CAT 2, CAT3 CONCEPT
By FC Somboon Raoruja
9 APRIL 2007
หลักการทำงานพื้นฐานของ Fail Passive และ Fail Operational
ความหมายของ Fail Passive operation คือ การทำงานของระบบใด ๆ
ที่เมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นแล้ว ระบบจะไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ ส่วน
Fail Operational operation จะแตกต่างตรงที่ เมื่อมี Failure
เกิดขึ้นกับระบบแล้ว ระบบจะยังคงสามารถทำงานต่อไปได้ตามปกติ ซึ่ง Fail
Operational จำเป็นต้องใช้ Redundancy มาร่วมในการทำงานมากขึ้น
เพื่อสำรองในกรณีที่มีการ Failure เกิดขึ้น
Fail Passive กับ Fail Operational operation
นี้สามารถนำไปใช้ได้กับระบบต่างๆ ได้ทั่วไป เช่น ระบบในโรงงานอุตสาหกรรม
ในขบวนการที่ทำงานโดยเครื่องจักรอัตโนมัติที่สำคัญ อาจมีการใช้ Robot
ที่ทำงานแบบ Fail Operational อยู่ในขั้นตอนการผลิต นั่นคือ Robot
ยังคงทำงานได้อยู่ เมื่อมี Failure เกิดขึ้น เป็นต้น ส่วนในเรื่องของ Cat
2, Cat 3 นั้น เรามักจะนำมาใช้กับระบบ Automatic Approach, AutoLand และ
Auto Rollout
Definition
FAIL-PASSIVE AUTOMATIC LANDING SYSTEM
An automatic landing system is fail-passive if, in the event of a
failure, there is no significant out-of-trim condition or deviation of
flight path or attitude but the landing is not completed
automatically. For a fail-passive automatic landing system the pilot
assumes control of the aircraft after a failure (JAA)
ในคำนิยามเกี่ยวกับ Fail Passive นี้ นอกจากจะเน้นว่าระบบ Autoland
จะทำงานต่อไปไม่ได้ ถ้ามี Failure เกิดขึ้นแล้ว จะกำหนดอีกว่า
นักบินจะต้องสามารถควบคุมเครื่องบินต่อได้แบบง่ายดาย ไม่ Jerk, Out of
trim
FAIL-OPERATIONAL AUTOMATIC LANDING SYSTEM
An automatic landing system is fail-operational if, in the event of a
failure below alert height, the approach, the flare and landing can be
completed by the remaining part of the automatic system. In the event
of failure, the automatic landing system will operate as a fail-
passive system (JAA)
จากคำนิยามนี้แสดงว่า ณ ขณะที่เครื่องบินกำลังผ่าน Alert Height
และยังคงมีความเป็น Fail Operational autoland อยู่ เครื่องจะสามารถทำการ
touch down ได้โดยปลอดภัยแน่นอน ถึงแม้จะมี single failure
เกิดขึ้นหลังจาก AH และเหลือแค่ Fail Passive autoland ก็ตาม
เนื่องจากเวลาจาก Alert Height ถึง touch down เพียงแค่ประมาณ 10 วินาที
สำหรับ AH=100' และประมาณ 20 วินาที สำหรับ AH=200' โอกาสที่จะมี Failure
เพิ่มขึ้นมาอีกจนมีผลกระทบต่อ Fail passive autoland
ที่เหลืออยู่นั้นมีน้อยมาก และถ้ามีจริง FMA จะเปลี่ยนเป็น "NO AUTOLAND"
เพื่อให้นักบินตัดสินใจต่อไป
หลักการพื้นฐานของ Fail Passive automatic approach & landing system
การทำหน้าที่ของ Autopilot ตั้งแต่ approach, landing จนถึง rollout นั้น
จะต้องใช้ข้อมูลจาก 2 Channel มาควบคุมการทำงานของระบบอยู่ตลอดเวลา
เพื่อให้มีการตรวจสอบเปรียบเทียบซึ่งกันและกัน ถ้ามี failure เกิดขึ้น
ระบบจะทำการ disconnect autoland ทันที
เพื่อให้นักบินทำการควบคุมเครื่องบินต่อไปเอง ดังนั้นการบินด้วย Fail
Passive Autoland ซึ่งสามารถบินได้ในสภาพอากาศ Cat2 (RVR 300m, 350m,
หรือ Cat3A (RVR 200m) นั้น จะต้องใช้ DH ควบคู่ด้วยเสมอ เพื่อให้นักบิน
ตรวจสอบว่า ณ ที่ตำแหน่ง DH นั้น ระบบ Fail Passive autoland
พาเครื่องมาสู่ touchdown zone อย่างถูกต้องจริง ถึงแม้ว่า RVR
จะต่ำมากเพียง 200 m นักบินก็จะยังคงสามารถเห็น "3 consecutive lights"
เช่น APL 3 ดวงเรียงติดกัน หรือ CLL 3 ดวงเรียงติดกัน ซึ่งจะทำให้รู้
Directional ของเครื่องบินได้ เมื่อนักบิน confirm ว่าใช่ touchdown zone
จริง และ บินใน directional ที่ถูกต้อง ก็สามารถปล่อยให้เครื่องทำการ
autoland ไปได้
โดยทั่วไปแล้ว Airbus กับ MD จะออกแบบ Fail Passive automatic approach &
landing system โดยใช้ 2 channel ต่อ 1 A/P แต่ Boeing จะใช้ 1 channel
ต่อ 1 A/P
Airbus จึงใช้เพียง 1 A/P (2 channel) ก็สามารถบินในสภาพอากาศแบบ Cat 2
หรือ Cat3A ได้ โดย FMA แสดงเป็น CAT 3 SINGLE
Boeing ต้องใช้ 2 A/P (2 channel) ทำการบิน Cat2, Cat3A โดย FMA แสดงเป็น
LAND 2
หลักการพื้นฐานของ Fail Operational automatic approach & landing system
ข้อแตกต่างจาก Fail passive automatic approach & landing system คือระบบ
autoland จะมีการใช้ข้อมูลเพื่อควบคุมระบบมากขึ้น ( มี redundancy)
ดังนั้น การทำงานของระบบจึงต้องใช้ข้อมูล อย่างน้อย 3 channel
มาทำงานร่วมกัน เพื่อให้มี majority vote ถ้ามี channel
หนึ่งมีข้อมูลที่คลาดเคลื่อนจากที่เหลือ ระบบก็จะ Disregard ข้อมูลที่
error นี้ทิ้งไป นั่นคือจะ disconnect A/P ตัวที่ error ออกและเหลือแค่
Fail passive autoland และนักบินต้องตัดสินใจต่อไปว่าจะทำอย่างไรต่อไป
โดยทั่วไป Airbus และ MD จะใช้ 2 A/P (4 channel) และ Boeing ใช้ 3 A/P
(3 channel) ในการบินแบบ Fail Operational autoland
Airbus จึงใช้ 2 A/P (4 channel) เพื่อบินในสภาพอากาศแบบ Cat3B ได้ โดย
FMA แสดงเป็น CAT 3 DUAL
Boeing ต้องใช้ 3 A/P (3 channel) ทำการบิน Cat3B โดย FMA แสดงเป็น LAND
3
ถ้ามี single failure เกิดขึ้น ระบบจะ downgrade เหลือ 2 channel
เท่ากันคือ CAT 3 SINGLE หรือ LAND 2
RVR
RVR สำหรับ Cat 2 : กำหนดไว้เพื่อให้นักบินมี visual reference
ที่เพียงพอที่ DH และสามารถทำ manual landing ได้ ถ้า RVR 350 m, และต้อง
Autoland ถ้า RVR 300 m. การ "contact" ของนักบิน ต้องเห็นไฟอย่างน้อย 3
consecutive lights
RVR สำหรับ Cat 3A : กำหนดไว้สำหรับการ touchdown
เพื่อให้นักบินตัดสินใจว่าที่ DH นั้นเครื่องบินได้บินเข้ามาและจะ land
ที่ touchdown zone จริง โดย RVR นี้จะไม่เพียงพอให้ทำ manual landing
ได้ การ "contact" ของนักบิน ต้องเห็นไฟอย่างน้อย 3 consecutive lights
(APL, CCL, RWL, TDZL)
RVR สำหรับ Cat3B : กำหนดไว้สำหรับการ rollout
เพื่อให้นักบินแน่ใจว่าเครื่องจะ automatic rollout
ต่อไปได้หลังแตะพื้นไปแล้ว การ "contact" ของนักบินต้องเห็นไฟอย่างน้อย 1
ดวงของ CCL
AH vs DH
การบินด้วย Fail Operational autoland ที่สามารถบินได้ถึงสภาพอากาศแบบ
Cat3B นั้น โดยหลักการแล้ว สายการบินจะบินโดยใช้หรือไม่ใช้ DH ก็ได้
ถ้าไม่ใช้ DH ก็ต้องใช้ AH แทน โดยปกติ DH กับ AH จะไม่ใช้คู่กัน
เพราะมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันชัดเจน คือถ้าใช้ DH
นักบินจะต้องเห็นสนามก่อนลงที่ DH แต่ถ้าใช้ AH
แล้วนักบินไม่จำเป็นต้องเห็นสนามก่อนลง ถ้าเงื่อนไขอื่นครบถ้วน
จากข้อมูลข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า
- ถ้าเครื่องเป็น Fail Passive Autoland สามารถบินได้ทั้ง Cat2 และ Cat3A
- ถ้าเครื่องเป็น Fail Operational Autoland สามารถบินได้ทั้ง Cat2,
Cat3A, Cat3B
- ถ้าสภาพอากาศเป็น Cat3A แล้ว อย่างน้อยเครื่องต้องเป็น Fail Passive
autoland
เมื่อใช้ Fail Passive autoland จะต้องมี DH (50') เสมอ
เมื่อใช้ Fail Operational autoland แล้วทำ Cat3A จะใช้ระบบ DH (50')
หรือ AH ก็ได้ (DH = 0') สำหรับ ICAO & FAA ส่วน JAA ระบุว่าต้องใช้ DH
เสมอ
- ถ้าสภาพอากาศเป็น Cat3B แล้ว เครื่องต้องเป็น Fail Operational
autoland เท่านั้น
อาจจะใช้ระบบ DH (20') หรือ AH ก็ได้ โดยมีรายละเอียดเพิ่มเติมดังนี้
A] การทำ Cat 3B โดยใช้ AH และไม่ใช้ DH (DH = 0')
โดยทั่วไป เมื่อเครื่องบินมาถึง AH และ RP callout ว่า "Alert Height" LP
จะ callout ว่า "Landing" โดยต้องแน่ใจว่า
1) เครื่องยังคงเป็น Fail Operational autoland อยู่ขณะที่ผ่าน AH
2) Quality ของการทำ Approach ยังดีอยู่ และ
3) official RVR ที่ report มาก่อนเข้า FAF, OM หรือ 1000' นั้น above
minima
นักบินจึงจะปล่อยให้เครื่องทำการ autoland ไป
ถึงแม้นักบินจะไม่เห็นสนามก่อน touchdown ก็ตาม ( ไม่ใช้ DH)
โดย RVR ที่ยังต้องการให้ above minima อยู่นั้น เพราะ RVR ของ Cat3B นี้
มีไว้สำหรับการ Rollout เพื่อให้นักบินแน่ใจว่า จะเห็น CLL หลังจาก
touchdown แล้ว และสามารถ monitor Automatic Rollout ต่อไปได้
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ถ้า RVR below minima (<100 m) แล้ว
นักบินอาจจะไม่สามารถ monitor automatic rollout ได้
จึงไม่อนุญาตให้ปล่อยเครื่อง touchdown ถ้า RVR below minima
B] การทำ Cat3B โดยใช้ DH = 20' และไม่ใช้ AH
เนื่องจากมี สายการบิน , สนามบิน และ Authority ของประเทศจำนวนมาก
ยังไม่มั่นใจให้เครื่องทำการ touchdown โดยนักบินไม่เห็นไฟ CLL ก่อน
และไม่มั่นใจว่านักบินจะสามารถ Monitor automatic rollout
ต่อไปได้ด้วยถ้าไม่เห็นไฟ CLL ก่อน จึงเลือกที่จะใช้ระบบ DH แทน AH
จึงเป็นการดีกว่าถ้าจะให้ นักบินเห็นไฟ CLL อย่างน้อย 1 ดวงก่อน
automatic touchdown เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถ monitor การ rollout
ได้ต่อไปหลังแตะพื้น
C] การทำ Cat3B โดยใช้ AH คู่กับ DH 20'
ถึงแม้ว่าจะขัดกับหลักการออกแบบดั้งเดิมอยู่บ้าง
แต่ในปัจจุบันมีหลายสายการบินเลือกใช้ AH กับ DH คู่กันในการทำ Approach
โดยอาจจะคิดว่า การใช้ AH ก็มีข้อดีที่นักบินจะรู้และมีการ remind
ก่อนลงว่าได้ถึงจุด AH แล้ว และเครื่องสามารถ touchdown ได้แน่นอน
ถ้าไม่มี multiple failure เกิดขึ้นกับระบบ autoland หลังจากผ่าน AH
และนักบินยังคงต้องเห็นไฟ CLL ก่อนลง เพื่อให้แน่ใจว่านักบินจะสามารถ
Monitor automatic rollout ต่อไปได้
และยังเป็นการแก้ปัญหาข้อจำกัดของบางสนามบินที่ระบุให้นักบินต้องเห็นสนามก่อนล งเท่านั้นด้วย
AIRCRAFT ALERT HEIGHT
Below 200', the FMGS freezes the landing capability until LAND mode is
disengaged or both A/P are off. Therefore a failure occurring below
200' does not change the category of the system (A330).
การที่ผู้ผลิตเครื่องบินได้ออกแบบให้ Freeze FMA ที่ 200' นั้น ( ไม่
Freeze คำว่า "No Autoland") เหมือนกับการให้นักบินใช้ AH = 200'
ไปในตัวอยู่แล้ว นั่นคือ ขณะที่บินในสภาพอากาศ Cat3B ด้วย Fail
Operational autoland นั้น ถ้ามี single failure ต่อ ระบบ Autoland
ที่ต่ำกว่า 200' นั้น ( เช่นเกิดขึ้นที่ 170') นักบินที่ใช้ระบบ AH =
100' หรือ ใช้ระบบ DH=20' ก็จะไม่ Go around
เพราะไม่ทราบว่าขณะนั้นเหลือแค่ Fail Passive autoland แล้ว ทั้ง ๆ
ที่มีข้อกำหนดให้เครื่องต้องเป็น Fail Operational autoland ก่อนถึง AH
ก็ตาม จึงบินต่อไปตามปกติ เปรียบเสมือนบินด้วย AH = 200'
สายการบินที่เลือกใช้ AH = 100' นั้น ถ้าเปลี่ยนเป็น 200'
ได้ก็จะสอดคล้องเป็นอย่างดีกับการออกแบบของผู้ผลิตเครื่องบิน
ส่วนสายการบินที่ใช้ระบบ DH=20' ก็เปรียบกับใช้ AH=200'
ของเครื่องบินไปด้วยอยู่แล้ว เพราะการออกแบบของผู้ผลิตเครื่องบิน
จากข้อมูลทั้งหมดข้างต้น
น่าจะทำให้เกิดความชัดเจนในบางประเด็นที่เป็นข้อถกเถียง เช่น
- เครื่องบิน B744, B777 ที่มี LAND2 และเครื่อง A330, A340 ที่มี Cat3
Single นั้น สามารถบินในสภาพอากาศแบบ Cat3A (RVR 200m) ได้จริง
แต่ต้องใช้ DH (50') และไม่ใช้ AH โดยไม่จำเป็นต้องใช้ LAND3, CAT3 DUAL
เพื่อทำ Cat3A เท่านั้น ( แต่สามารถใช้ได้ ) ดังนั้น
การที่สายการบินบางแห่งกำหนดให้การทำ Cat3 A ต้องใช้ Fail Operational
autoland เท่านั้น ( ไม่ว่าจะใช้ DH หรือ AH ก็ตาม )
ถือได้ว่าเป็นข้อกำหนดเพิ่มเติมของสายการบินนั้นเอง
โดยอาจจะคิดว่ามีความปลอดภัยมากขึ้น
โดยแลกกับการสูญเสียโอกาสในการบินในบางกรณี
- การทำ Cat3A ใน USA นั้น สำหรับการบินไทย ซึ่งเป็น Foreign Flag
carrier ก็ไม่มีหลักการที่แตกต่างพิเศษแต่อย่างใด นั่นคือ สามารถทำ Cat3A
ด้วย Fail Passive Autoland และ DH=50' ตามปกติ ซึ่งข้อกำหนดใน Route
Manual เกี่ยวกับเรื่องนี้อาจจะไม่ถูกต้อง เพราะกำหนดว่าต้องใช้ Fail
Operational Autoland เท่านั้น
นอกจากปัญหาด้านความเข้าใจของนักบินในหลักการบิน Cat 3
เมื่อได้อ่านจากคู่มือของบริษัทอย่างเดียวนั้น
ยังมีปัญหาอื่นเพิ่มเติมอีกเช่น นักบินไม่รู้ Qualification
ของตัวเองว่าบินได้ถึง Cat ไหน และไม่มีการทำ Recurrent
ครบถ้วนตามข้อกำหนดใน Route Manual เป็นต้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น