Введение

Служба управления воздушным движением (ATC) – это служба, оказываемая наземными диспетчерами воздушного движения, которые направляют воздушные суда на земле и в пределах определенного участка контролируемого воздушного пространства, а также могут предоставлять консультационные услуги воздушным судам в неконтролируемом воздушном пространстве. Основная цель ATC во всем мире – предотвращение столкновений, организация и ускорение потока воздушного движения, а также предоставление информации и иной поддержки пилотам. Диспетчеры воздушного движения отслеживают местоположение самолетов в закрепленном за ними воздушном пространстве с помощью радиолокации и общаются с пилотами по радиосвязи. Для предотвращения столкновений ATC обеспечивает соблюдение правил разделения воздушного пространства, гарантирующих поддержание минимального безопасного расстояния вокруг каждого воздушного судна в любое время. ATC обычно предоставляет услуги всем воздушным судам – гражданским, военным и коммерческим – действующим в пределах его воздушного пространства. В зависимости от типа полета и класса воздушного пространства, ATC может выдавать инструкции, обязательные для выполнения пилотами, или консультации (известные в некоторых странах как информация о полете), которые пилоты могут, по своему усмотрению, не учитывать. Пилот, являющийся командиром воздушного судна, всегда сохраняет за собой право окончательного решения в отношении его безопасной эксплуатации и в случае возникновения чрезвычайной ситуации может отклониться от инструкций ATC в той мере, в какой это необходимо для обеспечения безопасной эксплуатации воздушного судна.

Язык

В соответствии с требованиями Международной организации гражданской авиации (ИКАО) операции управления воздушным движением (УВД) проводятся на английском языке или на местном языке, используемом наземной станцией. На практике используется язык региона, однако английский язык должен быть использован по запросу. «Контрольная башня аэродрома» представляла собой деревянную хижину высотой 5 метров с окнами по всему периметру. Она была введена в эксплуатацию 25 февраля 1920 года и предоставляла пилотам основную информацию о движении, погоде и местоположении. В Соединенных Штатах Америки управление воздушным движением развивалось в три направления. Первая из нескольких радиостанций воздушной почты (AMRS) была создана в 1922 году, после Первой мировой войны, когда почтовая служба США начала использовать методы, разработанные армией США, для направления и отслеживания движений самолетов-разведчиков. Со временем AMRS трансформировались в станции обслуживания полетов. Современные станции обслуживания полетов не выдают указаний по управлению, но предоставляют пилотам широкий спектр другой информации, связанной с полетом. Они передают указания управления от УВД в районах, где служба полетов является единственным объектом с радио- или телефонной связью. Первая в США башня управления воздушным движением в аэропорту, регулирующая прибытие, вылет и движение воздушных судов на земле в конкретном аэропорту, была открыта в Кливленде в 1930 году. Подразделения контроля захода на посадку и вылета были созданы после внедрения радиолокации в 1950-х годах для мониторинга и управления оживленным воздушным пространством вокруг крупных аэропортов. Первый центр управления воздушным движением на воздушных трассах (ARTCC), который направляет движение самолетов между пунктами отправления и назначения, был открыт в Ньюарке в 1935 году, а затем в 1936 году в Чикаго и Кливленде. В настоящее время в США Федеральное управление гражданской авиации (FAA) управляет 22 центрами управления воздушным движением на воздушных трассах. После столкновения в воздухе в 1956 году в Гранд-Каньоне, в результате которого погибли все 128 человек на борту, в 1958 году FAA получила ответственность за управление воздушным движением над Соединенными Штатами, а затем и другие страны. В 1960 году Великобритания, Франция, Германия и страны Бенилюкса создали Евроконтроль с целью объединения своих воздушных пространств. Первой и единственной попыткой объединить диспетчеров между странами является Центр управления верхнего воздушного пространства Маастрихта (MUAC), основанный в 1972 году Евроконтролем и охватывающий Бельгию, Люксембург, Нидерланды и северо-западную Германию. В 2001 году Европейский Союз (ЕС) поставил целью создание «Единого европейского неба», надеясь повысить эффективность и добиться экономии за счет масштаба.

Башня управления аэропортовым движением

Основным методом контроля непосредственной обстановки в районе аэропорта является визуальное наблюдение из диспетчерской вышки. Вышка обычно представляет собой высокое, с окнами сооружение, расположенное на территории аэропорта. Диспетчеры воздушного движения, обычно обозначаемые как «диспетчеры», несут ответственность за обеспечение разделения и эффективного движения воздушных судов и транспортных средств, работающих на рулежных дорожках и взлетно-посадочных полосах самого аэропорта, а также воздушных судов в воздухе вблизи аэропорта, как правило, в соответствии с процедурами, принятыми в данном аэропорту. Диспетчер должен выполнять свою работу, точно и эффективно применяя правила и процедуры; однако им требуется гибкость в зависимости от меняющихся обстоятельств, часто в условиях ограниченного времени. Исследование, сравнившее уровень стресса у населения в целом и у диспетчеров, показало значительно более высокий уровень стресса у диспетчеров. Это различие можно объяснить, по крайней мере частично, особенностями работы. На крупных аэропортах диспетчеры также могут использовать индикаторы наблюдения для контроля воздушного движения. Диспетчеры могут использовать радиолокационную систему вторичной локации (secondary surveillance radar) для воздушного движения, выполняющего заход на посадку и взлет. Эти индикаторы отображают карту района, положение различных воздушных судов и информационные метки, включающие идентификацию воздушного судна, скорость, высоту и другую информацию, определенную в местных процедурах. В неблагоприятных погодных условиях диспетчеры вышки могут также использовать радиолокатор наземного движения (SMR), систему управления движением на земле (SMGCS) или усовершенствованную систему управления движением на земле (ASMGCS) для контроля движения на маневровой зоне (рулежные дорожки и взлетно-посадочные полосы). Зоны ответственности диспетчеров вышки делятся на три основные оперативные дисциплины: управление полетами (местный или воздушный контроль), управление наземным движением и передача данных о полете / выдача разрешений. В особо загруженных аэропортах могут существовать и другие категории, такие как управление перроном или планировщик наземного движения. Хотя каждая вышка может иметь уникальные процедуры, специфичные для данного аэропорта, например, несколько групп диспетчеров (экипажей) в крупных или сложных аэропортах с несколькими взлетно-посадочными полосами, ниже приводится общая концепция распределения обязанностей в диспетчерской вышке. Удаленная и виртуальная вышка (RVT) – это система, основанная на том, что диспетчеры воздушного движения находятся не в диспетчерской вышке аэропорта, но при этом способны оказывать услуги по управлению воздушным движением. Индикаторы для диспетчеров воздушного движения могут отображать видео в реальном времени, синтетические изображения, основанные на данных датчиков наблюдения, или и то, и другое.

Наземный контроль

Наземный контроль (иногда называемый контролем наземного движения, GMC) отвечает за зоны движения аэропорта, такие как ASDE 3, AMASS или ASDE X, предназначенные для отображения местоположения воздушных судов и транспортных средств на земле. Эти системы используются наземным контроллером как дополнительный инструмент для управления движением на земле, особенно ночью или при плохой видимости. Возможности этих систем широко варьируются в зависимости от проводимой модернизации. Более старые системы отображают карту аэропорта и положение целей. Новые системы обеспечивают возможность отображения более качественных карт, радиолокационных целей, информационных блоков и предупреждений о безопасности, а также интеграцию с другими системами, такими как цифровые маршрутные карты.

Контроль воздушного или местного контроля

Аэроконтроль (известный пилотам как диспетчерская вышка или управление башней) отвечает за действующие взлетно-посадочные полосы.

Центр управления районом / центр на маршруте

Управление воздушным движением также предоставляет услуги воздушным судам, выполняющим полеты между аэропортами. Пилоты выполняют полеты в соответствии с одним из двух сводов правил обеспечения разделения: правилами визуальных полетов (VFR) или правилами полетов по приборам (IFR). Контролеры воздушного движения несут различную ответственность за воздушные суда, работающие по разным правилам. В то время как полеты по IFR находятся под непосредственным управлением, в США и Канаде пилоты, выполняющие полеты по VFR, могут запросить услугу "сопровождение полета" (радиолокационное консультирование), которая предоставляет информацию о воздушной обстановке по возможности, а также может оказывать помощь в обходе зон неблагоприятных погодных условий и ограничений полетов, а также позволяет пилотам подключаться к системе управления воздушным движением до необходимости получения разрешения на вход в определенное воздушное пространство. В Европе пилоты могут запросить "информационную службу полетов", аналогичную сопровождению полета. В Соединенном Королевстве она называется "базовой службой". Диспетчеры, обеспечивающие управление воздушным движением на маршруте, выдают разрешения и инструкции воздушным судам, и пилоты обязаны их выполнять. Диспетчеры на маршруте также предоставляют услуги управления воздушным движением во многих небольших аэропортах по всей стране, включая разрешение на взлет и разрешение на заход на посадку. Контролеры соблюдают стандарты обеспечения разделения, определяющие минимально допустимое расстояние между воздушными судами. Эти расстояния варьируются в зависимости от используемого оборудования и процедур при предоставлении услуг управления воздушным движением.

Общие характеристики

Находящиеся в пути авиадиспетчеры работают в помещениях, называемых центрами управления воздушным движением, каждый из которых обычно именуется «центром». В Соединенных Штатах используется эквивалентный термин – центр управления маршрутным движением. Каждый центр отвечает за определенный район полетной информации (РПИ). Каждый РПИ обычно охватывает многие тысячи квадратных миль воздушного пространства и аэропорты в пределах этого пространства. Центры контролируют воздушные суда, выполняющие полеты по приборным правилам (ППП), с момента их вылета из воздушного пространства аэропорта или терминальной зоны до момента прибытия в воздушное пространство другого аэропорта или терминальной зоны. Центры могут также «принимать на сопровождение» воздушные суда, выполняющие полеты по визуальным правилам (ПВП), которые уже находятся в воздухе, и интегрировать их в свою систему. Эти воздушные суда должны продолжать выполнять полеты по правилам ПВП до тех пор, пока центр не выдаст разрешение. Контролеры центра отвечают за выдачу инструкций пилотам о наборе высоты до заданной, одновременно обеспечивая необходимое разделение воздушного судна от других воздушных судов в его непосредственной близости. Кроме того, воздушное судно должно быть включено в поток, соответствующий его маршруту полета. Эта задача осложняется пересекающимся движением, неблагоприятными погодными условиями, специальными заданиями, требующими больших объемов воздушного пространства, и высокой плотностью трафика. Когда воздушное судно приближается к пункту назначения, центр отвечает за выдачу инструкций пилотам для соблюдения ограничений по высоте в определенных точках, а также за обеспечение трафикового потока для многих аэропортов назначения, предотвращающего скопление прибывающих воздушных судов. Эти «ограничения потока» часто начинаются в середине маршрута, поскольку диспетчеры позиционируют самолеты, направляющиеся в один и тот же аэропорт назначения, таким образом, чтобы при приближении к пункту назначения они следовали в определенной последовательности. Когда воздушное судно достигает границы зоны ответственности центра, оно «передается» или «передается эстафета» следующему районному центру управления. В некоторых случаях этот процесс «передачи» включает обмен идентификационными данными и информацией между диспетчерами для обеспечения непрерывности обслуживания воздушного движения; в других случаях местные соглашения могут допускать «тихую передачу», при которой принимающий центр не требует координации, если трафик представлен в согласованном формате. После передачи воздушному судну присваивается новая частота, и пилот начинает связь со следующим диспетчером. Этот процесс продолжается до тех пор, пока воздушное судно не будет передано диспетчеру терминала («заход на посадку»).

Радарное покрытие

Поскольку центры контролируют большую воздушную территорию, они обычно используют радары дальнего действия, способные на больших высотах обнаруживать воздушные суда в пределах досягаемости антенны радара. Они также могут использовать радиолокационные данные для управления, когда это обеспечивает более четкую "картину" воздушной обстановки, или для заполнения участков, не охваченных радарами дальнего действия. В системе США на больших высотах более 90% воздушного пространства США покрыто радиолокационным обеспечением, часто несколькими радиолокационными системами; однако покрытие может быть неравномерным на меньших высотах, используемых воздушными судами, из-за пересеченной местности или удаленности от радиолокационных станций. Центру может потребоваться несколько радиолокационных систем для покрытия возложенной на него воздушной территории, а также полагаться на сообщения о местоположении от воздушных судов, летящих ниже границы радиолокационного покрытия. Это приводит к большому объему данных, доступных диспетчеру. Для решения этой задачи разработаны автоматизированные системы, консолидирующие радиолокационные данные для диспетчера. Эта консолидация включает в себя устранение дублирующих радиолокационных отметок, обеспечение использования наилучшего радара для каждой географической области и отображение данных в эффективном формате. Центры также осуществляют управление воздушным движением над мировыми океаническими районами, которые также являются регионами полетной информации (FIR). Поскольку радиолокационные системы недоступны для управления в океанических районах, океанические диспетчеры предоставляют услуги УВД, используя процедурный контроль. Эти процедуры используют сообщения о местоположении воздушных судов, времени, высоте, расстоянии и скорости для обеспечения безопасного интервала между ними. Диспетчеры записывают информацию на карточки движения полетов и в специализированные океанические компьютерные системы по мере поступления сообщений о местоположении от воздушных судов. Этот процесс требует большего расстояния между воздушными судами, что снижает общую пропускную способность на данном маршруте. Система трасс Северной Атлантики является ярким примером этого метода. Некоторые поставщики аэронавигационных услуг (например, Airservices Australia, Федеральное управление гражданской авиации США, Nav Canada и т. д.) внедрили автоматическую зависимую трансляцию наблюдения – широковещание (ADS-B) как часть своих возможностей наблюдения. Эта новая технология меняет концепцию радиолокации. Вместо того чтобы радар "обнаруживал" цель путем опроса транспондера, воздушное судно, оснащенное ADS-B, "транслирует" сообщение о своем местоположении, определяемое навигационным оборудованием на борту. ADS-C – это еще один режим автоматической зависимой трансляции наблюдения, однако ADS-C работает в "контрактном" режиме, когда воздушное судно сообщает о своем местоположении автоматически или по инициативе пилота через заранее определенные интервалы времени. Диспетчеры также могут запрашивать более частые сообщения для более быстрого определения местоположения воздушного судна по конкретным причинам. Однако, поскольку поставщики услуг ADS взимают плату с авиакомпании за каждое сообщение, более частые сообщения обычно не запрашиваются, за исключением чрезвычайных ситуаций. ADS-C имеет важное значение, поскольку его можно использовать там, где невозможно разместить инфраструктуру радиолокационной системы (например, над водой). В настоящее время разрабатываются компьютеризированные радиолокационные дисплеи, способные принимать данные ADS-C. Эта технология в настоящее время используется на участках Северной Атлантики и Тихого океана различными государствами, которые разделяют ответственность за управление этим воздушным пространством. "Радары точного захода на посадку" (PAR) обычно используются военными диспетчерами ВВС нескольких стран для оказания помощи пилотам на заключительных этапах посадки в местах, где система инструментальной посадки и другое сложное бортовое оборудование недоступно для оказания помощи пилотам в условиях ограниченной или почти нулевой видимости. Эта процедура также называется "подводом". Радарный архив (RAS) хранит электронную запись всей радиолокационной информации, сохраняя ее в течение нескольких недель. Эта информация может быть полезна для поисково-спасательных операций. Когда воздушное судно "исчезает" с радиолокационных экранов, диспетчер может просмотреть последние радиолокационные данные, чтобы определить его вероятное местоположение. Например, см. отчет о катастрофе в указанной ссылке. RAS также полезен для техников, обслуживающих радиолокационные системы.

Карта полетов

Картографирование полетов в реальном времени основано на системе управления воздушным движением и добровольных приемниках ADS-B. В 1991 году Федеральное управление гражданской авиации (FAA) предоставило данные о местоположении воздушных судов авиационной отрасли. Национальная ассоциация деловой авиации (NBAA), Ассоциация производителей авиации общего назначения, Ассоциация владельцев и пилотов воздушных судов, Международная ассоциация вертолетов и Национальная ассоциация воздушного транспорта обратились в FAA с просьбой предоставить информацию ASDI на основе принципа "знать по необходимости". Впоследствии NBAA выступила за широкое распространение данных о воздушном движении. Система Aircraft Situational Display to Industry (ASDI) теперь передает актуальную информацию о полетах авиакомпаниям и широкой публике. Некоторые компании, распространяющие информацию ASDI, – Flightradar24, FlightExplorer, FlightView и FlyteComm. Каждая компания поддерживает веб-сайт, предоставляющий бесплатную обновляемую информацию о статусе рейсов. Также доступны отдельные программы для отображения географического местоположения воздушного движения по правилам полета по приборам (IFR) в любой точке системы управления воздушным движением FAA. Информация о местоположении передается как для коммерческой, так и для авиации общего назначения. Эти программы могут накладывать данные о воздушном движении на различные карты, такие как геополитические границы, границы центров управления воздушным движением, высотные маршруты реактивных самолетов, спутниковые облачные и радиолокационные изображения.

Движение транспорта

Проблемы, с которыми сталкивается система управления воздушным движением, в основном связаны с объемом трафика, предъявляемого к системе, и погодными условиями. Несколько факторов определяют количество воздушных судов, которые могут приземлиться в аэропорту за определенный промежуток времени. Каждому приземляющемуся самолету необходимо коснуться взлетно-посадочной полосы, замедлиться и покинуть ее, прежде чем следующий самолет достигнет начала полосы для захода на посадку. Этот процесс требует как минимум одной, но до четырех минут на каждый самолет. Таким образом, каждая взлетно-посадочная полоса может обрабатывать около 30 прибытий в час. Крупный аэропорт с двумя полосами для приема самолетов может обрабатывать около 60 прибытий в час в хорошую погоду. Проблемы возникают, когда авиакомпании планируют больше прибытий, чем аэропорт может физически обработать, или когда задержки в других местах приводят к тому, что группы самолетов, которые в противном случае были бы распределены во времени, прибывают одновременно. В этом случае самолеты должны задерживаться в воздухе, выполняя виражи над определенными точками, до тех пор, пока их не смогут безопасно направить на посадку. До 1990-х годов ожидание, которое имеет значительные экологические и экономические последствия, было обычным явлением во многих аэропортах. Современные компьютеры позволяют планировать последовательность захода на посадку самолетов за несколько часов. Таким образом, самолеты могут быть задержаны еще до взлета (путем предоставления «временного интервала»), или могут снизить скорость в полете и двигаться медленнее, что значительно сокращает время ожидания. Ошибки управления воздушным движением возникают, когда расстояние (вертикальное или горизонтальное) между воздушными судами в полете становится меньше минимально допустимого, установленного (для внутренних Соединенных Штатов) Федеральным управлением гражданской авиации США. Минимальные нормы разведения в зонах терминального управления (ЗТУ) вокруг аэропортов ниже, чем на маршрутах. Ошибки обычно происходят в периоды после интенсивной работы, когда диспетчеры склонны к расслаблению и упускают из виду наличие трафика и условия, которые могут привести к нарушению минимального расстояния.

Погода

Помимо проблем с пропускной способностью взлетно-посадочной полосы, погода является одним из основных факторов, влияющих на пропускную способность трафика. Дождь, лед, снег или град на взлетно-посадочной полосе увеличивают время, необходимое самолетам для замедления и освобождения полосы при посадке, что снижает безопасную скорость прибытия и требует большего интервала между самолетами. Туман также требует снижения скорости посадки. Это, в свою очередь, приводит к увеличению задержек в воздухе для ожидающих самолетов. Если запланировано больше рейсов, чем можно безопасно и эффективно удерживать в воздухе, может быть введена программа задержки на земле, задерживающая самолеты перед вылетом из-за условий в аэропорту назначения. В районных центрах управления воздушным движением основной проблемой, связанной с погодой, являются грозы, представляющие различные опасности для воздушных судов. Самолеты обходят грозы, что снижает пропускную способность маршрутной системы, увеличивая необходимое пространство для каждого самолета или вызывая перегрузку, поскольку многие самолеты пытаются пролететь через узкий коридор в линии гроз. Иногда погодные условия приводят к задержкам вылета самолетов, поскольку маршруты закрываются из-за гроз. Значительные средства были потрачены на разработку программного обеспечения для оптимизации этого процесса. Однако в некоторых районных центрах управления воздушным движением авиадиспетчеры по-прежнему записывают данные о каждом рейсе на бумажные полоски и координируют их траектории вручную. На новых объектах эти полоски с информацией о полете заменены электронными данными, отображаемыми на компьютерных экранах. С вводом в эксплуатацию нового оборудования все больше объектов переходят от использования бумажных полосок к электронным системам.

Правила управления воздушным движением в США

Воздушное пространство Соединенных Штатов разделено на 21 зону (центр), и каждая зона разделена на секторы. В каждой зоне также имеются участки воздушного пространства диаметром около 80 километров, называемые воздушными пространствами TRACON (Terminal Radar Approach Control). В пределах каждого воздушного пространства TRACON находится несколько аэропортов, каждый из которых имеет собственное воздушное пространство радиусом 5 миль (8 км). Операторы вышек управления FAA (CTO) / диспетчеры воздушного движения используют приказ FAA 7110.65 как руководство для всех процедур, касающихся организации воздушного движения.