Dochodzimy do spraw delikatnych. Otóż około jednej trzeciej poważnych wypadków lotniczych z udziałem samolotów komunikacyjnych jest rezultatem uderzenia samolotu o powierzchnię ziemi. Dokładniej - całkowicie sprawnego i normalnie lecącego samolotu, prowadzonego przez całkowicie przytomną załogę. Okoliczności i przebieg wypadków są na tyle podobne że dla zjawiska ukuto odrębną nazwę: CFIT, czyli controlled flight into terrain - sterowany lot do ziemi.
W pierwszym momencie takie stwierdzenie budzi podejrzenia że autor nabiera, ale wystarczy zdać sobie sprawę z kilku okoliczności aby ujrzeć sprawę w nieco innym świetle. Po pierwsze prawie wszystkie wypadki tego typu wydarzyły się w tzw. krytycznych fazach lotu: w czasie podejścia i przy wznoszeniu przy starcie. Samolot manewruje w pobliżu powierzchni ziemi, załoga jest zajęta nawigacją, obserwacją parametrów lotu i wskaźników technicznych. Sytuacja zmienia się szybko a natężenie pracy załogi jest duże; wymagana jest dobra dyspozycja i zgranie załogi oraz podporządkowanie się decyzjom kapitana (ale bez nieśmiałości wobec "pierwszego po Bogu").
Po drugie - samolot leci dzięki prędkości postępowej. W krytycznych fazach lotu piloci intensywnie sterują ciągiem silników i konfiguracją aerodynamiczną płatowca. Przez stosunkowo długi okres czasu prędkość samolotu jest bliska prędkości przeciągnięcia. Co za tym idzie, każdy sygnał odbiegający od normy wymaga błyskawicznego sprawdzenia i trafnego działania. W takich okolicznościach łatwo o błąd, polegający na skupieniu uwagi przez obu pilotów na jednym parametrze - w tym czasie nikt nie czuwa nad całością sytuacji.
Po trzecie - prędkość pozostaje na tyle duża aby nawet przy dobrej widoczności czas na dostrzeżenie przeszkód terenowych był krótki. Na manewr uniknięcia kolizji z przeszkodą samolot potrzebuje przestrzeni - tym więcej im wyższa jest prędkość lotu i masa maszyny.
Ponadto człowiek jako stworzenie "z urodzenia" naziemne jest słabo wyczulony na dystans i prędkość w pionie.
Pierwsze bez wątpienia urządzenie ostrzegające o bliskości gruntu zastosowano w roku 1916 na jednym z brytyjskich myśliwców B.E.2. Była to piętnastometrowa linka z ciężarkiem, zwisająca pod lądującym samolotem. Kiedy ciężarek zaczynał podskakiwać na gruncie, w kokpicie dzwonił dzwonek. W założeniu miało to ułatwiać lądowanie w nocy.
Projekt wyposażenia w ów "system" wiekszej ilości samolotów odrzucono pod jakimś tam pozorem, co zapewne uratowało życie pewnej liczbie mieszkańców okolic lotnisk.
Przez długi czas sprawę uważano za załatwioną - jak się chce latać, trzeba strzec się zejścia zbyt nisko albo przeoczenia jakiejś górki. I tyle. Miękki szalik, chroniący przed otarciem szyi przy ciągłym rozglądaniu się, stał się nieodłącznym atrybutem pilota.
Zmiany przyszły po II wojnie światowej, wraz ze skonstruowaniem radiowysokościomierza.
Radiowysokościomierz jest dalekim krewnym pokładowego radaru nawigacyjnego. Porównując fazę emitowanej fali radiowej z fazą fali odbitej od powierzchni Ziemi wskazuje aktualną wysokość bezwzględną.
Nowoczesne radiowysokościomierze wykorzystują technikę impulsową.
 | Typowe radiowysokościomierze działają w zakresie 0 - 1500 m, z dokładnością około pół metra. Niektóre mają możliwość ustawienia alarmu przekroczenia wysokości minimalnej. |
Radiowysokościomierz jest bardzo przydatnym urządzeniem, ale w praktyce wykazuje pewien zasadniczy niedostatek: owszem, ostrzega o bliskości terenu, ale tego który został już za samolotem. Dlatego też skonstruowano bardziej rozbudowane układy ostrzegawcze, nazwane GPWS (Ground Proximity Warning System). W GPWS pierwszych generacji do radiowysokościomierza dodano pomiar ciśnienia i temperatury powietrza oraz radiolokacyjny miernik odległości, podający dystans do przeszkód z przodu samolotu. W samolotach komunikacyjnych rolę tę pełnił radar pokładowy.
Dane z radiowysokościomierza, miernika odległości albo z radaru i wysokościomierza barometrycznego trafiały do urządzenia ostrzegawczego. W razie przekroczenia minimów odległości od ziemi w którejś osi układy logiczne urządzenia wypracowują decyzję o ostrzeżeniu.
Rozwój technologii układów elektronicznych na początku lat dziewięćdziesiątych umożliwił szersze zastosowanie techniki cyfrowej w lotniczych urządzeniach pokładowych. Nowsze typy GPWS pobierają dodatkowo informację o przestrzennej pozycji statku powietrznego z odbiornika GPS. Dane pozycyjne są na bieżąco porównywane z przechowywaną w pamięci urządzenia bazą danych o rzeźbie terenu. Baza danych GPWS jest uproszczonym modelem trójwymiarowej powierzchni ziemi w postaci siatki kwadratów o boku 9 lub 10 kilometrów.
Według przepisów JAR (Joint Aviation Regulations) statki powietrzne o maksymalnej masie startowej powyżej 5700 kg i maksymalnej ilości miejsc pasażerskich powyżej 9 powinny być wyposażone w GPWS.
Każdy GPWS montowany na samolotach przewożących pasażerów musi udzielać informacji albo ostrzeżenia przez podświetlenie napisu i głosem.
W zależności od sytuacji i fazy lotu wyodrębniono sześć trybów działania GPWS.
1 - Przekroczenie prędkości schodzenia - udziela ostrzeżenia "sink rate" przy zbyt gwałtownym zmniejszaniu wysokości lotu. W fazie podejścia końcowego ostrzeżenie jest włączane przy przekroczeniu prędkości pionowej 1000 stóp na sekundę (305 m/s).
2 - Wznoszenie się elewacji terenu - W odległości 90 sekund lotu od spodziewanego miejsca przecięcia się toru lotu z powierzchnią ziemi system udziela informacji "caution, terrain" i zapala lampkę "TERR". W odległości 30 sekund od miejsca prognozowanej kolizji włącza się ostrzeżenie "terrain terrain - pull up, pull up" i lampka ostrzegawcza "PULL UP".
3 - Utrata wysokości po starcie - System udziela ostrzeżenia "don't sink" (lampka "TERR") jeżeli do wysokości bezwzględnej 50 stóp (15,2 m) samolot przejdzie do schodzenia. Tryb ten jest aktywny do czasu osiągnięcia wysokości 700 stóp (213 m) nad przeszkodami.
4 - Przekroczenie wysokości 500 stóp (152,4 m) nad powierzchnią terenu - Zmniejszenie wysokości bezwzględnej do 500 stóp jest sygnalizowane głosem: "five hundred". Tryb ten włącza się gdy samolot leci blisko terenu i tryby 1 i 2 są nieaktywne.
5 - Podejście poniżej ścieżki schodzenia - Sygnalizuje zejście poniżej 3 - stopniowej ścieżki schodzenia. Aktywuje się w czasie podejścia według ILS, po wypuszczeniu podwozia.
6 - Ostrzeżenie o nadmiernym przechyleniu - Włącza się przy przekroczeniu kąta przechylenia w zależności od wysokości: 40° przy 150 stopach (46 m) nad ziemią do 10° na wysokości 30 stóp (9 m).
W udoskonalonych odmianach GPWS, nazywanych EGPWS (Enchanced GPWS) i TAWS (Terrain Awareness and Warning System), występuje jeszcze siódmy tryb pracy, służący do wykrywania uskoku wiatru w czasie podejścia końcowego. Charakterystyczne dla uskoku wiatru zachowanie samolotu jest sygnalizowane ostrzeżeniem "windshear, windshear" i osobną lampką ostrzegawczą.
Wyświetlacz GPWS/TAWS pokazuje zobrazowanie rzeźby terenu w postaci siatki kwadratów (9 x 9 km) o wysokości wyróżnionej kolorami. Konwencja zobrazowania może być tradycyjna, jak na mapie fizycznej z warstwicami co 500 stóp. Aktualnej wysokości lotu odpowiada granica między polami żółtym i czerwono nakrapianym.
Można też użyć "czystszego" zobrazowania tzw. peak mode, z wyróżnianiem elewacji terenu na wysokości lotu i powyżej (patrz rysunek).
Typ zobrazowania można ustalić tylko przy montażu urządzenia na samolocie, co uniemożliwia błędną interpretację wskazań w razie zmiany konwencji.