地表接近警報システム

対地接近警報システム（GPWS ）は、航空機が地面や障害物に衝突する差し迫った危険がある場合にパイロットに警告するように設計されたシステムです。米国連邦航空局（FAA）は、GPWSを地形認識警報システム（TAWS）の一種と定義しています。 ^[1] 1996年に導入されたより高度なシステム^{[2]は、TAWSの最新型で}ある強化型対地接近警報システム （EGPWS ）として知られています。

1960年代後半、一連の制御飛行による地形突入（CFIT）事故により、数百人の命が奪われました。CFIT事故とは、資格と資格を有する乗務員が操縦する正常に機能する飛行機が、乗務員が明らかに気づいていないまま地形、水面、または障害物に突入する事故です。^[3]

1970年代初頭から、CFIT事故の発生について多くの研究が行われました。^[3]これらの研究の結果、地上接近警報システム（GPWS）と呼ばれる警報装置を使用していれば、多くの事故を回避できた可能性があることが示されました。これらの研究と米国国家運輸安全委員会（NTSB）の勧告の結果、1974年にFAAはすべての大型タービンおよびターボジェット航空機にTSO承認のGPWS装置の設置を義務付けました。^{[3] [4]}

国連国際民間航空機関（ICAO）は1979年にGPWSの設置を推奨した。^[5]

カナダ生まれのエンジニアであるC.ドナルド・ベイトマンがGPWSを開発し、発明したとされています。 ^[6]

2000年3月、米国FAAは運航規則を改正し、米国に登録された6席以上の乗客席（操縦席と副操縦席を除く）を持つすべてのタービンエンジン搭載航空機にFAA承認のTAWSを搭載することを義務付けました。^[3]この義務は2002年3月29日以降に製造された航空機に適用されます。^[7]

GPWSが開発される前は、大型旅客機で年間3.5件のCFITによる死亡事故が発生していたが、1970年代半ばには年間2件に減少した。2006年の報告書によると、米国FAAが大型航空機にこのような装置の搭載を義務付けた1974年以降、報告書の時点まで、米国領空での大型ジェット機によるCFIT墜落で死亡した乗客は1人もいなかったという。^[8]

1974 年以降も、初期の GPWS システムの「盲点」により、GPWS では防ぐことのできなかった CFIT 事故がいくつか発生しました。より高度なシステムが開発されました。

古いTAWS、EGPWSの無効化、または空港がデータベースにない場合の警告の無視^[9]は、依然として航空機をCFITインシデントに対して脆弱なままにします。2010年4月、ポーランド空軍のツポレフTu-154M航空機がロシアのスモレンスク近郊でCFIT事故の可能性のある事故で墜落し^[10]、ポーランド大統領のレフ・カチンスキを含むすべての乗客と乗員が死亡しました。^{[11] [12] [13] [14]}この航空機には、ツーソンのユニバーサルアビオニクスシステムズ製のTAWSが搭載されていました。^[11]ロシアの州間航空委員会によると、TAWSはオンになっていました。^[15]しかし、航空機が着陸しようとしていた空港（スモレンスク（XUBS））は、TAWSデータベースにありません。^{[16] [17]} 2008年1月、ポーランド空軍のカーサC-295MがEGPWSを装備していたにもかかわらず、ポーランドのミロスワヴィエツ近郊でCFIT事故を起こし墜落した。EGPWSの警告音は無効になっており、機長はEGPWSの適切な訓練を受けていませんでした。^[18]

このシステムは、レーダー高度計によって測定された航空機の地上高度を監視します。その後、コンピューターがこれらの測定値を追跡し、傾向を計算し、航空機が特定の飛行構成 (「モード」) にある場合に、視覚的および音声的なメッセージで飛行乗務員に警告します。

モードは次のとおりです:

1. 過度の降下率（「SINK RATE」「PULL UP」）^[注1]
2. 過度の地形閉鎖率（「TERRAIN」「PULL UP」）
3. 障害物の接近率が大きすぎる（「障害物」「引き上げ」）
4. 離陸後または高出力設定時の高度低下（「沈まないで」）
5. 安全でない地形クリアランス（「低すぎる – 地形」「低すぎる – ギア」「低すぎる – フラップ」）
6. グライドスロープ（「GLIDESLOPE」）からの過度の逸脱
7. 過度に急なバンク角（「バンク角」）
8. 風せん断保護（「WINDSHEAR」）

従来の GPWS には死角があります。航空機の真下からしかデータを収集できないため、将来の地形の特徴を予測する必要があります。急な斜面など、地形に劇的な変化がある場合、GPWS は回避行動をとるには遅すぎるまで航空機の接近率を検出しません。

1990 年代後半に改良が進められ、このシステムは現在「強化型対地接近警報システム」 (EGPWS/ TAWS ) と呼ばれています。このシステムは、世界規模のデジタル地形データベースと統合されており、全地球測位システム(GPS) 技術を利用しています。機内のコンピューターが、現在の位置を地球の地形データベースと比較します。地形ディスプレイにより、パイロットは航空機付近の高低差を視覚的に把握できます。

EGPWS ソフトウェアの改善は、まったく警告が出ないことと、応答が遅れたり不適切であったりするという 2 つの一般的な問題を解決することに重点を置いています。

GPWS 警告が出ない CFIT 発生の主な原因は、着陸が短いことです。着陸装置が下がっていて着陸フラップが展開されている場合、GPWS は飛行機が着陸すると予測するため、警告を発しません。ただし、GPWS は短絡によって誤作動することもあります。1997 年 9 月 26 日、ガルーダ インドネシア航空 152 便が丘陵地帯に墜落し、搭乗していた乗客 222 名と乗務員 12 名全員が死亡しました。飛行機が地形に近づいていたにもかかわらず、着陸装置と着陸フラップが展開されていなかったにもかかわらず、GPWS は作動しませんでした。EGPWS は、着陸構成でも GPWS 保護を提供する地形クリアランス フロア (TCF) 機能を導入しています。

GPWS 警報は、通常、作業負荷が高いときに発生し、ほとんどの場合、フライト クルーを驚かせます。航空機はパイロットが想定している場所にいないことがほとんどであり、このような状況では GPWS 警報への対応が遅れることがあります。また、警報計算に使用される主なセンサーは下向きの電波高度計であるため、航空機が急峻な地形に進入している場合は警報時間が短くなることもあります。EGPWS は、地形表示と地形データベースの先読み保護を導入することで、地形認識と警報時間を改善します。^{[引用が必要]}

商業運航や航空運航においては、EGPWSの警告や注意が発令された場合に従わなければならない法的に義務付けられた手順がある。警告が発令されたら、パイロットは両方ともそれに応じて行動しなければならない。インドネシアでは、ガルーダ・インドネシア航空200便の機長がこれらの手順に従わなかったとして過失致死罪で起訴された。^[20]

2015年、エールフランス953便（ボーイング777-200ER型機）は、EGPWSが機体の飛行経路上にカメルーン山を検知した後、地形に衝突する制御飛行を回避した。操縦士はEGPWSからの最初の警告に直ちに対応した。^[21]

米国FAAではピストンエンジン航空機にTAWS機器の搭載を義務付けていませんが、 TAWSタイプCに分類されるオプション機器の搭載は可能です。運航の種類によっては、6席以上の乗客席を備えたタービンエンジン航空機にのみTAWSの搭載が義務付けられています。

EGPWSのより小型で安価なバージョンは、アライドシグナル社（現在はハネウェル社と合併）によって一般航空および民間航空機向けに開発された。^[22]

高速の軍用機の場合、高速かつ低高度を飛行することが頻繁にあるため、死角が重要な部分となり、従来の GPWS システムは不適切となる。したがって、レーダー高度計だけでなく、慣性航法システム(INS)、全地球測位システム(GPS)、飛行制御システム(FCS) からの入力も取得し、これらを使用して最大 5 マイル (8.0 km) 先の航空機の飛行経路を正確に予測する強化されたシステムが必要である。次に、地形と障害物の特徴のデジタル マップを使用して、航空機が事前に設定された特定のg レベルで上昇しない場合に衝突の可能性があるかどうかを判断します。衝突が予測される場合、コックピット警告が提供される場合があります。これは、ユーロファイター タイフーンなどの航空機に搭載されているタイプのシステムです。^[23] 米国 FAA は、民間ジェット旅客機を大惨事から回復させるために 3D 軍用推力偏向を適応させる研究も実施しました。^[24]

2016年5月5日、F-16に搭載された自動地上衝突回避システム（Auto-GCAS）と呼ばれる軍用GPWSが、基本的な戦闘機操縦訓練中に訓練生パイロットが過度のG力で意識を失った後、劇的な救助を行った。高度8,760フィート（2,670メートル）、速度652 KIAS（時速750マイルまたは1,210キロメートル）で約55度の機首下げ姿勢になったとき、Auto-GCASは航空機が地面に衝突しようとしていることを検出し、自動回復を実行し、パイロットの命を救った。^[25]

• 航空電子工学における頭字語と略語
• ニュージーランド航空901便
• 航空機衝突回避システム（ACAS）
• 空港監視および放送システム
• アメリカン航空965便
• アンセット・ニュージーランド航空703便、GPWSの故障に関連したCFIT事故
• フライバイワイヤ制御システム
• サンタバーバラ航空518便
• 南アフリカ航空228便
• テラプロム
• 交通衝突回避システム（TCAS）
• TWA 514 便
• 音声警告システム

• 全米発明家の殿堂の C. ドナルド ベイトマン
• ガルーダの船長はEGPWSの警告を無視
• AeroWorldNet – 1999 EGPWS コスト
• 事故率の低下圧力 - FAA 航空安全担当副長官ニコラス A. サバンティ氏のスピーチ
• ユーロファイター タイフーン – BAE システムズがユーロファイター タイフーン初の対地接近警報装置を納入
• EGPWS ビデオ クリップは、2014 年 7 月 1 日にWayback Machineにアーカイブされています。強化された GPWS をデモンストレーションするプロフェッショナル ビデオ クリップがいくつか含まれています。
• STC による EGPWS インストールに関する FlitePartners ページ
• ボーイング727のGPWSをわかりやすい図で解説
• ハネウェル エアロスペース EGPWS ウェブサイト
• コックピットの警告音—planecrashinfo.com