ВНЕДРЕНИЕ НОВОЙ СХЕМЫ ПРИБЫТИЯ RNAV ДЛЯ АЭРОДРОМА «МИНСК-2»

Долгое время упорядочение потоков прибывающих ВС во многих аэропортах мира осуществлялось крепко укоренившимися и не самыми безопасными методами, как известно, повсеместно использовалось векторение и мало внимания уделялось какой-либо оптимизации. С улучшением эксплуатационной среды, вызванным повсеместным внедрением концепции PBN, в том числе в Республике Беларусь, все постепенно стало меняться. Концепция PBN предъявляет следующие требования к оборудованию: точность, целостность, эксплуатационная готовность, непрерывность и функциональные возможности. На данный момент приоритетными вариантами модернизации процессов формирования очередности являются определенные схемы, которые в зависимости от их структуры позволяют производить слияние или растяжение траектории, тем самым производя упорядочение.

Наиболее насущная краткосрочная цель многих ПАНО − рационализация обслуживания прибывающих воздушных судов. Данную задачу предполагается осуществить за счет внедрения достаточно новых, но уже для многих известных схем «тромбон» и «point merge». Их отличительные особенности, обусловленные преимуществами зональной навигации, упрощают процесс выстраивания очередности, сокращают количество команд пилотам и обеспечивают эффективное использование воздушного пространства.

Принимая во внимание выгодное географическое положение Республики Беларусь, стабильный рост авиаперевозок, а также прогнозы ведущих авиаперевозчиков, о скачкообразном росте интенсивности, ожидаемом к 2025 году, следует считать высокоприоритетной задачей рассмотрение доступных методов упорядочения потоков воздушного движения.

Большое количество ограничений при планировании внедрения любой из процедур прибытия с использованием «тромбон» или «point merge» налагается особенностями взятой структуры TMA. Естественно, масштабируемость и богатство геометрических вариаций каждой из них предоставляют возможность приспособить схемы практически в любых условиях, но, тем не менее, итоговое количество и характер таких ограничений может ясно определить целесообразность того или иного метода упорядочения. Основополагающие характеристики TMA при оценке пригодности представляются в виде:

• количества входящих потоков, определяется точками под;
• количества используемых ВПП;
• режима использования ВПП;
• имеющегося в распоряжении воздушного пространства;
• сложностью разделения прибывающих и вылетающих потоков;
• для point merge особую роль играет эшелон перехода.

В текущей структуре воздушного пространства Минского TMA заходы на посадку осуществляются с использованием стандартных маршрутов прибытия STAR незамкнутого типа, для их эксплуатации установлено 14 точек, от которых они и прокладываются. Для посадки применяются 2 направления ВПП - 13/31, I и II категории соответственно. Расстояния от ПОД до КТА в текущей структуре ВП TMA соответствуют значениям в диапазоне от 33.3 до 46.1 nm IAF размещены на расстоянии 16 nm и высоте 4000 ft. Значение эшелона перехода является динамичным и изменяется в зависимости от давления на территории Республики Беларусь, эшелон перехода, равный:

• FL70 (2150 м) - при минимальном давлении на территории Республики Беларусь, приведенном к среднему уровню моря по стандартной атмосфере, от 1013,3 гектопаскаля и выше;
• FL80 (2450 м) - при минимальном давлении на территории Республики Беларусь, приведенном к среднему уровню моря по стандартной атмосфере, от 977,2 гектопаскаля до 1013,2 гектопаскаля;
• FL90 (2750 м) - при минимальном давлении на территории Республики Беларусь, приведенном к среднему уровню моря по стандартной атмосфере ниже 977,2 гектопаскаля. Высота перехода, равна 6000 ft (1850 м).

Для осуществления упорядочения прибывающих ВС на данный момент как основной способ применяется векторение. Также в наиболее оптимальных местах с учетом опасных и запретных зон располагаются зоны ожидания, которые позволяют задерживать потоки ВС, тем самым увеличивая пропускную способность. С возрастанием количества обслуживаемых ВС стало ясно, что постоянное участие диспетчера, скудная осведомленность экипажа, избыток радиосвязи, наращивающий вероятность ошибок, полная зависимость от человеческих возможностей и отсутствие четкой систематизации заметно ухудшают эффективность и безопасность используемых методов упорядочения. Таким образом, в условиях непрерывно растущего спроса на ОВД и стремления соответствовать современным международным стандартам была четко обозначена необходимость модернизации.  В рамках реализации концепции PBN в Республике Беларусь, такой шаг было решено произвести за счет внедрения новых схем прибытия на основе RNAV. В следствии чего рабочей группой предприятия «Белаэронавигация» была разработана и просчитана схема прибытия «тромбон» [1].

 Как можно видеть, данная схема, адаптированная к переработанной, но еще не введенной структуре Минского TMA, отлично вписывается в ее рамки и, исходя из расчетов, обладает достаточными преимуществами по отношению к существующей системе регулирования прибывающего потока. Но в то же время, учитывая прогрессирующий рост воздушных перевозок, осуществление любой модификации устоявшихся процессов стоит рассматривать не как источник мгновенных выгод, а делать упор на максимизацию извлекаемых плюсов в более долгосрочной перспективе. Как показывают исследования евроконтроля, в подходящих условиях «PMS» обладает некоторыми фундаментальными преимуществами над многими способами упорядочения. Поэтому, принимая в расчет небогатую масштабируемость «тромбон», которая может осуществляться либо введением дополнительных зон ожидания, либо ограниченным увеличением фрагментов схемы (точек пути удлинения траектории), после которого применение иных способов будет уже более рациональным, было решено рассмотреть именно этот альтернативный вариант упорядочения прибывающих потоков.

Для оценочного построения была выбрана не полностью разобщенная конфигурация схемы PMS c 2 участками упорядочения (в качестве основы использовалась переработанная структура TMA). Длину сегментов в количестве 3-4 взяли 5,5 nm для обоих курсов ВПП. Продольное расстояние между участками 2 nm Для обеспечения беспрепятственного снижения, эшелон FL80 был выделен внутреннему, а FL70 внешнему участку упорядочения. Точку слияния разместили на удалении 16/18 nm, отделение от IAF 4 nm.

Конфигурация с частичным перекрытием была выбрана как наиболее безопасный вариант, смягчающий последствия возможных выходов за пределы участков упорядочения, а также расширяющий пространство внутри сектора, для компенсации ошибок, эффективного эшелонирования и возможного векторения. Недалеко от точек входа обоих участков расположили зоны ожидания для запитки схемы отрегулированными потоками и в то же время обеспечения ВС, не способных выполнить слияние после прохождения последней точки схемы, очередным шансом произвести заход на посадку. Для этого были установлены одинаковые направления разворота в зонах ожидания. Предполагаемая скорость на участках упорядочения и при слиянии − 220 узлов.

В случае направления посадки, вероятно, более оптимальным решением было бы полностью разделить участки, т.е. сместить внешний FL70 ближе к западным ПОД и создать кратчайшие траектории, однако опасная зона UMD196 исключает такую вариацию и в то же время не позволяет разместить участки упорядочения ближе к точке слияния.

Следовательно, траектории получаются слишком протяженными и даже выполнение большей части полета на высоких эшелонах не позволяет это компенсировать. Отсутствие UMD196 могло бы заметно повысить эффективность «PMS» для взятого курса ВПП.

Для предварительного регулирования прибывающих ВС на границе TMA, как и в случае с «тромбон», разместили зоны ожидания у всевозможных ПОД. Благодаря такому решению задача диспетчера подхода значительно упрощается как во время высокой интенсивности воздушного движения, так и в противоположных условиях, когда необходимо обеспечить безопасные интервалы эшелонирования для проведения «спрямлений».

В то время, как встраивание схемы с частичным перекрытием для курса 31 проходит довольно просто, при попытке применить такую же конфигурацию для направления ВПП 13 возникают определенные сложности. Выбор ориентации и конфигураций схемы PMS для данного направления сильно ограничивается UMD187. При установлении восточного участка упорядочения выше опасной зоны, её обход излишне удлиняет и ухудшает южные маршруты прибытия. Помимо этого, все усугубляется разветвлениями маршрутов SID в предполагаемой «зоне облета», что вынуждает регулировать потоки в зоне ожидания либо выверено назначать лимит на набор высоты для безопасного расхождения с прибывающими потоками. Ситуация вряд ли может быть улучшена переустройством маршрутов вылета под «PMS» из-за большого количества разнесенных ПОД. Поэтому, не учитывая конфигурацию с полным перекрытием, единственным разумным вариантом остается размещение восточного участка упорядочения внутри схемы. Это не основательно меняет положение, но дает возможность выстроить относительно комфортные и безопасные маршруты прибытия. Учитывая расстояние и допустимые поступательные/вертикальные скорости, прямое снижение с LENOK и EXT07 остается возможным только с предварительным снижением в зонах ожидания. Вдобавок, при любой конфигурации зон ожидания на входах в участки упорядочения их использование годится только для запитки схемы.

Оценивая доступные вариации «PMS» можно сказать, что их сообразность представляется весьма низкой в сравнении со схемой «тромбон», где выстраивание очередности проходит ближе к IAF и не конфликтует с вышеупомянутыми факторами. Выполнить похожую подстройку помогло бы сжатие схемы «point merge», но это прямо отражается на характеристиках данного способа упорядочения и полностью лишает его конкурентоспособности, а в случае с курсом ВПП 31 вовсе невозможно.

Опираясь на представленную информацию, стоит сделать вывод, что для ВП Минского аэроузла на данный момент реализация «PMS», несмотря на ее достоинства, является менее целесообразной. В основном, слабости схемы проявляются из-за геометрических параметров и особенностей структуры TMA, связанных с опасными зонами, а также большого количества разрозненных потоков воздушного движения, что для оптимизации траекторий прибытия и профилей снижения требует упорядочения вблизи аэродрома. Применение «point merge» в таких условиях возможно, и, несомненно, способно привести к некоей систематизации и упрощению процесса создания очередности, однако длинные и вместе с тем непривычные траектории делают маршруты прибытия хоть и безопасными по отношению к векторению, но менее удобными и топливно эффективными в сравнении с «тромбон».

В планируемой структуре ВП «тромбон» имеет следующие преимущества над «PMS»:

• обладает высокой схожестью с траекториями векторения;
• сложности с переобучением специалистов по УВД являются незначительными;
• выгодное бесконфликтное сочетание с SID и запретными/опасными зонами;
• оптимальная длина траекторий прибытия;
• удобные варианты спрямлений, повышающие эффективность ИВП;
• несложные и привычные процессы, касающиеся нестандартных ситуаций.

Недостатки «тромбон»:

• масштабируемость;
• скопление меток в небольшой зоне ИВО из-за сущности схемы (нагромождение);
• ступенчатое снижение;
• невысокая гибкость;
• продолжительный горизонтальный полет (характерен для любой процедуры, предусматривающей удлинение траектории);
• запутанность в распределении ответственности и обязанностей, в случае их разделения.

Неудобства, препятствующие реализации способностей «point merge» в тех же условиях Минского аэроузла:

• низкое расположение эшелона перехода;
• запретные и опасные зоны (UMD 196, UMD 187);
• маршруты вылета для ВПП 13;
• большое количество разрозненных потоков;
• на сегодняшний день недостаточная интенсивность движения для оправдания столь длинных траекторий прибытия (незначительный недостаток при интеграции с прежними STAR) [2].

В качестве лучшего способа упорядочения, необходимо признать схему «тромбон» более подходящей модификацией существующего процесса прибытия. Но тем не менее на выборе данного варианта оптимизации упорядочения прибывающих потоков ВД не нужно останавливаться, и для установления многоуровневой системы упорядочения стоит уделить особое внимание автоматизации, а точнее, её инструментарию. На сегодняшний день инструменты планирования очереди и дозирования в виде AMAN/DMAN или же менеджеры прилета/вылета рассматриваются как перспективные средства поддержки и принятия решения, предположительно, их внедрение способно улучшить любой применяемый способ упорядочения прибывающих ВС.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что необходимость оптимизации способов упорядочения прибывающих потоков ВД очевидна и в текущих условиях загруженности в структуре ВП наиболее эффективным решением, удовлетворяющим такую потребность, будет являться внедрение схемы «тромбон», которая, несмотря на фундаментальные характеристики, уступающие «point merge», лучше подходит для использования в районе аэродрома «Минск-2» и может быть эффективно дополнена инструментами автоматизации AMAN/DMAN, помогающими как в управлении, так и в организации потоков воздушного движения [3].

Принимая во внимание прежде изложенную в работе информацию, считаю уместным заключить следующие: сегодня в ВП Республике Беларусь функционирует вполне налаженная система ОрВД, и хотя вопросы повышения её эффективности, в частности,  в районе Минского аэроузла  не являются на данный момент сверхострыми и жизненно важными, стабильное увеличение объема воздушных перевозок и следовательно возрастание нагрузок на диспетчерский персонал при ОВД отчетливо свидетельствуют о необходимости постепенно (по возможности) обновлять и приводить в соответствие с международными стандартами и рекомендациями связанные с ним процессы.

Известно, что основными факторами, которые определяют эффективность системы ОрВД, являются:

• качество автоматизированных систем ОрВД;
• технология работы диспетчерского персонала;
• рациональная организация воздушного движения, которая во многом определяется структурой воздушного пространства (ВП).

Говоря в контексте оптимизации процессов ОВД в районе аэродрома, а именно прибывающих потоков, стоит заметить, что непосредственно улучшение и дополнение деталей каждого из этих пунктов способно создать многоуровневую систему упорядочения.

Поэтому, учитывая некоторые особенности существующей системы ОрВД (отсутствие разделения секторов подхода на прибытие и отправление, отсутствие систематизированных методов формирования упорядоченного потока, отсутствие автоматизации упорядочения), подведем итог – для модернизации системы ОрВД района аэродрома, в рамках указанных факторов, можно предложить:

• для повышения качества автоматизированной системы − внедрить дополнительный функционал в виде менеджера прилета/вылета «AMAN/DMAN»;
• для общей рационализации ОрВД − ввести в эксплуатацию схему прибытия по типу «Тромбон»;
• для улучшения технологий работы диспетчерского персонала:

а) разделить сектора ДПП на прибытие и отправление, предотвращая чрезмерное рассеивание внимания;

б) описать в технологиях работы диспетчеров, как это сделано во многих загруженных аэропортах мира, порядок своевременного управления скоростями и, при необходимости, векторения на секторах РЦ для выстраивания ВС с обязательным продольным интервалом на вход в зону TMA.  Для избавления сектора подхода от лишней работы по продольному эшелонированию в ограниченном пространстве предлагаю ввести такой интервал равным 8 nm.

Список литературы:​

1. EUROCONTROL Guidance Material for the Design of Terminal Procedures for Area Navigation (DME/DME, B-GNSS, Baro-VNAV & RNP-RNAV). [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://eurocontrol.int (дата обращения 28.12.2018)
2. Лебедев Г.Н., Малыгин В.Б. Способ упорядочения потока воздушных судов по типу «Тромбон» с обратным расположением полезной зоны маневрирования // Научный вестник МГТУ ГА. –  2015. –  № 221.
3. Arrival Manager (AMAN). [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://www.skybrary.aero/index.php/ Arrival_Manager_(AMAN) (дата обращения 24.12.2018)