地表接近警報システム

2つの航空機の進路を示す図。下側の進路ではGPWSが作動する。

対地接近警報システム（GPWS）は、航空機が地面または障害物に衝突する差し迫った危険がある場合にパイロットに警告するために設計されたシステムです。米国連邦航空局（FAA）は、GPWSを地形認識警報システム（TAWS）の一種と定義しています。 [ 1 ] 1996年に導入されたより高度なシステム[ 2 ]は、TAWSの最新型である強化型対地接近警報システム （EGPWS ）として知られています。

歴史

1960年代後半、一連の制御飛行による地形突入（CFIT）事故が発生し、数百人の命が奪われました。CFIT事故とは、資格と資格を有する乗組員が操縦する正常に機能する航空機が、乗組員が明らかに何の認識もなく地形、水面、または障害物に突入してしまう事故です。[ 3 ]

1970年代初頭から、CFIT事故の発生状況に関する多くの研究が行われました。[ 3 ]これらの研究結果によると、地上接近警報システム（GPWS）と呼ばれる警報装置が使用されていれば、多くのCFIT事故は回避できた可能性があります。これらの研究と米国国家運輸安全委員会（NTSB）の勧告に基づき、1974年、FAA（連邦航空局）はすべての大型タービンおよびターボジェット機にTSO（米国運輸安全委員会）承認のGPWS装置の搭載を義務付けました。[ 3 ] [ 4 ]

国連国際民間航空機関（ICAO）は1979年にGPWSの設置を推奨した。[ 5 ]

カナダ生まれのエンジニアであるC.ドナルド・ベイトマンがGPWSを開発し、発明したとされています。[ 6 ]

2000年3月、米国FAAは運航規則を改正し、米国で登録された6席以上の乗客席（操縦席と副操縦席を除く）を持つすべてのタービンエンジン搭載航空機に、FAA承認のTAWSの搭載を義務付けました。[ 3 ]この義務化は、2002年3月29日以降に製造された航空機に適用されます。[ 7 ]

効果と統計

GPWSの開発以前は、大型旅客機におけるCFIT（高度安全装置）による死亡事故は年間3.5件発生していましたが、1970年代半ばには年間2件に減少しました。2006年の報告書によると、米国連邦航空局（FAA）が大型航空機にこのような装置の搭載を義務付けた1974年以降、報告書の発表時まで、米国領空における大型ジェット機によるCFIT事故で死亡した乗客は一人もいませんでした。[ 8 ]

1974年以降も、初期のGPWSシステムの「盲点」により、GPWSでは防ぐことのできなかったCFIT事故がいくつか発生しました。その後、より高度なシステムが開発されました。

古いTAWS、またはEGPWSの非アクティブ化、または空港がデータベースにない場合にその警告を無視すると、[ 9 ]航空機は依然としてCFITインシデントに対して脆弱なままになります。2010年4月、ポーランド空軍のツポレフTu-154M航空機がロシアのスモレンスク近郊でCFIT事故の可能性のある事故で墜落し、[ 10 ]ポーランド大統領のレフ・カチンスキを含むすべての乗客と乗員が死亡しました。[ 11 ] [ 12 ] [13] [ 14 ]航空機にはツーソンのユニバーサルアビオニクスシステムズ製のTAWSが搭載されていました。[ 11 ]ロシアの州間航空委員会によると、TAWSはオンになっていました。[ 15 ]しかし、航空機が着陸しようとしていた空港（スモレンスク（XUBS））はTAWSデータベースにありませんでした。[ 16 ] [ 17 ] 2008年1月、ポーランド空軍のCasa C-295MがEGPWSを装備していたにもかかわらず、ポーランドのミロスワヴィエツ近郊でCFIT事故を起こし墜落した。EGPWSの警告音は無効になっており、機長はEGPWSの適切な訓練を受けていませんでした。[ 18 ]

民間航空機

FAAの仕様[ 19 ]には、コックピットで特定の警告音が鳴るべきタイミングについての詳細な要件が規定されています。

このシステムは、レーダー高度計によって測定された航空機の地上高度を監視します。コンピューターがこれらの測定値を記録し、傾向を計算し、航空機が特定の飛行形態（「モード」）にある場合、視覚的および音声的なメッセージで乗務員に警告を発します。

モードは次のとおりです:

  1. 過度の降下率（「SINK RATE」「PULL UP」）[注1 ]
  2. 過度の地形閉鎖率（「地形」「引き上げ」）
  3. 過大な障害物接近率（「障害物」「引き上げ」）
  4. 離陸後または高出力設定時の高度低下（「沈没しない」）
  5. 安全でない地形クリアランス（「低すぎる – 地形」「低すぎる – ギア」「低すぎる – フラップ」）
  6. グライドスロープ（「GLIDESLOPE」）からの過度の逸脱
  7. 過度に急なバンク角（「バンク角」）
  8. 風せん断保護（「WINDSHEAR」）

従来のGPWSには死角があります。航空機の真下からしかデータを収集できないため、将来の地形特性を予測する必要があります。急斜面など、地形が劇的に変化した場合、GPWSは航空機の接近速度を検知できず、回避行動がとれなくなるまで検知できません。

1990年代後半には改良が進められ、このシステムは現在「強化型対地接近警報システム」（EGPWS/ TAWS ）と名付けられています。このシステムは、世界規模のデジタル地形データベースと統合され、全地球測位システム（GPS）技術を活用しています。機内コンピューターが現在位置を地球の地形データベースと比較します。地形表示ディスプレイは、パイロットに機体周辺の高低差を視覚的に示します。これらの改良により、地形衝突に接近する際に、パイロットに早期に警​​告を発することが可能になりました。[ 20 ]

EGPWS ソフトウェアの改善は、まったく警告が出ないことと、応答が遅れたり不適切であったりするという 2 つの一般的な問題を解決することに重点を置いています。

警告なし

GPWS警告が出ないにもかかわらずCFITが発生する主な原因は、着陸が短いことです。着陸装置が下げられ、着陸フラップが展開されている場合、GPWSは航空機が着陸すると予測するため、警告を発しません。しかし、GPWSは短絡によって誤作動することもあります。1997年9月26日、ガルーダ・インドネシア航空152便が丘陵地帯に墜落し、搭乗していた乗客222名と乗務員12名全員が死亡しました。飛行機は地表に近づいていたにもかかわらず、着陸装置と着陸フラップが展開されていなかったにもかかわらず、GPWSは作動しませんでした。EGPWSは、着陸態勢においてもGPWSによる保護を提供する地形クリアランスフロア（TCF）機能を導入しています。

遅い警告または不適切な対応

GPWS警報の発生は通常、作業負荷が高いときに発生し、ほぼ確実に運航乗務員を驚かせます。航空機はパイロットが想定している場所にいないことがほとんどであり、このような状況ではGPWS警報への対応が遅れる可能性があります。また、警報計算に主に使用されるセンサーは下向きの電波高度計であるため、航空機が急峻な地形に進入している場合、警報発令時間が短くなる可能性があります。EGPWSは、地形表示と地形データベースの先読み保護を導入することで、地形認識と警報発令時間を向上させます。

事件

商業運航および航空運航においては、EGPWS（緊急時電力供給システム）の注意または警告が発生した場合に従わなければならない法的手順が定められています。警告が発令された場合、パイロットは双方ともそれに応じた行動を取らなければなりません。インドネシアでは、ガルーダ・インドネシア航空200便の機長がこれらの手順に従わなかったとして過失致死罪で起訴されました。[ 21 ]

2015年、エールフランス953便（ボーイング777-200ER型機）は、EGPWSが飛行経路上にカメルーン山を検知したため、管制飛行を回避して地形に進入しました。操縦士はEGPWSからの最初の警告に直ちに対応しました。[ 22 ]

一般航空

米国FAA（連邦航空局）はピストンエンジン航空機へのTAWS（高度安全システム）の搭載を義務付けていませんが、TAWSタイプCに分類されるオプション装備の搭載は可能です。運航形態によっては、6席以上の旅客席を備えたタービンエンジン航空機にのみTAWSの搭載が義務付けられています。

EGPWSのより小型で安価なバージョンは、アライドシグナル社（現在はハネウェル社と合併）によって一般航空および民間航空機向けに開発された。[ 23 ]

高速軍用機

高速軍用機の場合、頻繁に高速かつ低高度を飛行するため、死角が重要な部分となり、従来のGPWSシステムは不適切となる。したがって、レーダー高度計だけでなく、慣性航法システム（INS）、全地球測位システム（GPS）、飛行管制システム（FCS）からの入力も受け取り、これらを使用して最大5海里（9.3 km）先の航空機の飛行経路を正確に予測する強化されたシステムが必要となる。次に、地形と障害物の特徴のデジタルマップを使用して、航空機が事前に設定された所定のGレベルまで上昇しない場合に衝突の可能性があるかどうかを判断します。衝突が予測される場合、コックピット警告が提供される場合があります。これは、ユーロファイタータイフーンなどの航空機に搭載されているタイプのシステムです。[ 24 ]米国FAAはまた、3D軍用推力偏向を民間ジェット旅客機を大惨事から回復させるために 採用することについての研究を実施しました。[ 25 ]

2016年5月5日、F-16戦闘機に搭載されていた自動地上衝突回避システム（Auto-GCAS）と呼ばれる軍用GPWSが作動しました。訓練生パイロットが基礎戦闘機動訓練中に過度のGフォースにより意識を失い、この事故が発生。高度8,760フィート（2,670メートル）、速度750マイル（1,210キロメートル/時）で約55度の機首下げ姿勢をとった際、Auto-GCASは機体が地面に衝突しそうになっていることを検知し、自動回復操作を実行してパイロットの命を救いました。[ 26 ]

参照

注記

  1. ^古い GPWS では、「PULL UP」という音声警告の前に、「whoop」と呼ばれるノイズが 2 回鳴ることがあります。

参考文献

  1. ^ 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2016年1月19日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月15日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)
  2. ^ 「強化型対地接近警報システム（EGPWS）– Honeywell Aerospace Engineering」 . 1.honeywell.com. 2011年10月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年10月17日閲覧。
  3. ^ a b c d注：原文は米国FAA通達AC23-18 [1] からコピーしたものです。2017年12月1日アーカイブ、 Wayback Machine。米国政府の著作物であるため、この作品には著作権がなく、自由に複製できるため、ここに掲載しています。原文には含まれていない追加または削減されたテキストや書式は、明確さと強調のためにここに追加されています。
  4. ^ (§§121.360および135.153) (39 FR 44439、1974年12月18日)
  5. ^パーソナリティ・フライト航空宇宙産業賞 1999
  6. ^ “Invent Now | Hall of Fame | Search | Inventor Profile” . Invent.org. 2011年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年10月17日閲覧。
  7. ^ 「Sec. 121.354 – Terrain Awareness and Warning system」 . Federal Aviation Administration . 2016年12月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月29日閲覧。
  8. ^サバティーニ、ニコラス. 「事故率への下方圧力」連邦航空局. 2009年3月19日閲覧。
  9. ^ ""Lotniska w Smoleńsku mogło nie być w bazie GPWS" – Polska – Informacje – portal TVN24.pl – 27.04.2010" . Tvn24.pl. 2010 年 4 月 27 日. 2011 年10 月 17 日閲覧。
  10. ^ Wacław Radziwinowicz、モスクワ、ミシガン州 (2010 年 4 月 19 日)。「シレッツツー。ヤク・ドシュウォ・ド・カタストロフィ」。ワイボルザ.pl 。2011 年10 月 17 日に取得。{{cite web}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  11. ^ a bレビン、アラン（2010年4月13日）「ポーランドの事故でデバイスが疑問を投げかける」 USA Today。
  12. ^ "Tu-154 miał システム ostrzegania。Nie zadziałał?"。テレビ情報2010 年 4 月 15 日。2011 年10 月 17 日に取得。
  13. ^ "Smolot prezydenta nie miał prawa się rozbić!"。ファクト.pl。 2010 年 4 月 19 日。2011 年10 月 17 日に取得。
  14. ^ “Wprost 24 – Nie było nacisków na załogę Tu-154、zapis czarnych skrzynek będzie upubliczniony” . Wprost.pl。 2010 年 4 月 16 日。2011 年10 月 17 日に取得。
  15. ^ “Untitled Page” . 2010年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年4月24日閲覧。
  16. ^ 「Universal Avionics - エラーページ」（PDF）www.uasc.comUniversal Avionics Systems Corporations. 2011年7月17日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2010年4月24日閲覧。
  17. ^ 「Universal Avionics - エラーページ」（PDF） www.uasc.com。Universal Avionics Systems Corporations。2017年9月18日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年4月24日閲覧。
  18. ^ 「ASN航空機事故 CASA C-295M 019 ミロスラヴィエツAB」 . Aviation-safety.net . 2011年10月17日閲覧。
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  20. ^ 「Wayback Machine」（PDF） . skybrary.aero . 2024年12月20日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2025年12月23日閲覧。
  21. ^ Thomas, Geoffrey (2008年2月6日). 「ATW：ジョグジャカルタ事故の船長が逮捕、過失致死罪で起訴」 . Atwonline.com . 2019年4月29日閲覧。
  22. ^ Hradecky, Simon. 「インシデント：エールフランスB772、ドゥアラ近郊、2015年5月2日、GPWSがFL090で管制飛行を回避し地形に衝突」。The Aviation Herald 。2022年4月21日閲覧。
  23. ^ 「AeroWorldNet – AlliedSignal、一般航空市場向けに新型EGPWSとディスプレイを開発 [1999年5月17日]」 AeroWorldNet、1999年5月17日。 2012年1月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年10月17日閲覧。
  24. ^ユーロファイター・タイフーン – BAEシステムズがユーロファイター・タイフーン初の対地接近警報を発令Archived February 3, 2008, at the Wayback Machine
  25. ^「多軸推力偏向飛行制御と壊滅的故障防止」、米国運輸省/FAA技術センター報告書、ACD-210、FAA X88/0/6FA/921000/4104/T1706D、FAA Res. Benjamin Gal-Or、助成金番号: 94-G-24、CFDA、No. 20.108、1994年12月26日; 「偏向推進、超操縦性、およびロボット航空機」、Benjamin Gal-Or著、Springer Verlag、1990年、 ISBN 0-387-97161-0、3-540-97161-0。
  26. ^ 「自動GCASが意識不明のF-16パイロットを救出—米空軍の機密解除された映像」aviationweek.com。
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