Правила полетов и технологии в новых эксплуатационных окружениях БАС
Развитие гражданской беспилотной авиации и ее интеграция в ВП приводит к появлению новых пользователей воздушного пространства, новых типов воздушных судов и операций, в первую очередь «беспилотных», в нижнем воздушном пространстве и над городскими агломерациями, многократному увеличению интенсивности воздушного движения.
О современной системе организации воздушного пространства, эксплуатационном окружении БАС, концепции «цифрового полета» рассказал советник генерального директора НИЦ «Аэроскрипт» Владислав Шифрин.
Существующая система ОрВД имеет значительные ограничения в части нагрузки как на диспетчерский персонал, так и на технические средства CNS. Последнее, в первую очередь, касается использования радиочастотного спектра и обеспечения требуемых покрытия/характеристик на малых высот.
Дальнейшее масштабирование современной системы ОрВД на операции БАС (особенно с высоким уровнем автономности) в условиях новых эксплуатационных окружений (ЭО) невозможно, и потребует новых подходов к технологиям и процедурам обеспечения безопасности полетов БАС.
Мировые центры развития гражданской авиации, такие как ИКАО, FAA, Боинг, Аэрбас, НАСА, Mitre опубликовали собственные концепции будущего развития ОрВД на основе обеспечения пользователей ВП сервисами «цифровой ситуационной осведомленности» [ИКАО, High-Level Concept Paper on a Changing Environment for Flight Rules] в новых ЭО.
Используется терминология: цифровая ситуационная осведомленность (digital situational awareness), цифровой полет (Digital Flight), правила цифрового полета (DFR — Digital Flight Rules).
В ходе 41 ассамблеи ИКАО, прошедшей в Монреале в октябре 2022 года, инициирована дискуссия о пересмотре системы классификации воздушного пространства в целях обеспечения ее соответствия нынешним и будущим требованиям в отношении дистанционно пилотируемых авиационных систем (ДПАС), воздушного движения в городских условиях, коммерческих космических и сверхзвуковых полетов.
Наши исследования [Концептуальные основы Технологической программы интеграции БАС в ВП РФ] также показали необходимость выделения/формулирования новых ЭО в качестве концептуальной основы для решения задачи «интеграции БАС».
Новые эксплуатационные окружения
Одним из фундаментальных факторов, который необходимо учитывать при реализации на технологическом уровне задачи «интеграции БАС», является понятие эксплуатационного окружения (ЭО) БАС.
ЭО определяет условия эксплуатации БАС различного назначения и служит основой для формирования эксплуатационных требований к технологиям интеграции БАС и нормативной базы. В большой степени это относится к требуемым характеристикам связи, навигации, наблюдения (RCNSP — required CNS performance) и к требуемым характеристикам данных, которые по аналогии можно назвать RDP — required data performance.
С технологической точки зрения ЭО характеризуется: предоставляемыми сервисами (обслуживание), а также используемыми технологиями CNS+S (связь, навигация, наблюдение + спектр) и данными (метео, аэронавигационные, геопространственные, плотность населения, данные о покрытии/характеристиках технических средств CNS).
Имеет смысл прежде всего выделить два основных типа ЭО:
- Традиционные ЭО ОрВД — ВП, традиционно эксплуатируемое пилотируемой авиацией и обслуживаемое системой ОрВД (ATM), в РФ:
1.1. Контролируемое ВП (классы А и С)
1.2. Неконтролируемое ВП (класс G) - Новые типы ЭО
2.1. ЭО очень малых высот — ВП «очень малых высот — ОМВ» (VLL — very low level) — ВП, где полеты пилотируемой авиации обычно не осуществляются, но могут выполняться на основании специальных разрешений. В ВП VLL осуществляют полеты в основном малые БВС ниже условных 150 м над землей.
2.2. ЭО новой аэромобильности — ВП новой аэромобильности (AAM — advanced air mobility) [Концепция Новой аэромобильности РФ (RuAM), АЭРОСКРИПТ, 2022 г]. В первую очередь к этому типу ЭО относится «городская аэромобильность — ГАМ» (UAM — urban air mobility) — ВП, где в перспективе осуществляют полеты в основном БВС, перевозящие пассажиров и грузы над городскими агломерациями на высотах выше VLL и примерно до 1000-3000 м (предельная высота уточняется).
Правила полетов и технологии
Как визуальные правила полетов (ПВП, VFR) ограничены органами чувств человека, управляющего ВС в кабине, так же и правила полетов по приборам (ППП, IFR) ограничены возможностями человека в центре диспетчерского управления системы УВД и техническими средствами CNS/ATM (последние — в отношении пропускной способности и зоны покрытия).
Новые типы операций, в которых пилот находится на земле (дистанционно пилотируемые авиационные системы — ДПАС), и автономные БВС плохо приспособлены к ППП, тем хуже, чем выше уровень автономности.
Несколько десятилетий назад ППП опирались на инновационные технологии радиосвязи и радиолокации, которые позднее трансформировались в концепцию ИКАО CNS/ATM. Существующий технологический уровень цифровых технологий (данные, цифровые радиолинии, алгоритмы, вычислительные мощности, методологии управления сложностью) позволяет перейти к новым правилам полетов, которые в НАСА, Digital Flight названы DFR — правила цифровых полетов (ПЦП). ИКАО использует термин «цифровая ситуационная осведомленность».
Концепция «цифрового полета» предусматривает самоэшелонирование БАС/пилота на основе информации цифровых сервисов, которые основаны на данных и новых технологиях CNS+S.
Требования к новым технологиям обеспечения полетов диктуются уровнем рисков целевого ЭО. Более высокие риски требуют более высоких характеристик CNS и данных, что определяет также затраты на разворачивание инфраструктуры и обеспечение требуемого уровня гарантии проектирования (DAL) в процессе разработки.
Эксплуатационная концепция «цифрового полета» предусматривает ответственность эксплуатанта за деконфликтинг на основе квалифицированных регулятором технических средств обеспечения информацией.
Таким образом, в процессе полета участвует новый тип поставщика услуг — провайдер цифрового информационного обслуживания (ПЦИО), который фактически (в конечном итоге) будет представлять собой техническую систему, когда для этого будет достигнут необходимый уровень зрелости технологий и процедур.
Правила квалификации ПЦИО зависят от уровня рисков (ЭО и влияния сервиса на безопасность) и могут предусматривать применение более низкого DAL или в условиях низких рисков — отсутствия требований к квалификации.
Модель зрелости
Реализация концепции «цифрового полета» в полной мере — перспектива 10-20 лет в зависимости от прилагаемых усилий.
Как и в других проектах и областях человеческой деятельности, целесообразно двигаться поэтапно по мере зрелости рынка, технологий и процедур.
На начальном этапе имеет смысл сформулировать границы эксплуатационных окружений (ЭО) и ограничить внутри этих границ операции так, чтобы был обеспечен приемлемый уровень рисков и эффективность для бизнеса с опорой на технологии и процедуры, которые продемонстрировали требуемый уровень зрелости.
В такой постановке одним из определяющих факторов является процесс управления рисками, который является инструментом для создания и масштабирования зон для операций БАС.
Целесообразно на первых этапах выделить новые ЭО в отдельные классы ВП, тем более что используемое ими ВП сегодня не используется или используется ограниченно пилотируемой авиацией.
По мере демонстрации эксплуатационной пригодности новых технологий и процедур ограничения могут сниматься и классы ВП объединяться на пути к полной интеграции беспилотной и пилотируемой авиации в едином ВП.
Чтобы оставить комментарий - авторизуйтесь через