Кіріспе

Еркін ұшу – орталықтандырылған басқарусыз (мысалы, әуе қозғалысын басқарушылар) дамып келе жатқан әуе қозғалысын басқару әдісі. Оның орнына, әуе кеңістігінің бөліктері компьютерлік байланыс арқылы динамикалық және автоматты түрде резервтеледі, бұл ұшақтар арасындағы қажетті қашықтықты қамтамасыз етеді. Бұл жаңа жүйе келесі он жылда АҚШ-тың әуе қозғалысын басқару жүйесіне енгізілуі мүмкін. Дегенмен, оның ұлттық әуе кеңістігі жүйесіне тигізер әсері әлі даулы.

Шолу

Еркін ұшу – технологияны пайдалану арқылы қазіргі әуе трафигін басқару әдістерін алмастыруға арналған жаңа ұғым. Нағыз еркін ұшу, жауапкершілікті ұшқышқа беру арқылы, әуе трафигін басқару (АТБ) операторларының қажеттілігін жояды. Бұл ұшқышқа ұшу барысында траекторияны өзгертуге мүмкіндік береді. Компьютерлік жүйелердің және/немесе АТБ-нің көмегімен ұшқыштар ұшу жолын тәуелсіз түрде көбірек шеше алады. Көптеген күрделі жүйелердегідей, таратылған, бірақ өзара ынтымақтастықта шешім қабылдау, қазіргі әуе трафигін басқару ерекшеленетін орталықтандырылған басқарудан тиімдірек деп саналады.

Тарих

Еркін ұшу адам факторына тәуелділікті азайту және сол кездегі өркендеп келе жатқан технологияға көбірек сүйену мақсатымен басталды. 1960 жылдары әуе компаниялары парктерін кеңейткенде, әуе қозғалысын басқару (ATM) қажеттілігі арта түсті. АТМ ұшу кемелерінің санының өсуін басқару үшін аспаптық ұшу ережелерін (көбінесе "IFR" деп аталады) енгізді. Бұл әуе қозғалысын бақылауға көмектесті, бірақ IFR ұшуын сақтау үшін көп уақыт, күш-жігер және ресурстар қажет болды. 1968 жылы Федералдық авиация басқармасы әуежайдағы ұшақтардың санын азайту үшін жоғары тығыздықтағы әуежайлар ережесін қабылдады. 20 жыл бұрын Крокер Сноу ұшақпен ұшу кезінде өзінің орнын анықтау үшін телекамераларды пайдаланған. Ол ұшаққа сигналдар жіберіп, оларға ұшақтың айналасын үшінші тұлғаның көзімен көруге мүмкіндік берді. Бұл идея жұмыс істеді, бірақ тым қымбат және іс жүзінде қолдану қиын болды. 1960 жылдары транспондерлер телекамераларды пайдалану қажеттілігін жойды. Әуе қозғалысы саласында туындаған басқа да мәселелер – ОПЕК отын дағдарысы және 1982 жылғы Кәсіби әуе қозғалысын бақылаушылар ұйымының (PATCO) ереуілі, нәтижесінде президент Рональд Рейган мыңдаған бақылаушыларды жұмыстан босатты. Бұл әуе көлігінің экономикалық күштерге қаншалықты осал екенін көрсетті. Еркін ұшудың негізгі элементтерін 1971 жылы United Airlines жүйелер менеджері Уильям Коттон анықтады, бірақ оны іске асыру технологиясы тағы екі онжылдықтан кейін ғана қолжетімді болды. 1970 жылдары GPS спутниктік навигациялық жүйесі АҚШ Қорғаныс министрлігімен енгізілді, ал авиация саласы GPS-ті осы мүмкіндікті автоматтандыру арқылы әуе қозғалысын басқарудың тиімділігін арттыру үшін пайдалану мүмкіндігін көрді. 1991 жылы Халықаралық азаматтық авиация ұйымы Болашақ әуе навигациялық жүйесі жөніндегі комиссия құрды. Комиссия спутниктік технологияларды қолдану және оларды әуе қозғалысын басқаруда пайдалану туралы сипаттамалар жасады. 1990 жылдардың ортасында "пайдаланушы анықтаған траектория" маңызды рөлге ие болды, ол кейіннен "еркін ұшу" деп аталды. Еркін ұшуды іске асыру мәселелері бойынша алғашқы тыңдаулар 1994 жылдың тамызында FAA-ны бақылау құзыретіне ие Палатаның кіші комитетінің төрағасы, конгрессмен Коллин Петерсон (D Minnesota) жүргізді. Бірінші кезең 2002 жылдың соңында аяқталды, ал қалғандары әлі басталған жоқ. Ұшақтардың бағыттарын динамикалық түрде оңтайландыруға мүмкіндік беретін автоматтандырылған құралдың әдісі мен жүйесі 2001 жылы NASA-да патенттелді. Нағыз еркін ұшу қолданбалары тек таңдалған әуе кеңістігіндегі операцияларда ғана, мысалы, коммерциялық авиалайнерлердің жоғары биіктіктегі рейстерінде, жақсы жабдықталған ұшақтармен ғана қолданылады. Келесі буын әуе көлігі жүйесіне (NGATS) қатысты еркін ұшудың көптеген нұсқалары жасалуда. Еркін ұшудың көрінісі алдағы 20-30 жылда NGATS миллиардтаған долларлық даму, сынақтар, мұқият ауысу жоспарлау, оқыту және барлық типтегі ұшақтар үшін жердегі және әуедегі жүйелерді орнату нәтижесінде біртіндеп қалыптасады деп күтілуде. NGATS-тің негізгі элементтері – автоматты тәуелді бақылау хабарларын тарату (ADS B) және жүйелік ақпараттық басқару жүйесі немесе "SWIM" деп аталатын, үздіксіз дамып келе жатқан, желілік ақпараттық қолданбаны қамтиды.

Еркін ұшудың тәсілдері

Еркін ұшудың бірнеше жолы бар.

Әуеде

Әуедегі келу кезінде, қашықтық сақтау жауапкершілігі толыққанды түрде ұшқыштарда болады, олар өздігінен қашықтық сақтау шарттарында жұмыс істейді. Ұшқыш ұшу кезінде туындаған мәселелерді анықтау және оларды шешуге жауапты. Компьютерлер осы мәселеде ұшақ экипажына көмектеседі. Ауа трафигін басқару (АТБ) немесе автоматтандырылған станциялардан ауа-райы туралы хабарламалар немесе басқа ұшақтардың орналасуы сияқты ақпарат ұшаққа жіберіледі, соның арқасында ұшқыштар ең дұрыс әрекет ету жолын анықтай алады. Бақылау жүйесі жерде немесе ұшақта орналасуы мүмкін. Бұл әдістің проблемаларына толыққанды бақылау ақпаратының кепілдігі, түрлі жабдықтармен байланыс, жабдықты тасымалдауға қабілетсіз кіші ұшақтар және жүйенің істен шығуы жатады. Барлық ауа трафигіне толық сенімді болу өте қиын. Егер әртүрлі жабдықпен ұшатын екі ұшақ кездессе, жабдықтарының деректері қабылдаушы жабдыққа, сондай-ақ жылдамдық сияқты қалыпты ақпаратпен бірге жіберілуі керек. Ірі ұшақтарда жабдықпен проблемалар болмайды, бірақ кіші ұшақтарда маңызды компоненті болмаса, бір-бірімен байланыс орнату қиындық тудырады. Егер бұл бір ғана ұшаққа қатысты жағдай болса, оны шешу оңай болар еді, бірақ бірнеше ұшақ қатысса, шешім табу қиындығы арта түседі. Соңында, егер жүйе істен шығып немесе бағдарламалық жасақтамада қателік болса, ұшақтар және басқа ұшақтар «көрінбейтін» режимде ұшуға мәжбүр болады.

Жер

Барлық деректер ӘКК-ға жіберіледі, ал ұшқыш нақты бір ұшу бағытын сұрайды. Байланыс әуе кемесінен әуе кемесіне емес, әуе кемесінен ӘКК-ға қалыптасады. Осы тәсілде ұшақ экипажының ұшу кезіндегі толыққанды жағдайды бағалау мүмкіндігі болмайды. Экипаж бұл тәсілмен кездесетін белгісіз жағдайларды шеше алмайды және басқа ұшақтарға көмектесе алмайды. Егер бір әуе кемесі ӘКК берген нұсқауды орындамаса, нұсқау қайтадан берілуі керек, бұл ӘКК операторларының жұмыс жүктемесін арттырады.

Аралас фокус

Аралас тәсіл – бұл әуеден және жерден бақылауды біріктіретін тәсіл. Бақылау орталығы (AOC) бастапқыда ұшаққа және әуе қозғалысын басқару жүйесіне (ATM) бағытты жібереді. Егер ұшақ экипажы бағытқа наразы болса, ол бағытты өзгерту туралы өтінішті ATM және AOC-ге жібереді.

Бөлу

Ұшақтар арасындағы қашықтық қорғалған және ескерту аймақтарына бөлінеді. Ескерту аймағы – үлкенірек аймақ, онда жүйе үш тәсілдің бірі арқылы ұшаққа жақын жерде басқа ұшақ бар екенін хабарлайды. Бұл экипажға ескерту беру үшін ғана арналған белгі болып табылады. Ал қорғалған аймақта, барлық сыртқы заттардың болуына жол жоқ. Бұл – кез келген нысанның жақындаса алатын ең аз қашықтығы. Жүйе экипажға қандай да бір нысан жақындаса, алдын ала ескертуі керек, бірақ егер нысан қорғалған аймаққа еніп кетсе, экипаж соқтығысудан сақтану үшін маневр жасайды.

ТРАКОН орталық автоматтандыру жүйесін пайдалану арқылы қақтығыс пен анықтау әдісі

Орталық TRACON автоматтандыру жүйесі (CTAS) ұшақтың траекториясы, атмосфералық модель, ұшақтың өнімділігі және басқа да ықпал ететін факторлардан деректерді қабылдайды. Алған ақпаратына негізделген түрде, ол теңдеулер мен логика арқылы ең қолайлы траекторияны есептейді. CTAS қазіргі таңда шағын көлемде пайдаланылуда.