Методы повышения эффективности навигационного обеспечения Московской воздушной зоны

Московский район управления воздушным движением (УВД) является важнейшим элементом всей системы УВД России. Огромное количество отечественных и международных трасс проходит через Московский район УВД. Однако проблема эффективного использования воздушного пространства (ВП) Московского района УВД на данное время не является решенной. Это связано с рядом причин, к которым можно отнести следующие. Техническая оснащенность Московского района (MP) УВД средствами ближней навигации (СБН) не в полной мере удовлетворяет международным требованиям и не соответствует запросам отечественной гражданской авиации (ГА). Основную роль в навигационном обеспечении полетов MP УВД играют приводные радиостанции (ПРС), которые в большинстве своем работают с продленным ресурсом, требуют значительных материальных затрат по поддержанию их работоспособности или на замену. Сама технология полетов воздушных судов (ВС) по ПРС в значительной мере устарела и не соответствует современным требованиям.

Навигационная инфраструктура на базе ПРС не обладает необходимой навигационной точностью, не позволяет использовать бортовые автоматизированные средства управления полетом ВС, а это приводит к неэффективному использованию ВП, что недопустимо для такого важного района УВД, каковым является MP УВД.

Практически все перечисленные проблемы могут быть решены при внедрении спутниковых навигационных систем на базе концепции и технологий CNS/ATM [1−3,55]. Однако экономическое положение гражданской авиации России в данное время и на ближайшее будущее не позволяет решить задачу навигационного обеспечения MP УВД с помощью спутниковых систем в кратчайшие сроки и в достаточном объеме. Следовательно, необходимо искать пути решения поставленных задач в рамках реальных технических и экономических возможностей. Такие пути существуют и они рассматриваются в представленной диссертационной работе.

Целесообразно рассмотреть и проанализировать возможности внедрения систем ближней навигации на основе радиомаяков VOR/DME [20] и провести синтезирование на их базе единого радионавигационного поля, обеспечивающего полеты ВС по международным и внутренним трассам с требуемыми навигационными характеристиками (ТНХ) [20−22,28,29], а также по маршрутам зональной навигации (ЗНАВ) [3−5].

Здесь возникают задачи рационального размещения наземных позиций радиомаяков (РМ) VOR/DME с учетом обеспечения ТНХ, рекомендуемых ИКАО, и внедрение методов зональной навигации. При решении этих задач будут выполнены международные навигационные требования, повыситься уровень эффективности использования ВП, что приведет к повышению безопасности полетов в MP УВД [13,14,56−58].

Поэтому в предложенной работе определяются технические возможности поэтапного внедрения в MP УВД наземных РМ VOR/DME и, соответственно, поэтапного снятия с эксплуатации ПРС. Хотя рассматривается конкретно Московский район УВД, но предлагаемые подходы и методы решения задач навигационного обеспечения полетов ВС в районе УВД могут быть применены и в других районах России с достаточно высокой интенсивностью полетов ВС.

Таким образом, формируется следующая актуальная и важная научная задача: обеспечить высокую эффективность использования воздушного пространства в Московской воздушной зоне (МВЗ) и Московском районе УВД путем повышения точности навигационного обеспечения полетов ВС.

Целью работы является разработка методов анализа размещения наземных РМ VOR/DME для создания единого синтезированного навигационного поля в МВЗ и MP УВД.

Для достижения поставленной цели потребовалось:

1. Разработать методы использования расчетов пространственных рабочих зон систем ближней навигации для конкретного региона с целью проведения сравнительного анализа.

2. Проанализировать состояние навигационного радиотехнического обеспечения полетов в МВЗ и MP УВД и сформулировать предложения по совершенствованию этого обеспечения.

3. Разработать методы использования расчетов радионавигационного поля, создаваемого радиомаяками VOR/DME, для конкретных районов УВД.

На защиту выносится совокупность научных положений и результатов, содержащих решение задачи создания единого навигационного поля РМ VOR/DME в МВЗ и MP УВД, а именно:

• методы расчета пространственных рабочих зон систем ближней навигации для конкретных регионов с учетом особенностей местности размещения радионавигационных средств;

• анализ состояния навигационного радиотехнического обеспечения МВЗ и MP УВД и предложения по совершенствованию этого обеспечения;

• методы расчета радионавигационного поля, создаваемого радиомаяками VOR/DME в конкретном регионе с учетом рельефа местности.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

• разработаны прикладные методы расчета пространственных рабочих зон систем ближней навигации в конкретном районе УВД;

• проведен анализ состояния навигационного радиотехнического обеспечения в конкретном районе УВД;

• разработаны методы расчета навигационного поля создаваемого радиомаяками VOR/DME для конкретного района УВД.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты позволяют:

• строить пространственные рабочие зоны систем ближней навигации в конкретных зонах УВД;

• определять состояние навигационного радиотехнического обеспечения в конкретном районе УВД;

• рассчитывать навигационные поля, создаваемые радиомаяками VOR/DME для конкретных районов УВД.

Апробация.

Результаты работы докладывались на Международной НТК «Современные научно-технические проблемы ГА» (Москва, 1999), «ГА на рубеже веков» (Москва, 2001), на НТС «Концепция создания интегрированного оборудования, навигации, посадки, связи и наблюдения» (Москва, 2000), а также на межкафедральных семинарах МГТУ ГА.

Внедрение.

Результаты работы внедрены в МЦ АУВД, о чем имеются соответствующие акты о внедрении.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации

.

Работа состоит из Введения, 3-х разделов и списка цитируемой литературы. Общий объем составляет 117 стр. и включает 26 рис. и 10 табл.

Список литературы

составляет 58 наименований.

3.7 Выводы.

1. Увеличение угла закрытия, а от а=0° до а=1,5° уменьшает дальность прямой радиовидимости в 7 раз при высоте полета ВС Н=200 м, в 3,7 раза при Н=1 км, в 2,1 раза при Н=3 км и в 1,7 раза при Н=10 км. Влияние углов закрытия на дальность прямой радиовидимости РМ резко возрастает при уменьшении высоты полета ВС относительно поверхности.

2. Для холмистой местности, а также для местности городского типа рабочие зоны азимутально-дальномерного метода при углах закрытия а=1° составляют окружности с радиусом действия, равным 21 км при высоте полета ВС Н=400 м и < 1 м. мили и уменьшаются до окружностей с радиусом действия 13 км при §-тр < 600 м независимо от значений углов закрытия.

3. При уменьшении дальности прямой радиовидимости для метода дальномерно-дальномерного определения местоположения ВС радионавигационное поле при некотором Н не позволяет решать задачу нахождения координат ВС. Отсюда вытекает, что при использовании метода ДМЕ/ДМЕ необходимо тщательно выбирать позиции размещения РМ с целью минимизации углов закрытия.

4. При Н=400 м и бтр < 600 м и а=1° сплошное радионавигационное поле метода ДМЕ/ДМЕ исчезает.

5. На средних и больших высотах полета ВС дальномерно-дальномерный метод обеспечивает большую дальность действия СБН и более высокую точность определения координат ВС по сравнению с азимутально-дальномерным методом. Однако при переходе ВС в аэродромную зону на малых высотах полета очевидные преимущества имеет метод VOR/ДМЕ.