Ada pertanyaan menarik di wall Facebook milik admin ilmuterbang.com, " Apa sih bedanya GPWS dan EGPWS? ". Tidak terlalu sukar untuk menjawabnya, karena tinggal mencari manual sebuah pesawat yang mempunyai GPWS/EGPWS di internet dan mengirimkan linknya ke penanya. Tapi kalimat berikutnya sangat menarik. " Saya sudah bertanya tapi jawabannya berbeda-beda".. Nah loh...

Sebelum membahas tentang apa itu GPWS (Ground Proximity Warning System) dan perbedaannya dengan EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System), pertanyaan ini membuat saya bertanya kembali pada anda, para profesional penerbangan, "Apakah EGPWS bisa "melihat"/mendeteksi terrain di depan pesawat?", "Apakah EGPWS selalu memperlihatkan gambar terrain dengan benar di display navigasi?", " Benarkah EGPWS tidak pernah bisa menjadi alat yang berbahaya bagi anda sebagai penerbang?". Jika salah satu atau lebih jawaban anda adalah "YA" secara absolut maka anda perlu membuka manual pesawat anda untuk mempelajari kembali cara kerja EGPWS. Ada beberapa istilah yang perlu diketahui untuk mempelajari GPWS ini.

Terrain

Terrain adalah bentuk vertikal dan horisontal dari daratan. Jadi secara sederhana, apapun bentuknya dan berapapun tingginya, daratan bisa disebut sebagai terrain.

Radio Altimeter

Ketinggian atau altitude biasanya dideteksi dengan alat pendeteksi tekanan udara, karena itu altitude ditunjukkan oleh altimeter pesawat disebut juga pressure altitude. Ketinggian ini tidak absolut karena bergantung pada tekanan udara yang ada. Ada alat lain untuk mendeteksi ketinggian absolut dari daratan yang dilewati pesawat. Alat ini adalah radio altimeter dan bekerja seperti sonar di kapal selam yang mendeteksi sesuatu di depannya dengan gelombang radio. Bedanya di pesawat udara, gelombang radio ini hanya dipancarkan tegak lurus ke bawah untuk mengukur jarak pesawat dengan daratan.

Dalam gambar ditunjukkan bahwa ketinggian di indikator radio altimeter (sering juga disebut radar altitude) lebih kecil dari pada pressure altimeter. Indikasi/penunjukan nilai ketinggian dari radio altimeter ini juga akan berubah-ubah mengikuti kontur daratan yang ada di bawahnya.

Karena pesawat mendekati daratan hanya jika akan mendarat, maka biasanya penunjukkan radio altimeter akan berfungsi sekitar 2500 kaki dari permukaan daratan atau air. Jadi radio altimeter tidak akan ditampilkan pada waktu pesawat menjelajah di ketinggian jelajah.

Biarpun semua GPWS hampir sama cara kerjanya, tapi untuk memudahkan bahasan ini, maka sebaiknya kita mengambil contoh sebuah sistem di pesawat yang sama. Untuk kepentingan ini penulis mengambil pesawat Airbus A330 sebagai contoh dan anda dapat mengunduh file berikut yang merupakan pemaparan alat navigasi di pesawat A330 yang sistemnya serupa dengan A320 dan A340.

http://www.smartcockpit.com/site/pdf/download.php?file=plane/airbus/A330/systems/A330-Navigation.pdf

GPWS (Ground Proximity Warning System)

Secara umum maksudnya dari GPWS adalah alat peringatan jika pesawat mendekati daratan dengan tidak normal. Misalnya jika pesawat meluncur turun dan radio altimeter mendeteksi ketinggian pesawat makin dekat dengan daratan padahal flaps dan landing gear tidak dalam konfigurasi mendarat maka GPWS akan mengeluarkan peringatan secara audio "TOO LOW TERRAIN", atau "TOO LOW GEAR" atau "TOO LOW FLAPS" yang terdengar dengan keras.

Jadi biarpun radio altimeter bukan satu-satunya input, GPWS ini sangat bergantung pada Radio Altimeter (RA). Di pesawat A330 ini, GPWS mendapat input dari RA no 1. Seluruhnya ada 2 RA yang terpasang pada pesawat ini. (diagram yang ada di halaman 1.34.70 P2)

Sekarang kita sudah tahu bahwa GPWS dapat mengetahui ketinggian pesawat di atas terrain dan akan memperingatkan jika pesawat turun dengan tidak normal. Pelayanan GPWS ini meliputi 5 mode dasar (basic mode), yaitu:

1. Excessive rate of descent, pesawat turun dengan cepat sekali. Jika pesawat mulai turun dengan cepat dan di luar batas normal maka akan ada peringatan "SINK RATE!, SINK RATE!", jika pesawat bertambah cepat maka akan ada peringatan "PULL UP!, PULL UP".

2. Excessive terrain closure rate, jika pesawat tidak turun dengan cepat, tapi jarak dengan terrain di bawahnya berkurang dengan cepat maka akan ada peringatan "TERRAIN!, TERRAIN!" dan bisa diikuti dengan "PULL UP!, PULL UP" jika flaps dan roda tidak diturunkan.

3. Altitude loss after take off or go around, setelah lepas landas atau go around, pesawat malah turun bukannya naik maka akan menimbulkan peringatan "DON'T SINK!, DON'T SINK".

4. Unsafe terrain clearance when not in landing configuration, pesawat mendekati terrain/daratan tapi penerbang tidak menurunkan roda dan flaps untuk mendarat maka akan keluar peringatan "TOO LOW TERRAIN", atau "TOO LOW GEAR" atau "TOO LOW FLAPS".

5. Excessive deviation below glide slope, pesawat turun dari panduan glide slope yang diberikan oleh ILS (Instrument Landing System). Peringatannya berbunyi "GLIDE SLOPE!, GLIDE SLOPE!"

Semua peringatan di atas akan berbunyi di speaker, bahkan jika speaker dimatikan. GPWS yang lebih modern juga ada yang dilengkapi dengan mode 6 dan 7 yang bisa memberi peringatan untuk "Bank Angle" dan Windshear.

Anda bisa download video untuk melihat penerapan mode 1 sampai mode 7 di website:

http://www51.honeywell.com/aero/Products-Services/Avionics-Electronics/Egpws-Home3/GeneralInformation.html?c=21

EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System)

Penjelasan di atas tentang GPWS adalah sangat sederhana dan seperlunya saja.  Kesimpulannya yang paling penting adalah radio altimeter yang mengukur ketinggian pesawat dengan terrain di bawahnya adalah alat utama pendeteksi jarak pesawat dengan terrain di bawah pesawat. GPWS hanya bisa melihat ke bawah!.

Bagaimana dengan terrain di depan pesawat? GPWS tidak bisa tahu jika ada terrain di depan pesawat. Bisa saja dipasang sebuah sistem seperti radio altimeter atau radar untuk terrain yang dapat memindai/scan jika ada terrain di depan pesawat tapi tentunya alat ini akan menambah berat dan biaya sebuah pesawat. Bagaimana dengan memakai radar cuaca (Weather Radar)? Beberapa radar cuaca dapat memberi gambaran terrain di depannya. Inipun bisa dilakukan, malah banyak radar cuaca yang mempunyai kemampuan Ground Mapping. Jika anda buka kembali file alat navigasi di A330, anda bisa lihat penjelasan fungsi MAP di panel Weather Radar di pesawat tersebut.

Cuplikan dari Flight Crew Training Manual Airbus:

Gambar di atas adalah hasil ground mapping dengan menggunakan weather radar dari ketinggian 36000 kaki dengan Tilt Angle -3°. Gambar yang dihasilkan tidak terlalu banyak membantu mengenali ketinggian terrain.

Fungsi MAP di weather radar tidak bisa memberi peringatan jika pesawat terbang mendekati terrain. Dengan keterbatasan tersebut di sinilah dimulai pengembangan Predictive GPWS dan EGPWS.

Predictive GPWS dan EGPWS bergantung pada database terrain yang ada di sistem EGPWS tersebut. Cara kerjanya adalah mengambil posisi pesawat dari sistem navigasi seperti GPS (Global Positioning System), IRS (Inertial Reference System), hasil kalkulasi FMS atau gabungan semuanya dan membandingkan dengan database tersebut. Masih bingung?

Bayangkan anda memiliki sebuah peta 3 dimensi yang menggambarkan kontur dari daratan, lalu anda mencari koordinat posisi pesawat. Setelah mendapatkan koordinat dan ketinggian pesawatnya, gambarkan pesawat di peta tersebut, maka akan terlihat posisi pesawat terhadap terrain di sekeliling pesawat. Sederhana bukan?

Peta terrain yang ada di database pesawat bisa ditampilkan di display navigasi pesawat. Untuk pesawat A330 dengan cara menekan tombol TERR ON ND (Terrain on Navigation Display).

Tampilan terrain juga akan ditampilkan secara otomatis oleh sistem EGPWS jika ada ancaman terrain di depan pesawat. Gambar di bawah adalah tampilan navigasi dengan tampilan terrain dinyalakan.

1. TERR menunjukkan bahwa tombol TERR ON ND di tekan ON. Angka 130 menunjukkan ketinggian maksimum terrain adalah 13000 kaki dan ketinggian minimum adalah 6500 kaki. Angka ini berubah-ubah mengikuti terrain yang ditampilkan.
   
2. Warna Biru/Cyan menunjukkan perairan.
3. Warna Hijau/Kuning/Merah menunjukkan terrain. Di gambar ini terrain berwarna hijau karena posisi pesawat jauh di atas terrain. Jika ketinggian pesawat lebih rendah dari terrain maka biasanya terrain dengan ketinggian +- 1000 kaki akan berwarna kuning muda, di antara 1000 sampai 2000 kaki di atas pesawat akan berwarna kuning tua dan lebih dari 2000 kaki di atas pesawat berwarna merah.
   

----------------------------------------------------------

Jadi pertanyaan pertama: "Apakah EGPWS bisa "melihat"/mendeteksi terrain di depan pesawat?".

Busted. Salah. EGPWS hanya bisa meramal terrain/obstacle yang ada di depan pesawat berdasarkan database yang tersimpan di sistemnya. Jika ada terrain/obstacle baru, misalnya gedung tinggi buatan manusia (man made obstacle) yang belum ada di databasenya, maka sistem EGPWS tidak akan tahu. Kemampuan meramal/"forward looking" ini hanya bisa jika databasenya akurat dan diperbarui dengan data terkini. Begitu pula jika databasenya tidak terisi dengan daerah yang akan diterbangi. Misalnya sebuah pesawat dengan databasenya hanya terisi data Atlantic region tentunya tidak bisa menampilkan kontur gunung Merapi pada saat pesawat tersebut akan mendarat di Jogjakarta. Mungkin di masa yang akan datang akan ada sistem baru yang bisa memindai area di depan pesawat untuk bisa menghindari terrain dengan lebih akurat.

----------------------------------------------------------

Pertanyaan kedua: "Apakah EGPWS selalu memperlihatkan gambar terrain dengan benar di display navigasi?".

Peta terrain yang tergambar di layar navigasi adalah hasil komputasi posisi pesawat dari berbagai sumber alat navigasi. Jadi jika koordinat posisi pesawat yang diberikan ke sistem EGPWS adalah salah, maka gambar yang ditampilkan akan salah juga. Misalnya ada shift/penyimpangan sebanyak 2 nm di navigasi, maka tampilan terrain map akan bergeser pula sebanyak 2 nm. Apakah mungkin terjadi map shift? Coba anda simak tentang shift ini di artikel tentang Adam Air Penerbangan KI 574 di menu Keselamatan Penerbangan yang mengalami shift sampai lebih dari 45nm!.

Jadi misalnya jika sebuah pesawat turun dari ketinggian jelajah dan menurut gambar di navigasi terbang di sebelah kanan sebuah gunung sejauh 10 nm, dan error/kesalahan perhitungan di sistem navigasi mencapai 2 nm, maka jarak pesawat terhadap gunung mungkin hanya 8 nm, bukan 10 nm seperti yang ditunjukkan di layar navigasi.

Jadi jawaban pertanyaan ini adalah, EGPWS memberikan data terrain yang benar jika perhitungan posisi pesawat AKURAT. Jika anda penerbang Airbus, maka pastikan NAV ACCUR HIGH (navigation accuracy high) atau GPS PRIMARY sebelum anda bisa yakin tampilan terrain di display adalah benar. Apapun pesawat anda, bandingkan tampilan navigasi dengan raw data navigation, misalnya jarak pesawat dengan VOR/DME untuk memastikan akurasi navigasi anda tinggi.

----------------------------------------------------------

Pertanyaan ketiga " Benarkah EGPWS tidak pernah bisa menjadi alat yang berbahaya bagi anda sebagai penerbang?", harusnya sudah terjawab dengan pembahasan di atas. EGPWS berbahaya jika akurasi dari navigasi pesawat turun atau downgraded. Di contoh pesawat Airbus A330 ini, jika Radio Altimeter no 1 tidak berfungsi, jika ada pesan NAV ACCY DNGRADED, atau NAV ACCY LOW, maka anda bisa mulai mempertanyakan apakah anda bisa memakai data terrain di display navigasi anda dan bergantung pada sistem EGPWS. Pada sistem  EGPWS yang lebih baru, fungsi predictive GPWS akan dimatikan secara otomatis jika akurasi navigasi berkurang.

Captain's Barometric system (Altimeter no 1) dipakai untuk fungsi TAD (Terrain Awareness and Display) dan  posisi dari FMS no 1 juga dipakai untuk fungsi TCF (Terain Clearance Floor) yang akan dipaparkan di bawah, sehingga kesalahan setting Baro ref no 1 dan posisi FMS 1 dapat membahayakan penunjukkan sistem EGPWS. Sistem yang lebih baru  di model pesawat yang sama menggabungkan penunjukkan altitude dari barometric system, radio altimeter dan altitude dari GPS untuk mengurangi kemungkinan kesalahan perhitungan.

----------------------------------------------------------

FUNGSI-FUNGSI EGPWS LAINNYA

Terrain Awareness and Display (TAD)

EGPWS adalah sistem yang canggih meskipun penggunaannya harus dilakukan dengan hati-hati dengan memahami keterbatasan yang sudah dipaparkan di atas. Fungsi yang disebut Terrain Awareness and Display (TAD) melakukan komputasi sebagai berikut:

1. Menghubungkan posisi pesawat dengan database terrain dan airport,
2. Menghitung caution envelope dan warning envelope di depan pesawat,
3. Menampilkan daerah bahaya di display navigasi,
4. Menghasilkan peringatan pada pilot.

maka akan ada peringatan, "TERRAIN AHEAD, PULL UP".

Terrain Clearance Floor (TCF)

Fungsi ini Terrain Clearance Floor envelope adalah fungsi yang tersimpan dalam database untuk setiap runway yang memiliki data terrain. Fungsi ini akan memberi peringatan pada penerbang jika pesawat turun lebih rendah dari batas (floor) tanpa mempedulikan konfigurasi pesawat. TCF akan memberikan peringatan "TOO LOW TERRAIN" jika pesawat turun di bawah floor yang ada di database.

Catatan

Semua yang dipaparkan di tulisan ini adalah fungsi dasar dari sistem GPWS dan EGPWS. Pesawat dengan sistem yang lebih baru akan mempunyai sistem dengan cara kerja yang lebih canggih. T2CAS (Terrain and Traffic Collision Avoidance System) adalah contoh sistem yang lebih baru yang menggabungkan EGPWS dengan TCAS. Mohon untuk selalu merujuk ke buku manual pengoperasian pesawat anda.

Sumber:

Airbus FOBN: Enhancing Terrain Awareness
Airbus FOBN: Altimeter setting – Use of radio Altimeter
Terrain-Avoidance (Pull-up) Maneuver
Airbus A330 FCTM
Airbus A330 FCOM 1