Využití termokamer při přiblížení na přistání

Využití EVS v GA letectví

• Využití termokamer piloty všeobecného letectví má za cíl zvýšení bezpečnosti při přiblížení na přistání na VFR letištích stanovením správného úhlu sestupu a polohy dráhy pomocí termokamery. Jedná se o využití činnosti termokamer pro identifikaci pozemních bodů (na letišti, kolem dráhy) i za meteorologických podmínek, které by jinak znesnadňovaly provést přiblížení a přistání. Pomocí identifikace těchto bodů na displeji by pak mělo být možné jednoduše stanovit jak polohu dráhy, tak také pomocí výpočtů stanovit polohu letadla ve vztahu ke správnému sestupovému úhlu (zdali je letadlo nad nebo pod sestupovou rovinou).

Využití EVS v GA letectví

Hlavním cílem je zvýšení bezpečnosti při přiblížení na přistání na VFR letištích stanovením správného úhlu sestupu a polohy dráhy pomocí termokamery.Dílčí cíle jsou:1. Zhodnotit způsoby využití termokamery při přiblížení2. Provést testovací let - přiblížení letounem vybaveným

termokamerou - a zanalyzovat zjištěná data3. Sestavit princip funkce termokamery zajišťující

informaci o sestupové rovině a poloze dráhy pro pilota4. Navrhnout způsob implementace a provést cost-

benefit analýzu navrženého řešení

Iluze při létání v noci

Iluze černé díry: Dochází k ní při přiblížení nad vodní hladinou nebo neosvětleným terénem, kdy dráhová světla jsou

jediným zdrojem světla. Obecný problém „černé díry“ je, že pilot snadno ztrácí orientaci. Dráha se může zdát do kopce či z kopce. Pomoc s touto iluzí nabízí PAPI či VASI, které ovšem nejsou dostupné na všech letištích.

Iluze jasných dráhových světel: Jasná dráhová světla způsobují iluzi, že dráha se zdá blíž, než ve skutečnosti je. Pilot podlehnuvší této iluzi letí po strmějším sestupovém úhlu. Iluze je opět řešitelná použitím světel PAPI či VASI.

Iluze světel v okolí dráhy: Jedná se o situaci, kdy pilot zamění světla vlaku či automobilů na silnici s dráhovými světly. Důležité je udržovat si povědomí o poloze letadla a opět využít pomocných systémů PAPI nebo VASI.

Nehoda při nočním výcvikovém letu v Roudnici

Ke srážce letounu C172S s balíkem sena došlo ve fázi přiblížení na přistání na dráhu 13L letiště Roudnice n. Labem, která je vybavena dráhovými postranními světly.

Balík se nacházel 45 m před prahem dráhy a asi 4 m vlevo od prodloužené osy dráhy, tvořil tedy překážku přímo v dráhovém pásu.

Spočtený sestupový úhel letounu k prahu dráhy byl cca 2°20´. Pokud by posádka provedla standardní 3° rozpočet, byla by v této vzdálenosti více než 10 m nad zemí. Balík sena byl vysoký 1,2 m.

Zdroj: http://www.uzpln.cz/pdf/incident_anYD5R6P.pdf

Srážka C172S s balíkem sena při nočním výcvikovém letu v Roudnici

Jak je patrné z ilustrace, za normální situace, kdy se užívá paralelní dráha 13R, by pilot sledoval 3° sestupný úhel k prahu jiné dráhy.

Dále je patrné, že před prahem dráhy 13L není žádná světelná soustava ani světelné body, proto je velká pravděpodobnost vzniku iluzí.

Zdroj: http://lis.rlp.cz/vfrmanual/actual/lkro_text_cz.html

Srážka C172S s balíkem sena při nočním výcvikovém letu v Roudnici

Letoun byl schopen přistání a nikdo nebyl při nehodě zraněn.

Zdroj: http://www.uzpln.cz/pdf/incident_anYD5R6P.pdf

Vývoj v oblasti

Termokamery se dnes krom letectví využívají hojně též v automobilovém průmyslu.

Ten může posloužit jako odrazový můstek pro rozšíření termokamer do sféry všeobecného letectví, které stále klade velký důraz na koncovou cenu. Pokud je možné implementovat osvědčenou technologii z automobilů, nemusí se cena vyšplhat do neúnosných výšek.

Využití termokamer v dopravě

V automobilovém průmyslu se termokamery poprvé objevili v roce 2000 v Cadillacu DeVille. Za vývojem byla společnost Raytheon Systems Inc., která dříve (ještě v době Studené války) vyvinula technologii infračervené noční vize pro armádu.

Od té doby se technologie rozšířila a dnes najdeme termokamery ve vozech nejvyšší třídy výrobců jako Audi, Mercedes, BMW, Toyota, Honda

Zdroj: Alan Pierce: AUTO NIGHT VISION. In: Tech Directions; Feb 1999, Vol. 58 Issue 7, p9.

Využití termokamer

Head-Up displej (obraz je promítnut na čelní sklo)s obrazem termokamery ve voze Lexus.

Night View

Zdroj: http://techcenter.mercedes-benz.com/en_SG/night_view_assist_plus_2013/detail.html

Automobil je vybaven dvěma druhytermokamer. Při zahlédnutí cílesystém zhodnotí a řidiči vydá výstrahuna středovém displeji.

Současný stav – letectví

• V letectví má využití termokamer, společně s dalšími systémy, benefit ve zvýšení situačního povědomí, snížení přistávacích minim, snížení CFIT nehod a bird-strike událostí

Současný stav – letectví

V současné době probíhá v letectví masivní výzkum autonomních systémů řízení UAV, většinou pro vojenské účely. Ty užívají termokamery jak pro plnění misí, tak zejména pro konečnou fázi letu – přistání (současně s dalšími systémy určování polohy).

Do oblasti všeobecného letectví se pomalu začíná rozšiřovat vybavení dopravních letadel (syntetická vize a termovize, head-up displeje). Z korporátních proudových letadel se pak dále avionika rozšiřuje do malých letadel užívaných též pro výcvik dopravních pilotů. V této kategorii se prosadila nejvíce avionika Garmin.

Kombinovaná Syntetická a IR vize

Zdroj: http://www.scientificamerican.com/article/3d-pilot-vision-air-safety/

Záběr Kombinovaného vizuálního systému (CVS) z kokpitu Gulfstreemu G450. Společnost Honeywell testuje tento systém od června roku 2010, od roku 2012 provádí testovací lety.Jedním z úskalí této technologie je ovšem její vysoká cena, čímž se její zavedení do oblasti všeobecného letectví odkládá.

Kombinovaný výstup IR kamery na HUD displej.

Zdroj: http://www.jetcraft.com/wp-content/uploads/2011/03/CVS_KenElliott_Avionics-News_May2011.pdf

SVS a EVS v letounech Cirrus SR22

Letouny Cirrus jsou jednomotorové pístové letouny používané čím dál tím víc pro výcvik kadetů. Avionika Garmin Perspective na bázi G1000 připravuje studenty na jejich budoucí povolání – ať už v armádě anebo v civilní aerolince. Letouny používají výcvikové organizace: CATS Cassiaidan Air Training Services(French Air Force), CAFUC - State University of China, Royal Saudi Air Force, Korea University of Transportation, Lake Superior College, US Air Force, Iowa Lakes Community College, Aerosim Flight Academy, Western Michigan University, Purdue University, Chile Air Force

Zdroj: http://cirrusaircraft.com/innovation/enhanced-vision-system/

Požadavky na vybavení letišť

Z výsledků dosud provedených výzkumů vyplývá, že požadavky na letiště mohou být dokonce nulové. Stačí, pokud je dráha například betonová, neboť beton vůči travnatému okolí dráhy je velmi dobře viditelný termokamerou.

Jiná teorie pracuje se čtyřmi světly seřazenými ve správném pořadí tak, aby bylo možné v každém okamžiku vyhodnotit polohu letadla jak vůči sestupovému úhlu, tak jeho polohu samotnou vůči vlastním osám.

LED jako světla RWY

V posledních několika letech se též řeší problematika LED světel využívaných pro osvětlení dráhy, zejména díky jejich nižším provozním nákladům a vyšší životnosti (LED světla vydrží až 10000 hodin svícení bez nutnosti servisního zásahu).Kvůli nařízení vlád jak v USA, tak v EU jsou klasické žárovky nahrazovány LED světly povinně a výroba klasických žárovek se velice omezuje.Piloti si stěžují na oslnění, na rozdíl od klasických žárovek se u LED nedá regulovat svítivost (dim).Potíž je též v jejich vyzařovacím spektru, které je hůře viditelné termokamerami.

Vyhřívané dráhy

V souvislosti s náhlým silným sněžením bývá v zimní sezóně na některých letištích omezen provoz i na několik hodin. Vyhřívat dráhy a rozpustit tak sníh a led je jednou z možností, nicméně náklady jsou vysoké. Možným řešením je využití geotermální energie, kdy je horká voda vedena v trubkách pod dráhu. Podmínkou pro toto řešení je ovšem blízký zdroj geotermální energie.Vyhřívaná dráha má ještě větší teplotní diferenci vůči okolí, tzn. že je velmi dobře viditelná termokamerami.Pro účely identifikace dráhy termokamerou by sice stačilo vyhřátí pouze okrajových částí dráhy, ovšem náklady na takovéto vybavení by byly stále nepřiměřeně vysoké.

Vyhřívané dráhyLetiště Binghamton, N.Y. – systém trubek pod povrchem

Nutné letadlové vybavení

Cílem projektu je snížit náklady systému na možné minimum. Optimálním řešením bude vyhledat a navrhnout spojení termokamery a tabletu či mobilního telefonu. Výstupy termokamery bude v zařízení zpracovávat vyvinutý software a graficky informovat o překážkách v okolí dráhy letadla. Zároveň bude pilotovi sdělovat, zda se nachází na sestupové rovině či mimo ní. Hlasově ho potom bude přímo do sluchátek povelově navádět, podobně jako operátor při přiblížení PAR.

Cílovou skupinou vybavení jsou především VFR piloti létající v noci či za hraničních VMC podmínek, ale technologii bude stejně tak možné využít pro zvýšení situačního povědomí při přiblíženích za snížené dohlednosti v podmínkách IMC.

Cena

• Cena zařízení, termokamer

• Možnost využít kamery ve vidovém spektru s filtrem?