KnowHow

GEOFENCE (ang. fence – ogrodzenie) to funkcja autopilot wykorzystująca dane z systemu nawigacji satelitarnej GNSS. Przy pomocy tej funkcji zapisywane są w dronie dane geograficzne o strefach NFZ. Dron porównuje swoją aktualną pozycją z wczytanymi danymi i w zależności od wyniku porównania:

• nie włączy silników (nie pozwoli na start), jeśli znajduje się w środku strefy NoFlyZone
• nie wleci w strefę NoFlyZone, jeśli wystartował spoza tej strefy

Strefy NoFlyZone (NFZ) nie są to strefy lotnicze i najczęściej nie pokrywają się ze strefami geograficznymi!

Strefy NFZ są elementem GEOFENCINGu zdefiniowanym najczęściej przez producenta systemu BSP. Firma DJI stosuje ten system we wszystkich dronach.

Każdy statek powietrzny, niezależnie od tego czy jest załogowy czy bezzałogowy lata w powietrzu, które w lotnictwie nazywane jest przestrzenią powietrzną. Polska przestrzeń powietrzna nazywa się FIR Warszawa lub FIR EPWW. W przestrzeni powietrznej mogą znajdować się piloci samolotów, szybowców, paralotni, samolotów bojowych, balonów na gorące powietrze, itp.

Pilot BSP musi znać zasady i przepisy obowiązujące użytkowników przestrzeni powietrznej. Są one zebrane w Ustawie Prawo Lotnicze, która obowiązuje każdego pilota wykonującego lot w przestrzeni powietrznej również pilota latającego modelem zdanie sterowanym lub bezzałogowym statkiem powietrznym.

Przestrzeń powietrzna jest ogólnodostępna dla wszystkich użytkowników. Wydaję się, że koryto rzeki to obszar nad którym można latać dronami bez ograniczeń. Jednak w przypadku awarii silnika w powietrzu, pilot samolotu może wybrać rzekę jako jedyne miejsce do bezpiecznego wylądowania. Dlatego też nie można wykluczać spotkania załogowego statku powietrznego w żadnym miejsca.

Są jednak takie miejsce w których prawdopodobieństwo spotkanie załogowego statku powietrznego jest większe ze względu na lotnisko lub lądowisko. Jeśli pilot BSP lata w pobliżu wymienionych niżej stref lotniczych to prawdopodobieństwo spotkania załogowego statku powietrznego zbliża się do jedynki:

• CTR (strefa kontrolowana lotniska) – lotnictwo pasażerskie, transportowe i inne
• ATZ (strefa ruchu lotniskowego) – loty szybowców, samolotów lekkich i inne
• MCTR (strefa kontrolowane lotnictwa wojskowego) – wojskowe samoloty transportowe, samoloty bojowe i inne
• Lądowiska przy szpitalach – śmigłowce Lotniczego Pogotowia Ratunkowego

Przepisy nakładają na pilota obowiązek zapewnienia bezpieczeństwa na ziemi i w powietrzu. Pilot wykonujący operację z użyciem systemu BSP zachowuje szczególną ostrożność, unika działania lub zaniechania, które mogłoby stwarzać zagrożenia bezpieczeństwa ruchu lotniczego, statku powietrznego lub życia lub zdrowia załogi lub pasażerów znajdujących się na jego pokładzie.

Co więcej pilot wykonuje operację z użyciem systemu BSP Pilot w sposób umożliwiający uniknięcie kolizji z innym statkiem powietrznym oraz daje pierwszeństwo drogi załogowym statkom powietrznym. To oznacza, że pilot BSP musi mieć świadomość zasad obowiązujących w powietrzu w szczególności zachowania na kursie kolizyjnym.

Pilota załogowego statku latającego będąc na kursie kolizyjnym z innym statkiem powietrznym (również bezzałogowym) zawsze będzie wykonywał unik w prawo i tego samego manewru będzie oczekiwał od opozyta. Dlatego pilot drona musi umieć sterować bezzałogowym statkiem powietrznym w stopniu umożliwiającym uniknięcie kolizji.

Loty wyżej niż 120m AGL są możliwe w kategorii otwartej jedynie w przypadku lotu w odległości do 50 metrów w poziomie od sztucznej przeszkody o wysokości przekraczającej 105 metrów. Wtedy wysokość lotu można zwiększyć o maksymalnie 15 metrów powyżej wysokości tejże przeszkody.

Loty wyżej niż 120m AGL są możliwe w kategorii szczególnej w dwóch przypadkach:

1. Po uzyskaniu zezwolenia Prezesa ULC na loty wykraczające poza scenariusze standardowe.
2. Zgodnie z treścią rozdziału: UAS.NSTS-01.020 Warunki wykonywania lotów: „2) w przypadku lotu bezzałogowym statkiem powietrznym w operacji VLOS, w odległości do 50 metrów w poziomie od sztucznej przeszkody o wysokości przekraczającej 105 metrów, maksymalną wysokość operacji można zwiększyć o maksymalnie 15 metrów powyżej wysokości przeszkody”.

Ad. 1. Scenariusze standardowe określają zasady lotów dronami i nakładają na pilota BSP pewne ograniczenia. Jednym z głównym ograniczeń operacji lotniczych z użyciem BSP wykonywanych w kategorii otwartej (A1/A2/A3) i szczególnej (scenariusze standardowe) jest wysokość lotu, która nie może być większa niż 120m AGL. Wyjątkiem jest omijanie przeszkód o wysokości większej niż 105m AGL.

Ad. 2. Niektóre loty nie mieszczą się w zasadach scenariuszy standardowych, ponieważ wymagają większej wysokości. Co można wtedy zrobić, żeby wykonać lot zgodnie z prawem powyżej ustawowego limitu 120m AGL? Należy skorzystać z możliwości wystąpienia do Prezesa ULC o pozwolenie na wykonywania lotów z użyciem BSP wykraczających poza scenariusze standardowe. W tym celu należy opracować koncepcję operacji, przygotować analizę ryzyka tej operacji (z wykorzystaniem metodyki SORA) i wypełnić wniosek. Rozpatrzenie wniosku trwa 30 dni. Jeśli w ocenie nadzoru lotniczego operatora wnioskujący użył odpowiednich metod mitygacji ryzyka na ziemi i w powietrzu, wydawane jest czasowe pozwolenie na operację objęte wnioskiem.

W Polsce na dzień 1 sierpień 2024 roku obowiązuje 8 narodowych scenariuszy standardowych. Standardowe scenariusze narodowe określają zasady latania dronami w kategorii szczególnej na terenie danego kraju. Obowiązują jedynie w okresie przejściowym, który kończy się 31 grudnia 2025 roku. Zostały opracowane przez Prezesa Urzędu Lotnictwa Cywilnego, który w Polsce pełni rolę nadzoru lotniczego.

Po okresie przejściowym będę obowiązywać na terenie Unii Europejskiej scenariusze standardowe opracowane przez agencję EASA i załączone do rozporządzenia 2019/947. Na dzień 1 sierpień 2024 roku obowiązują dwa scenariusze standardowe: STS-01 (VLOS) i STS-02 (BVLOS).

Każdy pilot BSP latający w kategorii szczególnej MUSI zapoznać się z treścią scenariusza według którego wykonuje lotu. Są tam zawarte wszystkie informacje, potrzebne to wykonania lotu zgodnego z prawem. Tekst scenariuszy znajdziesz w rozdziale: narodowe scenariusze standardowe NSTS.

Pilot BSP powinien również zapoznać się z treścią dwóch wytycznych Prezesa ULC.

Współczesne drony zawdzięczają swoją popularność między innymi odbiornikowi nawigacji satelitarnej GNSS. To właśnie przy pomocy tego odbiornika autopilot jest w stanie określić swoją pozycję w przestrzeni powietrznej i bezpiecznie wrócić do punktu startu, w przypadku utraty zasięgu radiowego.

Moduł nawigacji satelitarnej GNSS określa położenie BSP poprzez analizę sygnału radiowego który dociera do odbiornika z satelitów geostacjonarnych. Sygnał nawigacji satelitarnej jest nadawany w paśmie L1/L2 i ma częstotliwość powyżej 1GHz czyli jest mikrofalą radiową. Mikrofala radiowa propaguje gorzej w wilgotnym powietrzu. Dlatego w pochmurne dni widocznych satelitów w systemie autopilota jest mniej.

System GNSS składa się z trzech konstelacji satelitów, należących do różnych systemów nawigacji satelitarnej:

1. GPS to najstarszy system nawigacji satelitarnej należący do Amerykanów. Fale radiowe tego systemu mają częstotliwości: 1575,42 MHz (L1), 1227,60 MHz (L2), 1381,05 MHz (L3) i 1176,45 MHz (L5), ale tylko dwie pierwsze częstotliwości są udostępnione do zastosowań cywilnych.
2. Galileo to europejski system nawigacji satelitarnej.
3. GLONASS jest rosyjskim system nawigacji satelitarnej.

Zasada działania systemu GNSS polega na triangulacyjnym pomiarze odległości przez analizę czasu dotarcia sygnałów radiowych z satelitów geostacjonarnych do anteny odbiornika zainstalowanej na dronie.

Instytucje lotnicze należy rozróżniać, ponieważ prędzej czy później, każdy operator SBSP i pilot BSP będzie miał z nimi styczność. Z punktu widzenia osoby wykonującej loty bezzałogowe w Polsce ważne są dwa organy lotnicze, pełniące różne funkcje:

1. Prezes Urzędu Lotnictwa Cywilnego (w skrócie: Prezes ULC lub ULC)
2. Polska Agencja Żeglugi Powietrznej (w skrócie: PAŻP lub PANSA)

Dodatkową instytucją lotniczą, którą ma związek z dronami jest Europejska Agencja do spraw Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA). To właśnie ona jest odpowiedzialna za dwa rozporządzenia, określające zasady wykonywania lotów we wszystkich krajach należących do Unii Europejskie:

• Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2019/945 z dnia 12 marca 2019 r. w sprawie bezzałogowych systemów powietrznych oraz operatorów bezzałogowych systemów powietrznych z państw trzecich
• Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2019/947 z dnia 24 maja 2019 r. w sprawie przepisów i procedur dotyczących eksploatacji bezzałogowych statków powietrznych

Zdarzenia lotnicze to sytuacje w których lot statku powietrznego odbiegał od normy z różnych przyczyn: technicznych, operacyjnych czy ludzkich. Zdarzenia lotnicze dzielą się na:

• wypadki lotnicze
• incydenty lotnicze

Różnica pomiędzy wypadkiem a incydentem polega na tym, że w wypadku lotniczym została poszkodowana jakaś osoba.

Kiedy wezwać Policję?

Policja musi być zawiadomiona po wystąpieniu wypadku lotniczego. Dla przykładu:

• Uderzenie osoby dronem który spadł
• Pokaleczenie ciała po zetknięciu ze śmigłami

to zdarzenia które klasyfikują się pod wypadki lotnicze z udziałem BSP.

Jak zgłosić incydent?

Do zgłaszania incydentów lotniczych należy wykorzystać europejski system zgłoszeń, dostępny pod adresem: https://e2.aviationreporting.eu/reporting

Więcej informacji na ten temat znajduje się na stronie ULC: https://www.ulc.gov.pl/pl/powiadamianie-o-zdarzeniach-lotniczych

Przed datą wprowadzenie systemu ECCAIRS 2.0 zgłoszenie można być realizować przez Centralną Bazę Zgłoszeń ULC dostępną pod adresem: cbz.gov.pl.

Praca PKBWL

Do tej pory w Polsce był jeden wypadek lotniczy z udziałem drona oraz trzy incydenty lotnicze z udziałem bezzałogowego statku powietrznego. Na stronie PKBWL znajduje się rejestr zdarzeń w którym można odnaleźć interesujące zdarzenie lotnicze: https://pkbwl.gov.pl/rejestr-zdarzen/

Dla hasła DRON można znaleźć jeden wypadek lotniczy:

Państwowa Komisja Badania Wypadków Lotniczych po zbadaniu sprawy, stworzyła raport końcowy w którym zawarte zostały zalecenia dotyczące bezpieczeństwa:
https://pkbwl.gov.pl/images/raporty/Raport_Ko%C5%84cowy_4305_19.pdf

Dla hasła BEZZAŁOGOWY można znaleźć trzy incydenty lotnicze:

Z punktu widzenie operatora lub pilota systemu BSP ważne jest rozróżnianie i znajomość dwóch organów lotniczych w Polsce z którymi będzie miał on styczność podczas wykonywania lotów bezzałogowymi statkami powietrznymi (dronami):

1. Prezes Urzędu Lotnictwa Cywilnego (Prezes ULC)
2. Polska Agencja Żeglugi Powietrznej (PAŻP lub PANSA ang. Polish Air Navigation Services Agency)

Ad. 1) Prezes ULC zajmuje się nadzorem na rynkiem lotniczym w Polsce (również bezzałogowym), kwalifikacjami pilotów BSP, rejestrem operatorów SBSP, inspekcjami doraźnymi z użyciem aparatury skanującej (np.: AeroScope), kontrolami planowanymi i nieplnowanymi: operatorów, pilotów, podmiotów szkolących i wyznaczonych operatorów egzaminujących.

Ad. 2) PAŻP zajmuje się polską przestrzenią powietrzną, która nazywa się w lotnictwie FIR Warszawa (w skrócie: FIR EPWW). To z pracownikami PAŻP pilot BSP ma do czynienia po zrobieniu obowiązkowego check-inu w aplikacji Drone Radar.

Warto wiedzieć, że jest jeszcze jedna organizacja, wpływająca na kształt przepisów lotnictwa bezzałogowego w Europie. Jest nią Agencja Unii Europejskiej ds. Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA ang. European Union Aviation Safety Agency). Jest ona odpowiedzialna za rozporządzenia regulujące cywilne lotnictwo bezzałogowe w Europie:

• Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2019/945 z dnia 12 marca 2019 r. w sprawie bezzałogowych systemów powietrznych oraz operatorów bezzałogowych systemów powietrznych z państw trzecich
• Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2019/947 z dnia 24 maja 2019 r. w sprawie przepisów i procedur dotyczących eksploatacji bezzałogowych statków powietrznych

Jak zapamiętać, który organ lotniczy za co odpowiada?

1. ULC jest urzędem i jak każdy inny urząd w Polsce jest odpowiedzialny za ustalanie, nadzorowanie i egzekwowanie przepisów od osób które mu podlegają. W tym wypadku od operatów i pilotów.
2. W powietrzu podobnie jak w wodzie można żeglować, a tym jak sama nazwa wskazuje zajmuje się PAŻP. Odpowiada więc za przestrzeń powietrzną po której żeglują statki latającej również bezzałogowe.

KV silnika to jeden z najważniejszych jego parametrów. Silnik BLDC to maszyna elektryczny, która zmienia energię prądu elektrycznego płynącego w jego uzwojeniach na energię mechaniczną. Energię tę po zainstalowaniu śmigła na wale silnika można wykorzystać do wytworzenia siły ciągu. Siła ciągu będzie tym większa im większa będzie prędkość obrotowa śmigła połączonego z silnikiem. Współczynnikiem proporcjonalności jest właśnie KV silnika.

Z konstrukcji danego silnika wynikają jego parametry. Jednym z najważniejszych parametrów silnika BLDC jest jego KV. Zależy on między innymi od liczby uzwojeń nawiniętych na jeden ząbek stojana, od konfiguracji uzwojeń. Parametr ten określa liczbę obrotów na minutę, która przypada na 1 Volt przyłożonego napięcia. Paremetr KV jest podawany w jednostkach:

• obr./min. / V
• RPM / V

Silnik o KV=100 zasilany z akumulatora o napięciu 22,2V, wysterowany na 100% przez sterownik silnika, osiągnie maksymalną prędkość 2220 obr./min. (100 obr. na min. / V * 22,2V). Jeśli napięcie na akumulatorze spadnie do 18V to ten sam silnik będzie mógł rozkręcić się tylko do prędkości 1800 obr./min. W takim przypadku śmigło nie będzie mogło wytworzyć takiej siły ciągu jak w przypadku w pełni naładowanego akumulatora.

Jeśli maksymalna prędkość obrotowa silnika zależy od wartości napięcia, to jasnym staje się, dlaczego drony latają lepiej na w pełni naładowanym akumulatorze. I nie trzeba dalej tłumaczyć dlaczego kontrola napięcia akumulatora w dronie jest kluczowa dla bezpiecznego lotu.

Warto pamiętać, że akumulatory LiPo, nie powinny być rozładowywane poniżej napięcie 3,65V na jedną celę. Dobrze eksploatowane akumulatory wystarczają na dłużej.

Pozostałymi parametrami silnika BLDC są:

• moc elektryczna, która pobiera on ze źródła zasilania [W]
• średnica wirnika [mm]
• masa silnika [g]
• konfiguracja biegunów (ilości magnesów) i ząbków (ilości uzwojeń)

W przypadku wielowirnikowców stosowane są głównie silniki typu outrunner. Mają one większy moment mechaniczny oraz mniejsze KV. Mniejsze KV silnika to mniejsze obroty potrzebne do napędzania śmigieł o małym skoku i większej średnicy. Większy moment mechaniczny jest potrzebny, aby zagwarantować nagłe zmiany obrotów, czyli duże zmiany siły ciągu. A te są wymagane przez komputer pokładowy do stabilizowania wielowirnikowca np: na dużym wietrze.