211service.com
Klusā nosēšanās
1:00 aukstā 2002. gada oktobra rītā Džons Pols Klārks '91, SM '92, ScD '97, stāvēja mitrā laukā Floyds Knobs, IN, klausoties, kā divas United Parcel Service lidmašīnas rūc uz Luisvilu. Starptautiskā lidosta. Pirmais bija lidošana ar tradicionālu pakāpju nosēšanās modeli, kurā tas pakāpeniski samazināja augstumu vairākas reizes, pirms sasniedza skrejceļu. No vietas, kur stāvēja Klārks, aptuveni 650 metrus zemāk, troksnis bija pietiekami skaļš, lai pamodinātu snaudošos Floids Knobsas iedzīvotājus. Otra lidmašīna sekoja 20 minūtes vēlāk, lidojot pēc aeronautikas un astronautikas asociētā profesora izstrādātā eksperimentālā modeļa: tā ilgāk atradās lielākā augstumā, pirms nolaidās lidostā, un šī procedūra pārsniedz gan borta lidojumu vadības sistēmu, gan gaisa satiksmes vadības dispečeru robežas. . Pat bez blakus esošās skaņas iekārtas ierakstīšanas Klārks zināja, ka viņa procedūra ir ievērojami klusāka. Jūs tiešām varēja dzirdēt atšķirību, viņš atceras.
Klārks bija tikai viens no septiņiem pētniekiem, kas tajā naktī novēroja gaisa kuģu trokšņa līmeni Floyds Knobs un vairākos citos. Kad visi dati tika analizēti, tas apstiprināja to, ko viņš bija aizdomas: eksperimentālā nosēšanās procedūra samazināja troksni uz zemes no trīs līdz sešiem decibeliem, kas ir vairāk nekā pietiekami, lai būtu pamanāms. Turklāt lidmašīnas, kas lidoja ar Klārka procedūru, ietaupīja degvielu. Kopš šiem pirmajiem testiem Klārka komanda – vairāki MIT aero-astro absolventi un apmēram ducis pētnieku no Boeing, NASA Eimsas pētniecības centra un NASA Langley pētniecības centra – ir uzlabojuši tās dizainu tā, lai gaisa satiksmes dispečeri varētu vadīt vairākas lidmašīnas, kas veic procedūru. vidēji intensīvā satiksmē. Tikmēr Klārks izstrādā līdzīgu procedūru Getvikas lidostai Londonā Kembridžas-MIT institūta Silent Aircraft Initiative ietvaros. Ja Federālā aviācijas pārvalde un Apvienotās Karalistes Nacionālie gaisa satiksmes dienesti apstiprinās Klārka projektus Luisvilai un Getvikai, tie nodrošinās tik ļoti nepieciešamo trokšņu mazināšanu Floids Knobsas un Londonas iedzīvotājiem, kā arī izvērsīs ceļu citām lidostām, kuras ir ieinteresētas projektēšanā. līdzīgas klusas pieejas.
Klusais izaicinājums
Luisvilai, kas ir galvenais UPS paku šķirošanas centrs, ir īpaši sarežģīta trokšņa problēma. Ik rīta stundās lidostā nolaižas vairāk nekā 90 UPS lidmašīnas. Cīņa ar troksni, ko šīs lidmašīnas rada, ir bijis dārgs; kopš 1991. gada lidostas pārvalde ir pārcēlusi vairāk nekā 1600 ģimeņu, izmaksājot vairāk nekā 180 miljonus ASV dolāru. Tomēr lidosta nevar atļauties pārvietot visus, kurus jebkad ir pamodinājusi ienākošā 767. 2000. gadā Džeimss Delons, toreizējais lidostas ģenerāldirektors, izlasīja vienu no Klārka dokumentiem par klusāku nosēšanās pieeju iespējamību. Es biju pilots, un, lasot [Klārka rakstu], es sapratu, ko viņš centās paveikt, atceras DeLongs, kurš kopš tā laika ir aizgājis pensijā. Tam bija ne tikai liels trokšņa [samazināšanas] potenciāls, bet arī degvielas taupīšanas potenciāls, tam bija potenciāls palielināt lidostu kapacitāti, tāpēc, kā es sapratu viņa koncepciju, tas bija abpusēji izdevīgs. Divus gadus vēlāk viņš uzaicināja Klārku izstrādāt un pārbaudīt šādu nosēšanās procedūru, ko varētu izmantot UPS esošajā flotē.
Es [biju] lidostu biznesā vairāk nekā 30 gadus un secināju, ka visnopietnākā problēma, ar ko saskaras lidostas sistēma, kas apdraud spēju pielāgoties nākotnes pieprasījumam pēc gaisa satiksmes, ir troksnis, saka DeLongs.
Jaunā dizaina ideja, ko sauc par nepārtrauktas nolaišanās pieeju, ir maldinoši vienkārša. Standarta nosēšanās procedūra ir pakāpeniska pieeja, kurā lidmašīnas pārmaiņus nolaižas un vairākas reizes izlīdzinās aptuveni 50 kilometru garumā, pirms tās sasniedz skrejceļu. Tas ne tikai liek lidmašīnām ilgāk lidot zemākā augstumā, kur vairāk trokšņu filtrējas uz kopienām, bet arī no dzinējiem ir nepieciešams papildu spēks, lai lidmašīna noturētu līmeni, kas rada vēl lielāku troksni. Taču Klārka plāns paredzēja, ka lidmašīna ilgāk jāpaliek augstākā augstumā un pēc tam jānolaižas lidostā bez izlīdzināšanas.
Izstrādājot procedūru, komandai bija jārisina vairāki izaicinājumi. Klārkam bija jāpārliecinās, ka tas ievērojami samazinātu troksni uz zemes, ka tas ir drošs dažādos laika apstākļos un ka gaisa satiksmes dispečeri varētu apkalpot vairākas ienākošās lidmašīnas, kas lido saskaņā ar jauno modeli. Jums ir jāpārliecinās, ka vienlaikus ievērojat visus dažādos mērķus un ierobežojumus, saka Klārks. Jūs nevarat vienkārši mēģināt optimizēt vienu tēmu, jo jūs galu galā pārkāpsit citu.
Sākotnējā projektēšanas posmā Klārks izmantoja viņa izstrādāto trokšņu simulācijas programmu, lai palīdzētu viņam izlemt, kura fiziskā lidojuma trajektorija būtu klusākā. Programma ļauj pētniekiem pieslēgt precīzu kursu, kādā viņi vēlas, lai lidmašīna lidotu, kā arī topogrāfiskās īpašības un iedzīvotāju blīvumu apgabalā, pār kuru tā lido. Pēc tam programma aprēķina troksni, ko lidmašīna rada uz zemes, un cilvēku skaitu, kurus tas ietekmē. Pēc tam, kad Klārks novērtēja vairākus iespējamos ceļus, viņš un Boeing Commercial Airplanes pētnieki izmantoja Boeing simulatoru, kas ietver visu reālā 767 kabīnes aparatūru un vadības ierīces, lai izveidotu detalizētu soli pa solim pilota procedūru. Šīs simulatora sesijas arī pārbaudīja, vai lidmašīna var veikt procedūru dažādos vēja apstākļos.
Realitātes pārbaude
Neatkarīgi no tā, cik labi procedūra izskatās simulatorā, reālās pasaules pārbaude ir vienīgais veids, kā noskaidrot, vai tā patiešām darbojas. Astoņas naktis 2002. gada oktobra beigās un novembra sākumā Klārks, viņa MIT kolēģi, Boeing un NASA pētnieki, divi piloti, meteorologs no UPS un gaisa satiksmes dispečers no Luisvilas vadības torņa novēroja nakts lidojumu trokšņa līmeni. Katru nakti viņi izvēlējās divas UPS lidmašīnas: vienu, lai veiktu tradicionālo nosēšanās procedūru, un otru, lai veiktu nepārtrauktas nolaišanās pieeju. Četrām vai piecām apkalpēm, kas devās uz Luisvilu, pirms pacelšanās tika izsniegtas instruktāžas paketes, kurās bija aprakstīta procedūra. Kad lidmašīnas bija pacēlušās gaisā, divām apkalpēm tika paziņots, ka tās ir izvēlētas dalībai. Mēs nejauši izvēlējāmies pilotus un būtībā viņiem teicām: 'Hei, jūs šovakar veiksit šo procedūru,' saka Klārks. Šī metode apstiprināja, ka UPS var īstenot procedūru bez īpašas apmācības saviem pilotiem.
Pēc tam Boeing, NASA un MIT pētnieki devās uz septiņām dažādām vietām Floyds Knobs, kas atradās zem lidojuma trajektorijas, līdzi ņemot trokšņa mērīšanas aprīkojumu. Mēs iebraucām cilvēku laukos vai nobraucām no ceļa un uzstādījām mikrofonus, saka Klārks. Viņš bija nervozs, ka procedūra varētu nesamazināt troksni, kā plānots? Nē, Klārks smaidot saka. Es biju nervozs, ka piloti tos lidos pareizi.
Klārkam nebija jāuztraucas; pēc tam, kad komanda analizēja testu datus, tā atklāja, ka nepārtrauktas nolaišanās pieeja samazināja troksni no 69 līdz 70 decibeliem līdz 62 līdz 63 decibeliem. Tas ir ievērojams daudzums, ņemot vērā, ka vidējam cilvēkam ir pamanāms trokšņa samazinājums par trim decibeliem, bet 10 decibelu samazinājums tiek uztverts kā uz pusi skaļāks. Pētnieki arī atklāja, ka lidmašīnas, kas veica procedūru, ietaupīja aptuveni 225 kilogramus degvielas.
Lai gan 2002. gada testi bija veiksmīgi, vēl ir jāstrādā, lai pierādītu, ka procedūra ir praktiska vidēji intensīvā gaisa satiksmē. Kad vairākas lidmašīnas nolaižas ātri pēc kārtas, gaisa satiksmes dispečeri parasti izmanto lidmašīnu ātrumu, kad tās izlīdzinās, lai aptuveni noteiktu, cik tālu tās atrodas no skrejceļa un viena no otras. Tomēr lidmašīna, kas izmanto nepārtrauktas nolaišanās pieeju, nekad nelido vienā līmenī, un tās ātrums nepārtraukti samazinās. Ja daudzas lidmašīnas lido ar šo pieeju, gaisa satiksmes dispečeriem ir grūti paredzēt, cik tuvu viņi būs viens otram, tuvojoties skrejceļam. Klārka izstrādātā procedūra 2002. gada testam mēģināja to ņemt vērā, saglabājot lidmašīnu ātrumu pēc iespējas nemainīgāku sākotnējās nolaišanās laikā, taču tā tika pārbaudīta tikai vieglā satiksmē.
Taču šī gada septembrī Klārks procedūru testēs vidēji intensīvā satiksmē. Viņš izstrādā pieeju, saskaņā ar kuru lidos 20 UPS lidmašīnas, kas ielidos lidostā divu minūšu laikā viena no otras. Klārks cer, ka šis tests pierādīs, ka gaisa satiksmes dispečeri var vadīt vairāku lidmašīnu nosēšanos, izmantojot jauno pieeju. Ja viss noritēs labi, komanda pēc tam pieteiksies FAA, lai saņemtu Luisvilas procedūru apstiprināšanu, un Klārka lēš, ka process varētu ilgt mazāk nekā gadu.
Klusās lidmašīnas
Tikmēr Klārks izmanto savas zināšanas Kembridžas-MIT institūta daudznozaru klusajā gaisa kuģu iniciatīvā, kas tika uzsākta pagājušā gada rudenī. Trīs gadus ilgā iniciatīva apvieno Kembridžas Universitātes un MIT pētniekus, kā arī ekspertus no rūpniecības un valdības partneriem, lai izstrādātu lidmašīnu, kas ir tik klusa, lai tās troksnis būtu nemanāms ārpus lidostas. Aeronautikas un astronautikas docente Kārena Vilkoksa, SM ‘96, PhD ‘00, izmanto Klārka trokšņu simulatoru, novērtējot komandas eksperimentālos projektus.
Kamēr lielākā daļa iniciatīvas inženieru strādās pie jaunās lidmašīnas, Klārks pievērsīsies nepārtrauktas nolaišanās pieejas izveidei esošajām komerciālajām lidmašīnām Getvikas lidostā Londonā. Komanda cer veikt lidojuma pārbaudi 2005. gadā un ieviest procedūru Getvikā 2006. gadā.
Klārka darbs pie nepārtrauktas nolaišanās pieejas palīdzēs Silent Aircraft Initiative pārliecināties, ka tās darbs palīdzēs Apvienotās Karalistes ekonomikai, kas ir kopīga visiem CMI kopīgajiem pētniecības projektiem. skat. No Kembridžas uz Kembridžu, MIT News, 2003. gada maijs ). Klusākām nosēšanās procedūrām var būt plašas ekonomiskas priekšrocības lidostām, aviokompānijām un kopienām. Piemēram, lidostas, kurās ir trokšņains komandantstundas, varētu veikt vairāk lidojumu, tādējādi samazinot sastrēgumus un kavēšanās problēmas, kas galu galā palielina aviokompāniju darbības izmaksas un biļešu cenas. Ilgtermiņā klusāka nosēšanās varētu palīdzēt mazināt sabiedrības bažas par jaunu skrejceļu būvniecību. Ievērojami klusāka lidmašīna ievērojami palielinātu lidojumu skaitu, kas var lidot uz lidostām un no tām visā pasaulē, taču tas prasīs gadu desmitus, lai to īstenotu. Lidmašīnas izstrādei ir nepieciešami 10 gadi, un pēc tam vēl 15 gadi, pirms ievērojams skaits no tiem nonāk flotē, saka aeronautikas un astronautikas profesors Īans Veits, kurš vada iniciatīvas ekonomikas komponentu. Bet operācijas lietas, kurās ir iesaistīts Dž. P. Klārks, tās, kas pagājis gadu vai divus, var lietas mainīt.
Patiešām, ja Klārka pieeja tiks apstiprināta Luisvilai un Getvikai, Floyds Knobs un Londonas iedzīvotāji var sagaidīt, ka pēc pāris gadiem varēs gulēt daudz mierīgāk.