофы — с человеческими жертвами.

В течение последних лет наблюдается непрерывный и устойчивый рост объема воздушного движения. Например, в 2015 году регулярными коммерческими перевозчиками было выполнено приблизительно 35,2 миллиона рейсов, что на 3,5 процента превышает количество рейсов за трехлетний период. Несмотря на это безопасность полетов имеет тенденцию к уменьшению.

Рис. 1. Число несчастных случаев на миллион отправлений

Данные по безопасности полетов в мире на 2016 год по сравнению с прошедшим 2015 годом представлены на рис.2.

Рис. 2. Состояние безопасности полетов в мире в 2016 году

Особую роль в повышении безопасности полетов обеспечивает эффективное расследование авиакатастроф (авиааварий). Самый затруднительный этап в расследовании — поиск авиалайнера (особенно если авиакатастрофа (авиаавария) произошла в труднодоступном регионе Земли или в океане). Тем более очень важна оперативность поиска.

Ниже представлена система аварийного радиосообщения об авиационной катастрофе (реже авиационной аварии) для средне- и дальнемагистральных самолетов.

Задача системы обнаруживать предпосылки связаные с авиационной катастрофой (аварией) и генерировать радиосигналы частотой 406, 025 МГц для спутниковых поисковых систем мощностью 13 Вт (не менее 24 часов работы при скважности передачи 1:10) и частотой 121,5 МГц для взаимодействия с поисковыми самолетами мощностью 1 Вт (не менее 48 часов работы при скважности передачи 1:5).

Устройство выстреливается из самолёта (наиболее целесообразное местонахождение системы — киль самолета) при помощи специального пиропатрона с капсюлем. Удар по капсюлю осуществляется механической системой под воздействием магнита, которым управляет электронная часть устройства.

Аварийная ситуация на борту самолета фиксируются по резким перепадам измеряемого атмосферного давления. Система, определяя координату самолета при помощи GPS, ориентировочно знает средний перепад давления по высоте для данной местности, поэтому если скорость изменения давления выше критического значения (программируется для каждого типа самолета отдельно), то на высоте приблизительно 1500 метров происходит выстреливание радиобуя.

Передача данных производится по стандартам, принятым для поисковых систем, причём передается не только текущее положение радиобуя, но и десять предыдущих точек измерения (измерения проводятся через одну секунду), что позволяет при поиске самолета ориентировочно оценить траекторию его падения.

Структурная схема системы представлена на рис.3 и состоит из следующих блоков:

 БGPS- блок GPS;

 БИД — блок измерителя давления;

 БМк — блок микроконтроллера;

 БП — блок питания;

 П406 — передатчик на 406,025 МГц;

 П121 — передатчик 121,5 МГц;

 СО — схема отделения от самолета;

 БП — блок питания.

Рис. 3. Структурная схема системы

Функциональная схема системы представлена на рис. 4 и состоит из следующих блоков:

 GPS — блок для определения текущих координат системы;

 П — flash-память системы. Память системы служит для программирования местности, а также запоминания текущих переменных работы управляющей программы;

 СП — супервизор питания. Формирует сигнал сброса для управляющего микроконтроллера;

 АVR — управляющий микроконтроллер. Конфигурирует и управляет системой;

 П406 — передатчик на 406, 025 МГц;

 П121 — передатчик на 121,5 МГц;

 КДО — контактный датчик отделения. Служит для сообщения системе, что отделение от самолета произошло;

 УПП — схема управления пиропатроном. Осуществляет включение питания для срабатывания пиропатрона;

 А — аккумулятор. Служит для резервного питания системы;

 СT — стабилизатор. Предназначен для формирования питающих напряжений;

 К1,2,3 — управляемые ключи для подключения питания.

Рис. 4. Функциональная схема системы

Система работает следующим образом. Центральным звеном системы является микроконтроллер, который там конфигурирует и управляет системой. Взаимодействие с датчиком давления, GPS-блоком и памятью происходит по стандартным интерфейсам UART, I²C, SPI которые формируются портами микроконтроллера.

Формирование цифровых сигналов передатчиков также производится на соответствующих портах микроконтроллера напрямую. Для экономии энергии питание передатчиков отключается и включается в случае необходимости при помощи ключей К1, К2. При помощи ключа подается напряжение для электромагнита запуска пиропатрона. Контроль срабатывания пиропатрона осуществляется датчиком отделения. Аккумулятор для работы системы при отсутствии бортового питания. Стабилизатор формирует необходимые номиналы питающих напряжений.

В таблице 1 представлено назначение портов микроконтроллера.

Таблица 1

Назначение портов микроконтроллера

Литература:

1. Задорожный, В. Д. Безопасность полетов: учебное пособие/ В. Д. Задорожный. — Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2012. — 148 с.
2. Новожилов, Г. В. Безопасность полета самолета. Концепция и технология / Г. В. Новожилов, М. С. Неймарк, Л. Г. Цесарский.- М.: Машиностроение, 2003. -144 с.
3. Козлов, В. В. Безопасность полетов: от обеспечения к управлению/ В. В. Козлов.- М.: ОАО «Аэрофлот — российские авиалинии», 2010. — 270 с.
4. Авиационная безопасность[Электронный ресурс]: Сайт Wikipedia — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %90 %D0 %B2 %D0 %B8 %D0 %B0 %D1 %86 %D0 % B8D0 %BE %D0 %BD %D0 %BD %D0 %B0 %D1 %8F_ %D0 %B1 %D0 %B5 %D0 %B7 %D0 %BE %D0 % BF %D0 %B0 %D1 %81 %D0 %BD %D0 %BE %D1 %81 %D1 %82 %D1 %8C (12.03.2017)
5. Авиационная безопасность [Электронный ресурс]: Сайт Росавиация — Режим доступа: http://www.favt.ru/about-rosaviation/ (10.03.2017)
6. ИКАО [Электронный ресурс]: Сайт ИКАО — Режим доступа: http://www.icao.int/ Pages/default.aspx/ (12.03.2017)
7. Какова на самом деле статистика авиакатастроф? Как посчитать авиационные риски [Электронный ресурс]: Сайт Центр Алексея Герваша — Режим доступа: https:// letaem-bez-straha.ru/stat-avia/kakova-na-samom-dele-statistika-aviakatastrof-kak-poschitat-aviatsionnye-riski (9.03.2017)