자유비행(항공교통관제)
Free flight (air traffic control) |
자유 비행은 중앙집중식 제어(예: 항공 교통 관제사)를 사용하지 않는 개발형 항공 교통 관제 방법이다. 대신에, 영공의 일부는 필요한 항공기 사이의 분리를 보장하기 위해 컴퓨터 통신을 사용하여 분산된 방식으로 동적으로 자동으로 보존된다. 이 새로운 시스템은 향후 10년 안에 미국의 항공 교통 관제 시스템에 도입될 수도 있다.[citation needed] 그러나 국가공역체계 운영에 미칠 잠재적 영향은 논란이 되고 있다.[citation needed]
개요
자유 비행은 기술 활용을 통해 현재의 항공 교통 관리 방식을 대신하기 위해 개발되고 있는 신개념이다. 진정한 자유비행은 지휘하는 조종사에게 책임을 전가함으로써 항공교통관제(ATC) 운영자의 필요성을 없앤다. 이것은 조종사가 비행 중 궤적을 변경할 수 있는 능력을 준다. 컴퓨터 시스템 및/또는 ATC의 도움으로 조종사들은 독립적으로 더 많은 비행 경로 결정을 내릴 수 있을 것이다. 대부분의 복잡한 시스템에서와 마찬가지로, 분산되었지만 협력적인 의사결정은 현재의 항공 교통 관리 방식이 특징인 중앙집중식 제어보다 더 효율적이라고 생각된다.[citation needed]
역사
자유 비행은 인적 요인에 덜 의존하게 되고 그 시대의 성장하는 기술에 더 많이 의존하게 되기 위한 노력에서 시작되었다. 1960년대 항공사들이 비행대를 확장하면서 항공 교통 관리(ATM)의 필요성이 커졌다.[citation needed]ATM은 늘어나는 항공기의 수를 관리하기 위해 계기 비행 규칙(일반적으로 "IFR"로 알려져 있다)을 만들었다. 이것은 항공 교통을 통제하는 데 도움이 되었지만 IFR 비행을 유지하기 위해서는 상당한 시간, 노력 및 자원이 필요했다.[citation needed]
1968년 연방항공청은 특정 공항의 항공기 수를 줄이기 위해 고밀도 공항 규칙을 발행했다.[citation needed] 20년 전 크로커 스노우는 비행기를 조종할 때 위치를 찾기 위해 텔레비전 카메라를 사용했다.[citation needed] 그는 항공기에 신호를 보내 제3자가 항공기 주변을 볼 수 있도록 했다. 이 생각은 효과가 있었지만 비용이 너무 많이 들고 비현실적이었다. 1960년대에 트랜스폰더는 텔레비전 카메라 사용의 필요성을 없앴다.
항공 교통 산업에서 발생한 다른 문제들은 OPEC 연료 위기와 1982년 전문 항공 관제 기구(PATCO) 파업으로 로널드 레이건 대통령이 수천 명의 관제사를 해고하는 결과를 낳았다. 이는 항공 운송이 경제력에 얼마나 취약한지를 보여줬다.[citation needed]
자유 비행의 핵심 요소들은 1971년 유나이티드 항공의 시스템 매니저인 윌리엄 코튼에 의해 확인되었지만, 그것을 구현하는 기술은 20년 이상 이용할 수 없었다.[1]
1970년대에 GPS 위성항법시스템은 미국 국방부에 의해 배치되었고 항공산업은 GPS를 이용하여 항공교통관리 능력을 향상시키고 자동화를 가능하게 함으로써 잠재적으로 더 효율적인 항공교통관리 능력을 갖출 수 있는 기회를 보았다.[citation needed]
1991년 국제 민간 항공 기구는 미래 항공 항법 시스템 패널을 만들었다. 이 패널은 위성 기반 기술 애플리케이션과 항공 교통 관리에 사용되는 기술에 대한 설명을 작성했다. 1990년대 중반까지 "자유 비행"으로 알려지게 된 "사용자 정의 궤적"에 더 큰 역할이 나타났다.
자유비행 구현에 관한 첫 번째 청문회는 1994년 8월 FAA에 대한 조사 관할권을 가진 하원 소위원회 위원장 콜린 피터슨(D-미네소타) 의원이 열었다.[1]
1995년 FAA 관리자인 데이비드 힌슨은 자유 비행 구현을 위한 세부 계획을 마련하기 위해 태스크 포스를 구성했다. 그 해 10월에 발표된 보고서는 세 가지 단계를 요구했는데,[1][2] 1단계는 2002년 말에 끝났고, 나머지 단계는 아직 시작되지 않았다. 경로 내 교통 관제사가 항공기 경로를 동적으로 최적화할 수 있도록 자동화된 도구를 위한 방법과 시스템은 2001년 NASA에 의해 특허를 받았다.[3]
진정한 자유 비행 신청은 상업용 항공기에 의한 고공비행과 같이 가장 잘 갖춰진 항공기만이 운항하는 선택된 공역 운항에서 소규모로만 존재한다.[citation needed] 차세대 항공 운송 시스템(NGATS)을 위해 고안된 많은 버전의 무료 비행이 있다. NGATS가 수십억 달러의 개발, 시험, 신중한 전환 계획, 훈련, 그리고 모든 종류의 항공기에 의한 지상 및 공중 시스템의 배치에서 출현함에 따라 자유 비행 비전은 향후 20-30년 동안 서서히 나타날 것으로 예상된다. NGATS의 주요 요소로는 자동 종속 감시-방송(ADS-B)과 시스템 와이드 정보 관리 시스템 또는 "SWIM"이라 불리는 끊임없이 진화하는 순중심 정보 애플리케이션이 있다.
지역
그 지역은 무제한, 과도기, 제한으로 나뉜다.
- 무제한
- 제한되지 않은 지역에서는 항공기 밀도가 낮기 때문에 항공 교통 관제 센터의 안내가 거의 없을 것이다. 조종사들은 이 지역에서 자유 비행을 할 수 있는 많은 유연성을 갖게 될 것이다. 그러나 악천후를 방정식으로 계산하면 복잡해질 수 있다. 조종사들은 악천후를 피하기 위해 항로를 조정해야 할지도 모른다. 그렇게 함으로써 그 조건을 피하려는 다른 조종사들은 서로 엇갈릴 수 있다. 항공 교통 관제소는 조종사들을 돕고 이 문제를 안내해야 할 것이다.
- 전이
- 그러나 조종사들은 자유 비행을 할 수 있는 약간의 유연성을 가지고 있다.
- 제한됨
- 조종사의 자유가 현저하게 제한되었다.
자유 비행 접근법
자유 비행이 나아갈 수 있는 몇 가지 접근법이 있다.
공수
공중 접근 방식에서 분리 책임은 전적으로 조종사에게 있으며, 자체 분리 조건에서 운용된다. 조종사는 비행 중 문제를 감지하고 해결할 책임이 있다. 컴퓨터는 이 문제에 있어서 항공 승무원을 도울 것이다. 기상 통보나 기타 항공기 위치와 같은 정보는 조종사가 취할 최선의 행동 방침을 결정할 수 있도록 항공 교통 관제소(또는 자동 관측소)에서 항공기로 전달된다. 감시 시스템은 지상에 있거나 항공기에 탑승할 수 있다.
이 방법의 문제에는 완전한 감시 정보 보장, 서로 다른 장비와의 통신, 장비를 운반할 수 없는 소형 항공기 및 시스템 오작동의 가능성이 포함된다. 모든 항공 교통에 대한 완전한 보증을 갖는 것은 매우 어렵다. 서로 다른 장비로 비행하는 두 대의 항공기가 서로 마주치면 장비의 데이터는 물론 속도 등 정상적인 정보까지 수신 장비로 전송해야 한다. 대형 항공기는 장비에 문제가 없지만, 소형 항공기는 필수 부품이 부족할 경우 서로 통신하는 데 문제가 있다. 물론 이것이 일대일 시나리오라면 쉽게 풀 수 있겠지만 여러 대의 항공기가 관련된다면 해결책 화합물을 찾기가 쉽지 않을 것이다. 마지막으로, 시스템에 장애가 발생하거나 소프트웨어에 컴퓨터 프로그래밍 오류가 있는 경우, 항공기와 다른 항공기는 장님이 된다.
그라운드
모든 데이터는 항공 교통 관제 센터로 전송되며 조종사가 특정 비행 경로를 요청한다. 통신은 항공기가 아닌 항공기에서 ATC로 이루어질 것이다.
이 접근방식에서 항공 승무원은 공중 접근방식에서 완전한 상황 인식 경험을 갖지 못할 것이다. 에어크류는 불확실성을 처리하거나 이 접근방식의 불확실성을 해결할 수 없을 것이다. 한 대의 항공기가 지시 ATC 문제를 따르지 않을 경우, 해당 지침을 재발행해야 하며, 다시 ATM 운영자의 업무량을 증가시켜야 한다.
혼성 포커스
공중 접근과 지상 접근의 조합인 혼합 초점 접근법. AOC는 처음에 항공기와 ATM에 경로를 보낸다. 항공 승무원이 경로를 마음에 들어하지 않으면 ATM과 AOC로 경로 변경을 전송한다.
분리
항공기 분리는 보호구역과 경보구역으로 나뉜다. 경보 구역이라고 불리는 더 큰 구역에서, 시스템은 세 가지 접근법 중 하나를 통해 항공기에 항공기가 근처에 있다는 것을 알려준다. 그것은 깃발 역할을 하고 단지 항공 승무원에게 경고를 할 뿐이다. 보호구역에서 그 지역은 모든 이물질이 무균 상태로 있어야 한다. 그것은 어떤 것이든 접근할 수 있는 최소한의 거리다. 시스템은 나사에 가까이 접근하기 전에 나사에 경고해야 하지만, 나사가 보호 구역에 진입할 경우 충돌을 피하기 위해 회피 기동을 취하게 된다.
센터-TRACON 자동화 시스템을 이용한 충돌 및 탐지 방법
센터-TRACON 자동화 시스템(CTAS)은 항공기 궤적, 대기 모델, 항공기 성능 및 기타 기여 요인으로부터 데이터를 수신한다. 그것이 받는 정보에 기초하여 방정식과 논리를 통해 최고의 궤적을 계산할 것이다. CTAS는 현재 소규모로 사용되고 있다.
