Элементы структуры воздушного пространства

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНАЯ АЭРОНАВИГАЦИОННАЯ СЛУЖБА МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Кафедра «Управление воздушным движением»

КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине: МЕТОДЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКОВ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ На тему: «ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУРЫ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА».

Москва 2013 г.

Оглавление Введение Глава 1. Структура воздушного пространства

1.1 Установление структуры ВП

1.2 Характеристики основных элемент Глава 2. Совершенствование структуры ВП Заключение Список используемой литературы Введение Структура воздушного пространства РФ, сложившаяся еще 70-ые годы прошлого столетия, представляет собой сеть воздушных трасс, зон и районов ЕС ОрВД и воздушных коридоров, обеспечивающих вход/выход на эти воздушные трассы воздушных судов ГА. Определение либо согласование границ элементов структуры воздушного пространства и классификации воздушного пространства входит в задачи организации воздушного пространства, осуществляемой органами ОВД. Организация воздушного движения представляет собой динамичный и комплексный процесс обслуживания воздушного движения, организации потоков воздушного движения и воздушного пространства, осуществляемый безопасным, экономичным и эффективным образом, путем предоставления средств и непрерывного обслуживания в сотрудничестве и взаимодействии всех заинтересованных сторон и с использованием бортовых и наземных функций. Главным критерием организации воздушного движения является безопасность. Для чего же необходимо структурировать воздушное пространство? Как раз обеспечивать эту безопасность, ведь элементы структуры воздушного пространства, предусматривают запрещение или ограничение движения потока воздушных судов, а основными задачами организации потоков воздушного движения являются [1]:

— максимальное удовлетворение запросов пользователей воздушного пространства на использование воздушного пространства;

— обеспечение необходимого уровня безопасности полетов при обслуживании воздушного движения;

— защита органов ОВД от превышений пропускной способности.

Именно по этим критериям — пропускная способность и географическое положение — ВП разделено на семь основных зон и четыре вспомогательные зоны полетной информации. Отдельную зону представляет собой обособленный район УВД Калининград с функциями зонального центра (ЗЦ). Каждая зона, в свою очередь, делится на районы УВД, общее количество которых в России составляет 118. В подавляющем большинстве случаев каждый район делится на секторы. Общее количество секторов в ВП РФ — 282. Это деление производится таким образом, чтобы загрузка диспетчеров всех секторов была по возможности равномерной и не превышала допустимой нормы, зависящей от интенсивности полетов и местных особенностей.

В связи с развитием авиатранспорта и увеличением авиаперевозок, а также с появлением новых трасс и маршрутов, происходит превышение пропускной способности, а вместе с ней и нагрузка на диспетчера. В связи с этим возникает необходимость в пересмотре существующей структуры ВП и в дальнейшем в совершенствовании структуры ВП.

Глава 1. Структура воздушного пространства

1.1 Установление структуры ВП Движение воздушных судов (ВС), происходит в воздушном пространстве, которое представляет область физического пространства над сухопутной территорией страны, внутренними водными бассейнами и водами морей и океанов, примыкающих к сухопутной территории[6].

Использование воздушного пространства (ИВП) — деятельность, в процессе которой осуществляется перемещение в ВП разного рода материальных объектов (воздушных судов, ракет или иных подвижных объектов), а также другая деятельность, которая может создавать помехи движению в ВП (строительство высотных сооружений, выброс в атмосферу веществ, ухудшающих видимость, генерирование электромагнитных и других излучений, проведение взрывных работ, искусственное создание атмосферных возмущений и т. п.)[6]. Структура воздушного пространства — совокупность ограниченных в вертикальной и горизонтальной плоскостях элементов ВП, предназначенных для организации его рационального использования[6]. Под организацией воздушного пространства следует понимать установление рациональной структуры ВП в целях его эффективного использования.

Организация использования воздушного пространства — это обеспечение безопасного, экономичного и регулярного воздушного движения, а также другой деятельности по использованию воздушного пространства, в том числе:

— установление структуры воздушного пространства;

— планирование и координирование использования ВП;

— обеспечение разрешительного порядка использования ВП;

— контроль за соблюдением правил использования ВП.

Эти функции осуществляются органами единой системы организации воздушного движения Российской Федерации (ЕС ОрВД, соответствующий международный термин ATM— Air Тraffic Management): Межведомственной комиссией по использованию ВП РФ, зональными межведомственными комиссиями по использованию ВП, Управлением по использованию воздушного пространства и управлению воздушным движением Министерства обороны, Управлением государственного регулирования организации воздушного движения Федеральной службы воздушного транспорта, оперативными органами ЕС ОрВД.

Структура ВП устанавливается в соответствии с Воздушным кодексом Российской Федерации, Федеральными правилами использования ВП Российской Федерации и включает следующие элемент[2]:

— зоны и районы ЕС ОрВД;

— воздушное пространство приграничной полосы;

— районы аэродромов и аэроузлов;

— воздушные трассы и местные воздушные линии;

— маршруты полетов;

— спрямленные воздушные трассы;

— воздушные коридоры пролета государственной границы РФ;

— коридоры входа (выхода) на воздушные трассы;

— специальные зоны полетов ВС;

— запретные зоны;

— зоны ограничений полетов;

— опасные зоны (районы пуска и падения ракет и их отделяемых частей);

— районы полигонов, взрывных работ, противоградовых стрельб, производства авиационных работ и специальные районы.

Границы элементов структуры ВП устанавливаются по географическим координатам и высотам. Они указываются в соответствующих инструкциях и публикуются в документах аэронавигационной информации (AIP). Элементы структуры наносятся на радионавигационные карты. Это необходимо для однозначного понимания всеми взаимодействующими наземными службами и экипажами, совершающими полеты, складывающейся картины воздушной обстановки. Необходимость состоит в том, чтобы автоматизировать УВД.

1.2 Характеристики основных элементов Воздушное пространство подразделяется на нижнее и верхнее с границей между ними — высотой 6100 м (которую относят к верхнему пространству).

По высоте выполнения полетов в воздушном пространстве выделяются[6]:

— предельно малые высоты — от 0 до 200 м включительно над рельефом местности или водной поверхностью;

— малые высоты — свыше 200 до 1000 м включительно;

— средние высоты — свыше 1000 до 4000 м включительно;

— большие высоты — свыше 4000 до 12 000 м включительно;

— стратосфера — свыше 12 000 м и до стратопаузы включительно (рис. 1.1).

Рассмотрим основные элементы структуры воздушного пространства.

Зона (район) ЕС ОрВД— наиболее крупные (по площади) и сложные по внутренней структуре элементы ВП, включающие другие элементы (из перечисленных ниже). Зона (районы) ЕС ОрВД представляет собой часть ВП установленных размеров. Планирование и координирование использования ВП, организации воздушного движения, обеспечения разрешительного порядка использования и контроля за соблюдением правил использования в своей зоне ответственности осуществляет Зональный (вспомогательный) центр— ЗЦ (ВЗЦ) ЕС ОрВД[6].

Зона ЕС ОрВД обычно включает несколько районов ЕС ОрВД. В каждом из них свой Районный центр (РЦ ЕС ОрВД) осуществляет аналогичные функции в выделенном объеме воздушного пространства.

В настоящее время структура ВП России характеризуется следующими показателями: обслуживаемая территория — 25 млн кв. км, протяженность воздушных трасс — 600 тыс. км.

Обслуживание воздушного движения осуществляется оперативными центрами (органами) ЕС ОрВД, в состав которых входят[6]:

— главный центр — 1;

— зональные центры — 7;

— районные центры — 71;

— вспомогательные районные центры — 47.

Район аэродрома. Границы района аэродрома (или аэроузла, т. е. близко расположенных аэродромов, организация и выполнение полетов с которых требуют специального согласования и координирования) устанавливаются с учетом многочисленных требований, стандартов, норм и процедур в области использования ВП. Характеристики аэродрома (аэроузла) должны обеспечивать полет в его районе в соответствии с правилами, которые определяются инструкцией по производству полетов или аэронавигационным паспортом аэродрома. Эти сведения публикуются в документах аэронавигационной информации.

Аэродромные зоны, а также установленные маршруты набора высоты, снижения и захода на посадку удалены друг от друга и от границ воздушных трасс в горизонтальной плоскости при наличии радиолокационного контроля на расстояние не менее 10 км, а без радиолокационного контроля — не менее 20 км. В районах аэродрома (аэроузлов) с ограниченным воздушным пространством указанные величины могут быть уменьшены в два раза. В этих случаях аэродромные зоны, установленные маршруты набора высоты, снижения и захода на посадку должны быть удалены друг от друга и от границ воздушных трасс и местных воздушных линий (МВЛ) в вертикальной плоскости на расстояние не менее 600 м.

В отдельных случаях при выполнении полетов ВС в аэродромных зонах по правилам визуальных полетов со скоростью 300 км/ч и меньше могут устанавливаться значения ограничений (не менее):

в вертикальной плоскости — 300 м;

в горизонтальной плоскости — 5 км.

При выполнении полетов с таких аэродромов военные секторы центров ЕС ОрВД могут вводить ограничения на воздушных трассах МВЛ и других элементах структуры воздушного пространства.

Воздушные трассы и местные воздушные линии. Воздушная трасса Российской Федерации — установленная для полетов ВС область воздушного пространства, ограниченная по высоте и ширине, обеспеченная средствами навигации и обслуживанием воздушного движения[6].

Ширина воздушной трассы устанавливается, как правило, равной 10 км (по 5 км в обе стороны от ее оси). Однако в районах, не обеспеченных радиотехническими средствами, ширина воздушной трассы может быть увеличена до 20 км (по 10 км в обе стороны от оси трассы). Расстояние между осями параллельных трасс при наличии радиолокационного контроля должно быть не менее 30 км, при отсутствии — в два раза больше.

Местные воздушные линии открываются для полетов на высотах ниже нижнего эшелона по правилам визуальных полетов с учетом рельефа местности и препятствий на ней.

Ширина местной воздушной линии устанавливается не более 4 км. Местные воздушные линии разрабатываются территориальными органами Федеральной службы воздушного транспорта.

Маршруты воздушных судов устанавливаются в воздушном пространстве для полетов вне воздушных трасс и местных воздушных линий и прокладываются на определенном удалении от них.

Ширина маршрута устанавливается: при выполнении полета на малых и предельно малых высотах — 20 км, на средних и больших — 40 км, в стратосфере— 50 км. Такая же ширина в 50 км устанавливается при полете над морем (океаном) при отсутствии радиолокационной видимости береговой черты[6].

Районом полетной информации является воздушное пространство в границах зоны (района) ЕС ОрВД, в пределах которого обеспечиваются полетно-информационное обслуживание и аварийное оповещение[6].

Диспетчерским районом является контролируемое воздушное пространство выше 200 м от земной или водной поверхности в пределах района полетной информации.

Узловой диспетчерский район — район, создаваемый обычно в местах схождения маршрутов ОВД в окрестностях одного или нескольких крупных аэродромов[6].

Диспетчерской зоной является контролируемое воздушное пространство в пределах района полетной информации, от земной или водной поверхности до высоты нижней границы диспетчерского района или высоты второго эшелона включительно, как правило, в радиусе не менее 10 км от контрольной точки аэродрома[6].

Диспетчерская зона может устанавливаться над двумя и более близко расположенными аэродромами.

Рис 1.2 Деление ВП на зоны и районы Классифицируется все воздушное пространство Российской Федерации, а также воздушное пространство, где ответственность за организацию воздушного движения возложена на Российскую Федерацию.

Воздушное пространство Российской Федерации классифицируется с учетом Стандартов и Рекомендуемой практикой международной гражданской авиации (ИКАО) посредством присвоения элементам структуры воздушного пространства, либо части воздушного пространства соответствующих классов воздушного пространства. Устанавливаемым классам воздушного пространства присваиваются буквенные обозначения латинского алфавита, например A, С, G.

В воздушном пространстве над территорией РФ устанавливаются:

· класс А— в верхнем воздушном пространстве, где предоставляется диспетчерское обслуживание воздушного движения или осуществляется управление полетами воздушных судов;

· классе Св нижнем воздушном пространстве, где предоставляется диспетчерское обслуживание воздушного движения или осуществляется управление полетами воздушных судов;

· класс Gв воздушном пространстве, где не устанавливаются классы, А и С.

Рис. 1.3 Деление на классы ВП Запретная зона — воздушное пространство Российской Федерации установленных размеров, в пределах которого полеты воздушных судов запрещены, за исключением случаев, предусмотренных настоящими Федеральными правилами.

Зона ограничения полетов — воздушное пространство Российской Федерации установленных размеров, в пределах которого полеты воздушных судов ограничены определенными условиями.

Опасная зона — воздушное пространство установленных размеров, в пределах которого в определенные периоды времени может осуществляться деятельность, представляющая опасность для полетов воздушных судов.

Специальные зоны устанавливаются в целях:

— отработки техники пилотирования;

— пилотажа;

— испытательных полетов;

— полетов воздушных судов на малых и предельно малых высотах;

— полетов воздушных судов на скоростях, превышающих скорость звука, на дозаправку топливом в воздухе, с переменным профилем.

Рис. 1.4 Деление ВП на классы Специальные зоны могут устанавливаться в районах аэродромов, а также вне границ районов аэродромов. В границах района аэродрома специальные зоны целесообразно устанавливать над КТА в радиусе не более 10 км. В контролируемом воздушном пространстве для выполнения полетов вне маршрутов обслуживания воздушного движения полеты воздушных судов выполняются по маршрутам. Указанные маршруты полетов могут устанавливаются в интересах деятельности государственной и экспериментальной авиации. Данные маршруты обеспечиваются в соответствии с поданными планами полетов.

Рис. 1.5 Деление ВП на зоны Мы кратко рассмотрели наиболее важные элементы воздушного пространства. Кроме того, существуют такие элементы, как, например, воздушный коридор пролета государственной границы, используемый для международных полетов, параметры которых соответствуют параметрам трасс и маршрутов.

Глава 2. Совершенствование структуры Воздушного пространства Вопрос о совершенствование был рассмотрен в Отчете о научно — исследовательской работе «Совершенствование структуры воздушного пространства Московской воздушной зоны и Московского района ЕС ОрВД» в Государственном научно-исследовательском институте Аэронавигации. Эта тема была затронута еще в 2011 году и остается актуальной и на сегодняшний день. Наиболее сложная ситуация с выполнением полетов и осуществлением обслуживания воздушного движения складывается в Московской воздушной зоне.

Существующая структура воздушного пространства Московской зоны ЕС ОрВД в настоящее время не позволяет обеспечивать необходимую гибкость и эффективность использования воздушного пространства с учетом возрастающих потребностей пользователей воздушного пространства. Традиционно сложившиеся потоки воздушных судов (транзит, прилет и вылет) и технологии обслуживания полетов приводят к проблемам при организации и обслуживании воздушного движения, которые напрямую связаны со значительными экономическими потерями крупных российских, иностранных авиакомпаний и деловой авиации.

Сложность с выполнением полетов и осуществлением обслуживания воздушного движения обусловлена тем, что в условиях высокой интенсивности полетов существует большое количество пересечений маршрутов прибытия и вылета, беспрецедентным количеством зон ограничения полетов и запретных зон. Пересечение маршрутов приводит к тому, что диспетчеру необходимо принимать меры по устранению возможных конфликтов используя либо векторение, либо направляя ВС в зону ожидания. Как следствие, ВС не выполняет расчетное снижение по предполагаемой траектории. Запретные зоны и зоны ограничения полетов создают дополнительные трудности для обеспечения безопасного маневрирования ВС, что особенно усиливается в условиях грозовой деятельности, так как сокращают объем воздушного пространства необходимый для выполнения маневра по обходу гроз. Все это в целом отрицательно отражается на безопасности полетов.

Также загруженность ВП обусловлена тем, что маршруты большей части полётов, выполняемых над территорией Российской Федерации, проходят через воздушное пространство Московского района ЕС ОрВД, а большая часть взлётов и посадок, выполняемых на аэродромах Российской Федерации, выполняется на аэродромах Московской воздушной зоны. Наиболее проблематичное потому, что ВП МЗ ЕС ОрВД находится в сфере интересов большого количества заинтересованных ведомств и организаций, при этом координация этих интересов не соответствует динамичным процессам изменений деятельности и интересов самих организаций и ведомств. Особенно проблематичным в последние годы становится использование воздушного пространства Московской воздушной зоны для полётов воздушных судов гражданской авиации. В связи с этим стали не редкими случаи задержек с вылетом из аэропортов ВС ГА и увеличения времени маневрирования заходящими на посадку ВС ГА. Существующая структура ВП МР ЕС ОрВД и МВЗ не позволяет осуществлять равномерность загрузки диспетчерского состава, что приводит к возникновению случаев превышения ее допустимых нормативных значений.

Воздушное пространство Московской зоны ЕС ОрВД имеет наиболее сложную на всей территории Российской Федерации структуру. Эта структура включает следующие элементы[4]:

· воздушное пространство приграничной полосы;

· районы аэродромов и вертодромов;

· международные воздушные трассы, воздушные трассы, не открытые для международных полетов, и местные воздушные линии;

· воздушные коридоры пролета Государственной границы Российской Федерации;

· маршруты полетов воздушных судов;

· специальные зоны (зоны отработки техники пилотирования пилотажные зоны, зоны испытательных полетов, зоны полетов воздушных судов на малых и предельно малых высотах, зоны полетов воздушных судов на скоростях, превышающих скорость звука, зоны полетов воздушных судов на дозаправку топливом в воздухе, зоны полетов воздушных судов с переменным профилем и т. д.);

· запретные зоны;

· зоны ограничения полетов;

· другие элементы, устанавливаемые для осуществления деятельности в воздушном пространстве.

Московская воздушная зона (МВЗ), расположенная в стратегически важном центральном районе Российской Федерации, является одной из сложнейших в стране и характеризуется высокой интенсивностью полетов воздушных судов гражданской, государственной и экспериментальной авиации. На территории и в пределах МВЗ кроме аэропортов Московского авиационного узла находятся аэродромы государственной и экспериментальной авиации, которые принадлежат разным ведомствам. В числе таких аэродромов: Клин, Кубинка, Чкаловский, Раменское, Луховицы и другие[4].

Можно выделить основные пункты, которые на мой взгляд нуждаются в первоначальном совершенствовании:

1. Необходимо обеспечить возможность вылета с основных аэродромов МВЗ во все направления.

2. Сократить количество участков воздушных трасс, сходящихся в одной навигационной точке (НТ).

3. Устранение существующих перегрузок и недогрузок некоторых диспетчеров ОВД, имеющихся при существующей в настоящее время структуре ВП и секторов ОВД.

4. Допустить возможность использование маневрирования над аэродромом для набора необходимой высоты при обеспечении бесконфликтности схем прилета и вылета.

5. Деление ВП на секторы ОВД произвести с учетом проектируемых изменений маршрутов движения воздушных судов и необходимости достижения равномерной загрузки диспетчерского состава.

6. Построения бесконфликтных траекторий прилета-вылета.

7. Определить зоны ожидания, не «блокирующие» транзитные потоки ВС.

воздушный пространство полет трасса Заключение В данной работе было проведено изучение и выявление основных недостатков существующей на сегодняшний день структуры ВП. Пересмотр и совершенствование касается не только элементов структуры ВП, это необходимо на всех уровнях ОрВД. С каждым годом возрастает интенсивность ВД, увеличивается количество авиаперевозок, возникает стремление к достижению больших скоростей полета и выполнению их в любых метеоусловиях. Рост сложности задач УВД предъявляет повышенные требования, мировая тенденция состоит в автоматизации, интеграции, совершенствованию ПИВП и ОрВД в целом.

Формализация структуры ВП необходима ПО для правильного распределения и отображения информации персоналу. Все данные о полете ВС должны поступать тому должностному лицу, которое управляет его движением.

Структурная информация в ПО АС УВД задается: Совокупностью описаний элементов структуры ВП, со связями и отношениями между ними, с привязкой к местности и распределением ответственности должностных лиц за результаты работы.

Назначение параметра АС УВД «Подсекторы» Параметр предназначен для правильного представления в ПО многомерной структуры ВП и корректного распределения плановой информации. Подсекторы необходимы ПО для правильного распределения информации в процессе обработки каждого плана полета. Они используются для определения моментов перехода ВС, совершающих полеты, из сектора в сектор. В соответствии с этими моментами организуется своевременное оповещение диспетчеров об изменениях воздушной обстановки.

Список используемой литературы

1. Федеральные авиационные правила «Организация воздушного движения в Российской Федерации» .

2. Федеральные правила использования воздушного пространства.

3. Сборник аэронавигационной информации Российской федерации и СНГ.

4. Отчет о научно-исследовательской работе «Совершенствование структуры воздушного пространства Московской воздушной зоны и Московского района ЕС ОрВД.»

5. Программное обеспечение автоматизированных систем управления воздушным движением. Часть 1. Системное программное обеспечение. Книга 1. Л. Е. Рудельсон.

6. Автоматизированные системы управления воздушным движение. Под редакцией доктора технических наук С. Г. Пятко и кандидата технических наук А. И. Красова.

.ur