EGPWS

Yer yaklaşım ikaz sistemi (EGPWS, İngilizce: Enhanced ground proximity warning system) uçak yere yakın veya bir arazi engeline doğru ani tehlike içine girmiş ise pilotu uyarmak için tasarlanmış ikaz sistemidir. Arazi Bilinirlik ve İkaz Sistemi (TAWS İngilizce:Terrain Awareness and Warning System) ve yere çarpma ikaz sistemi (GCWS, İngilizce:Ground collision warning system) benzer işelevlere sahip uyarı ve önleme sistemleridir.

1974 yılında kullanıma sunulan GPWS sistemine 1990'lı yıllarda arazi yükselti haritası veritabanı ve küresel konumlandırma sistemi (GPS) özellikleri eklenmiş ve geliştirilmiş yer yaklaşım ikaz sistemi (EGPWS) olarak anılmaya başlamıştır. TAWS (A Sınıfı) ile EGPWS (Mark V ve sonrası) aynı özelliklere sahiptir.

EGPWS ekranında arazi yükselti haritası

Yer yaklaşım ikaz sistemleri, kontrollü uçuşta yere çarpma (CFIT) kazalarının meydana gelmesini önlemeye yardım etme amacı güder. Sistem istenilen uyarıları verebilmek amacıyla, uçağın algılama ve ölçüm donanımlarından topladığı girdileri, birtakım hesaplama ve değerlendirme algoritmalarına tabi tutarak tehlike oluşturacak durumlarda, uçuş ekibini sesli mesajlar ve görsel uyarılar ile ikaz eder ve uyarı eşikleri bantlarının ne oranda aşıldığını kabinde bulunan göstergelerinde gösterir.

Tarihçe

Kontrollü uçuşta yere çarpma (CFIT)

bir CFIT kazasına ait resim

Çoğunlukla kötü hava şartlarında ve iniş ve kalkışlarda ya da alçak irtifada daha çok uçağın donanımlarına güvenmek zorunda olan uçuş ekibinin her şeyin yolunda gittiğini zannederek sürdürdüğü manevra ve seyir esnasında araziye çarpmasıyla sonuçlanan kazalardır. Uçuş istikametinde aniden çıkan yükseltilerin karanlık veya kötü hava muhalefeti nedeniyle görülememesi ve görüldüğü anda kaçınma manevrası yapılmasına yeterli zaman kalmaması sık görülen CFIT kazalarındandır.

Kanada doğumlu mühendis Don Bateman, uçuş ekinini zamanında uyaracak bir GPWS sisteminin geliştirilebileceğini düşünmekteydi. 1960'lı yıllarda bir dizi Kontrollü uçuşta yere çarpma kazası (CFIT) sonucunda yüzlerce insanın hayatını kaybetmesi üzerine GPWS sisteminin geliştirilmesine öncülük etti.

Öncül GPWS sisteminin kullanımının kontrollü uçuşta araziye çarpma kazalarını (CFIT) önlemedeki faydaları etkileyiciydi. Amerika Birleşik Devletleri'nde 1946 ile 1955 yılları arasında yılda ortalama 3.5 adet büyük CFIT yolcu uçağı kazası meydana geliyordu. Bu oran, her 15 haftada bir ölümcül CFIT kazası meydana gelmesi demekti. 1970 yılları ortalarında CFIT sebebiyle hala ortalama yılda 2 kaza meydana geliyordu. 1974 yılında ABD'de hiç CFIT kazası görülmedi.

Geliştirmeler

Geleneksel GPWS sisteminin bir kör noktası vardı. Bu sistem sadece uçağın altındaki bölgeden veri toplayabiliyordu fakat uçağın ilerisindeki arazi şartlarının da önceden tahmini gerekiyordu. Eğer arazide çarpıcı bir yükselti varsa, mesela uçağın karşısında uçurum şeklinde yükselen bir arazi yapısı çıktığında, GPWS uçağa güvenli şekilde yükselerek kaçış manevrası yapma imkânı tanıyamıyordu.

EGPWS stanadart arazi yükselti haritasının izahı

1990'lı yılların sonunda GPWS'de iyileştirme yapıldı ve yeni sistem "Geliştirilmiş Yer Yaklaşım İkaz Sistemi (İngilizce:Enhanced Ground Proximity Warning System -EGPWS/TAWS)" olarak isimlendirildi. Bundan sonra artık yeni sistem dünya çapında kayıtlı bir arazi veritabanı kullanıyor ve GPS teknolojisinden de konum belirlemede yararlanıyordu. Yerleşik bilgisayarlar uçağın anlık konumunu arzın o anki arazi veritabanı ile karşılaştırıyordu. Arazi haritasında artık pilotlar uçağın etrafındaki yükseltileri görebiliyorlardı.

EGPWS yazılım geliştirmeleri iki önemli problemi çözmeye odaklandı: Hiçbir uyarı vermeme ve geç ve yanlış uyarılar.

Uyarı yok: kontrollü uçuşta yere çarpma kazası (CFIT) kazalarının temel nedeni iniş sırasında iniş tekerleri çıkarılmışsa veya iniş flapları indirilmişse sistem uçağın yere inmekte olduğunu varsayıyor ve hiçbir ikaz vermiyordu. EGPWS iniş donanımları devredeyken bile GPWS koruması sağlayan Arazi pist Açıklığı (İngilizce:Terrain Clearance Floor - TCF) işlevini tanıttı.

Geç veya yanlış ikaz: GPWS ikazlarının ortaya çıkması tipik olarak bütün mürettebatın çok yoğun olduğu anlarda geliyordu ve neredeyse her zaman uçuş ekibine bir sürpriz oluyordu. Genellikle aşağı doğru bakan radyo altimetresi hesaplamalardaki en temel algılayıcıydı. Arazi yapısıyla bağlantılı ve arazi yapısını da önceden gösteren EGPWS ileriye dönük korumayı sağladı ve uçuş mürettebatını son an ikazları ile geç ikaz etmesi ortadan kaldırıldı.

Kavramlar

GPWS (İngilizce: Ground Proximity Warning System), yer yaklaşım ikaz sistemi anlamına gelen terimin kısaltmasıdır. Bu sistem ilk olarak Honeywell firması tarafından satın alınan Allied Signal firması tarafından geliştirilmiştir. Sadece uçağın altında kalan arazi yüksekliği ile ilgili sensörler ve sistemler içerir. İlerideki arazi manialarına bakmaz. GPWS sistemi Honeywell firmasının ticari markasıdır.

FLTA (İngilizce Forward Looking Terrain Access), ileriden görüşlü arazi engebesinden kaçınma anlamına gelen terimin kısaltmasıdır. Bu sistemde isminden anlaşıldığının aksine ileriye doğru araziyi inceleyen bir radar benzeri ölçümleme ve gözetme sistemi kullanılmaz. Onun yerine Uçağın küresel konum koordinatlarını GPS ile belirler ve bilgisayarına yüklenmiş olan arazi yükseltileri veritabanı ile kıyaslar. Bu sayede uçuş doğrultusunda bulunan arazi yükseltilerini de harita üzerinde gösterir. Uçağın bulunduğu irtifasında kalan yükseltiler açık sarı, 1000 fit daha yüksektekiler koyu sarı, uçağın bulunduğu irtifadan 2000 fit ve daha yüksek olan yükseltiler ise haritada kırmızı olarak işaretlenir.

TAWS ile EGPWS terimleri de havacılıkta kullanılır. EGPWS Honeywell firmasının tescilli markasıdır. İlk olarak GPWS ve EGPWS sistemlerini üreten Honeywell'in sistemleri 30,000'den fazla uçakta montelidir. TAWS ise ABD Federal Havacılık İdaresi (FAA) tarafından standardı yapılan sistemin adıdır. EGPWS'nin yeni versiyonları mark I, II, II,.. diye giderken yeni özellikler ilave edilir. TAWS (İngilizce Terrain Access Warning System), ise standart olarak TAWS A ve TAWS B olarak adlandırılır. Her birinin işlev olarak ortak ve farklı yönleri vardır. TAWS Arazi Erişimi İkaz Sistemi anlamına gelen terimin kısaltmasıdır. EGPWS (İngilizce Enhanced Ground Proximity Warning System) ise Geliştirilmiş Yer Yaklaşım İkaz Sistemi anlamına gelen teriminin baş harflerinin kısaltmasıdır.

Tabloda GPWS ile EGPS/TAWS karşılaştırması görülmektedir.

Mod / işlev	FAA TSO C92 GPWS	FAA TSO C151 TAWS Sınıf A (EGPWS Mark V-VIII)	FAA TSO C151 TAWS Sınıf B
Mod1 Aşırı dalış hızı			1
Mod2 Aşırı engebeli araziye yaklaşım
Mod3 Kalkışta irtifa kaybı			2
Mod4 Araziye doğru güvensiz yaklaşım6
Mod5 Aletli (ILS) alçalma istikametinden sapma
Mod6 (FLTA) İleriden görüşlü arazi engebesinden kaçınma
Arazi bilinirlik göstergeleri			Bak.3
Ses anonsu "beş yüz"		4	5

¹FAA 2008 yılı itibarıyla TSO C151 Sınıf B donanımlarının 9 yolcuya kadar olan uçaklarla sınırlı olmasını gerektirir (TSO C-151 Appendix 1 Table 11-1). CAO 20.18 10 yolcudan az uçaklarda GPWS taşınmasını gerektirmez.

²TAWS B sınıfı donanımlar bir radyo yükseklik ölçer (radar altimetre) gerektirmez. Araziden yükseklik o anki arazi bölgesindeki irtifanın o anki barometrik yükseklikten çıkarılması yöntemiyle belirlenir.

³B sınıfı opsiyonel bir göstergeye sahip olmalıdır.

⁴Uçak, alçalırken araziden veya pist üzerinden 500 ft yukarıdayken

⁵Uçak, alçalırken pist üzerinden 500 ft yukarıdayken

⁶İniş sistemleri kapalıyken

Çalışma modları

EGPWS bilgisayarı, uçağın algılayıcılarından ve sistemlerinden topladığı verileri işler, verilerin değişimlerine göre uçuş ekibini değişik uçuş tehlikelerine göre sesli ve görüntülü olarak uyarır ve göstergesinde tehlikeyi görüntüler.

Modern sistemlerde on farklı tehlike senaryosuna kadar uyarılar ve göstergeler mevcuttur. Yeni modellere daha gelişmiş güvenlik sağlayıcı uyarılar eklenmektedir.

Mod1, aşırı alçalma hızı

ABD Havacılık İdaresi (FAA) tarafından belirlenen aşırı alçalma hızı kriterleri

ERD, aşırı alçalma hızı İngilizce Excessive Rate of Descent kelimelerinin baş harflerinden alınmıştır. Radar ile ölçülen ve barometre ile ölçülen irtifanın bir kombinasyonunu kullanarak yere yakın irtifalarda barometrik irtifa kaybı ölçümü halinde uyarı verir. Radar irtifası mevcut değilse arazi yükselti veritabanından alınan arazi üzerindeki hesaplanan irtifa kullanılır.

EGPWS bilgisayarı tarafından hesaplanan yere doğru alçalış hızı müsaade edilen sınırların dışındaysa "İngilizce:SINKRATE" (hızlı dalış) sesli ikazı verilir ve kırmızı GPWS uyarı ışığı yanar. Yere doğru tehlikeli hızda alçalış sürüyorsa veya alçalma hızı daha da artmışsa "WOOP WOOP" alarm sesi duyulur ve "İngilizce: PULL UP" (kolu yukarı çek) sesli ikazı verilir.

Mod2, aşırı engebe

ECRT, araziye doğru aşırı yaklaşım hızı anlamında İngilizce Excessive Closure Rate to Terrain kelimelerinin baş harflerinden alınmıştır. Yere yakın iken radar ile ölçülen irtifada aşırı değişiklikler olması hainde uyarı verir.

EGPWS bilgisayarı uçağın hızını (mach sayısı), radar ölçüm irtifasını ve değişimini, barometrik irtifayı ve uçağın duruş şeklini değerlendirir. İki sınırı vardır. İlk sınır ölçütü dışına çıkılırsa "İngilizce:TERRAIN TERRAIN" (arazi) sesli ikazını verdirir, düzelme olmazsa "WOOP WOOP" alarmı ve "PULL UP" (kolu yukarı çek) ikazı duyulur. Bu sırada GPWS kırmızı ışığı yanar. İniş esnasında her iki sınır aşılsa da sadece "TERRAIN" ikazını verir. Eğer ikici ikaz sınırı (PULL UP:kolu çek) aşılmışken iniş takımları ve kanat flapları inişe hazır halde değilse barometrik irtifada 300 ft (91.44 m) artış olduktan sonra TERRAIN (arazi) ikazı susar.

İniş takımları açılmamışken mach sayısı (hız) 0.35'ten 0.45'e çıkarken (432 km/h ile 555 km/h) irtifa 2450 ft (746 m) ve üzeri olmadıkça mod2 ikazı sürer.

Radar altimetresi (radarlı irtifa ölçer) ile ölçülen yükseklik ile arazideki yükseltileri dikkate alır. Düşük irtifalarda ve iniş flapları devreye sokulduğunda yükseklikteki değişmeyi arazi ile karşılaştırır.

Mod3, kalkışta irtifa kaybı

ALAT, kalkış sonrası İrttifa Kaybı anlamındaki İngilizce Altitude Loss After Takeoff kelimelerinin baş harflerinden alınmıştır. Sadece kalkışlarda ve piste inişi es geçip tekrar yükselişe geçişlerde devreye girer.

Kalkış esnasında tırmanışta veya pisti es geçme esnasında hava hızını, radar irtifasını, barometrik irtifayı ve uçağın duruş şeklini izler ve tehlikeli irtifa kaybı halinde alarm verir. "İngilizce:DON'T SINK" sesli uyarısı tehlikeli durum düzeltilinceye kadar susmaz. 50 ft ile 700 ft arasında (15m ile 213m) etkili olan mod3 ikazı radar irtifasına göre barometrik irtifa %10'dan fazla azalırsa (yani uçak beklendiği gibi doğrusal olarak yükselmiyorsa) alarm verir.

Mod4, Araziye güvensiz uçuş

FITNL, iniş donanımları devreye alınmamış iken araziye yaklaşım anlamına gelen Flight Into Terrain Not in Landing Configuration kelimelerinin baş harflerinden kısaltılmıştır. Radar mesafe ölçeri, irtifa ölçümünde kullanır ve iniş tekerleri ve (veya) flaplar devreye alınmamışsa ikaz verir.

İniş takımları açık ve kapalı olmasına göre iki farklı çalışması vardır. Mod4A: İniş takımları kapalı iken yere güvensiz yaklaşım. uyarısı too low terrain,too low gear,too low flap.

İniş takımları kapalı olduğu halde 700 ft (213m) ve üzeri radar irtifalarında devrededir. 0.35 mach (432 km/h) ve daha düşük hızlarda tehlikeli bölgeye girilirse "İngilizce:TOO LOW, GEAR" (aşırı alçak, tekerler) ikazı duyulur. 0.35 mach ve üzeri hızlarda tehlikeli bölgeye girilirse "İngilizce:TOO LOW, TERRAIN" (aşırı alçalma, arazi) sesli ikazı duyulur ve tehlikeli yükseklik ikaz bölgesi 1000 ft (304m) olarak ayarlanır.

Mod4B:İniş takımları açık iken devrededir."too low terrain,too low flap" mod 4c:İnis takımları açık, flaplar açıksa sadece "too low terrain " ikazi verir.

Mod5, aletli alçalmadan sapma

Aletli (ILS) alçalma istikametinde aşırı değişim gözlemlendiğinde sesli olarak "GLIDESLOPE" ikazı verilir.

Uçağın iniş doğrultusunun, aletli uçuş çizgisinin sınırları dışına çıkıp çıkmadığını denetler.

Mod6, yanal açı

Yan kanat açısı aşırı değiştiğinde "BANK ANGLE" ikazı verilir.

Mod7, hava boşluğu

Havaboşluğuna girme ve türbülans sonucu irtifada ani değişim gözlemlendiğinde "WINDSHEAR" ikazı verilir.

Çalışma şeması

Uçağın sistemlerinden ve sensörlerinden gelen bilgileri değişik algoritmalar ile işleyerek sesli, ışıklı veya görüntülü uyarılar verir.

EGPWS çalışma şeması

Girdiler

• Radar irtifa (Radio ALT)
• Barometrik yükseklik
• Flapların durumu (Flaps)
• İniş takımlarının durumu (Gear)
• Aletli iniş rotası durumundan sapma (ILS)
• Hava (hava akış hızı) ve atalet bilgileri (ADIRS)
• Uçuş idaresi yardımcı bilgisayarı girdileri (FMGC)

Çıktılar

• Kabin hoparlörü ve dahili telsize anons etme
• İkaz lambaları ve EFIS göstergelerinde uyarılar
• EFIS seyir göstergelerine veya renkli Wx radar ekranında bildirim

Kullanım zorunluluğu

1995 ve 1997 yıllarında kamuoyunu etkileyen birkaç trajik CFIT uçak kazası meydana geldi. Bir Amerikan Havayolları B-757 uçağı 20 Aralık 1995 tarihinde Columbia'da düştü. ABD ticaret bakanı Ron Brown'ı taşıyan ABD Hava Kuvvetleri uçağı 3 Nisan 1997 tarihinde Hırvatistan'da düştü. Kore Havayolları'na ait B-747 6 Ağustos 1997 tarihinde Guam'da düştü. Bu olayların da etkisiyle ABD hava taşımacılığı birliği (ATA, İngilizce: Air Transport Association) EGPWS sisteminin yakında bütün büyük havayolu şirketlerinin uçaklarına takılacağını duyuracaktı.

Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) 1 Haziran 1999 tarihinde yayınladığı standartta 1 Şubat 2003 tarihinden itibaren geçerli olmak üzere yeni güvenlik düzenlemelerini bildirdi. Bu standartta yeni GPWS sistemleri, uçağın ilerisindeki arazi yükseltilerini de kestirebilecek özelliklere haiz olacaktı. ICAO düzenlemelerinde 30 kişiden fazla yolcu taşıyan veya 15,000 kg ve üzeri ağırlıktaki türbin motorlu bütün hava taşıtlarında, taşıtın yaşına bakılmaksızın, ileriden görümlü GPWS (EGPWS) kullanılmasını planlanmaktaydı.

ICAO, yayınladığı bildiride şu ifadeyle EGPWS sistemini şart koşmuştur:

1 Şubat 2003 tarihinden itibaren, 15,000 kg belgelendirilmiş kalkış ağırlığını aşan veya 30 kişiden fazla yolcu taşıma müsaadesine haiz bütün türbin motorlu uçaklar, önceden görümlü arazi kaçınma işlevi gören, yer yaklaşım ikaz sistemi (EGPWS) ile donatılmış olacaktır.

1 Ocak 2005 itibarıyla Avrupa Havacılık Güvenliği Otoritesi (EASA) ve ona bağlı organ olan Birleşik Havacılık Otoritesi (JAA) tarafından, 29 Mart 2005 tarihinden itibaren de ABD Federal Havacılık İdaresi (FAA) tarafından TSO C151b talimnamesinde tanımlaması yapılan hemen bütün ticari yolcu uçaklarında GPWS/EGPWS/TAWS sistemlerinin kullanımını zorunlu hale getirmiştir.

TSO C151b düzenlemesine göre:

TAWS A-Sınıfı donanımların bölüm 121 ve 135'te tanımlanan türbin motorlu ve 10 veya daha fazla yolcu kapasiteli uçaklarda kullanılması gereklidir.
TAWS B-Sınıfı donanımların 91. bölümdeki tanıma uyan türbin motorlu 6 veya daha fazla yolcu koltuğu olan uçaklarda veya bölüm 135'te tanımlanan 6 ile 9 yolcu koltuğu bulunan türbin motorlu uçaklarda kullanılması gereklidir.

Müeyyideler

Ticari uçuşlarda ve havaalanı operasyonlarında EGPWS ikazlarına ve tedbirlerine kanunen uyulması zorunlu koşulan prosedürler mevcuttur. Sistem ikaz verdiğinde pilotlar hem uygun biçimde hareket etmeli ve hem de tepki vermelidir. 2007 yılında meydana gelen bir kazada Endonezyalı 737-400 uçağının kaptanı, GPWS uyarılarına aldırmadan ve bununla ilgili prosedürlere aykırı davrandığı için 2008 yılında 21 kişinin ölümünden sorumlu olmasına hükmedilerek adam öldürme suçundan hüküm giymişti.

Genel havacılıkta

EGPWS donanımı piston motorlu uçaklarda kanuni bir zorunluluk değildir. Amerika Birleşik devletlerinde kullanım amacına bağlı olarak, EGPWS 10 veya daha fazla yolcu koltuğu bulunan türbin motorlu uçaklarda bulundurulması gereklidir..

EGPWS'nin daha küçük ve daha ucuz bir modeli, artık Honeywell ile birleşmiş olan AlliedSignal tarafından genel havacılık ve müstakil uçaklar için geliştirilmiştir..

Dış bağlantılar

• İngilizce, EGPWS genel bilgi, örnekler, videolar4 Haziran 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (İngilizce)
• EGPWS modları resimli anlatımı (İngilizce)
• Sandel firması, TAWS tanıtımı 21 Ağustos 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (İngilizce)
• Fly-Safe State-of the-art on terrain functions (İngilizce)
• Civil Aviation Safety Authority Avustralya (İngilizce)
• FAA kurumunun internet sitesi TSO-C151b, TAWS standardı 22 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.(İngilizce)