Transcript prezentacja - Aeroklub Warmińsko

IMPLEMENTACJA INNOWACYJNYCH
TECHNIK SATELITARNYCH GNSS NA
LOTNISKU OLSZTYN DAJTKI
Konferencja „Satelitarne metody wyznaczania pozycji
we współczesnej geodezji i nawigacji”
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
23-25.06.2014
LOTNISKO OLSZTYN – DAJTKI
Aeroklub Warmińsko-Mazurski istnieje już 68 lat. Lotnisko w zeszłym roku obchodziło swoją 100
rocznicę powstania. Nasze lotnisko należy do jednych z najnowocześniejszych i najlepiej
wyposażonych lotnisk aeroklubowych w Polsce.
W 2004 roku zmieniono infrastrukturę. Powstały nowoczesne hangary oraz budynek biurowo –
szkoleniowy.
LOTNISKO OLSZTYN – DAJTKI
Dwa lata później dzięki środkom unijnym do użytku zostały oddane dwa pasy
startowe, oświetlony pas asfaltowy o wymiarach 23x850m oraz najnowocześniejszy
w Polsce pas trawiasty o wymiarach 100x850m.
LOTNISKO OLSZTYN – DAJTKI
Na naszym terenie odbywają się
nie tylko loty szkolno –
rekreacyjne
(szybowcowe,
samolotowe, spadochronowe),
stacjonuje tu również Lotnicze
Pogotowie Ratunkowe oraz baza
p.poż. W ostatnich latach
zaobserwować można coraz
większą
ilość
lotów
turystycznych (z Niemiec, Litwy
oraz między polskimi lotniskami)
oraz
biznesowych.
Władze
Aeroklubu dążą do dalszego
rozwoju
lotniska
poprzez
budowę
infrastruktury
nawigacyjnej oraz nowoczesnej
stacji paliw.
CELE PROJEKTU
Głównym celem projektu „Implementacja innowacyjnych technik satelitarnych GNSS
na lotnisku Olsztyn – Dajtki” jest budowa infrastruktury nawigacyjnej w postaci
prototypowego podejścia do lądowania wg nawigacji obszarowej RNAV z użyciem
innowacyjnych technik satelitarnych GNSS dla lotnictwa GA. Instrumentalne
procedury podejścia do lądowania na lotnisku zarządzanym przez Aeroklub
Warmińsko – Mazurski przełożą się na podniesienie bezpieczeństwa wykonywania
operacji lotniczych, poprawę dostępności olsztyńskiego lotniska oraz wzrost
konkurencyjności regionu Warmii i Mazur.
Najważniejszym zadaniem instrumentalnych procedur lotu jest zapewnienie
bezpiecznego przewyższenia nad przeszkodami i terenem oraz bezpieczne
odseparowanie trasy lotu od innych samolotów w warunkach ograniczonej
widoczności ziemi.
Zastosowanie innowacyjnych technik satelitarnych GNSS może poprawić użyteczność
lotniska Olsztyn – Dajtki poprzez niższe minima, bez potrzeby instalacji tradycyjnych
(kosztownych) pomocy nawigacyjnych na lotnisku.
Lotnisko posiada utwardzoną drogę startową o wymiarach 23x850m. Wymiary drogi
startowej pozwalają na operacje lotnicze statków powietrznych w kategorii A i B.
Natomiast brak wyposażenia radionawigacyjnego na lotnisku umożliwia jedynie
wykonanie operacji lotniczych przy warunkach meteorologicznych dla lotów
z widzialnością (VFR) także w nocy dzięki zainstalowanemu systemowi oświetlenia na
pasie asfaltowym. Zwiększenie dostępności lotniska poprzez obniżenie dopuszczalnych
minimalnych warunków atmosferycznych dla operacji lotniczych możliwe jest tylko
poprzez wdrożenie odpowiedniej instrumentalnej procedury podejścia do lądowania
NAWIGACJA RNAV
Załogi statków powietrznych wykonujących lot RNAV do określenia swojej pozycji
wykorzystują sensory pomocy nawigacyjnych naziemnych (DME, VOR), pokładowych
systemów inercyjnych oraz satelitarnych systemów nawigacyjnych (GNSS). Jedynie te
ostatnie ze względu na dokładność wskazań, pozwalają na wykonanie
instrumentalnych podejść do lądowania.
Metoda nawigacji RNAV pozwala na zaprojektowanie procedur lotu po dowolnych
punktach niezależnie od lokalizacji pomocy nawigacyjnych.
NAWIGACJA RNAV
W związku z powyższym we wszystkich opublikowanych w Europie procedurach
instrumentalnych podejść do lądowania RNAV segment końcowego podejścia przebiega
wzdłuż osi drogi startowej. Jednak ze względu na lokalizację znaczącej przeszkody
lotniczej, tj. wieży telewizyjnej o wysokości 506 m.n.p.m. w odległości 6490m od progu
podejścia głównej drogi startowej mierzonej wzdłuż osi tej drogi i 1728m na południe od
osi drogi startowej, konieczne będzie odsunięcie nominalnej trasy procedury
od powyższej przeszkody, czyli zastosowanie podejścia z tzw. „off-setem”.
PRZESZKODY TERENOWE
LOTNISKO
komin
Pas startowy
Wieża TV
komin
WPROWADZANE PROCEDURY
W ramach projektu planuje się opracowanie procedur RNAV (GNSS) NPA oraz APV
SBAS dla obydwu kierunków drogi startowej (RWY).
RNAV (GNSS) NPA to podejście nieprecyzyjne bez wskazań pionowych prawidłowego
położenia statku powietrznego na ścieżce zniżania.
APV SBAS to podejście, w którym prawidłowe położenie statku powietrznego
względem ścieżki zniżania wyznaczone jest przez dane pochodzące z nawigacyjnego
systemu satelitarnego. Tak więc pokładowy system nawigacyjny może określić
zarówno położenie poziome jak i pionowe opierając się na sygnałach pochodzących
z systemu satelitarnego np. GPS wspomaganego przez satelitę EGNOS.
Podejście do lądowanie z prowadzeniem pionowym APV będzie procedurą
nieprecyzyjną, w którym pilot otrzyma informacje o swoim położeniu, pochodzące
z wyliczeń urządzeń pokładowych wykorzystujących dane systemu GPS, wzbogacone
o poprawki z geostacjonarnych satelitów europejskiego systemu EGNOS.
ELEMENTY POZWALAJĄCE NA WPROWADZENIE I
KORZYSTANIE Z SYSTEMU GNSS:
1.
Profesjonalna stacja pogodowa
a) czujnik wiatru przyziemnego z możliwością mierzenia
siły podmuchów
b) barometr cyfrowy z podawaniem QFF, QFE, QNH i
trendu ciśnienia
c) czujnik temperatury i wilgotności powietrza
d) celiometr – urządzenie służące do mierzenia wysokości
podstawy chmur
e) czujnik pogody bieżącej z możliwością wykrywania
opadów atmosferycznych oraz mierzenia widoczności
poziomej
f) bezprzewodowa transmisja danych do jednostki
centralnej z możliwością ich prezentacji w formie
graficznej oraz eksportem na stronę www
ELEMENTY POZWALAJĄCE NA WPROWADZENIE I KORZYSTANIE Z SYSTEMU GNSS:
2. Urządzenia do wizualnej sygnalizacji ścieżki
podejścia PAPI na obu kierunkach pasa
startowego.
Procedura podejścia NPA wg GNSS jest
procedurą
nieprecyzyjną,
co
oznacza,
że pilot prowadzony jest przez urządzenia
nawigacyjne tylko w płaszczyźnie poziomej.
Procedura APV natomiast zapewnia prowadzenie
w płaszczyźnie pionowej i poziomej, ale tylko do
określonej wysokości decyzyjnej (300ft). Ostatni
fragment podejścia pilot musi wykonać oceniając
wzrokowo czy jest na odpowiedniej wysokości. W
tym celu powszechnie stosuje się na świecie
urządzenia
PAPI,
sygnalizujące
światłami
odpowiedniego koloru czy podejście jest za
wysokie, za niskie czy prawidłowe.
ELEMENTY POZWALAJĄCE NA WPROWADZENIE I KORZYSTANIE Z SYSTEMU GNSS:
3. Stacja monitorująca sygnał EGNOS
Stacja referencyjna GNSS, w skład której
będzie wchodzić:
a) odbiornik wraz z systemem
antenowym (sygnały GPS i EGNOS)
b) jednostka komputerowa rejestrująca
dane, system archiwizacji danych
oraz niezbędne oprogramowanie
ELEMENTY POZWALAJĄCE NA WPROWADZENIE I KORZYSTANIE Z SYSTEMU GNSS:
4. Samolot z wyposażeniem nawigacyjnym do wykonywania podejść w oparciu
o GNSS
5. Opracowanie Numerycznego Modelu Terenu lotniska oraz terenu niezbędnego
do wykonania podejścia do lądowania
6. Opracowanie operatu przeszkodowego lotniska Olsztyn-Dajtki
7. Opracowanie mapy procedur RNAV (GNSS) NPA+APV SBAS
8. Projekt struktur przestrzeni powietrznej, publikacja standardowych tras dolotowych,
analiza kolizyjności z sąsiednimi lotniskami, projekt struktur przestrzeni powietrznej
PORÓWNANIE SYSTEMU ILS I RNAV
System ILS jest obecnie standardowym radiowym
systemem nawigacyjnym umożliwiającym
precyzyjne prowadzenie samolotu od granicy
zasięgu do pewnego punktu na ścieżce schodzenia
lub do punktu przyziemienia na pasie startowym.
Prawie każde większe lotnisko posiada co najmniej
jeden kierunek podejścia obsługiwany przez system
ILS. ILS Kategorii I (CAT I) pozwala na precyzyjne
podejście i lądowanie wg wskazań przyrządów,
przy:
a) wysokości decyzji nie mniejszej niż 60 m (200
stóp); oraz
b) widzialności nie mniejszej niż 800 m
PORÓWNANIE SYSTEMU ILS I RNAV
Ma on jednak kilka wad, np:
 wyznacza w przestrzeni tylko jedną ścieżkę podejścia, ścieżka ta jest linią prostą;
 posiada tylko 40 kanałów pracy, co może być problemem przy kilku lotniskach
mieszczących się niedaleko siebie;
 jest ciągle zagrożony zakłóceniami ze strony rozgłośni pracujących na sąsiednich
częstotliwościach;
 ma wysokie wymagania co do lokalizacji, teren przed antenami musi być
wyrównany, a odbicia sygnału od gruntu i budynków mogą powodować zakłócenia
 koszt budowy i eksploatacji ILS to ok. 4 miliony złotych.
 roczny koszt utrzymania to ok. 250 tyś. zł
PORÓWNANIE SYSTEMU ILS I RNAV
Głównymi zaletami systemu RNAV GNSS są:
• Zwiększona dokładność nawigacji, co zwiększa powtarzalność trajektorii lotu; np.
pozwala unikać przelotów nad obszarami wrażliwymi akustycznie.
• Większa dowolność / elastyczność w ustalaniu trajektorii lotu w ramach zdolności
statku powietrznego; np. pozwala na optymalną organizację ruchu lotniczego,
skrócenie tras lotu, osiąganie optymalnych gradientów wznoszenia / zniżania
(co prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa i w konsekwencji emisji CO2).
• Optymalizacja infrastruktury radionawigacyjnej; wykorzystanie systemów
satelitarnych co pozwala na racjonalizację naziemnej infrastruktury ( zmniejszenie
nakładów inwestycyjnych i kosztów utrzymania).
• Zmniejszenie obciążenia Kontroli Ruchu Lotniczego (ATC) i załogi.
• Minima operacyjne do lądowania zbliżone do procedur konwencjonalnych systemów
radionawigacyjnych, np. ILS
PODSUMOWANIE
Podejście GNSS to sposób naprowadzania samolotów na pas, do którego nie potrzeba
żadnych urządzeń instalowanych na lotnisku. System opiera się na satelitach GPS,
dodatkowo (dla zwiększenia dokładności i niezawodności) uzupełnianych przez sygnał
z naziemnych stacji EGNOS, zlokalizowanych w całej Europie. Jego zaletą jest to, że
podejście wg GNSS może wykonać każdy samolot, wyposażony w odbiornik GPS nowej
generacji, a takie są już na standardowym wyposażeniu nawet najmniejszych
produkowanych seryjnie samolotów. Podejście GNSS nie wymaga (w przeciwieństwie od
powszechnie stosowanych na dużych lotniskach bardzo drogich systemów ILS) żadnych
urządzeń naziemnych. Wprawdzie podejścia GNSS nie są tak dokładne, jak ILS i nie
mogą być wykonywane w bardzo trudnych warunkach pogodowych (gęsta mgła, bardzo
niskie podstawy chmur) – jednak i tak znacząco poprawią dostępność lotniska OlsztynDajtki. W chwili obecnej piloci mogą na nim lądować wyłącznie w lotach VFR (Visual
Flight Rules) – czyli przez cały czas muszą wzrokowo obserwować teren.
W dni pochmurne oznacza to konieczność pozostania pod chmurami, na niskich
wysokościach, co praktycznie wyklucza (ze względu na bezpieczeństwo i ekonomię) loty
na dalsze dystanse i loty większymi samolotami. Podejście GNSS jest podejściem
instrumentalnym, co oznacza, że można je wykonywać w locie IFR (Instrument Flight
Rules - wyłącznie w oparciu o przyrządy). Tak więc będzie można „przebić” warstwę
chmur – jedynym warunkiem koniecznym do lądowania będzie dostrzeżenie wzrokowo
pasa startowego na tak zwanej wysokości decyzyjnej, która wyniesie około 300 stóp
(100m) nad terenem.
Podejścia tego typu są już powszechnie stosowane w tak zwanym „małym lotnictwie”
w USA, od kilku lat są też stopniowo wprowadzana na mniejszych lotniskach Europy
Zachodniej. W Polsce do tej pory podejścia RNAV zostały wprowadzone jedynie na
lotniskach kontrolowanych. Dajtki mają więc szansę stać się pierwszym z kilkudziesięciu
polskich lotnisk aeroklubowych, gdzie będzie można wykonać podejście GNSS.
DZIĘKUJEMY
mgr Magdalena Łukaszewicz
mgr Konrad Trochimiuk
Aeroklub Warmińsko-Mazurski
ul. Sielska 34
10-802 OLSZTYN
tel/fax. 89 527 52 40
email: [email protected]