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地上接近警報システム（GPWS ）は、航空機が地面や障害物に衝突する危険が差し迫ってい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、拡張地上接近警報システム （EGPWS ）として知られており、TAWSの現代的なタイプです。
1960年代後半、制御された飛行による地形衝突（CFIT）事故が相次ぎ、数百人が命を落とした。CFIT事故とは、資格と認定を受けた乗務員が操縦する正常に機能する航空機が、乗務員の明らかな認識なしに地形、水、または障害物に衝突する事故のことである。[ 3 ]
1970年代初頭から、CFIT事故の発生に関する多くの研究が行われた。[ 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が使用されていれば、そのような事故の多くは回避できた可能性があることが示された。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機とターボジェット機にTSO承認のGPWS機器の設置を義務付けた。[ 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、 C・ドナルド・ベイトマンは、GPWSを開発し、その発明者として知られています。[ 6 ]
2000年3月、米国FAAは運航規則を改正し、乗客席が6席以上（操縦士席と副操縦士席を除く）ある米国登録のタービンエンジン搭載航空機すべてにFAA承認のTAWSを装備することを義務付けた。[ 3 ]この義務付けは2002年3月29日以降に製造された航空機に適用される。[ 7 ]
GPWSの開発以前は、大型旅客機によるCFIT事故による死亡事故は年間3.5件でしたが、1970年代半ばには年間2件に減少しました。2006年の報告書では、米国FAAが大型機にこのような機器の搭載を義務付けた1974年から、報告書作成時まで、米国空域における大型ジェット機のCFIT墜落事故で乗客が死亡した事例は1件もなかったと述べています。[ 8 ]
1974年以降も、初期のGPWSシステムの「死角」のために、GPWSでは防ぎきれないCFIT事故がいくつか発生した。その後、より高度なシステムが開発された。
古いTAWS、EGPWSの無効化、または空港がデータベースに登録されていない場合の警告の無視[ 9 ]は、依然として航空機をCFIT事故の可能性に対して脆弱なままにしている。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墜落[ 10 ]を起こし、ポーランド大統領レフ・カチンスキを含む乗客と乗員全員が死亡した[ 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・システムズ社製のTAWSが搭載されていた[ 11 ] 。ロシア州間航空委員会によると、TAWSは作動していた[ 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データベースに登録されていなかった。[ 16 ] [ 17 ] 2008年1月、ポーランド空軍のCasa C-295Mが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を装備していたにもかかわらず、EGPWSの警報音が無効になっており、機長はEGPWSの適切な訓練を受けていなかった。[ 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。コンピューターはこれらの測定値を記録し、傾向を計算し、航空機が特定の飛行構成（「モード」）にある場合は、視覚および音声メッセージで乗務員に警告します。
モードは以下のとおりです。
従来のGPWSには死角がある。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る。急斜面など地形が劇的に変化した場合、GPWSは回避行動を取るには手遅れになるまで航空機の接近速度を検知できない。
1990年代後半に改良が加えられ、このシステムは現在「強化型地上接近警報システム」（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組み合わされており、全地球測位システム（GPS）技術に依存しています。機上コンピュータは現在の位置を地球の地形データベースと比較します。地形表示により、パイロットは航空機付近の高低点を視覚的に把握できます。これらの改良により、地形衝突に接近する際にパイロットに早期に警告を発することができるようになりました。[ 20 ]
EGPWSソフトウェアの改良は、2つのよくある問題、すなわち警告が全く出ないことと、対応が遅れたり不適切だったりすることの解決に重点を置いています。
GPWS警告なしでCFITが発生する主な原因は、着陸が手前に行われることです。着陸装置が降りてフラップが展開されている場合、GPWSは航空機が着陸すると予測するため、警告を発しません。EGPWSは、着陸構成でもGPWSによる保護を提供するTerrain Clearance Floor（TCF）機能を導入しました。
GPWS警報は通常、業務負荷の高い時間帯に発生し、乗務員をほぼ必ず驚かせます。航空機はパイロットが想定していた位置とはほぼ確実に異なっており、このような状況ではGPWS警報への対応が遅れる可能性があります。また、下方監視型電波高度計が警報計算の主要センサーであるため、航空機が急峻な地形に向かって飛行している場合は、警報時間が短くなることもあります。EGPWSは、地形表示機能と地形データベースによる前方監視機能を導入することで、地形認識能力と警報時間を改善します。
商業運航および航空会社の運航では、EGPWSの警告または注意が発生し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ります。両パイロットは、アラートが発令されたら、それに応じて対応し行動しなければなりません。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ました。[ 21 ]
2015年、エールフランス953便（ボーイング777-200ER型機）は、EGPWSが飛行経路上のカメルーン山を検知した後、制御された飛行で地形への衝突を回避した。操縦士はEGPWSからの最初の警告に即座に対応した。[ 22 ]
米国連邦航空局（FAA）は、ピストンエンジン搭載航空機へのTAWS（戦術警報・防護システム）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を設置することは可能です。運航形態によっては、乗客席が6席以上のタービンエンジン搭載航空機にのみTAWSの搭載が義務付けられています。
EGPWSの小型で安価なバージョンは、アライドシグナル（現在はハネウェルと合併）によって一般航空およびプライベート航空機向けに開発されました。[ 23 ]
高速軍用機の場合、頻繁に飛行する高速かつ低高度のため、死角が重要な部分となるため、従来の GPWS システムは不向きです。そのため、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)、および飛行制御システム(FCS)からの入力も受け取り、これらを使用して航空機の飛行経路を最大5 海里 (9.3 km)先まで正確に予測する強化されたシステムが必要です。地形と障害物の特徴のデジタル マップを使用して、航空機が所定の事前設定されたg レベルで上昇しない場合に衝突の可能性が高いかどうかを判断します。衝突が予測された場合は、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。[ 24 ] 米国 FAA は、民間ジェット旅客機を大惨事から回復するために 3D 軍用推力偏向を適応させることについても研究を行っています。[ 25 ]
2016年5月5日、F-16に搭載された軍用地上衝突回避システム（Auto-GCAS）が、戦闘機の基本操縦訓練中に訓練生パイロットが過度のGフォースで意識を失った後に作動した。高度8,760フィート（2,670メートル）、速度750マイル/時（1,210キロメートル/時）で機首を約55度下げた姿勢で、Auto-GCASは航空機が地面に衝突しようとしていることを検知し、自動回復を実行してパイロットの命を救った。[ 26 ]
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