dr mjr Fiszer: Drony zaczynają wypierać samoloty

dr mjr Michał Fiszer

Dr Major Michał Fiszer w komentarzu eksperckim dla ISBtech o perspektywach rozwoju dronów.

Zaskakujące jest to, że rozwój pandemii COVID 19 przyśpieszył transformację lotów załogowych w kierunku coraz szerszego wykorzystania dronów do wielu zadań, które wcześniej wykonywały o wiele droższe w eksploatacji załogowe statki powietrzne. Do tej zmiany musiał się dostosować system kontroli ruchu lotniczego w Polsce, na co na szczęście szybko zareagowała Polska Agencja Żeglugi Powietrznej.

Warto wspomnieć, że Polska Agencja Żeglugi Powietrznej to państwowa instytucja odpowiadająca za organizację służby kontroli ruchu lotniczego w cywilnej przestrzeni powietrznej, czyli odpowiada za cały ruch lotniczy, za wyjątkiem rejonów kontrolowanych wokół lotnisk wojskowych. Ta przestrzeń dzieli się na kontrolowaną i nadzorowaną.

Samoloty pasażerskie poruszają się w kontrolowanej, gdzie przez cały czas są obserwowane przez kontrolera radarowego lub wzrokowo przez kontrolera wieżowego na lotnisku. Startujący samolot po przejściu na wznoszenie jest przekazywany przez wieżę do kontroli zbliżania, która odpowiada za kierowanie ruchem statków powietrznych w strefie kontrolowanej lotniska.

Kontroler, wpatrując się w ekran radaru widzi wszystkie samoloty i śmigłowce poruszające się w promieniu kilkudziesięciu kilometrów od lotniska i kieruje ich zniżaniem i wyprowadzeniem na oś podejścia do lądowania, a także wznoszeniem tych co wystartowały, kierując je do odpowiednik dróg lotniczych. Kiedy nasz samolot do nich dotrze, jest przekazywany do kontroli obszaru, gdzie inny kontroler wpatrując się w ekran swojego radaru zawiaduje ruchem samolotów w drodze lotniczej, zwanej popularnie „korytarzem”.

Pilnuje on właściwych odstępów między nimi i odpowiedniej różnicy wysokości, zwanej separacją. Samoloty lecące z przeciwka mijają się bowiem z tymi oddalającymi się lecąc pod nimi, albo nad nimi – dla każdego kierunku są wyznaczone inne przedziały wysokości. Dzięki takiemu systemowi obserwowane przez kontrolerów samoloty ani razu się do siebie nie zbliżają, i to niezależnie czy jest to dzień czy noc, czy panuje mgła czy samoloty lecą w chmurach. Piloci nie muszą widzieć innych maszyn – to kontroler zapewnia, że utrzymują od siebie odpowiednie odstępy przez cały lot.

Poza tymi obszarami kontrolowanymi ruch jest nadzorowany. Piloci lecących nisko awionetek sami muszą widzieć inne samoloty i śmigłowce, by zachować od nich odpowiednie odstępy, jak kierowcy samochodów na drogach. Nazywa się to zasadami VFR (Visual Flight Rules), w odróżnieniu od ruchu IFR w przestrzeniach kontrolowanych (Invisual Flight Rules).

Kontrolerzy odpowiedzialny za dany obszar informują pilotów o innych ruchu lotniczym w ich pobliżu, ale nie zapewniają separacji, bo bardzo często nie widzą tych samolotów na swoich radarach. Mają jednak świadomość wykonywanych lotów, bowiem wszystkie są zgłaszane do służb kontroli ruchu lotniczego. W przestrzeni lotów swobodnych (typu G, do wysokości 300 m nad ziemią, poza strefami kontrolowanymi) wystarczy zgłosić wykonanie lotu, zaś jeśli chce się wlecieć wyżej w nadzorowaną przestrzeń powietrzną, trzeba już uzyskać zgodę.

Kiedy pilot zgłosi chęć wykonania lotu, może otrzymać ostrzeżenie o czasowym wyłączeniu danego fragmentu przestrzeni powietrznej z użycia, na przykład w związku z zaplanowanym lotem drona na danej trasie. Takiego małego drona nie sposób zobaczyć z kabiny, więc w locie VFR awionetka sportowa, śmigłowiec sanitarny czy samolot rolniczy albo dyspozycyjny mógłby się z dronem zderzyć, co mogłoby być bardzo niebezpieczne. Dlatego trzeba było wymyśleć sposób, który zintegruje loty dronów w przestrzeni powietrznej z innym ruchem lotniczym. Ale jak to zrobić?

System PansaUTM

Dziś drony wykonują coraz więcej lotów. To nie są już tylko zabawki czy urządzenia do ładnego filmowania wesel, czy nawet profesjonalne drony używane przez rozgłośnie telewizyjne do filmowania niedostępnych miejsc. Szczególnie spektakularnym przykładem użycia dronów w pożytecznej służbie zademonstrowała firma Farada Sp. z o. o. Używa ona oryginalnych dronów o masie 14 kg, które stanowią skrzyżowanie śmigłowca z samolotem, mającym skrzydła, kadłub i usterzenie.

Taki dron wznosi się pionowo na wysokość ok. 50 m, a następnie zaczyna lot jak samolot, rozpędzając się poziomo i wznosząc do wysokości przelotowej 100-120 m. Może wykonać automatyczny lot na wyznaczone, czasem dość odległe lądowisko z prędkością przelotową 90 km/h. Są to loty w reżimie BVLOS (Beyond Visual Line of Sight, to znaczy takie, w których operator drona nie widzi go bezpośrednio, lecz może śledzić jego lot za pomocą lokalizatora GPS.

W PAŻP powstał specjalny system informatyczny PansaUTM, który pozwala cyfrowo składać plany lotów załogowych statków powietrznych (FPL – Flight Plan), ale też plany lotów dronów (dFLP – drone Flight Plan). Mając taki plan określający trasę lotu, czas, typ drona, jego wyposażenie, cel lotu, itd., może nastąpić automatyczna koordynacja – czasowe wydzielenie segmentu przestrzeni powietrznej (korytarza) dla przelotu czy lotu danego drona w taki sposób, by nie kolidował on z lotami innych dronów w tym rejonie i umieszczenie tej informacji w systemie informacji o przestrzeni powietrznej tak, by załogi statków powietrznych wiedziały o locie drona przez planowaną przez nich trasę lotu, a także by wiedzieli o nich kontrolerzy.

Drony specjalistyczne, służące np do transportu medycznego są wyposażone w transpondery, dzięki czemu widzą je na swoich radarach kontrolerzy ruchu lotniczego w kontrolowanej przestrzeni powietrznej. Pozwala im to na odseparowanie innego ruchy, także w reżimie IFR (bez widzialności zewnętrznej) od lecącego drona.

System PansaUTM pozwala na efektywne i bezkolizyjne planowanie wykorzystania przestrzeni powietrznej, w której zintegrowany loty załogowych statków powietrznych i dronów. Dzięki temu załogowe i bezzałogowe statki powietrzne mogą sobie latać i się ze sobą nie pozderzają, pod warunkiem że operatorzy przestrzegają wyznaczonych dla nich tras i czasów przelotu, co oczywiście wymaga pewnej dyscypliny.

Ponadto pilotom awionetek czy śmigłowców ratowniczych LPR pozwala na szybki podgląd, by dowiedzieć się, gdzie aktualnie loty wykonują drony, co pozwala im na takie wykonanie swojego lotu z widzialnością (VFR), by uniknąć lecącego drona, którego ze względu na małe rozmiary trudno zauważyć odpowiednio wcześnie, by go ominąć. Jeśli jednak pilot wie, że leci on z lotniska Bemowo do Radomia, a w tym czasie dron leci ze szpitala narodowego do Sochaczewa na wysokości do 120 m, pozwala mu to się wznieść na wysokość 200 m
nad Żoliborzem, a następnie przelecieć do okolic Piaseczna, skąd może się już
zniżyć na 100 m jeśli ma na to ochotę ze względu na dokładniejszą obserwację ziemi
do celów wzrokowej orientacji geograficznej.

W ten sposób minie „górą” niewidoczny z kabiny mały dron, który może sobie swobodnie i bezkolizyjnie przelecieć pod nim na swojej trasie do Sochaczewa. Jak tam dotrze, zajętość zamówionej trasy znika z zobrazowania systemu PansaUTM i pilot lecący z południa na Bemowo nie musi się już więcej tym dronem przejmować.

W dniach 14-21 grudnia 2020 r. odbyły się zakończone sukcesem testy z udziałem bezzałogowych statków powietrznych spółki Farada. W ramach testów drony polskiej spółki transportowały ładunki medyczne pomiędzy szpitalami znajdującymi się w różnych miastach. Loty odbyły się na trasach pomiędzy Warszawą a szpitalami w Pułtusku, Sochaczewie oraz Otwocku.

Warto zwrócić uwagę, że te loty „zahaczały” o obszar kontrolowany lotniska Okęcie, musiała więc być zapewniona staranna separacja między dronem, a lotami komercyjnymi. Trudno przecież by podchodzący do lądowania pasażerski Boeing mijający stację kolejową Dawidy koło elektrowni Siekierki omijał dron wykonujący lot ze szpitala Żoliborskiego do Otwocka! Dlatego system tak planował trasy lotów dronów, by nie kolidowały one ze ścieżką podejścia do lądowania na Okęcie, lecący dron był obserwowany dzięki transponderowi przez kontrolera CTR Okęcie-Zbliżanie, a piloci awionetek na trasie z Piaseczna do Mińska na przykład, wiedząc o zajętości korytarza lotu drona do Otwocka, mogli ominąć go zmieniając trasę na południe od Otowcka, albo przecinając trasę lotu drona (za zgodą kontrolera zbliżania) na bezpiecznej wysokości 200 czy 300 m (600 lub 1000 stóp AGL – Above Ground Level).

Dronowa rewolucja

Wprowadzenie systemu PansaUTM to wielki sukces PAŻP. Dziś agencja zmaga się z problemem radykalnie zmniejszonych dochodów z tytułu wykorzystania polskiej przestrzeni powietrznej, jako że pandemia bardzo te loty ograniczyła. Ruch powietrzny nad Polską spadł do poziomu z początków wieku, czyli aż o 60 %.

Wzrosło natomiast wykorzystanie przestrzeni powietrznej przez drony. Po roku od uruchomienia systemu PansaUTM zanotowanych zostało prawie 300 000 bezzałogowych operacji (lotów) w całej Polsce, czyli więcej niż załogowych lotów lotnictwa ogólnego (General Aviations) w przestrzeni niekontrolowanej w 2020 r. Drony zdominowały więc niekontrolowaną przestrzeń powietrzną (nadzorowaną i lotów swobodnych). I wszystkie te operacją są wykonywane bezpiecznie, bezkolizyjnie, co jest niezwykle ważne.

W Polsce jest już prawie 200 tys. użytkowników dronów i liczba ta dynamicznie rośnie. Według szacunków Polskiego Instytutu Ekonomicznego do 2026 r. wartość rynku dronów wyniesie 3,26 mld złotych, co dla całej gospodarki może przynieść nawet 576 mld złotych. Przygotowując się na zmiany Ministerstwo Infrastruktury, Urząd Lotnictwa Cywilnego i Polska Agencja Żeglugi Powietrznej realizują projekt „Usługi cyfrowe dla bezzałogowych statków powietrznych”. Program wart jest ponad 61,5 mln zł, z czego 85% a więc 51 mln zł zostało pozyskanych z funduszy unijnych w ramach Programu Operacyjnego Polska Cyfrowa.

Co robią te drony?

Drony biorące udział w tych programach pilotażowych transportują między szpitalami próbki wymazów i dokumentacje medyczną, pozwalając na transport tychże o wiele taniej i znacznie szybciej, niż wożenie tych materiałów przez karetki, które przecież mogą być lepiej wykorzystane. Ich usługi stały się wręcz bezcenne w dobie pandemii.

Takie same usługi transportowe mogą znaleźć bardzo szerokie zastosowanie w transporcie bardzo pilnych przesyłek pocztowych przez różne firmy kurierskie, na przykład między firmami. Drony mogą być wykorzystywane do patrolowania lasów pod kątem wykrywania ognisk pożaru, do kontrolowania linii energetycznych pod kątem ich przeciążenia i gazociągów pod kątem ich szczelności, z wykorzystaniem kamer termowizyjnych.

Są wykorzystywane przez służby porządkowe: straż miejska sprawdza skład dymu z kominów pod kątem spalania niedozwolonych substancji, a policja używa ich do rejestrowania wykroczeń drogowych. Wykorzystują je też antyterroryści w wiadomym celu. Drony mniejsze i większe mogą mieć dziesiątki zastosowań.

Dlatego właśnie inicjatywa PAŻP i wdrożenie systemu PansaUTM otwiera drogę do szerokiego wykorzystania dronów i co tu dużo mówić – do zwiększenia przychodów PAŻP w tych trudnych czasach. A pod względem integracji lotów bezzałogowych we własnej przestrzeni powietrznej, Polska należy do światowych liderów.

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments