Zależność operacyjnych ograniczeń przestrzeni powietrznej i optymalizacji operacji lotniczych
W niniejszym materiale zaprezentowano wybrane podstawowe zagadnienia
problematyki wpływu ograniczeń przestrzeni powietrznej na planowanie
tras przelotów w lotnictwie komunikacyjnym. Pokazano to na przykładzie
niemożności ustalenia „idealnie prostych” tras przelotów ze względu na
ograniczenia w infrastrukturze (radiolatarnie) oraz na zajętość części
przestrzeni przez armię. O ile pierwszy czynnik można wyeliminować
wprowadzając nowe technologie, o tyle drugi z nich wymaga pewnego
kompromisu, gdyż funkcjonowanie sił zbrojnych jest konieczne.
Ludziom niezaznajomionym z tajnikami transportu lotniczego wydaje się
często, iż samolot lata z reguły najkrótszą drogą po prostej od punktu A
do B. Tymczasem takie loty w praktyce zdarzają się rzadko. Przestrzeń
powietrzna nie jest pusta, ale składa się na nią wiele różnych
elementów, które muszą wypracować wspólny mianownik dla wszystkich
użytkowników. W efekcie rzeczywista trasa przelotu często wychodzi o
wiele dłuższa, niż prosta linia poprowadzona z miejsca startu do
lądowania. Obecnie w opracowaniu są rozwiązania mające optymalizować
trasy przelotu i maksymalnie zbliżać je do kształtu linii, jednak do
spełnienia tych życzeń jest jeszcze daleko. Jako przykład podano na
ilustracji trasę lotu IFR z Koszyc do Rzeszowa. Widać jak bardzo jej
przebieg różni się od linii prostej łączącej te miasta. Konieczność
planowania tak „łamanych” tras powoduje zwiększenie zużycia paliwa oraz
zmniejszenie możliwego do pobrania ładunku. Wprawdzie w trakcie lotu
kontrola ruchu lotniczego niekiedy zezwala na skrócenie trasy i lot
niemal po prostej do celu, jednak formalnie samolot musi zabrać na lot
tyle paliwa, ile wymaga trasa oficjalnie wpisana w plan lotu (włącznie z
rezerwami wymaganymi przez przepisy).
Czynników wpływających na taki stan rzeczy jest kilka. W niniejszym
opracowaniu postaram się odnieść do wybranych z nich. Niniejsze
opracowanie zasadniczo dotyczy jedynie lotów IFR w drogach lotniczych.
Pominięto tu praktycznie tematykę lotów VFR.
 |
| Rys. 1. Przykładowa trasa przelotu drogami IFR między Koszycami, a Rzeszowem. Źródło: opracowanie własne |
Niektóre czynniki wiążą się z niewystarczającą infrastrukturą
(relatywnie mała ilość pomocy radionawigacyjnych w Polsce), a niektóre z
konieczności pogodzenia pracy lotnictwa cywilnego z armią i terenami
ograniczonymi dla ruchu lotniczego. Podstawowym problemem w Polsce jest
zbyt rzadka sieć dróg lotniczych względem potrzeb nieregularnego ruchu
lotniczego (usługi typu „powietrzna taksówka”, ruch biznesowy itp.). Na
pierwszy rzut oka mapa naszego kraju z zaznaczonymi drogami lotniczymi
wygląda na zapełnioną. W praktyce jednak sieć ta często jest
niewystarczająca do optymalnego planowania lotów. Jest to spowodowane
zbyt małą liczbą radiolatarni VOR, które determinują początek lub koniec
danej drogi lotniczej. Stosunkowo rzadka sieć dróg lotniczych powoduje,
że lot IFR formalnie musi być zaplanowany ze znacznym nadłożeniem drogi
względem najkrótszej odległości (ortodromy/loksodromy), między
lotniskiem startu i lądowania.
Powstaje tu jednak ważne pytanie – inwestować w nowe radiolatarnie
VOR, czy poczekać na rozwój nawigacji satelitarnej? Rozwiązaniem
problemu mogą się z czasem okazać systemy satelitarne wspomagane przez
naziemne stacje korygujące[1].
Już dziś dzięki nawigacji obszarowej RNAV i towarzyszący jej fikcyjnym
(niefizycznym) punktom ustalanym w pamięci komputera można zaprogramować
niemal dowolną trasę także w miejscach o bardzo ubogiej lub żadnej
infrastrukturze naziemnej. Biorąc pod uwagę obecny rozwój techniki
bardziej trafne wydaje się rozwiązanie drugie, tym bardziej, że
istniejące już radiolatarnie można dostosować do roli stacji
korygujących dla nawigacji satelitarnej (GNSS / GPS, Galileo itp.).
Tu z kolei nasuwa się kolejny pytanie: Zezwalając na operacje w
oparciu o GNSS, władza państwowa ponosi odpowiedzialność za zapewnienie
bezpieczeństwa wykonywania takich operacji, niezależnie, czy operacje
oparte są na niewspomaganym satelitarnym systemie nawigacyjnym, systemie
wspomagania bazującym na awionice statku powietrznego lub czy są to
operacje bazujące na systemie wspomagania zapewnianym przez usługodawcę
innego państwa[2].
Skoro państwo dopuszczając wykorzystanie satelitarnej pomocy
nawigacyjnej ponosi odpowiedzialność, powinno mieć kontrolę nad
działaniem systemu. Ale jak sprawować kontrolę nad systemem, którego nie
jest się właścicielem? Przykładowo właścicielem systemu GPS jest armia
USA – jak więc pogodzić to z powyższym wymogiem? Rozwiązaniem
teoretycznie mógłby być system europejski (unijny – np. Galileo),
którego właścicielem byłaby Unia Europejska. W ten sposób zarówno
techniczna, jak i operacyjno-prawna strona systemu znajdowałaby się w
posiadaniu tego samego właściciela. Pewien udział w tym programie
miałaby także Polska, tym bardziej, iż nasz kraj coraz bardziej zamierza
angażować się w prace Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA (European
Space Agency).
 |
| Rys. 3. Wojskowe elementy przestrzeni powietrznej w USA i Europie. Źródło: C. Pytlos, Lotnicza mapa…, op. cit. |
Zniwelowanie negatywnych efektów czynnika związanego z ubogą
infrastrukturą nawigacyjną zdaje się być kwestią czasu i zainwestowania w
nowe zdobycze techniki. Istnieje jednak kolejny ważny czynnik, którego
istnienie jest konieczne, choć w różnych państwach poradzono sobie z
jego ograniczeniami na różne sposoby. Chodzi o zajmowanie pokaźnej
części przestrzeni powietrznej przez siły zbrojne. Normalne państwo nie
może funkcjonować bez armii, a ta by była skuteczna, musi ćwiczyć i być
aktywna – to nie ulega wątpliwości. Chodzi o to, by jej aktywność w
możliwie minimalnym stopniu wpływała na zakłócanie cywilnego ruchu
lotniczego. Jako przykład dobrego rozwiązania tego problemu można podać
USA, gdzie mimo bardzo zaawansowanej aktywności lotnictwa wojskowego,
cywilny ruch lotniczy tego prawie nie odczuwa.
Michał Pełka, sekretarz Związku Zawodowego Kontrolerów Ruchu
Lotniczego, uważa, że jednym z głównych czynników wpływających na
efektywność kosztową amerykańskiej przestrzeni powietrznej jest niemalże
całkowite wyprostowanie tras lotniczych w tym kraju.
Kontrolerzy przyznają, że jest to możliwe dzięki ujednoliconej koordynacji, jednak podobne rozwiązania zakładane w modelu (europejskiego – J.M.)
Single European Sky są trudne do zrealizowania. W przypadku Wspólnoty
Europejskiej zastosowanie takiej jednolitości przestrzeni będzie
niemożliwe, ponieważ każde z państw członkowskich utrzymuje i będzie
utrzymywać swoje narodowe siły zbrojne (a nie unijne/federalne jak w USA – przyp J.M.). - Chodzi o to, że w wielu częściach Europy (w tym Polsce) już teraz trasy lotnicze są maksymalnie wyprostowane (w maksymalnie możliwy sposób względem wydzielonych stref przestrzeni powietrznej – J.M.), jednak na ich drodze stają zamknięte strefy wojskowe w poszczególnych krajach - mówi Michał Pełka[3].
Odpowiedź na rozwiązanie tego problemu z pewnością przyniesie dopiero przyszłość. Stan ten szybko się nie zmieni.
Zdarzają się sytuacje, gdy elementy przestrzeni powietrznej i ich
wpływ na przebieg cywilnej komunikacji lotniczej są narzędziami w grze
politycznej. Przykładowo w AIP Arabii Saudyjskiej jest zapis, iż
samoloty startujące z terytorium Izraela zasadniczą nie mają prawa wlotu
w saudyjski FIR, ani nie mogą być obsługiwane na saudyjskich
lotniskach. Jest to polityczna deklaracja władz saudyjskich wobec innych
państw arabskich tradycyjnie skłóconych z Izraelem. Teoretycznie do
przestrzegania tego zapisu zobowiązane są saudyjskie służby ruchu
lotniczego (cywilne i wojskowe). W praktyce jednak zapis ten stanowi dla
Saudyjczyków pewien problem – Izrael, bowiem jest dla nich potencjalnym
nieoficjalnym sojusznikiem na wypadek, gdyby doszło do ewentualnego
konfliktu z Iranem[4].
W takiej sytuacji izraelskie lotnictwo chcąc razić irańskie cele
musiałoby przelecieć nad terytorium Arabii Saudyjskiej (co już uczyniło w
1981r. bombardując irackie zakłady nuklearne w Osirak – wtedy
saudyjskie służby nie wykryły /lub nie chciały wykryć/ izraelskiej
formacji). W przypadku wykrycia ewentualnej izraelskiej formacji
kierującej się nad cele w Iranie, Saudyjczycy mieliby problem, gdyż z
taktycznego punktu widzenia musieliby złamać własne przepisy i
(ponownie?) udać, że nic nie widzą.
Innym przykładem wykorzystania przestrzeni powietrznej do celów
politycznych jest niedawne rozszerzenie strefy identyfikacji obrony
powietrznej ADIZ przez Chiny Ludowe nad obszar spornych wysp Senkaku
(nazwa japońska - Chiny używają nazwy Diaoyu).
 |
| Rys. 5. Wschodnia strefa chińskiego ADIZ rozciągnięta na wyspy Senkaku/Diaoyu. Źródło: ChRL znów…, op. cit. |
Stało się to pod koniec 2013r. Władze ChRL zrobiły to bez konsultacji
z Japonią, ewidentnie w celu prowokacji politycznej. 27 listopada
zeszłego roku Agencja Lotnicza Altair podała na swej stronie następującą
wiadomość[5]: Decyzja
o rozszerzeniu dotychczasowej strefy identyfikacji obrony powietrznej
także na Senkaku/Diaoiu została ogłoszona w minioną sobotę. Tego samego
dnia myśliwce wojsk lotniczych ChRL wykonały pierwszy lot patrolowy w
pobliżu spornych wysp. Pekin zastrzegł sobie również prawo do podjęcia
odpowiednich środków przeciwdziałania, jeżeli statki powietrzne państw
trzecich, lecące nad Senkaku/Diaoiu, zostaną uznane za potencjalne
zagrożenie.
Co naturalne, samozwańcza i mocno prowokacyjna decyzja władz w
Pekinie spotkała się z ostrą reakcją ze strony Tokio. Premier kraju,
Shinzō Abe, wystosował oficjalne oświadczenie, w którym krytykuje ChRL, a
także podkreśla, że tego typu decyzje, podejmowane bez konsultacji z
Japonią, mogą doprowadzić do szeregu incydentów zbrojnych, jako że
Japończycy nie zrezygnują z prawa do kontroli przestrzeni powietrznej
nad Senkaku. Nie tylko zresztą japońskie władze krytykują ChRL. W
podobnym tonie, choć nieco łagodniej, wypowiadają się rządzący w takich
państwach jak Filipiny, Indonezja, czy Malezja. Nic dziwnego, bowiem
wszystkie one toczą własne spory terytorialne z ChRL. Logicznym jest,
więc, że decyzja o rozszerzeniu chińskiej strefy identyfikacji obrony
powietrznej nad obszar Senkaku/Diaoiu, stanowić będzie swego rodzaju
sprawdzian dla mniejszych i zdecydowanie słabszych politycznie i
wojskowo państw basenu Morza Południowochińskiego.
W powszechnej ocenie, bowiem, sobotnie oświadczenie władz w
Pekinie to nie tylko prowokacja wymierzona w Japonię. To także próba
sprawdzenia, na ile ChRL może pozwolić sobie w toczonych sporach
terytorialnych, a także na ile państwa trzecie będą w stanie
przeciwstawić się działaniom podobnym do opisywanego. Jeżeli próba z
Senkaku/Diaoiu powiedzie się, można spodziewać się, że na podobne
działania ChRL zdecyduje się również w przypadku spornych archipelagów
wysp Spratly i Paracelskich. Z przedstawionego powyżej zagrożenia
doskonale zdają sobie sprawę USA. Dlatego też przedstawiciele
administracji Baracka Obamy nie ustają w krytyce posunięć ChRL. Nie
szczędzą też słów poparcia dla Japonii, każdorazowo zapewniając
sojusznika o gotowości stanięcia w jego obronie. Żeby nie pozostawać
gołosłownym, Waszyngton zdecydował się na wysłanie nad Senkaku/Diaoiu
pary bombowców strategicznych B-52, które w sposób prowokacyjny
przeleciały nad spornymi wyspami.
W praktyce oznacza to, iż chińskie władze oczekują od przelatujących
tam samolotów zgłaszania się do ich własnego ATC. Tego samego oczekują
władze japońskie. Rząd USA wprawdzie uważa, iż obszar ten nadal należy
do strefy japońskiej, jednak razem z FAA zalecił samolotom amerykańskim,
by na wszelki wypadek raportowały przelot zarówno do japońskich, jak i
chińskich służb ATS, by uniknąć politycznych prowokacji.
Obecnie AIP zarówno Chin Ludowych, jak i Japonii oznacza wspomniane
wyspy, jako własne. Do tego w dziale ENR chińskiego AIP widać, że
bezpośrednio rejonie tych wysp Chińczycy nie posiadają żadnych dróg
lotniczych – prowokacja musi więc dotykać przede wszystkim samolotów
japońskich i amerykańskich (a także innych przelatujących w pobliżu).
 |
| Rys. 6. Ilustracje z AIP Japonii oraz ChRL – każda pokazuje rejon wysp Senkaku/Diaoyu jako własny (wyspy pokazane grubą czarna strzałką).Źródło: AIP Japan oraz AIP PRC, 2014 |
 |
| Rys. 7. Fragment mapy w dziale ENR z AIP Chin Ludowych – widać brak chińskich dróg lotniczych w rejonie wspomnianych wysp. Źródło: AIP PRC, 2014 |
Innym przypadkiem może być państwo, gdzie niewątpliwie tylko część
poligonów wojskowych i stref niebezpiecznych jest publikowanych na
oficjalnych mapach w AIP. Chodzi o Koreę Północną, gdzie cywilny ruch
lotniczy poza stosunkowo nielicznymi drogami praktycznie nie istnieje.
Prawdopodobnie opublikowano, więc tylko te strefy zakazane i
niebezpieczne, które znajdują się w pobliżu tras przelotów samolotów
komunikacyjnych. Jest to dla służb KRLD o tyle ułatwione, że w zasadzie
jedynym portem lotniczym, gdzie funkcjonuje jakikolwiek wzmożony (choć w
porównaniu do państw zachodnich skromny) ruch lotniczy jest stołeczny
Pyongyang-Sunan (IATA: FNJ, ICAO: ZKPY).
 |
| Rys. 8. Mapa procedury STAR z zaznaczonymi strefami zakazanymi i niebezpiecznymi w rejonie Pyongyang. Źródło: AIP North Korea, 2014 |
 |
| Rys. 9. FIR Korei Północnej z zaznaczonymi oficjalnymi strefami zakazanymi i niebezpiecznymi – ich liczba na niniejszej ilustracji wydaje się jednak znacznie zaniżona względem stanu faktycznego. Źródło: AIP North Korea, 2014 |
Podsumowując, w XXI w. przestrzeń powietrzna ma wielu użytkowników,
zarówno cywilnych, jak i wojskowych. Koniecznością jest znalezienie
„złotego środka” dla wymogów każdego z nich. Temat ten niewątpliwie
wymaga dalszych i na pewno wieloletnich badań. Niniejszy materiał
jedynie zasygnalizował podstawowe problemy z tym związane. Oprócz
typowych przykładów z Europy czy USA zaprezentowano także dość
egzotyczne dla nas ciekawostki dotyczące zastosowania stref przestrzeni
powietrznej do celów politycznych w Azji.
Warto dodać, iż niewątpliwie „krokiem milowym” w zakresie
optymalizacji przebiegu dróg lotniczych w Europie było wprowadzenie w
pierwszych latach XXI w. zasad elastycznego użytkowania przestrzeni
powietrznej (FUA - Flexible Use of Airspace). Idea ta przygotowana przez
europejską organizację Eurocontrol sprawiła, iż wiele elementów
przestrzeni przestało być na stałe przypisanych do jednego użytkownika
(zwłaszcza wojskowego) i można je było w odpowiednich warunkach
wykorzystać do potrzeb cywilnego transportu lotniczego. W porównaniu do
poprzednich rozwiązań, gdy cała lub niemal cała przestrzeń była
zasadniczo wojskowa (np. PRL, w pewnym okresie Grecja), było to
rozwiązanie rewolucyjne, aczkolwiek w aspekcie stale wzrastającego ruchu
lotniczego na obecnym etapie wymaga ono dalszych prac.
Duże nadzieje wiąże się z rozwojem satelitarnych systemów
nawigacyjnych, które w połączeniu z udoskonalonymi odmianami
dzisiejszych ACAS/TCAS umożliwią „swobodne loty” poza drogami lotniczymi
na masową skalę. Systemy takie nie tylko będą potrafiły w pełni
samodzielnie dokładnie określać pozycję samolotu bez ciągłego wsparcia
ATC w każdym momencie lotu, ale także wykrywać ruch innych statków
powietrznych stwarzających potencjalne zagrożenie i w porozumieniu z ich
systemami wypracowywać odpowiednie manewry niezakłócające przepływu
ruchu lotniczego. Takie systemy w zasadzie są dostępne już dzisiaj,
jednak by wprowadzić je masowo do użycia w przestrzeni bez obowiązkowych
dróg lotniczych muszą uzyskać jeszcze większą samodzielność i
niezawodność. Tematyka ta wiąże się także z niewątpliwym udziałem
bezpilotowych statków powietrznych w kontrolowanym ruchu lotniczym.
Obecnie udział ten jest śladowy, ale w XXI w. na pewno będzie rósł.
Źródła:
- AIP Japan 2014
- AIP North Korea 2014
- AIP People’s Republic of China (PRC) 2014
- AIP Polska 2014
- ChRL znów prowokuje, http://www.altair.com.pl/news/view?news_id=12040&q=senkaku
- Compa T., Kontrola ruchu lotniczego, wyd. AON, Warszawa 2001
- Czulda R., Priorytety modernizacyjne państw Zatoki Perskiej, cz. 2, w: „Lotnictwo” nr 3/2014, s. 68
- Markiewicz T. M., Podstawowe zagadnienia zarządzania ruchem lotniczym, wyd. AON, Warszawa 2010
- Pytlos C., Lotnicza mapa Europy nie da się porównać z amerykańską, http://forsal.pl/artykuly/774074,lotnicza-mapa-europy-nie-da-sie-porownac-z-amerykanska.html
- Tomczak-Janowski J., Lotnicze systemy nawigacyjne, http://heading.pata.pl/start.htm
dr Jakub Marszałkiewicz
Wyższa Szkoła Bankowa w Gdańsku
[1] Dokument
ICAO 9849 GNSS Manual - Globalny Plan Żeglugi Powietrznej dla Systemów
CNS/ATM (Doc. 9750) uznaje globalny satelitarny system nawigacyjny
(GNSS) jako kluczowy element systemów łączności, nawigacji i dozorowania
w procesie zarządzania ruchem lotniczym (CNS/ATM) i jako fundament, na
którym państwa mogą budować usprawnione służby oraz usługi żeglugi
powietrznej. Pierwsze zezwolenia na wykorzystywanie GNSS pojawiły się na
świecie w 1993 roku. Dotyczyły lotów na trasach krajowych i
oceanicznych, w rejonach kontrolowanych lotnisk (TMA) i operacjach
nieprecyzyjnego podejścia (NPA - Non Precision Approach). www.dlapilota.pl
4 kwietna 2013 roku w FIR EPWW zostały wdrożone nowe
instrumentalne procedury podejścia do lądowania oparte o nawigację
satelitarną. W ramach tej implementacji, w AIP Polska zostaną
opublikowane nowe procedury NPA RNAV GNSS, dotyczące dziesięciu lotnisk
kontrolowanych. Publikacja dwudziestu jeden procedur NPA RNAV GNSS to
pierwszy etap projektu, który docelowo ma objąć wszystkie lotniska
kontrolowane na wszystkich kierunkach dróg startowych, także tych
obecnie nieoprzyrządowanych. Zgodnie z europejskimi strategiami i
planami dotyczącymi procedur lotu, zastosowanie sensora GNSS jest
podstawą dla zapewnienia nawigacji i wdrażania nowoczesnych technologii w
tym zakresie. Istotnym zyskiem wynikającym z operacyjnego wdrożenia
procedur GNSS jest możliwość optymalizacji istniejącej struktury
naziemnych pomocy radionawigacyjnych. www.pansa.pl
[2] Postulaty zaczerpnięte z materiałów ze strony PAŻP www.pansa.pl
[3] C. Pytlos, Lotnicza mapa Europy nie da się porównać z amerykańską, http://forsal.pl/artykuly/774074,lotnicza-mapa-europy-nie-da-sie-porownac-z-amerykanska.html
Na ten temat przeczytaj także link
Komentarze
Prześlij komentarz