Что такое кгс в авиации
Перейти к содержимому

Что такое кгс в авиации

  • автор:

Аппаратура глиссадных, курсовых и маркерных радиомаяков имеет

100% резерв. Не резервируют только антенно-фидерные системы и элементы дистанционного управления.

Включение, выключение радиомаяка и выбор рабочего комплекта аппаратуры осуществляют дистанционно с командно-диспетчерского пункта аэродрома. Курсовой радиомаяк может работать на одном из шести фиксированных частотных каналов, глиссадный – на одном из трех каналов.

Если на аэродроме оборудовано несколько направлений посадки, то на каждом направлении устанавливается указанный комплект оборудования посадочной полосы. В нашей стране применяются системы посадки СП-50М, СП-68, СП-70, СП-75. Система СП-50М принадлежит к I катего- рии, СП-68 – ко второй, СП-75 – либо к I, либо к II, а система СП-70 по своим потенциальным возможностям – к III категории.

Маркерный канал

Маркерный канал работает на частоте 75 МГц. Антенна маркерного радиомаяка имеет диаграмму в виде направленной вверх воронки и излу- чает высокочастотные колебания, которые модулируются напряжением с частотой 400, 1300 или 3000 Гц и манипулируются последовательностью точек или тире, либо комбинацией точка-тире.

Частота модуляции и код манипуляции выбираются в зависимости от места установки маркерного радиомаяка (дальний, средний, ближний).

Маркерный радиоприемник МРП-3П предназначен для совместной работы с маркерными радиомаяками систем СП-50М и ILS, имеет три канала. Выходные цепи приемника обеспечивают получение световой и звуковой сигнализации и селекцию модулирующих частот маркерного радиомаяка

Канал курса

Канал курса работает на частоте около 110 МГц. Курсовой радиомаяк относят к категории радиомаяков с «опорным напряжением», принцип действия которых основан на методе минимума глубины амплитудной модуляции. Антенная система маяка одновременно формирует в пространстве две диаграммы направленности. Одна диаграмма создается на несущей частоте, промодулированной по амплитуде колеба- ниями поднесущей частоты 10 кГц. Поднесущая, в свою очередь, имеет частотную модуляцию низкочастотным напряжением частоты 60 Гц (сигнал постоянной фазы).

Другая диаграмма создается на боковых частотах спектра высокочастотного колебания, балансно-модулированного напряжением с частотой 60 Гц, и имеет в горизонтальной плоскости два главных лепестка с нулевым излучением вдоль линии курса и сдвигом фазы поля в одном лепестке на 180O относительно фазы в другом [fб(), рис. 2.3].

Рис. 2.3. Диаграммы направленности антенн курсового радиомаяка с «опорным напряжением» (в горизонтальной плоскости)

Сравнение амплитуд и фаз сигналов постоянной фазы и переменной фазы на частоте 60 Гц обеспечивает указание стороны и значения отклонения от линии курса на борту самолета.

В результате детектирования амплитудно-модулированных колебаний в приемном устройстве выделяется сигнал переменной фазы, представляющий собой колебания с частотой 60 Гц, амплитуда и фаза которых зависит от значения и направления указанного углового отклонения.

Сигнал переменной фазы после усиления подают на фазовый детектор, нагруженный на стрелочный индикатор положения линии курса относительно точки приема. Опорным сигналом при фазовом детектировании служит сигнал постоянной фазы.

Рис. 2.4. Диаграммы напряжений сигналов в канале курса: 1 – сигналы, излучаемые боковыми лепестками диаграммы направленности; 2 – сигнал, излучаемый центральным лепестком; 3 – суммарный сигнал на входе самолетного приемника при различных направлениях захода на посадку; 4 – продетектированный сигнал на выходе самолетного приемника (сигнал переменной фазы); 5 – опорный сигнал (сигнал постоянной фазы); 6 – выходное напряжение фазового детектора самолетного приемника; 7 – показания индикатора положения

Курсовой радиомаяк КРМ-2М имеет следующие основные параметры:

– зона действия в горизонтальной плоскости 15;

– максимальная дальность действия в секторе 8 – 45 км;

– модуляция несущей – поднесущая частота 100,1 кГц, глубина амплитудной модуляции поднесущей 305\%, девиация поднесущей 1100100 Гц, частота балансной модуляции 602 Гц;

– максимально допустимый сдвиг между сигналами постоянной и переменной фазы в границах сектора курса 10 град.

Виды заходов на посадку

Главной особенностью захода по системе ОСП является отсутствие информации о действительном положении самолета относительно позиционной линии. Весь заход до ВПР выполняется по расчету экипажа методом подбора курса и вертикальной скорости. Это требует строгого распределения обязанностей между членами экипажа и четкого взаимодействия на заходе.

Как и при любом заходе в СМУ, капитан решает основную задачу по продольному каналу, с тем чтобы выйти к торцу ВПП со стабильными параметрами перемещения самолета: постоянной поступательной скоростью, расчетной вертикальной и подобранным режимом работы двигателей. Этим гарантируется плавный подвод машины к земле и мягкая посадка в расчетной точке.
Но для достижения стабильности параметров по тангажу капитан не должен быть сильно загружен подбором курса. Если при заходе по курсо-глиссадной системе он может проконтролировать хотя бы положение машины относительно зоны курса, то при заходе по приводам такой возможности нет. Поэтому задача определения сноса и подбора курса на предпосадочной прямой значительно отвлекает пилота от главного на заходе – выдерживания расчетной, стабильной вертикальной скорости.
На тяжелом, инертном лайнере одному человеку трудно справиться с выдерживанием всех параметров на снижении. Это доступно только очень опытному, тренированному пилоту. Гораздо проще распределить обязанности по продольному и путевому каналам между членами экипажа.

Штурман решает задачу подбора курса следующим образом. Четвертый разворот надо выполнить по возможности подальше, с учетом времени от выхода из разворота до ТВГ. В процессе разворота необходимо производить контроль в двух точках: первые 30 градусов МПР будет изменяться значительно и будет уменьшаться большая разница между МПР и МКп; к последней трети разворота стрелка АРК будет сближаться с задатчиком посадочного курса медленнее, а в конце разворота должна совпасть с ним.

Надо помнить простое курсантское правило контроля 4-го разворота сравнением темпа изменения КУР и курса в развороте: «Стрелочка АРК спешит – летчик не спешит». То есть: если КУР стремится к нулю быстрее, чем курсозадатчик – к индексу курса, это значит, что самолет выйдет на посадочный курс раньше, и пилот для предотвращения этого должен уменьшить крен. Наоборот, если стремление стрелки АРК к нулю отстает от темпа выхода самолета на посадочный курс, надо увеличить крен, чтобы не проскочить створ полосы.
Такой простой контроль доступен в развороте пилотирующему летчику. Контролирующий летчик должен вести анализ темпа выполнения четвертого разворота и по изменению КУР, и сравнивая МПР с МКп.

При снижении по глиссаде следует помнить, что изменение показаний АРК обычно отстает от действительного положения самолета относительно позиционной линии, и когда экипаж определит посадочный МПР, самолет уже пересечет линию курса. Поэтому, во избежание раскачки по курсу, угол выхода надо уменьшать еще тогда, когда МПР не сравнялся с ПМПУ, а стрелки АРК еще не установились параллельно друг другу.
Еще одна особенность: практика показала, что угол выхода и время выхода следует брать примерно вдвое меньше ожидаемых, особенно под ветер. Пилоту трудно к этому привыкнуть. Он берет угол выхода 15о и время 15-20 сек, а на самом деле достаточно 7-8; и 8-10 сек. соответственно, и чем ближе к ВПП, тем меньшими должны быть углы и время выхода. Только в этом случае «клин отклонений» будет сужаться, и не возникнет нежелательная раскачка по курсу.

Так называемый «уточненный» метод захода на посадку по системе ОСП предполагает снижение на предпосадочной прямой заведомо ниже глиссады с незначительным увеличением вертикальной скорости против расчетной в пределах, обеспечивающих ее корректировку малыми порциями. Такая методика позволяет пройти дальний привод гарантированно на расчетной высоте, при занятии которой не понадобятся большие расходы руля высоты и значительные изменения режима работы двигателей, чтобы исключить просадку.
Однако нередки случаи, когда экипаж, в силу тех или иных причин, не успевает снизиться и вынужден пройти дальний привод на высоте, значительно выше расчетной. Стремясь во что бы то ни стало произвести посадку, КВС в этих условиях подвергает самолет серьезному риску.
При полете выше глиссады пролет привода застает экипаж «как бы» врасплох, и КВС немедленно принимает меры к «догону» глиссады, надеясь успеть исправить положение до ВПР. При этом происходит разбалансировка машины по продольному каналу, значительно возрастает вертикальная скорость, а к моменту установления визуального контакта с земными ориентирами КВС все внимание начинает уделять определению «посадочности» самолета относительно оси ВПП и невольно отвлекается от контроля над вертикальной и поступательной скоростями, пытаясь исправить неизбежное при заходе по приводам боковое уклонение.
В результате таких энергичных, но глубоко ошибочных действий самолет на ВПР оказывается разбалансированным как по продольному, так и по боковому каналам. И даже если пилоту ценой очень большого напряжения удастся более-менее стабилизировать заход и направить самолет примерно в район порога полосы, то уловить самое главное – тенденции изменения параметров – он уже не в состоянии.
На легком самолете, быстро реагирующем на действия органами управления, действительно, можно успеть уловить тенденции и произвести действия, скорее рефлекторные, по относительной стабилизации параметров на участке от ВПР до торца полосы. Чаще всего стабилизируется только курс, может, удастся изменить режим работы двигателей в сторону, противоположную тенденции изменения скорости, но все эти действия производятся второпях, вдогонку развитию ситуации. Про вертикальную скорость в таком случае зачастую забывают. А именно в неконтролируемой вблизи земли вертикальной скорости скрыта самая главная опасность: экипаж, не зная, какова в данный момент вертикальная скорость, а, тем более, не зная тенденции к ее изменению, начинает выравнивание, повинуясь сложившемуся стереотипу поведения, на привычной высоте, которая далеко не всегда соответствует высоте начала выравнивания для данной вертикальной скорости.
Здесь возможны две ошибки. Либо высота и темп выравнивания отстают от вертикальной скорости и самолет грубо ударяется о землю, либо, наоборот, высота и темп выравнивания опережают вертикальную скорость приближения к земле и самолет выравнивается значительно выше расчетной высоты, а затем начинаются проблемы с исправлением этой ошибки, заложенной фактически еще при пролете дальнего привода.
На более тяжелом, инертном самолете энергичный догон глиссады в районе ВПР исправить можно только энергичным уходом на второй круг. Промедление здесь может привести к катастрофе. Тяжелый самолет, оснащенный мощной механизацией крыла, имеет значительную тенденцию к потере скорости и держится на глиссаде только благодаря равновесию тяги двигателей и лобового сопротивления. Он, как говорят, «висит на газу» и очень чутко реагирует на малейшую разбалансировку по продольному каналу. Только в стабильности параметров на глиссаде, достигнутой до высоты 150 метров, кроется гарантия мягкой посадки.
Поэтому на тяжелом самолете догон глиссады можно допустить только в пределах, оговоренных РЛЭ, и только в условиях визуального захода с использованием системы ОСП.
На предпосадочной подготовке перед заходом на посадку по приводам в условиях минимума погоды капитан должен заранее настроить экипаж на заход по «уточненной» методике, особо оговорив, что 4-й разворот выполняется дальше обычного для того, чтобы иметь время погасить скорость до расчетной, выпустить механизацию, подобрать режим горизонтального полета и, запомнив его, установить при команде «Дальней нет!» в ожидании пролета привода. Расчетную вертикальную скорость, увеличенную примерно на один метр в секунду, необходимо установить немедленно после команды «Вход в глиссаду», строго ее выдерживать и контролировать, по возможности, всем экипажем.
Необходимо помнить, что затянувшееся на несколько секунд уменьшение вертикальной скорости надо немедленно, желательно на возможно большей высоте, исправить увеличением вертикальной скорости на величину, большую, чем расчетная, и выдерживать ее то же время, на которое было допущено ее уменьшение, а затем вернуться к прежней вертикальной.
По достижении ВПР и принятии решения о посадке КВС переходит на визуальное пилотирование.

Заход по курсо-глиссадной системе выгодно отличается от захода по приводам тем, что пилот имеет возможность наблюдать положение самолета относительно позиционной линии по планкам положения на приборе. По темпу приближения планки курса к индексу ВПП можно своевременно определить изменение угла сноса и внести поправку в курс выхода на ВПП. При этом не следует пренебрегать контролем положения самолета относительно позиционной линии по показаниям АРК: при нахождении вблизи позиционной линии стрелки АРК параллельны или их усредненные показания примерно одинаковы. Надо помнить, что на работу КГС могут оказывать влияние многие посторонние факторы, а АРК вблизи привода, в общем, менее подвержены помехам. Комплексный контроль курса более надежен, и опытный экипаж всегда контролирует работу КГС по радиокомпасам.
При пилотировании по планке курса углы выхода незначительны: 2-3 градуса. Все внимание пилота сосредоточено на выдерживании угла упреждения, контроле и коррекции по курсовой планке. Второй пилот контролирует положение самолета по АРК.

Выдерживание глиссады осуществляется по вариометру. «Уточненная методика» здесь неприемлема, т. к. самолет движется точно по глиссаде, и отклонения от глиссады контролируются по глиссадной планке и сверяются с показаниями вариометра.
Поэтому с момента входа в глиссаду устанавливается расчетная вертикальная скорость, и пилот сверяет показания вариометра с положением самолета относительно глиссады по глиссадной планке. При этом ведется анализ поведения самолета и причин, почему при расчетной вертикальной скорости самолет не идет по глиссаде, а как бы «просит» идти выше или ниже.
Если самолет «просит» увеличить вертикальную скорость, возможен попутный ветер или уменьшение встречного. Если самолет начинает снижаться ниже глиссады и «просит» уменьшить темп снижения, возможно усиление встречного ветра.
Таким образом, по прибору КГС можно анализировать поведение машины более точно, чем по ОСП.
Использование АРК в момент пролета ДПРМ позволяет определить высоту пролета дальнего привода, а значит, еще раз проконтролировать выдерживание глиссады. Пролет ДПРМ является важнейшим контрольным этапом, и экипаж обязан готовиться к корректирующим действиям в случае, если высота пролета ДПРМ достигнута, а стрелка показывает, что пролета еще не наступило. Если же к моменту достижения высоты пролета ДПРМ звенит маркер и стрелка повернулась на 180о, значит, снижение идет строго по глиссаде, и контрольная система ОСП подтверждает правильную работу КГС.
При подходе к ВПР, а значит, и к БПРМ, показания АРК становятся устойчивыми, и стрелка АРК еще раз подтвердит, что самолет устойчиво идет по курсу. Если же показания стрелки АРК при подходе к БПРМ начинают отличаться от показаний положения самолета по курсовой планке – это повод для сомнения в работе именно КГС, а значит, к ВПР экипаж должен быть насторожен и готов к непосадочному положению и уходу на второй круг.

На ВПР у экипажа должна быть твердая уверенность, что системы КГС и ОСП точно вывели самолет на позиционную линию. И если в этот момент КВС случайно окажется в плену зрительной иллюзии, что ВПП где-то «чуть сбоку», экипаж не должен позволить ему увести самолет с подобранного курса, а особенно – увеличить вертикальную скорость. Надо твердо усвоить: если курс и вертикальная скорость подобраны, самолет не может быть нигде, кроме как на курсе-глиссаде. А значит, ВПП должна быть только строго впереди, и действия КВС по резкому изменению параметров полета на ВПР есть смертельно опасная ошибка, исправить которую можно лишь немедленным и энергичным уходом на второй круг. Практика многочисленных катастроф показала, что для спасения у экипажа остается всего несколько секунд.

После установления устойчивого визуального контакта с землей необходимо продолжать выдерживать подобранные параметры полета, т. е. попросту «зажать» органы управления. И только если боковое уклонение близко к четверти ширины ВПП и заметна тенденция к дальнейшему уклонению, рекомендуется незначительное, на 1-2 градуса, изменение курса в сторону оси ВПП, с немедленным исправлением до прежнего. Этого вполне достаточно для уверенного приземления в пределах ВПП, при условии, что центр тяжести машины движется параллельно осевой линии.

Заход в директорном режиме.

Заход в директорном режиме отличается от захода по КГС тем, что директорная система выдает на стрелки прибора команды, по которым пилот создает рассчитанный автоматикой оптимальный крен для выхода на траекторию полета и рассчитанную автоматикой оптимальную вертикальную скорость для выхода на глиссаду. Пилоту остается только выдерживать директорные стрелки в центре командного прибора. Это значительно упрощает и пилотирование, и анализ поведения машины на глиссаде.
При этом сохраняется контроль положения самолета относительно курса и глиссады по «планкам положения» прибора КГС, а значит, выдерживая в центре директорные стрелки, пилот убеждается в том, что самолет приближается к траектории необходимым темпом.
Особенностью директорного захода является отсутствие необходимости подбора угла упреждения и выдерживания направления по компасу. Но контроль упреждения по «ромбику» (указателю угла сноса) и сравнение текущего курса с ПМПУ сохраняется.
Важнейшая особенность при предпосадочной подготовке экипажа – установка ПМПУ на пилотажно-навигационных приборах, строго соответствующего рабочему курсу ВПП. Автоматика при заходе сверяет текущий курс с ПМПУ, установленным на приборе, и выдает экипажу необходимые команды путем отклонения директорных стрелок. Если происходит смена посадочного курса, экипаж обязан изменить установку ПМПУ, частоты КУРС-МП и провести дополнительный контроль по карте обязательных проверок.
Так же, как и при заходе по КГС, сохраняется и используется контроль по ОСП. Пилотируя по директорным стрелкам, КВС может уделить больше внимания анализу поведения машины на глиссаде, что повышает безопасность полета. Причем, если выдерживание курса выполняется практически без особого труда, то выдерживание глиссады связано с решением сложной задачи продольной балансировки самолета по скорости, режиму работы двигателей и тангажу, однако, ввиду меньшего отвлечения на подбор и выдерживание курса, задача эта решается легче.

После достижения ВПР и принятия решения о посадке рекомендуется продолжать пилотирование по директорным стрелкам, контролируя положение самолета относительно земных ориентиров «боковым» зрением. И только когда в поле зрения появятся входные огни ВПП и у КВС возникнет полная уверенность в том, что полоса находится впереди, можно перенести взгляд на торец. Обычно точность вывода на ось ВПП достаточно высока, и, при строгом выдерживании директорных стрелок в центре и контроле по дублирующим системам, практически нет нужды в коррекции направления движения самолета на малой высоте.

Заход в автоматическом режиме.

Автоматический заход на посадку отличается от директорного тем, что функцию удерживания командных стрелок в центре прибора выполняет автопилот. При этом имеется возможность использования автомата тяги для выдерживания приборной скорости, что разгружает КВС от управления этим важнейшим параметром полета.
Установка ПМПУ экипажем перед заходом так же обязательна. Необходимо постоянно помнить о том, что ПМПУ на приборе должен соответствовать рабочему курсу посадки.

Для качественного выполнения автоматического захода на посадку экипаж от начала 4-го разворота и до входа в глиссаду должен иметь достаточный запас времени, используемый для проверки соответствия поведения самолета предполагаемым режимам:
— соответствует ли сторона разворота ожидаемому направлению;
— соответствует ли крен на развороте рекомендациям РЛЭ;
— движется ли самолет по директорным стрелкам в зоне радиомаяков, определяемой по планкам навигационного прибора;
— успевает ли самолет при провороте автоматически выйти на позиционную линию до входа в глиссаду;
— подтверждают ли резервные системы (ОСП, РСП) движение самолета в равносигнальной зоне;
— нет ли раскачки по курсу и тангажу;
— подобран ли режим работы двигателей для горизонтального полета перед входом в глиссаду.

Если после нажатия кнопки «Заход» возникает энергичный крен самолета в противоположную ожидаемой сторону, необходимо проверить правильность установки посадочного курса выбранной ВПП на навигационных приборах. При несоответствии посадочного курса, установленного на приборе, немедленно отключить автоматический режим и, не допуская превышения допустимого крена, перейти на ручное управление и выполнить 4-й разворот в штурвальном режиме. Указанный выше резерв времени позволит экипажу установить правильный посадочный курс и успеть до входа в глиссаду вновь подключить автоматический режим.
Отсутствие резерва времени может привести к поспешным и ошибочным действиям – как на 4-м развороте, так и в момент входа в глиссаду, что недопустимо. В таком случае необходимо немедленно уйти на второй круг, исключив спешку и суету при снижении по глиссаде.
Если крен в процессе 4-го разворота превышает ограничение по РЛЭ, необходимо оценить остаток времени до входа в глиссаду, отключить автоматический режим и выполнить разворот в штурвальном режиме, выдерживая крен не более рекомендуемого РЛЭ. При этом возможен проворот, компенсировать который следует упреждающим, обратным, вдвое меньшим креном, с тем, чтобы колебания по курсу были затухающими.

При заходе по любой системе важнейшую роль играют следующие факторы:

— серьезная предпосадочная подготовка, особенно в условиях минимума погоды;
— распределение обязанностей и взаимодействие на заходе;
— строгое выполнение технологии работы экипажа;
— взаимоконтроль;
— уверенность в своем профессионализме;
— спокойная, деловая обстановка в кабине;
— постоянная готовность к уходу на второй круг;
— оценка обстоятельств захода и действий всех членов экипажа с точки зрения здравого смысла.

Что такое КГС в фильме «Призрак», почему нельзя посадить самолёт, если выключена?

Юрий Гордеев, один из основателей авиаконструкторской компании садится за руль пьяным и врезается на дороге в опору моста. После такой аварии выжить не удалось и Юру отвозят в морг, но через 9 дней должен быть триумф всей его конструкторской жизни, ведь он вместе со своим приятелем Геной создали один из лучших самолётов в мире и должны были представить его на авиашоу в Жуковском. Разве можно умереть в такой день! и вот призрак Юрия бродит по городу, ища невинную душу с которой он должен осуществить мечту всей своей жизни. Этим невинным юнцом оказывается «тюлень» Ваня Кузнецов из 8 «А». Теперь нужно поставить Ваню на путь истинный и использовать его в своих интересах, чтобы завершить жизненный путь.

Призрак

Год выпуска : 2015
Жанр : Фантастика, Комедия, Мистика
Страна : Россия
Сценаристы : Олег Маловичко, Андрей Золотарев, творческая группа «Сахар, 1kg»
Режисер : Александр Войтинский
Актёры : Фёдор Бондарчук, Ян Цапник, Семен Трескунов, Анна Антонова, Софья Райзман, Ани Петросян, Игорь Угольников, Ксения Лаврова-Глинка, Руслан Садковский, Алексей Лукин,
Кинокомпания : Кинокомпания СТВ, «Молния Пикчерз»
Прокат : «Наше кино»

В фильме «Призрак» что такое КГС, почему нельзя посадить самолёт, если выключена?

Система КГС, без которой даже такой профессиональный пилот, как Юрий Гордеев не решился посадить самолёт на посадочную полосу, не что иное, как посадка самолёта по приборам при помощи Курсо-Глиссадной системы, что и образует абревеатуру из первых букв слов — КГС.

Принцип работы КГС заключается в заимодействии двух радиомаяков, одного горизонтальной направленности — курсового (КРМ), а второго вертикальной направленности — глиссадного (ГРМ).

Каждый маяк при помощи диапазона частот создаёт вертикальную и соответственно горизонтальную сетку нахождения посадочной полосы, частоты этих маяков улавливают приборы самолёта и пилот совмещает их в нулевом секторе летя по которому самолёт плавно опускается на посадочную полосу и пилоту даже нет необходимости наблюдать что происходит за бортом самолёта сквозь стекло.
Система КГС довольно хорошо справляется со своей работой при посадке самолётов и даже при переходе на более современные системы, КГС всё-равно будут оставлять на посадочных полосах, как резервную систему, так как долгие годы она исправно служит во многих аэропортах мира.

Системы радионавигации, используемые самолётами для безопасной посадки, небезопасны и подвержены взлому


Самолёт в демонстрации атаки на радио из-за поддельных сигналов КГС садится правее посадочной полосы

Практически любое воздушное судно, поднимавшееся в воздух в последние 50 лет – будь то одномоторный самолёт «Сессна» или авиалайнер-гигант на 600 посадочных мест – пользовалось помощью радиостанций для безопасного приземления в аэропортах. Эти курсо-глиссадные системы, КГС (англ. ILS, instrument landing system), считаются системами точного сближения, поскольку, в отличие от GPS и других навигационных систем, они обеспечивают жизненно важную информацию в реальном времени по поводу горизонтальной ориентации самолёта по отношению к посадочной полосе и вертикального угла снижения. Во многих условиях – особенно во время приземлений в тумане или под дождём ночью – эта радионавигация остаётся главным способом гарантировать, что самолёт коснётся земли в начале полосы и ровно посередине.

Как многие другие технологии, созданные в прошлом, в КГС не предусматривали защиту от взлома. Радиосигналы не шифруются, и их аутентичность не подтверждается. Пилоты просто предполагают, что получаемые их системами звуковые сигналы на закреплённой за аэропортом частоте – это настоящие сигналы, транслируемые оператором аэропорта. В течение многих лет такой недостаток безопасности практически никого не беспокоил, в основном потому, что стоимость и сложность подделки сигналов делала атаки бессмысленными.

Но теперь исследователи разработали недорогой метод взлома, поднимающий вопросы о безопасности КГС, используемой практически в каждом гражданском аэропорту индустриального мира. Используя радиостанцию за $600 с программным управлением, исследователи могут подделать сигналы аэропорта так, что навигационные инструменты пилота будут показывать, что самолёт сбился с курса. Согласно обучению, пилот должен исправить скорость снижения или ориентацию судна, тем самым создавая угрозу происшествия.

Одна технология атаки состоит в том, что поддельные сигналы говорят о том, что угол снижения меньше, чем есть на самом деле. Подделанное сообщение содержит т.н. сигнал «принять вниз», сообщающий пилоту о необходимости увеличить угол снижения, что возможно, приведёт к тому, что самолёт коснётся земли до начала посадочной полосы.

На видео показан иным образом подделанный сигнал, который может нести угрозу самолёту, заходящему на посадку. Атакующий может отправить сигнал, сообщающий пилоту, что его самолёт находится левее осевой линия посадочной полосы, когда на самом деле самолёт находится точно по центру. Пилот среагирует, уводя самолёт вправо, из-за чего в итоге сместится в сторону.

Исследователи из Северо-восточного университета в Бостоне консультировались с пилотом и экспертом по безопасности, и осторожно отмечают, что подобная подделка сигналов с небольшой вероятностью приведёт к аварии в большинстве случаев. Сбои в работе КГС – известная угроза безопасности перелётов, и опытные пилоты проходят подробное обучение тому, как на них реагировать. Пилоту в ясную погоду будет легко заметить, что самолёт не выровнен по осевой линия полосы, и он сможет уйти на второй круг.

Ещё одна причина для разумного скептицизма – это сложность выполнения атаки. Кроме программируемой радиостанции потребуются направленные антенны и усилитель. Всё это оборудование будет довольно трудно тайком пронести в самолёт, если хакер захочет провести атаку с борта самолёта. Если же он решит атаковать с земли, потребуется очень много работы для того, чтобы выровнять оборудование с посадочной полосой, не привлекая внимания. Более того, аэропорты обычно отслеживают наличие интерференции на особо важных частотах, из-за чего атаку, возможно, остановят вскоре после начала.

В 2012 году исследователь Брэд Хейнс, известный под позывным Renderman, раскрыл уязвимости в системе АЗН-В (автоматическое зависимое наблюдение-вещание), которую самолёты используют для определения их местоположения и передачи данных другим самолётам. Он подытожил трудности реальной подделки КГС-сигналов так:

Если всё сойдётся – местоположение, скрытое оборудование, плохие погодные условия, подходящая цель, хорошо мотивированный, умный и обладающий финансовыми возможностями атакующий – что получится? В самом худшем случае самолёт приземлится на траву, возможны травмы или летальные случаи, однако безопасная разработка самолётов и команды быстрого реагирования обеспечивают очень малую вероятность огромного пожара с потерей всего самолёта. При этом в подобном случае посадка будет приостановлена, и атакующий уже не сможет это повторить. В лучшем случае, пилот заметит несоответствие, испачкает штаны, увеличит высоту, зайдёт на второй круг, и сообщит, что с КГС что-то не так – аэропорт начнёт расследование, что означает, что атакующий уже не захочет оставаться поблизости.

Так что, если всё сойдётся, то итог будет минимальным. Сравните это с соотношением результата к вложениям и экономический эффект от того случая, когда один козёл с дроном за $1000 два дня летал вокруг аэропорта Хитроу. Уж точно дрон был более эффективным и рабочим вариантом, чем такая атака.

И всё же, исследователи говорят, что риски существуют Самолёты, не попадающие при посадке в глиссаду – воображаемую линию, которой самолёт следует при идеальной посадке – гораздо труднее обнаружить даже в хорошую погоду. Более того, некоторые загруженные аэропорты во избежание задержек указывают самолётам не спешить с уходом на второй круг даже в условиях плохой видимости. Инструкции по посадке от Федерального управления гражданской авиации США, которым следуют многие аэропорты США, указывают, что такое решение следует принимать на высоте всего в 15 м. Подобные инструкции действуют и в Европе. Они оставляют пилоту очень мало времени на то, чтобы безопасно прервать посадку, если визуально окружающие условия не совпадут с данными от КГС.

«Обнаружение и восстановление в случае отказа любых инструментов во время критически важных посадочных процедур – одна из самых сложных задач современной авиации», — писали исследователи в своей работе под названием «Беспроводные атаки на курсо-глиссадные системы воздушных судов», принятой на 28-м симпозиуме по безопасности USENIX. «Учитывая то, насколько сильно пилоты полагаются на КГС и в целом на инструменты, отказ и злонамеренное вмешательство могут привести к катастрофическим последствиям, особенно в процессе автономных подлётов и полётов».

Что происходит с отказами КГС

Несколько приземлений, чуть не приведших к катастрофе, демонстрируют опасность отказов КГС. В 2011 году полёт SQ327 сингапурских авиалиний со 143-мя пассажирами и 15-ю членами команды на борту неожиданно накренился влево, находясь в 10 метрах над посадочной полосой в аэропорту Мюнхена в Германии. После посадки Боинг 777-300 отклонился влево, потом повернул направо, пересёк осевую линию, и остановился, когда шасси находилось в траве справа от посадочной полосы.

В отчёте об инциденте, опубликованный немецкой федеральной комиссией по расследованию происшествий с воздушными судами, написано, что самолёт промахнулся мимо точки посадки на 500 м. Следователи сказали, что одним из виновников инцидента стало искажение сигналов курсового посадочного радиомаяка взлетающим самолётом. Хотя о пострадавших не сообщалось, это событие подчеркнуло серьёзность отказа систем КГС. Среди других инцидентов с отказом КГС, чуть не окончившихся трагически, числится новозеландский рейс NZ 60 в 2000-м и полёт компании Ryanair FR3531 в 2013. На видео объясняется, что пошло не так в последнем случае.

Вайбхаб Шарма заведует делами компании из Кремниевой долины, занимающейся безопасностью, по всему миру, и летает на небольших самолётах с 2006 года. У него также есть лицензия оператора любительской связи, и он участвует на общественных началах в гражданском воздушном патруле, где прошёл обучение на спасателя и оператора радио. Он управляет самолётом в симуляторе X-Plane, демонстрируя атаку с подменой сигналов, заставляющую самолёт приземляться справа от посадочной полосы.

Шарма рассказал нам:

Он сказал, что у атак есть потенциал угрожать как небольшим самолётам так и большим реактивным воздушным судам, однако по разным причинам. Небольшие самолёты движутся с меньшими скоростями. Это даёт пилотам время на реагирование. У крупных реактивных самолётов, с другой стороны, в команде больше членов, способных отреагировать на неблагоприятные события, при этом пилоты таких судов обычно обучаются чаще и тщательнее.

Он сказал, что важнее всего для крупных и малых самолётов будет оценить окружающие условия, в частности, погоду, во время посадки.

«Подобная атака, вероятно, будет более эффективной, когда пилотам придётся в большей степени полагаться на приборы для выполнения успешной посадки, — сказал Шарма. – Это могут быть ночные приземления в условиях плохой видимости, или комбинация плохих условий с загруженным воздушным пространством, требующая от пилотов большей загруженности, из-за чего они сильно зависят от автоматизации».

Аанджан Ранганатан, исследователь из Северо-восточного университета, помогавший в разработке атаки, рассказал нам, что на помощь GPS при отказе КГС рассчитывать почти не приходится. Отклонения от посадочной полосы при эффективной атаке с подменой составят от 10 до 15 метров, поскольку всё, что будет больше, пилоты и авиадиспетчеры смогут заметить. GPS с большим трудом сможет обнаружить подобные отклонения. Вторая причина – подменить сигналы GPS очень легко.

«Я могу подменить GPS параллельно с подменой КГС, — сказал Ранганатан. – Весь вопрос в степени мотивации атакующего».

Предшественник КГС

Испытания КГС начались ещё в 1929 году, и первую рабочую систему развернули в 1932-м в немецком аэропорту Берлин-Темпельхоф.

КГС остаётся одной из самых эффективных посадочных систем. Иные подходы, к примеру, всенаправленный азимутальный радиомаяк, приводной радиомаяк, глобальная система позиционирования и подобные спутниковые системы навигации считаются неточными, поскольку дают только горизонтальную или поперечную ориентацию. КГС же считается точной системой сближения, поскольку даёт как горизонтальную, так и вертикальную (глиссада) ориентацию. В последние годы неточные системы использовались всё реже. КГС всё чаще связывали с автопилотами и автопосадочными системами.


Как работает КГС: курсовой посадочный радиомаяк [localizer], наклон глиссады [glideslope] и маркерные радиомаяки [marker beacon]

У КГС есть два ключевых компонента. Курсовой посадочный радиомаяк сообщает пилоту, смещён ли самолёт влево или вправо от осевой линии посадочной полосы, а наклон глиссады говорит, не слишком ли велик угол спуска для того, чтобы самолёт не промахнулся мимо начала полосы. Третий компонент – маркерные радиомаяки. Они работают как вехи, позволяющие пилоту определить расстояние до полосы. С годами их всё чаще заменяют GPS и другими технологиями.

Курсовой посадочный радиомаяк использует два набора антенн, излучающих два разных по высоте звука – один на 90 Гц, и другой на 150 Гц – причём на частоте, назначенной одной из посадочных полос. Антенные решётки расположены с обеих сторон полосы, обычно после точки взлёта, и так, чтобы звуки взаимно уничтожались, когда садящийся самолёт расположен прямо над осевой линией полосы. Индикатор отклонения показывает вертикальную линию в центре.

Если самолёт отклоняется вправо, звук на 150 Гц становится всё слышнее, из-за чего указатель индикатора отклонения двигается влево от центра. Если самолёт отклоняется левее, слышнее становится звук на 90 Гц, и указатель двигается вправо. Курсовой посадочный радиомаяк, конечно, не может полностью заменить визуальный контроль положения самолёта, он даёт ключевое и очень интуитивное средство ориентации. Пилотам нужно просто удерживать указатель в центре, чтобы самолёт находился точно над осевой линией.

Наклон глиссады работает примерно также, только он показывает угол снижения самолёта относительно начала посадочной полосы. Когда угол самолёта слишком мал, слышнее становится звук на 90 Гц, и инструменты показывают, что самолёту надо снижаться. Когда спуск слишком резкий, сигнал на 150 Гц говорит о том, что самолёту надо взять выше. Когда самолёт остаётся на предписанном угле наклона глиссады примерно в три градуса, сигналы взаимно уничтожаются. Две глиссадные антенны расположены на вышке на определённой высоте, определяемой углом наклона глиссады, подходящим для конкретного аэропорта. Вышка обычно расположена недалеко от зоны касания полосы.

Безупречная подделка

Атака исследователей из Северо-восточного университета использует имеющиеся в продаже программные радиопередатчики. Эти устройства, продающиеся по $400-$600, передают сигналы, притворяющиеся настоящими сигналами, отправленными КГС аэропорта. Передатчик злоумышленника может находиться как на борту атакуемого самолёта, так и на земле, на расстоянии до 5 км от аэропорта. Пока сигнал злоумышленников превосходит по мощности настоящий сигнал, приёмник КГС будет воспринимать сигнал атакующего, и демонстрировать ориентацию относительно вертикальной и горизонтальной траектории полёта, запланированную злоумышленником.

Если подмена организована плохо, пилоту станут видны внезапные или беспорядочные изменения показаний приборов, которые он примет за неисправность КГС. Чтобы подделку было труднее распознать, атакующий может уточнить точное расположение самолёта используя АЗН-В, систему, ежесекундно передающую местонахождение самолёта по GPS, высоту, скорость относительно земли, и другие данные на наземные станции и другие суда.

Используя эту информацию, атакующий может начать подмену сигнала, когда приближающийся самолёт сместился влево или вправо относительно посадочной полосы, и отправить ему сигнал о том, что самолёт идёт ровно. Оптимальным временем для атаки будет момент, когда самолёт только что прошёл мимо путевой точки, как показано на демонстрационном видео в начале статьи.

Затем атакующий может применить алгоритм коррекции и генерации сигнала в реальном времени, который будет постоянно подправлять злонамеренный сигнал, чтобы гарантировать, что смещение относительно правильного пути будет соответствовать всем перемещениям самолёта. Даже если атакующему не хватит навыков для того, чтобы сделать безупречный поддельный сигнал, он сможет так запутать КГС, что пилот не сможет на неё полагаться при приземлении.

Один вариант подделки сигнала известен, как «затеняющая атака». Атакующий отправляет специально подготовленные сигналы с мощностью большей, чем сигналы передатчика аэропорта. Передатчику злоумышленника для этого обычно потребуется отправлять сигналы мощностью в 20 Вт. Затеняющие атаки облегчают проведение убедительной подмены сигнала.


Затеняющая атака

Второй вариант подмены сигнала известен, как «однотонная атака». Его преимущес тво в том, что можно отправлять звук одной частоты с мощностью меньшей, чем у КГС аэропорта. У него есть несколько недостатков, например, атакующему необходимо точно знать специфику самолёта – к примеру, расположение его КГС-антенн.


Однотонная атака

Отсутствие лёгких решений

Исследователи говорят, что пока нет способов устранить угрозу атак с подменой. Альтернативные технологии навигации – включая всенаправленный азимутальный радиомаяк, приводной радиомаяк, глобальную систему позиционирования и подобные спутниковые системы навигации – представляют собой беспроводные сигналы, не имеющие механизма аутентификации, и, следовательно, подвержены атакам подмены. Более того, информацию по горизонтальной и вертикальной траектории подлёта способны дать только КГС и GPS.

В своей работе исследователи пишут:

В федеральном управлении гражданской авиации США сообщили, что у них нет достаточной информации по поводу проведённой исследователями демонстрации, чтобы давать комментарии.

Эта атака и значительный объём проведённого исследования впечатляют, но на главный вопрос в работе нет ответа – насколько вероятно, что кто-нибудь захочет затратить усилия на реализацию подобной атаки на самом деле? Другие типы уязвимостей, к примеру, позволяющих хакерам удалённо устанавливать вредоносные программы на компьютерах пользователей, или обходить популярные системы шифрования, легко монетизировать. С атакой с подменой КГС это не так. В эту же категорию попадают опасные для жизни атаки на кардиостимуляторы и другие медицинские устройства.

И хотя мотивацию для подобных атак увидеть тяжелее, было бы ошибкой отметать их возможность. В отчёте, опубликованном в мае C4ADS, некоммерческой организацией, освещающей проблемы глобальных конфликтов и межгосударственной безопасности, указано, что Российская федерация часто занималась широкомасштабными испытаниями нарушений работы системы GPS, в результате которых навигационные системы кораблей ошибались в своём местоположении на 65 миль и более [на самом деле в отчёте говорится о том, что во время открытия Крымского моста (то есть, не «часто», а всего один раз) глобальную систему навигации сбивал передатчик, расположенный на этом мосту, и его работа ощущалась даже близ Анапы, расположенной в 65 км (а не милях) от этого места. «А так всё верно» (с) / прим. перев.].

«У Российской федерации есть относительное преимущество в использовании и разработке возможностей обмана систем глобальной навигации», — предупреждает отчёт. «Однако малая стоимость, доступность в открытой продаже, и простота использования подобных технологий, даёт не только государствам, но и мятежникам, террористам и преступникам широкие возможности по дестабилизации государственных и негосударственных сетей».

И хотя подмена КГС кажется эзотерикой в 2019-м, вряд ли будет таким уж фантастическим предположение о том, что в грядущие годы она станет более привычным делом, по мере того, как технологии атак будут становиться понятнее, а программно управляемые радиопередатчики – распространённее. Атаки на КГС не обязательно проводить для того, чтобы вызывать аварии. Их можно проводить для нарушения работы аэропортов, так, как незаконные дроны привели к закрытию аэропорта Гатвик в Лондоне в прошлом декабре, за несколько дней до рождества, а три недели спустя — аэропорта Хитроу.

«Деньги – это одна мотивация, а демонстрация силы – другая, — сказал Ранганатан. – С точки зрения защиты эти атаки весьма критичны. Об этом нужно позаботиться, поскольку в этом мире найдётся достаточно людей, которые захотят продемонстрировать силу».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *