Но, у диспетчеров сразу же возникают вопросы, связанные с разрешением экипажам смены эшелонов при наличии встречного движения. На каких минимальных расстояниях между встречными бортами – можно разрешать экипажам занятие более высоких эшелонов? И какие вертикальные скорости набора нужно задавать при этом экипажам ВС?

Вопросы правильные, конкретные и требуют конкретных ответов, для того чтобы не допустить опасных ситуаций в небе и не создавать ненужных проблем ни себе, ни пилотам.

Целью этой статьи является анализ и проведение необходимых расчётов, в результате которых можно придти к определённым выводам.

Предлагаю вместе вспомнить какие  факторы нужно учитывать диспетчеру при выдаче разрешения на смену эшелона экипажу ВС (особенно при движении ВС на встречных курсах):

- фактор задержки [получив разрешение на набор эшелона, экипаж не сразу  переводит самолет в набор, а вынужден вначале добавить режим работы двигателям    (а на это нужно время) и, не допуская снижения поступательной скорости, плавно начать набор высоты];

Примечание:  В настоящее время управление современными самолётами осуществляется, в основном, через бортовой компьютер управления полётом (FMS) очень плавно, без резких движений.

- фактор ограничений по вертикальной скорости [необходимо учитывать, что согласно ФАП-128 (п. 3.63. и 3.81.) в процессе набора и снижения экипажи воздушных судов во избежание срабатывания БСПС (TCAS) выдерживают рекомендованные ограничения по вертикальной скорости 7 м/с  за  300 м до заданного эшелона (высоты)];

- фактор ограничений по интервалам [необходимо учесть, чтобы в процессе смены эшелонов должны быть соблюдены установленные  интервалы между ВС];

- фактор комфортности для пассажиров [важно учитывать то обстоятельство,  что при подходе к занимаемому эшелону экипаж заранее начинает уменьшать вертикальную скорость набора (снижения) до 3 - 4 м/с и далее 1,5 - 2 м/с,  для того чтобы  плавно, без создания вертикальной перегрузки перевести воздушное судно в режим горизонтального полета.  При этом чем больше вертикальная скорость, тем раньше экипажи начинают плавно уменьшать её при подходе к заданной высоте.  Рекомендуется учитывать и то обстоятельство,  что 95% бортовых FMC(FMS) настроены таким образом, что осуществляют расчет максимально возможного эшелона полета с остаточной скоростью 200 футов в минуту (1 м/с) при максимальной сертифицированной тяге двигателей. То есть, если ВС приступает к набору максимально возможного эшелона - ожидать от него вертикальную 5 м/сек при подходе к эшелону - не приходится];

- фактор срабатывания TCAS [необходимость исключения вероятности срабатывания TCAS (система выдачи информации о воздушном движении и предупреждения)].

Далее предлагаю вспомнить  три важных критерия, которые диспетчер обязан учитывать при выдаче разрешения экипажу на смену эшелона с пересечением встречного, занятого другим воздушным судном.

Первый критерий (Установленный продольный интервал)

При пересечении встречного занятого эшелона между бортами должен быть соблюден необходимый продольный интервал.

Согласно ФП ИВП  (Пост. Правительства №138)  пункт 76:

76. Минимальные интервалы продольного эшелонирования при полетах ВС по правилам полета по приборам с использованием системы наблюдения ОВД устанавливаются:

в) между ВС при пересечении эшелона (высоты), занятого встречным воздушным судном в момент пересечения:

при районном диспетчерском обслуживании - не менее 30 км с соблюдением бокового интервала не менее 10 км, а при использовании автоматизированных систем управления воздушным движением, или комплекса средств автоматизации, или радиовещательного автоматического зависимого наблюдения - не менее 30 км при условии обеспечения установленных интервалов вертикального эшелонирования к моменту расхождения ВС.

Примечание:  В наших расчётах в качество первого критерия будем использовать последнее требование, как наиболее проблематичное (так как отсутствует 10 км боковой интервал), т.е. не менее 30 км при условии обеспечения установленных интервалов вертикального эшелонирования к моменту расхождения ВС.

Второй критерий (Установленный вертикальный интервал)

При расхождении встречных ВС должен быть соблюден установленный вертикальный интервал (т.е. ВС должно занять эшелон ещё до расхождения бортов).

Третий критерий (Вероятность срабатывания TCAS)

Перед рассмотрением третьего критерия  есть смысл, вспомнить теоретические основы системы TCAS. Вот как это описано в РЛЭ.

Теоретические основы системы  TCAS 2000

Система TCAS 2000 формирует вокруг самолета некий участок воздушного пространства, именуемый «зоной столкновения». Размеры этой зоны меняются в зависимости от высоты полета. Система TCAS 2000 обеспечивает защиту этой зоны от вторжения, в нее другого самолета исходя из их скорости сближения, как по расстоянию, так и по высоте.

Зоны предупреждения и повышенного внимания системы TCAS II

Система TCAS 2000 непрерывно наблюдает за воздушным пространством вокруг самолета и следит за сигналами ответчиков других самолетов. Путем отслеживания этих ответов составляется прогноз траектории полета каждого обнаруженного самолета, основанный на данных отслеживания.

Для расчета скорости сближения и времени полета до точки наибольшего сближения система использует математическую формулу. Рекомендация по устранению конфликтной ситуации, при исполнении которой увеличивается разделение между самолетами, выдается для любого самолета, прогноз траектории которого показывает вероятность вторжения в зону столкновения, окружающую самолет, оборудованный системой TCAS 2000.

Говоря более точно, система TCAS 2000 формирует два объемных участка воздушного пространства вокруг своего самолета, именуемые «зоной предупреждения» (Warning Area) и «зоной повышенного внимания» (Caution Area).

Система TCAS 2000 работает по принципу вычисления времени,    т. е., другими словами, вне зависимости от взаимной геометрии траекторий конфликтующих самолетов в данный момент времени предупреждения о воздушной обстановке (ТА) и рекомендации по устранению конфликтной ситуации (RA) выдаются экипажу приблизительно с одним и тем же запасом по времени. Система автоматически корректирует размеры зоны повышенного внимания и зоны предупреждения с учетом скорости сближения и относительного пеленга конфликтующего самолета.

Периметр зоны повышенного внимания находится в 20-48 секундах полета от рассчитанного системой TCAS 2000 времени вторжения конфликтующего самолета в зону столкновения. Периметр зоны предупреждения находится в 15-35 секундах полета от времени вторжения в зону столкновения.

Если самолет действительно вошел в зону повышенного внимания, то система TCAS 2000 воспринимает его как конфликтующий самолет и выдает предупреждение о воздушной обстановке. Это сообщение состоит как из голосового предупреждения, так и визуального сигнала, указывающего дальность и относительный пеленг конфликтующего самолета, которые помогают экипажу в выполнении визуального поиска и идентификации данного самолета.

Примечание:      Не рекомендуется выполнять маневры ухода от столкновения, основываясь только на предупреждениях о воздушной обстановке.

Если конфликтующий самолет входит в зону предупреждения, то система TCAS 2000 выдает рекомендацию по устранению конфликтной ситуации (RA), которая может быть, либо корректирующей, либо превентивной.

Отображаемая на дисплее рекомендация либо:

а) изменяется на рекомендацию по переходу в набор или снижение с указанием рекомендуемой вертикальной скорости;

б) изменяется на предостережение экипажа о том, чтобы не изменять текущую вертикальную скорость. Одновременно подается голосовая команда.

Зоны столкновения, предупреждения и повышенного внимания определяют объем воздушного пространства вокруг самолета, оборудованного системой TCAS. Форма, горизонтальные и вертикальные размеры зон являются функцией дальности и скорости сближения конфликтующего самолета.

Третий критерий подразделяется на два:

1. Срабатывание  TCAS по интервалу высот между ВС:
   
    - ТА (консультативная информация о воздушном движении) – 850 футов (260 м);
   
    - RA (рекомендация по разрешению угрозы столкновения) – 700 футов (215м).
    
2. В предотвращении возможных столкновений  важно время полёта до точки максимального сближения, а не расстояние до этой точки.

Существуют две области, для которых определены временные пороги:

- менее  48 секунд – область предупреждения о конфликтном движении;

- менее 35 секунд – область устранения конфликтной ситуации.

Важно понимать, что условием срабатывания TCAS является нахождение конфликтующих воздушных судов в  одном из объёмных участков, т.е.  сочетание двух критериев.

TA и RA выдаются в случае, если рассчитанная системой точка наибольшего сближения находится в пределах защитной зоны и время её достижения менее порогового.

Определившись с факторами и критериями, рассмотрим конкретный пример, представленный на схеме.  В наших расчётах встречные самолёты со скоростями 900 км/ч, будут сближаться с суммарной скоростью, равной 1800 км/ч (т.е.  1 км за 2 с).

Пример 1

Экипаж ВС, следующего на эшелоне 340 (10350 м) запросил у диспетчера занятие эшелона 360 (10950 м). Расстояние между ним и встречным ВС, следующим на эшелоне 350 (10650 м) на данный момент составляло 80 км. Диспетчер довёл до экипажа информацию о встречном движении и разрешил набор запрашиваемого экипажем эшелона с Vв=5м/с.

В процессе набора эшелона борт пересёк занятый встречный эшелон с продольным интервалом 30 км. Таким образом, пока всё идёт нормально. А вот с этого момента, когда до расхождения бортов осталось одна минута (60 с), предлагаю разобраться более подробно.

Расчёты

Через 12 с (до расхождения осталось S=24 км и 48 с полёта) превышение набирающего борта составило 60 м и он вошёл в зону повышенного внимания, происходит срабатывание TA.

Через 25 с (до расхождения осталось 17,5 км и 35 с полёта) превышение набирающего борта составило 125 м и он вошёл в зону предупреждения, происходит срабатывание RA.

Через 43 с (до расхождения осталось 8,5 км и 17 с полёта) превышение

набирающего борта составило 215 м и он выходит из зоны предупреждения и входит в зону повышенного внимания.

Через 52 с (до расхождения осталось 4 км и 8 с полёта) превышение набирающего борта составило 260 м и он выходит из зоны повышенного внимания.

В момент расхождения набирающий борт ещё не занял заданный эшелон  (осталось добрать примерно 20 м) – нарушение установленного интервала вертикального эшелонирования.

Пример 2

Экипаж ВС, следующего на эшелоне 340 (10350 м) запросил у диспетчера занятие эшелона 360 (10950 м). Расстояние между ним и встречным ВС, следующим на эшелоне 350 (10650 м) на данный момент составляло 80 км. Диспетчер довёл до экипажа информацию о встречном движении и разрешил набор запрашиваемого экипажем эшелона с Vв=7м/с.

В процессе плавного набора эшелона борт пересёк занятый встречный эшелон с продольным интервалом 30 км. И в этом примере, до момента пересечения встречного занятого эшелона пока всё идёт нормально. А вот с этого момента, когда до расхождения бортов осталось одна минута (60 с), предлагаю разобраться более детально.

Расчёты

Через 12 с (до расхождения осталось S=24 км и 48 с полёта) превышение набирающего борта составило 84 м и он вошёл в зону повышенного внимания, происходит срабатывание TA.

Через 25 с (до расхождения осталось 17,5 км и 35 с полёта) превышение набирающего борта составило 175 м и он вошёл в зону предупреждения, происходит срабатывание RA.

Через 31 с (до расхождения осталось 14,5 км и 29 с полёта) превышение набирающего борта составило 217 м и он выходит из зоны предупреждения и входит в зону повышенного внимания.

Через 37 с (до расхождения осталось 11,5 км и 23 с полёта) превышение набирающего борта составило 260 м и он выходит из зоны повышенного внимания.

Вот так и получается, что при пересечении встречного занятого эшелона на установленном продольном интервале 30 км и рекомендованной вертикальной скорости     7 м/с  за  300 м до заданного эшелона (высоты), вполне вероятно срабатывание  системы TCAS в режиме TA (в течение 25 с), а в течение 6 с  реально срабатывание системы в режиме RA.

Вот так, как говорится «из ничего» рождаются ситуации, когда пилоты и диспетчеры получают изрядную порцию адреналина, а пассажиры испытывают острые ощущения незабываемого полёта.  И что самое поразительное в подобных ситуациях – ни диспетчеры, ни пилоты при этом ничего не нарушают. Но в процессе последующих разборов получают «По самое – не хочу!».

Итак, налицо проблема. Естественно, возникает известный российский вопрос: «Что же делать, как дальше жить?». Предлагаю Вашему вниманию несложные расчёты, помогающие найти варианты решений предупреждения развития ситуаций, подобных приведенным в наших примерах.

Из примеров и расчётов к ним стало абсолютно понятно, что установленный 30 км продольный интервал в момент пересечения (при наборе с вертикальными скоростями 5 и 7м/с) не подходит по условиям срабатывания системы  TCAS. А коль это так – необходимо рассчитать те продольные интервалы в момент пересечения встречного занятого эшелона, которые исключат возможность срабатывания системы  TCAS.

В результате проведения необходимых расчётов получаются следующие данные:

- при Vв=5м/с (1000 фут/мин) для исключения срабатывания системы  TCAS в режиме RA необходимо:  (30 + 9 = 39 км), в режиме TA  -   (30 + 20 = 50 км);

- при Vв=7м/с  для исключения срабатывания системы  TCAS в режиме RA необходимо: (30 + 3 = 33 км), в режиме TA  -   (30 + 12,5 = 42,5 км). Найденную величину 42,5 км округляем в большую сторону, получаем 45 км.

А далее нужно найти минимальные расстояния между ВС в момент запроса экипажа смены эшелона.  Результаты расчётов следующие:

- при Vв=5м/с минимальное расстояние между ВС в момент запроса не менее 100 км;

-  при Vв=7м/с минимальное расстояние между ВС в момент запроса не менее 80 км.

Для полноты картины можно рассчитать минимальное расстояние между ВС в момент запроса экипажем смены эшелона при наборе с Vв=2,5 м/с (500 фут/мин).

 Расчёты показывают, что это расстояние должно быть не менее 180 км. При этом минимальное расстояние между бортами при пересечении занятого эшелона должно быть не менее 100 км.

А теперь есть смысл, сделать определённые выводы.

При переходе на сокращённые интервалы вертикального эшелонирования с эшелона 290 до эшелона 410 включительно (через 300 м),  диспетчерскому персоналу при выдаче экипажам разрешения на смену эшелона необходимо себе чётко представлять то что, несмотря на значительное уменьшение (почти в два раза) вертикального интервала между смежными эшелонами, могут возникнуть проблемы связанные со срабатыванием системы TCAS. Вышеприведенные расчёты показывают, что диспетчер не должен успокаиваться, когда в процессе смены эшелона (при пересечении встречного занятого эшелона) продольное расстояние между встречными бортами составит 30 км или незначительно больше.  Диспетчерскому составу, в силу особенностей работы (умение и необходимость принимать правильное решение в условиях дефицита времени) важно иметь заранее уже готовые расчёты для различных ситуаций. Хотелось бы особенно подчеркнуть – не заниматься расчётами, так как времени на это просто нет, а использовать уже готовые расчёты.

Предлагаемые расчёты

При выдаче экипажу ВС разрешения на смену эшелона (при переходе на RVSM)  диспетчерский состав может пользоваться следующими расчётами:

Расстояние между встречными бортами (в момент запроса смены эшелона) и расстояние между ними в момент пересечения должен быть не менее:

- при Vв=7м/с  не менее 80 км (и не менее 45 км в момент пересечения);

- при Vв=5м/с  не менее 100 км (и не менее 50 км в момент пересечения);

- при Vв=2,5м/с  не менее 180 км (и не менее 100 км в момент пересечения).

Если же не брать крайние значения вертикальной скорости (7м/с и 2,5 м/с), а использовать значение оптимальной скорости набора на больших высотах, равной 5 м/с, можно легко запомнить и использовать в своей работе:

Расстояние между встречными бортами (в момент запроса смены эшелона) должно быть не менее 100 км, заданная вертикальная скорость 5м/с, и что особенно важно, в момент пересечения встречного занятого эшелона расстояние между бортами должно быть не менее 50 км.

Таким образом, с помощью расчётов найдены несколько вариантов решений, а исключив редко используемые варианты, мы пришли к одному, но самому оптимальному решению, которое пригодно для работы диспетчера.

Вполне вероятно, что ознакомившись с расчётами, у ряда диспетчеров может возникнуть следующий вопрос: коль при разрешении смены эшелонов с использованием установленного продольного интервала (не менее 30 км в момент пересечения встречного занятого эшелона),  имеются много подводных камней, то не лучше ли, разрешать экипажам смену эшелонов с использованием бокового интервала (не менее 10 км в момент пересечения)?

Вопрос вполне законный. Ответ следующий: конечно можно проводить процедуру смены эшелонов с использование бокового (не менее 10 км) интервала. Но, при этом не надо забывать, что для создания 10 км бокового интервала (в случае отворота на 30 градусов ВС, экипаж которого запросил смену эшелона), необходимо определённое время – примерно 2,5 – 3 мин. А за это время оба ВС сблизятся на 75 - 90 км.

При переходе на RVSM просматривается следующая схема: как при разрешении смены эшелона с использованием  продольного интервала (не менее 30 км), так и с использованием бокового интервала (не менее 10 км),  при расстоянии менее 100 км (в момент запроса экипажа о смене эшелона), нецелесообразно разрешать экипажу смену эшелона,  исходя из  увеличения  рисков  безопасности полётов.  Несомненно, что лучше экипажам пройти 3-4 мин в горизонтальном полёте до расхождения, чем принимать участие в опасных маневрах.

По-видимому, из-за того, что риски угрозы безопасности полётов при процедуре смены эшелонов на встречных курсах увеличиваются многократно, в документах ИКАО нет даже и рекомендаций для диспетчерского состава по применению этой потенциально опасной процедуры. Считается что лучше организовать воздушное движение по разведённым маршрутам, чем создавать сложности, увеличивать риски при выполнении полётов «по встречке», для того чтобы затем успешно бороться, и преодолевать возникающие при этом трудности. 

Но это как говорится «не про нас». У нас же, как в той песне: «И вновь продолжается бой и сердцу тревожно в груди!». А это означает, что о спокойной нормальной жизни нам остаётся только мечтать, а нужно всегда бороться и быть готовыми к борьбе с различными трудностями и при этом радоваться жизни.

Эта статья подготовлена по просьбе диспетчеров, проходящих обучение на КПК в Сибирском филиале Института Аэронавигации. Профессионалы, предвидя определённые сложности после 17 ноября, выражали пожелания иметь хотя бы какие-либо рекомендации, для того чтобы успешно работать в условиях RVSM.

Поскольку проблема обозначена, необходимо было всесторонне проанализировать её, найти пути решения, что и было сделано. Выражаю надежду, что это как-то поможет  в работе диспетчерского персонала.

Удачи Вам!