ระบบแจ้งเตือนการเข้าใกล้พื้นดิน (GPWS) คืออะไร? ทำความรู้จักกับความปลอดภัยทางการบิน

ระบบแจ้งเตือนการเข้าใกล้พื้นดิน (GPWS) คือระบบที่ออกแบบมาเพื่อแจ้งเตือนนักบินหากเครื่องบินอยู่ในอันตรายจากการบินเข้าใกล้พื้นดินหรือสิ่งกีดขวางในทันที ซึ่งทางสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA) นิยามว่า GPWS เป็นส่วนหนึ่งของระบบแจ้งเตือนและตระหนักรู้ถึงภูมิประเทศ (Terrain Awareness and Warning System - TAWS)

ประวัติความเป็นมา

ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 มีอุบัติเหตุประเภท Controlled Flight Into Terrain (CFIT) หรือการบินเข้าสู่ภูมิประเทศโดยที่เครื่องบินยังคงทำงานปกติและนักบินไม่มีความตระหนักรู้ถึงความเสี่ยง ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตจำนวนมาก

จากการศึกษาในต้นทศวรรษ 1970 พบว่าอุบัติเหตุ CFIT จำนวนมากสามารถหลีกเลี่ยงได้หากมีการใช้ระบบ GPWS ส่งผลให้ในปี 1974 FAA กำหนดให้เครื่องบินเทอร์ไบน์และเทอร์โบเจ็ตขนาดใหญ่ทุกลำต้องติดตั้งอุปกรณ์ GPWS ที่ได้รับการรับรอง และในปี 1979 องค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศ (ICAO) ได้ให้คำแนะนำในการติดตั้งระบบนี้เช่นกัน

ผู้ที่ได้รับเครดิตในการประดิษฐ์ระบบ GPWS คือ C. Donald Bateman วิศวกรชาวแคนาดา

ผลกระทบและสถิติ

ก่อนการพัฒนา GPWS เครื่องบินโดยสารขนาดใหญ่ประสบอุบัติเหตุ CFIT ร้ายแรงเฉลี่ย 3.5 ครั้งต่อปี แต่หลังจากที่ FAA กำหนดให้มีการติดตั้งระบบนี้ในปี 1974 สถิติการเสียชีวิตจากอุบัติเหตุ CFIT ของเครื่องบินเจ็ตขนาดใหญ่ในน่านฟ้าสหรัฐฯ ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

อย่างไรก็ตาม ระบบ GPWS รุ่นแรกๆ ยังมี "จุดบอด" (Blind Spot) ซึ่งทำให้เกิดอุบัติเหตุบางส่วนที่ระบบไม่สามารถป้องกันได้ นำไปสู่การพัฒนาระบบที่ก้าวหน้าขึ้นอย่าง Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS)

การทำงานของระบบในเครื่องบินพาณิชย์

ระบบจะตรวจสอบความสูงของเครื่องบินเหนือพื้นดินโดยใช้เรดาร์วัดความสูง (Radar Altimeter) และคอมพิวเตอร์จะคำนวณแนวโน้มเพื่อแจ้งเตือนนักบินด้วยข้อความเสียงและภาพตาม "โหมด" การบินที่กำหนดไว้ ดังนี้:

• Excessive descent rate: แจ้งเตือน "SINK RATE" หรือ "PULL UP" เมื่ออัตราการลดระดับความสูงที่มากเกินไป
• Excessive terrain closure rate: แจ้งเตือน "TERRAIN" หรือ "PULL UP" เมื่อเข้าใกล้ภูมิประเทศอย่างรวดเร็ว
• Excessive large obstacle closure rate: แจ้งเตือน "OBSTACLE" หรือ "PULL UP" เมื่อเข้าใกล้สิ่งกีดขวางขนาดใหญ่
• Altitude loss after takeoff: แจ้งเตือน "DON'T SINK" เมื่อสูญเสียความสูงหลังการทะยานขึ้น
• Unsafe terrain clearance: แจ้งเตือน "TOO LOW – TERRAIN", "TOO LOW – GEAR" หรือ "TOO LOW – FLAPS" เมื่อความสูงไม่ปลอดภัย
• Excessive deviation below glideslope: แจ้งเตือน "GLIDESLOPE" เมื่อเบี่ยงเบนต่ำกว่าเส้นทางร่อนลง
• Excessively steep bank angle: แจ้งเตือน "BANK ANGLE" เมื่อมุมเอียงของเครื่องบินมากเกินไป
• Windshear protection: แจ้งเตือน "WINDSHEAR" เมื่อเกิดลมเฉือน

การพัฒนาสู่ EGPWS และ TAWS

เนื่องจาก GPWS แบบดั้งเดิมสามารถเก็บข้อมูลได้เฉพาะจากด้านล่างของเครื่องบินเท่านั้น หากภูมิประเทศมีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน เช่น หน้าผาชัน ระบบอาจแจ้งเตือนช้าเกินไป

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 จึงมีการพัฒนา EGPWS/TAWS ซึ่งรวมฐานข้อมูลภูมิประเทศดิจิทัลทั่วโลกและเทคโนโลยี GPS เข้าด้วยกัน คอมพิวเตอร์บนเครื่องจะเปรียบเทียบตำแหน่งปัจจุบันกับฐานข้อมูลภูมิประเทศ ทำให้สามารถแจ้งเตือนนักบินได้ล่วงหน้าและแม่นยำยิ่งขึ้น

การแก้ไขปัญหาหลักของ EGPWS

• การไม่มีคำเตือน: ในกรณีการลงจอดที่สั้นเกินไป (Landing Short) ระบบ EGPWS ได้นำฟังก์ชัน Terrain Clearance Floor (TCF) มาใช้เพื่อให้การป้องกันยังคงทำงานแม้ในขณะที่เครื่องบินอยู่ในรูปแบบการลงจอด
• คำเตือนที่ล่าช้า: การใช้ฐานข้อมูลภูมิประเทศช่วยลดปัญหาการแจ้งเตือนที่ล่าช้าเมื่อบินเข้าหาภูมิประเทศที่ชันมาก ซึ่งเป็นจุดบอดของระบบ GPWS แบบเดิม