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航空分野では、地形認識警報システム（TAWS ）は一般的に、地上への意図しない衝突、いわゆる「制御された飛行による地形衝突」事故（CFIT）を防止することを目的とした機上システムです。 [ 2 ]現在使用されている具体的なシステムは、地上接近警報システム（GPWS）と拡張地上接近警報システム（EGPWS）です。[ 2 ]米国連邦航空局（FAA）は、関連するFAA基準を満たすすべての地形回避システムを包括する総称としてTAWSを導入しました。これには、GPWS、EGPWS、および将来それらに取って代わる可能性のあるシステムが含まれます。[ 2 ]
2007年の時点で、世界の商業航空会社の5%がまだTAWSを装備していなかった。[ 3 ]国際航空運送協会による調査では、51件の事故とインシデントを検証し、47%のケースでパイロットがTAWSの警告に適切に対応していなかったことが判明した。[ 4 ]
航空機がCFIT事故を起こすリスクを高める要因はいくつかあります。古いTAWSシステム、EGPWSシステムの非アクティブ化、空港がTAWSデータベースに登録されていない場合のTAWS警告の無視などです。[ 5 ]
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てきました。CFIT事故とは、資格と免許を持つ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（または水や障害物）に衝突する事故です。[ 6 ] 1960年代と70年代には、CFIT事故は平均して月に1件発生し、CFITはその期間の航空旅行における死亡事故の最大の原因でした。[ 7 ]
ハネウェルのエンジニアであるC.ドナルド・ベイトマンは、最初の地上接近警報システム（GPWS ）を開発したとされています。1971年のアラスカ航空1866便墜落事故後に行われた初期のテストでは、この装置は小型機が地形を避けるのに十分な警告を提供しましたが、事故に関与した大型のボーイング727ジェット旅客機には十分ではありませんでした。[ 7 ]ベイトマンが1960年代に開発した初期の装置は、電波を使用して高度を測定し、航空機が低すぎると警報を発しましたが、前方を向いていなかったため、前方の急勾配の地形を十分に警告することはできませんでした。[ 7 ]
これらの初期の研究結果から、GPWSが使用されていれば、こ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、14 CFR 121（パート121）証明書保持者（つまり、大型タービンエンジン搭載航空機を運航する者）と一部の14 CFR 135（パート135）証明書保持者（つまり、大型ターボジェット航空機を運航する者）にTSO承認のGPWS機器を設置することを義務付けました。[ 6 ] [ 8 ]
1978年、FAAはGPWSの要件を、小型航空機（乗客席が10席以上のターボジェットエンジン搭載機）を運航するパート135証明書保有者にも拡大した。これらの運航者は、TSO承認のGPWS機器、または差し迫った危険の有無にかかわらず定期的に高度を知らせる代替地上接近警報システムを設置することが義務付けられた。[ 9 ] この要件は、これらの航空機の複雑さ、サイズ、速度、および飛行性能特性のために必要であると考えられた。GPWS機器は、これらの航空機のパイロットが迅速に高度を回復し、CFIT事故になりかねない事態を回避するために不可欠であると考えられた。[ 6 ]
当時、ターボプロップ機の性能特性からCFIT事故の影響を受けにくいという一般的な見解があったため、パート135に基づいて運航されるターボプロップ機にはGPWSまたはFAA承認の代替勧告システムの設置は義務付けられていませんでした。たとえば、ターボプロップ機は、ターボジェット機と比較して、高度制御が意図せず怠られた状況で迅速に対応できる能力が高いと考えられていました。しかし、NTSBによる調査を含む後の研究では、ターボプロップ機が関与するCFIT事故を分析し、GPWS装置が使用されていればこれらの事故の多くは回避できた可能性があることがわかりました。[ 6 ]
これらの研究の中には、代替地上接近警報システムとGPWSの有効性を比較したものもあった。GPWSは、必要な場合にのみ警告を発し、不要な警報を最小限に抑えつつ最大限の警告時間を提供し、コマンドタイプの警告を使用する点で優れていることがわかった。[ 6 ]
これらの報告とNTSBの勧告に基づき、1992年にFAAは§135.153を改正し、10席以上の乗客席を持つすべてのタービン動力航空機にGPWS装置を義務付けた。[ 6 ] [ 10 ]
これらの規則が発行された後、地形マッピング技術の進歩により、飛行クルーの状況認識を向上させる新しいタイプの地上接近警報システムの開発が可能になりました。FAA は、拡張地上接近警報システム (EGPWS) として知られるこの種の機器の特定の設置を承認しています。しかし、提案された最終規則では、FAA は、提案された最終規則に含まれる改善された基準を満たすさまざまなシステムが近い将来開発される可能性があると予想しているため、「地形認識および警報システム (TAWS)」というより広い用語を使用しています。[ 6 ] EGPWS の成功を可能にしたブレークスルーは、1991 年のソビエト連邦の崩壊後に起こりました。ソ連は世界の詳細な地形図を作成しており、ベイトマンは政治的混乱により入手可能になった後、エンジニアリング部長を説得してそれらを購入し、より早い地形警報を可能にしました。[ 7 ]
TAWSは、既存のGPWSシステムを改良し、飛行クルーに迫りくる地形の聴覚的および視覚的警告をはるかに早く提供し、前方監視機能と着陸構成での継続的な運用を可能にします。これらの改良により、飛行クルーはよりスムーズで段階的な修正行動をとるための時間が増えます。[ 6 ]ユナイテッド航空はEGPWS技術を早期に採用しました。1995年のアメリカン航空965便のCFITは、同社にすべての航空機にEGPWSを追加するよう促しました。ボーイング757には以前のGPWSが装備されていましたが、地形警告は墜落のわずか13秒前に発せられました。[ 7 ]
1998年、FAAは通知番号98-11「地形認識および警報システム」[ 11 ]を発行し、6席以上の乗客席（操縦士席と副操縦士席を除く）を持つ型式証明を受けたすべてのタービン動力の米国登録航空機に、FAA承認の地形認識および警報システムを装備することを提案した。[ 6 ]
2000 年 3 月 23 日、FAA は改正 91–263、121–273、および 135–75 (訂正 135.154) を発行しました。[ 12 ]これらの改正により、運航規則が改正され、乗客席が 6 席以上 (操縦士と副操縦士の座席を除く) のすべての米国登録タービン動力航空機に FAA 承認の TAWS を装備することが義務付けられました。[ 6 ] この義務は、2002 年 3 月 29 日以降に製造された航空機にのみ適用されます。[ 13 ]
2006 年までに、航空機の異常姿勢による事故は、TAWS の普及により、CFIT を上回り、航空機事故による死亡者の主な原因となった。[ 14 ] 2006 年 3 月 7 日、NTSB は、FAA に対し、少なくとも 6 人の乗客を運ぶことが認定されているすべての米国登録のタービン動力ヘリコプターに地形認識および警報システムを装備することを義務付けるよう要請した。[ 15 ] 2000 年当時、ヘリコプターの独特な飛行特性に対応する技術はまだ開発されていなかった。メキシコ湾で発生した、Era Aviation のシコルスキー S-76A++ ヘリコプターの墜落事故は、石油サービス要員 8 名を輸送していた 2 人のパイロットが関与した死亡事故の 1 つです。[ 16 ] [ 17 ]
バラク・オバマ大統領は、 GPWSの発明とその後のEGPWS/TAWSへの発展に対して、2010年にベイトマンに国家技術革新勲章を授与した。 [ 7 ] [ 18 ]
最新のTAWSは、デジタル高度データと航空機の計器値を使用して、航空機の将来の位置が地面と交差するかどうかを予測することで機能します。[ 19 ]これにより、飛行乗務員は「迫りくる地形の早期の聴覚および視覚的警告、前方監視機能、および着陸構成での継続的な運用」を得ることができます。[ 20 ]
クラスA TAWSは、下記のクラスB TAWSのすべての要件を含み、さらに以下の3つのアラートおよび表示要件を追加します。
クラス B TAWS は、米国 FAA によって次のように定義されています。[ 3 ] [ 22 ] TSO -C151b およびRTCA DO-161A で定義されている機器のクラスです。 [ 23 ]最低限、次の状況に対してアラートを提供します。
クラス C は、クラス B 機器の設置が義務付けられていない小型一般航空機向けの任意装備を定義します。 [ 21 ]これには、パイロット席を除いて乗客席が 6 席未満のピストンエンジンおよびタービンエンジン搭載航空機向けの最低限の運用性能基準が含まれます。クラス C TAWS 機器は、FAA が説明する小型航空機の改造を施したクラス B TAWS のすべての要件を満たす必要があります。[ 21 ] FAA は、小型航空機での TAWS の任意使用を容易にするためにクラス C を開発しました。[ 24 ]
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。[ 25 ]
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[ 26 ]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[ 27 ]を起こし、ポーランド大統領を含む乗客と乗員全員が死亡した[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] 。 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[ 28 ] 。ロシア州間航空委員会によると、TAWSは作動していた[ 32 ] 。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い。[ 33 ] [ 34 ] 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、調査の結果、EGPWSの警報音が無効になっており、機長がEGPWSの適切な訓練を受けていなかったことが判明した。[ 35 ]
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