Istniejące dane nawigacyjne mogą pomóc pilotom unikać turbulencji i poprawić bezpieczeństwo podróży samolotem
Wykrywanie turbulencji pozostaje niezmiennie piętą achillesową współczesnego lotnictwa, a raporty składane przez pilotów są często bardzo niedokładne. Niemniej z uwagi na fakt, że są najtańszą metodą prognozowania występowania tych zjawisk, są też najczęściej wykorzystywane. Zespół z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego wykazał, że dane pozwalające pilotom unikać turbulencji, a nawet przewidywać ich występowanie już są rutynowo rejestrowane i to od wielu lat. Jacek Kopeć, doktorant na Wydziale Fizyki, wydobył te cenne informacje z parametrów lotu standardowo wysyłanych przez transpondery zainstalowane na pokładzie większości nowoczesnych samolotów komercyjnych. Najbardziej obiecującym jest fakt, że nowa metoda wykrywania turbulencji jest nie tylko oryginalna, ale także potencjalnie niezwykle prosta do wdrożenia. „Obecnie samoloty komercyjne latają na wysokości 10-15 km, gdzie temperatura spada do - 60°C. Warunki do pomiarów parametrów atmosfery są bardzo trudne, co tłumaczy, dlaczego tego typu pomiary nie są przeprowadzane ani systematycznie ani na szeroką skalę” – zauważa Kopeć. „Brak wystarczająco dokładnych i aktualnych danych nie tylko naraża samolot i jego pasażerów na niebezpieczeństwo, ale także ogranicza rozwój teorii i narzędzi do prognozowania turbulencji”. Pokonywanie przeszkód, jakie stanowią koszty Aktualnie raporty pilotów (PIREP) przekazywane drogą radiową przez kontrolerów ruchu pilotom innych samolotów są podstawowym źródłem danych o turbulencjach. Zważywszy na fakt, że raporty opierają się na subiektywnych ocenach pilotów, gromadzone w ten sposób dane są często obarczone istotnymi niedokładnościami zarówno co do miejsca wystąpienia turbulencji, jak i jej intensywności. Bardziej precyzyjnych odczytów dostarczają samoloty z programu AMDAR (Aircraft Meteorological Data Relay). To jednak kosztowna metoda, dlatego dane gromadzone na wysokościach przelotowych są stosunkowo rzadko przesyłane. W praktyce uniemożliwia to wykorzystywanie tych raportów do wykrywania i prognozowania turbulencji. Samoloty pasażerskie są wyposażone w czujniki rejestrujące rozmaite parametry lotów. Niestety większość z tych danych nie jest udostępniana publicznie. Raporty dostępne publicznie zawierają jedynie najbardziej podstawowe parametry, takie jak położenie samolotu (transmisje w trybie ADS-B, wykorzystywane także przez popularny serwis FlightRadar24) oraz prędkość względem ziemi i powietrza (dane z trybu Mode-S). Tymczasem do wykrycia turbulencji potrzebna jest wiedza o przyspieszeniu pionowym. „Przyspieszenia pionowe są szczególnie silnie odczuwane przez pasażerów, jak i sam samolot” – wyjaśnia Kopeć. „Niestety nie ma dostępu do materiałów dotyczących przyspieszeń pionowych. Dlatego postanowiliśmy sprawdzić, czy nie można byłoby wywnioskować tych danych z innych parametrów lotu, które są dostępne w transmisjach Mode-S i ADS-B”. Zespół badawczy przetestował trzy algorytmy wykrywania turbulencji. Pierwszy opierał się na informacjach o położeniu samolotu (transmisje w trybie ADS-B). Wstępne testy i ich porównanie z parametrami zarejestrowanymi w tym samym rejonie przez samolot badawczy nie przyniosły jednak zadowalających rezultatów. Dwa pozostałe algorytmy korzystały – każdy w nieco odmienny sposób – z parametrów transmitowanych co około 4 sekundy w trybie Mode-S. W drugim podejściu parametry były analizowane za pomocą standardowej teorii turbulencji. W trzecim podejściu naukowcy przyjęli metodę wyznaczania intensywności turbulencji stosowaną dotychczas w pomiarach turbulencji w podszyciach leśnych na bardzo małą skalę. Po wyznaczeniu prędkości wiatru w pobliżu samolotu i przeanalizowaniu jej zmian w kolejnych odczytach, możliwe było zastosowanie dwóch ostatnich podejść teoretycznych do określania lokalizacji obszarów turbulencji z dokładnością do 20 km. Na pokonanie takiej odległości samolot pasażerski potrzebuje około 100 sekund, a zatem ten poziom dokładności pozwoliłby pilotom skutecznie omijać turbulencje. System łatwy do wdrożenia System wykrywania turbulencji oparty na istniejących danych nie wymaga zatem znaczących nakładów inwestycyjnych na infrastrukturę lotniczą. Aby mógł funkcjonować potrzebne jest tylko odpowiednie oprogramowanie i komputer w prosty sposób podłączony do odbiorników transmisji w trybie Mode-S z transponderów będących standardowym wyposażeniem samolotów. Zasadniczo samoloty pasażerskie pełnią tu rolę czujników w gęstej sieci punktów pomiarowych nad Europą. W nadchodzących miesiącach zespół badawczy planuje udoskonalić oprogramowanie, niemniej już udało mu się wykazać, jak ta nowa metoda wykrywania turbulencji tak naprawdę działa. Dane do badań gromadzone były w ramach samolotowej kampanii pomiarowej, która była częścią projektu DELICAT zakończonego w marcu 2014 r. Nowy system został zaprezentowany w artykule opublikowanym w maju 2016 r. w czasopiśmie »Atmospheric Measurement Techniques«, a dalsze szczegóły udostępnił Uniwersytet Warszawski w sierpniu 2016 r. Więcej informacji: strona projektu w serwisie CORDIS
Kraje
Francja
