Радио против видео: нужна ли самолетам автономная посадка вслепую

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика. Сами по себе садятся тяжелые разведывательные беспилотники типа Global Hawk, в автоматическом режиме спускается к полосе таинственный американский челнок X-37, и все мы помним, как возвращался из своего первого и единственного орбитального полета советский космический корабль «Буран». Но большинство из нас по-прежнему интересует вопрос: а что там с пассажирскими самолетами?
Радио против видео: нужна ли самолетам автономная посадка вслепую

Посадка – самый сложный и рискованный этап полета пассажирского лайнера, тут случаются и неудачные касания взлетно-посадочной полосы, и выкатывание за ее пределы. Поэтому именно последние минуты воздушного путешествия (когда вдобавок ко всему самолет слегка потряхивает в вечно турбулентных нижних слоях атмосферы) вызывают максимум отрицательных эмоций у аэрофобов. Однако технологии, позволяющие максимально снизить роль человеческого фактора при приземлении, созданы уже давно, а сейчас, похоже, в этой области наступает новая эра.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Схема движения самолета по глиссаде по указаниям КГС

Летим на маяк

Способность современных лайнеров к выполнению автоматической посадки стала развитием курсо-глиссадной системы (КГС), которую начали разрабатывать в США еще в 1930-x, а уже в начале 1940-х разрешили для использования в гражданской авиации. Основные элементы этой системы – два радиомаяка, курсовой и глиссадный.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Курсовые маяки – это ряд отдельных антенн, размещенных на стойках недалеко от торцов взлетно-посадочных полос. Их функция – создание двух горизонтальных диаграмм излучения. Анализируя разницу частотных характеристик «радиолепестков», аппаратура лайнера не дает машине отклоняться от осевой линии полосы. Примерно по такому же принципу работает глиссадный радиомаяк. Его роль – помочь самолету точно выдержать угол снижения с высоты аэродромного круга до касания полосы. Ошибка обернется посадкой с перелетом или недолетом, что, скорее всего, приведет к серьезному авиапроисшествию. На приборах это выглядит как совмещение положения летательного аппарата с точкой пересечения двух перпендикулярных линий – курсовой и глиссадной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Airbus А350-1000

В зависимости от оборудования как аэродрома, так и самолета возможен заход на посадку по нескольким категориям и подкатегориям КГС. На категорию 1 (Cat I) экипаж полагается до высоты 60 м. Это высота принятия решения, когда командир воздушного судна определяет, будет выполнена посадка или это сопряжено с риском и надо уходить на второй круг. Категория 2 (Cat II) позволяет снизить высоту принятия решения до 30 м, и наконец для категории III высота принятия решения отсутствует. Фактически самолет при помощи аэродромного оборудования самостоятельно определяет параметры посадки и уже не нуждается в помощи. Самая продвинутая категория – Cat III C. Это практически автономная посадка вслепую – с помощью автопилота. Пилоты остаются за штурвалами или сайдстиками, но приближающейся полосы они могут и не увидеть, если ее, скажем, заволокло плотным туманом.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Посадочная полоса
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чем «Боинг» хуже «Трайдента»

Надо сказать, что изначально КГС разрабатывалась не для того, чтобы превратить пассажирский самолет в беспилотник, а именно для помощи экипажу при посадке в условиях ограниченной видимости. Как ни странно, на определенном этапе вперед вырвались европейцы. Первыми лайнерами, сертифицированными по категории 3, стали французский Sud Aviation Caravelle и британский Hawker Siddeley HS-121 Trident. Это произошло в 1968 году. Американцы же долгое время не придавали этой теме должного значения. КГС, особенно на технологическом уровне 1960-х, хорошо работает при низкой видимости, но не слишком надежна при сильных порывах ветра, особенно бокового. Как посчитали в Америке, плохая видимость (например, в результате снежной бури) редко обходится без буйства атмосферы, так что применение КГС все равно окажется невозможным. Когда в английских авиакомпаниях пришло время менять парк своих родных «трайдентов» на американские Boeing 757, британцы были немало озадачены отсутствием в новейших лайнерах возможностей для посадки в затрудненных условиях.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Как лайнер ориентируется в пространстве

На самом деле осуществлять посадку при низкой видимости или даже в ее отсутствие лайнеру помогают не только маяки КГС, но и другая техника. Например, на самолетах, сертифицированных по категории Cat III обязательно применяются радиовысотомеры – локаторы, точно определяющие расстояние до поверхности. Немалую роль играют маркерные радиомаяки, направляющие строго вверх узконаправленный луч, который дает пролетающему лайнеру информацию о расстоянии до ВВП. Большую помощь навигации в гражданской авиации оказало появление систем глобального позиционирования, в особенности GPS, которая фактически сделала ненужными маркерные маяки (в некоторых странах от них уже отказываются).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Распознавание образов

Лечу как вижу

Как бы то ни было, возможность посадки вслепую или автоматической посадки, обеспечиваемой постоянным совершенствованием КГС, связана в первую очередь с оборудованием аэропорта, и в мире, в том числе и в развитой его части, есть еще немало воздушных гаваней, оборудованных по первой или второй категориям КГС. Сейчас же отрабатывается другая идея – научить само- лет рулить, взлетать и садиться с минимальной помощью наземного оборудования.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В последние пару лет один из мировых грандов гражданской авиации – европейский концерн Airbus – разрабатывает систему ATTOL. Эту аббревиатуру можно расшифровать как «автономные руление, взлет и посадка». Задача проекта – создать пассажирский самолет, который сможет пилотировать себя сам, полагаясь на распознавание видимых объектов и самообучающийся искусственный интеллект. То есть оценивая ситуацию и принимая решения, как это делал бы настоящий пилот. Программа уже вышла далеко за рамки расчетов и гипотез.

16 января A350-100 совершил автономный взлет, демонстрируя возможности нового типа автономного пилотирования. Испытание проходило на домашнем аэродроме Airbus в пригороде Тулузы Бланьяке. Пилоты лишь поставили РУДы во взлетный режим, а дальше лайнер сделал все сам. Разбежался, аккуратно поднял нос и наконец взлетел. В этот же день было проведено еще семь тестовых взлетов, и все они прошли без каких-либо проблем. 29 июня испытания продолжились. Опираясь на визуальную информацию и алгоритмы распознавания объектов, самолет совершил посадку, уникальную в своем роде. Демонстрации предшествовали 450 ч полетов, в ходе которых собирались сырые видеоданные, которые подлежали обработке для определения оптимальных алгоритмов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Курсовой маяк

Интересно, что идея автономного полета по визуальным ориентирам пришла в «большую авиацию» из программ разработки автономного воздушного такси. Этой тематикой занимается инновационное подразделение Airbus – компания Acubed. Ей же был инициирован проект Wayfinder, в рамках которого и создаются алгоритмы автономного полета.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как уже говорилось, автоматическая посадка по Cat III C производится в практике гражданской авиации нечасто. Во-первых, потому что не все аэродромы располагают нужным оборудованием, и, во-вторых, из-за ограничений по состоянию воздушной среды: при сильном боковом ветре твердая рука пилота предпочтительней «умной» техники. Однако система, демонстрируемая Airbus, пока не может считаться конкурентом курсо-глиссадной системы. Вспомним, что разрабатывалась она прежде всего для посадок в условиях плохой видимости, а как с ней быть, если лайнер полагается в основном на «картинку»? Возможно, затем обе системы будут как-то интегрированы, но в чем точно нет сомнений – это в том, что нас ждет более безопасное авиационное будущее.