Przeznaczenie

ACAS jest akronimem określenia Airborne Collision Avoidance System, czyli systemu unikania kolizji w powietrzu. Funkcjonującą obecnie implementacją tego systemu jest TCAS II (Traffic alert and Collision Avoidance System, wymawia się fonetycznie: tikas). Piszę o nim niejako przy okazji, ponieważ wykorzystuje on pokładowe transpondery systemu SSR. Samoloty posługujące się TCAS-em są wyposażone w interrogatory i zapytują inne samoloty znajdujące się w pobliżu w relacji powietrze – powietrze, otrzymując od nich odpowiedzi. Na podstawie ich analizy komputerowej system określa, które z nich stanowią potencjalne zagrożenie i zobrazowuje to na specjalnym wskaźniku.

Zasada działania

TCAS wykorzystuje dane o odległości i wysokości otrzymane w rezultacie zapytywania innych samolotów. Jest on całkowicie uzależniony od tych odpowiedzi. Jeżeli transpondery sąsiednich samolotów nie pracują z powodu np. awarii, lub są wyłączone, TCAS nie będzie w stanie wykryć zagrożenia. Na wskaźniku (wyświetlaczu) urządzenia, stosując umowne symbole graficzne, system zobrazowuje namiary pobliskich samolotów oraz ich względne wysokości. Komputer systemu śledzi trasy samolotów, zmiany ich prędkości i wysokości, (jeżeli informacje o wysokości są wysyłane w modzie C lub S) w celu przewidywania kolizji. W przypadku, gdy uzna, że samolot w pobliżu stanowi zagrożenie, podaje pilotowi instrukcje w formie graficznej i głosowej (syntetyczny głos w języku angielskim) do wykonania manewru dla uniknięcia zderzenia. Jeśli samolot stanowiący zagrożenie jest również wyposażony w TCAS, łącze transmisji danych pracujące w modzie S zapewnia koordynację manewrów obu samolotów. Jeżeli natomiast zagrażający samolot nadaje odpowiedzi jedynie w modzie A, TCAS będzie traktował taki samolot jako lecący na tej samej wysokości.

zobrazowanie - brak zagrożenia

Panel kontrolny transpondera samolotu wyposażonego w TCAS posiada dodatkowe przełączniki powiązane z tym systemem. Przełącznik „A/N/B” pozwala wybrać przedział wysokości względnej, w którym będą zobrazowane inne samoloty. W położeniu „N” (Normal) zobrazowane są samoloty lecące do 2700 stóp niżej i wyżej (ok. 900 metrów). W położeniu „A” (Above) wyświetlane są te, których różnica wysokości jest mniejsza niż 7000 stóp powyżej i 2700 stóp poniżej, natomiast po wybraniu położenia „B” (below) ostatnie wartości zamieniają się miejscami.

Informacje TCAS-a wyświetlane są na kolorowym wskaźniku LCD, który jest również wariometrem, czyli wskaźnikiem prędkości pionowej, w jednym z wybranych przez pilota zakresów odległości, np. 4, 8 lub 16 mil morskich. Załóżmy na przykład, że samolot leci na poziomie lotu FL100, czyli 10000 stóp i zbliża się do niego samolot lecący z przeciwnym kursem i zniżający się do tego samego poziomu, czyli mówiąc slangiem kierowców „jedzie na czołowe”. Gdy znajdzie się w odległości wybranego zakresu wskaźnika, np. 16 mil oraz w zadanym zakresie wysokości, a nie stanowi jeszcze zagrożenia, zostanie on zobrazowany w formie niebieskiego rombu, co pokazałem na obrazku. Dwucyfrowa liczba nad symbolem wskazuje jego względną wysokość w hektostopach. Jeżeli zbliżający się samolot wznosi się lub zniża z prędkością pionową większą niż 500 stóp na minutę, obok wyświetli się strzałka skierowana do góry lub w dół. Brak wskazań wysokości oznacza, że TCAS nie odbiera o niej informacji. W naszym przykładzie informacja ta jest odbierana i jak pokazuje rysunek, samolot jest 10 hektostóp wyżej i zniża się.

zobrazowanie - TA

Gdy TCAS uzna, że samolot stanowi zagrożenie i do zderzenia pozostało około 40 sekund, generuje „Traffic Advisory” (TA), czyli ostrzega o ruchu w pobliżu. Symbol na wyświetlaczu przyjmuje kształt żółtego, wypełnionego kółka, pojawia się też ostrzeżenie podawane syntetycznym głosem: „TRAFFIC TRAFFIC” po to, żeby pilot bacznie obserwował przestrzeń i wskazania wyświetlacza (następny obrazek).

zobrazowanie - RA

Gdy TCAS obliczy, że do kolizji zostało 25 sekund, generuje „Resolution Advisory” (RA). Symbol na wyświetlaczu przyjmuje kształt czerwonego, wypełnionego kwadratu i syntetyczny głos podaje instrukcję, którą pilot, jeśli mu życie miłe, powinien natychmiast wykonać, np. „CLIMB CLIMB”, czyli wznoś się lub „DESCEND DESCEND”, czyli zniżaj się. Dodatkowo na obwodzie wyświetlacza pojawia się pierścień wyświetlający w kolorze zielonym wymaganą dla uniknięcia kolizji wartość prędkości wznoszenia lub zniżania, a w kolorze czerwonym wartości zabronione. Jeżeli nie jest wymagane wykonywanie jakiegokolwiek manewru (np. ten lecący z przeciwka ma TCAS na pokładzie i dostał komendę do wznoszenia), usłyszymy komunikat „MONITOR VERTICAL SPEED”. W przypadku, gdyby transponder zagrażającego samolotu nadawał tylko w modzie A (brak informacji o wysokości), nasz TCAS ostrzegałby o ruchu (TA), ale nie podawałby instrukcji dla rozwiązania konfliktu (RA). W naszym przykładzie pilot właśnie wykonuje instrukcję, czyli wznosi się, co widać po położeniu wskazówki wariometru (trzeci obrazek).

Ufff! Niedoszły zabójca nas minął. TCAS uznał, że nie stanowi on już zagrożenia i podaje stosowny komunikat: „CLEAR OF CONFLICT”. Jak widzieliśmy, TCAS II podawał instrukcje RA dotyczące manewrów tylko w płaszczyźnie pionowej. Następna generacja systemu, czyli TCAS III zapewni wykonywanie manewrów również w płaszczyźnie poziomej.

Ograniczenia

Oczywiście system nie jest idealny. Jeśli ma działać niezawodnie, statki powietrzne w przestrzeni kontrolowanej powinny być wyposażone w sprawne urządzenia TCAS, a jeżeli nie mogą ich mieć wszystkie (obowiązek ich posiadania regulują przepisy ICAO), to pozostałe powinny mieć sprawne transpondery nadające w modach A i C. TCAS w opisanej tu wersji ma problemy jeżeli jednocześnie wystąpi więcej niż jeden konflikt w ruchu, co może się zdarzyć w zatłoczonej przestrzeni. Znany jest przypadek zderzenia dwóch dużych samolotów nad Szwajcarią, kiedy jeden z pilotów wykonywał instrukcje TCAS-a, a drugi kontrolera. Wszyscy znajdujący się na ich pokładach zginęli, w tym wiele dzieci, kilka lat później zginął też szwajcarski kontroler, zastrzelony z zemsty za rzekome spowodowanie katastrofy. Należy mieć nadzieję, że następne wersje systemu oraz procedury operacyjne dotyczące ich stosowania pozwolą uniknąć podobnych zdarzeń.