آسان تر از رانندگی در خیابان های شلوغ

آشنایی با جدیدترین فناوری های سیستم پرواز هواپیماها

امروزه خلبانی نسبت به گذشته بسیار آسان تر شده است. فریب جثه بزرگ هواپیماها را نخورید، خلبانی آنها از رانندگی در خیابا ن های شلوغ و پرترافیک راحت تر است، زیرا امروزه جدیدترین نوع فناوری در طراحی و ساخت هواپیماها و سیستم های هدایت آنها به کار رفته است.

بیشترین پیشرفت ها در طراحی هواپیماهای جدید در زمینه سیستم های الکترونیکی، سیستم های هدایت پرواز و کنترل، موتورها و بال ها است. در هر کدام از این زمینه ها با استفاده از فناوری های جدید، پیچیدگی های پرواز به حداقل رسیده و محدوده عمل بیشتری برای خلبان ها به خصوص خلبان های کم تجربه ایجاد کرده است. بزرگ ترین چالش در این زمینه، طراحی سیستم های کنترل پرواز بوده است، به طوری که به هواپیما کمک کند تا با کمترین استفاده از خلبان بتواند از زمین بلند شده، ترافیک هوایی را پشت سر نهاده و با امنیت کامل فرود آید. یکی دیگر از این موارد، طراحی بال ها و موتورهایی با عملکرد بالا است که به هواپیما کمک می کند سرعت هوایی آن بیشتر از سرعت صوت باشد، ضمن اینکه توانایی آن را داشته باشد که هنگام نشست و برخاست با سرعت کم پرواز کند.

بال هواپیما باید برای رهایی از موج های ضربه یی و دیگر پدید ه های ناخواسته در سرعت های بالا قابلیت مهار تاثیرهای جریان هوا روی سطح بالایی بال در سرعت های نزدیک به یک ماخ (سرعت صوت) یا فراتر از آن را داشته باشد.

هنگام برخاستن و نشستن هواپیما، بال آن باید ویژگی های قابل قبولی در کمترین سرعت هوایی ممکن را داشته باشد که در نتیجه مسافت طی شده روی باند فرود هم کاهش می یابد. برای طراحی هواپیماهایی که این ویژگی ها را داشته باشند و با هر نوع سرعتی به بهترین شکل ممکن کنترل خود را حفظ کنند، هزینه و زمان بسیار زیادی صرف شده و از تخصص صدها مهندس در شرکت هایی همچون جنرال الکتریک و بوئینگ استفاده شده است.

خلبانان برای حفظ تعادل (Glideslop) و جلوگیری از لیز خوردن هواپیما هنگام بلند شدن هواپیما از باند فرود مجبورند از درصد بالایی از قدرت موتور هواپیما استفاده کنند. در صورتی که خلبان از مهارت کافی برای کنترل سرعت هوایی برخوردار نباشد، بازگرداندن هواپیما به حالت عادی تقریباً غیرممکن است. این در حالی است که سیستم های کنترل جدیدی که هم اکنون در هواپیماهای جدید به ویژه هواپیماهای بوئینگ به کار گرفته شده است، در صورتی که در آخرین لحظه احساس کند خلبان قادر به کنترل هواپیما نیست، بلافاصله وارد عمل شده و تعادل هواپیما را به طور خودکار برعهده می گیرد.

موتورهای توربوفن جدید هم نقش عمده یی در ساده تر شدن پرواز با هواپیماهای سریع السیر داشته اند. این موتورها مجهز به سیستم دیجیتال اتوماتیک

(FADEC (full-authority digital engine computers یا سیستم کامپیوتر دیجیتالی خودمختار هستند. این در حالی است که موتورهای اولیه جت، اغلب از نوع توربوجت بودند یعنی تمام هوای ورودی به موتور فشرده می شد و در هسته آن به همراه بنزین می سوخت. از حدود ۳۰ سال قبل به مرور در این نوع موتورها تغییراتی ایجاد شد و توان تولید شده در این موتورها افزایش پیدا کرد و مصرف سوخت آنها نیز کمتر شد تا اینکه امروزه این سیستم ها به صورت هوشمند و دیجیتالی طراحی و تولید می شوند.

خروجی پرسرعت موتورهای توربوجت، در سرعت های بالا عملکرد خوبی دارند ولی ضعف بزرگ آنها در سرعت گیری ها هنگام برخاستن است به طوری که اگر سرعت هواپیما در برخاستن نهایی کاهش یابد، خلبان باید بسیار زودتر و با میزان بیشتری قدرت موتور را افزایش دهد. جرم زیاد هوای خارج شونده از موتورهای توربوفن باعث می شود که این موتورها رفتاری شبیه به موتورهای قدیمی (مانند موتورهای توربوپراپ) داشته باشند، یعنی خلبان در کوتاه ترین زمان ممکن امکان دسترسی به قدرت زیادی را دارا است. مزیت موتورهای جدید از زمان به وجود آمدن سیستم کامپیوتر دیجیتالی خودمختار FADEC بیشتر خود را نشان داده است. به نحوی که با استفاده از مغز الکترونیکی استفاده شده در این موتورها، بسیار سریع تر و یکنواخت تر از سیستم های کنترل سوخت مکانیکی قدیمی، قدرت موتور افزایش یافته و شتاب آن بسیار بیشتر می شود. ضمن اینکه سیستم FADEC به طور کامل از اشتباه خلبان حین راندن اهرم گاز که موجب برخاستن هواپیما و اوج گرفتن آن می شود، جلوگیری می کند.

در هواپیماهای قدیمی، خلبان ها علاوه بر نظارت بر ابزارهای دقیق نشان دهنده سرعت هوایی و وضعیت هواپیما، باید کنترل و دقت زیادی روی ابزارهای دقیق موتور به خصوص هنگام نشستن و برخاستن هواپیما می داشتند، زیرا کوچک ترین بی دقتی های خلبان، به وسیله سیستم کنترل هواپیما قابل جبران نبود.

از زمان شروع عصر جت در تاریخ هوانوردی، طراحان هواپیما استفاده از سیستم چندگانه سازی (Redundancy) را سرلوحه کار خود قرار داده اند، به نحوی که اگر حتی خدمه هواپیما، چندین مشکل فنی و خرابی را به طور همزمان تجربه کنند، باز هم این توانایی را دارند که با امنیت کامل به زمین برسند.

در هواپیماهای ساخته شده در دهه ۶۰ و حتی دهه ۷۰ میلادی، بسیار معمول بود که خدمه هواپیما از مجموعه یی دستورالعمل های متوالی و ساده برای تشخیص مشکل و عیب یابی پیروی کنند. چراغ های اخطار معمولاً دوکاره یا چند کاره بودند و خلبان برای آگاه شدن از مشکل مجبور بود مثلاً با نحوه چشمک زدن چراغ ها و نوع رنگ آنها آشنا بوده و همچنین برای پیدا کردن محل دقیق مشکل با سیستم «چک لیست» آشنا باشد و به صورت دستی همه چیز را بررسی و کنترل کند و علاوه بر شخص خلبان، سایر افراد نیز باید عملکرد تخصصی بالایی داشته باشند. این در حالی است که امروزه در هواپیماهای مدرن، عملکرد سیستم های حساس و مهم کاملاً خودکار است. به طور مثال در صورتی که ژنراتور هواپیما یا موتور آن دچار مشکل شود بخشی از سیستم به طور خودکار از مدار خارج می شود. هم اکنون بسیاری از هواپیماهای جت که دارای سیستم های تشخیص یخ زدگی هستند، به صورت خودکار سیستم محافظتی موتور و دیگر بخش ها را به کار می اندازند و حتی مدیریت سیستم فشار کابین هواپیما را نیز برعهده می گیرند.

ضمن اینکه ارتفاع فرودگاه مقصد از سطح دریا را که به سیستم مدیریت پرواز وارد شده است، کنترل کرده و نوع فرود را به طور کامل به خلبان نشان می دهد و در صورت اشتباه خلبان، بلافاصله به او تذکر می دهد.

زمانی هم که یکی از سیستم های هواپیما با مشکل فنی مواجه می شود، یک اخطار ساده روی سیستم هشدار به خدمه یا سیستم وضعیت موتور و دیگر سیستم های هواپیما به نمایش درمی آید و به خلبان و حتی خدمه پرواز اعلام می کند که برای رفع مشکل چه کارهایی باید انجام دهند.

سیستم هدایت پرواز یکی از مهم ترین بخش های هواپیما است که نسبت به گذشته پیشرفت های تکنولوژیکی فوق العاده یی داشته و امکانات زیادی در اختیار مهندس پرواز و خلبان قرار می دهد.

بزرگ ترین پیشرفتی که صورت گرفته است، افزایش عملکرد سیستم خلبان خودکار هواپیما برای کاهش وظایف و مسوولیت های خلبان است به طوری که هم اکنون سیستم خلبان خودکار می تواند هواپیما را در تمام مراحل پرواز از تیک آف (برخاستن هواپیما) تا فرود آمدن به طور کامل کنترل کند.

صفحه نمایش های بزرگ و دیجیتالی به همراه سیستم مدیریت پرواز که می تواند خلبان را در هر مرحله از پرواز راهنمایی کند و پیشرفت های سیستم کنترل، همگی از پیشرفت هایی در عرصه هدایت پرواز هستند که پرواز ایمن و دقیق هواپیماها را ساده تر از گذشته کرده اند.

با وجود تمامی این پیشرفت ها که از عملکرد خلبان کاسته است، براساس آمار سوانح هوایی منتشر شده در امریکا، هنوز یک بخش بسیار مهم که هم اکنون بر روی آن کار می شود، باقی مانده است و آن هم دقت در مرحله برخاستن و فرود است زیرا بسیاری از سوانح پیش آمده برای هواپیماهای مسافربری یا تجاری در اثر عدم کنترل سرعت هنگام فرود هواپیماها است.

این در حالی است که هم اکنون شرکت هواپیماسازی بوئینگ در حال طراحی سیستم کنترل الکترونیکی مخصوص خلبان اتوماتیک هواپیما است تا بدین وسیله سخت ترین نوع فرود هم به راحتی به وسیله سیستم خلبان خودکار انجام شود. تمام پیشرفت های انجام شده در سیستم های الکترونیکی، موتورها، بال ها و سیستم هدایت پرواز در هواپیماهای مدرن، کار خلبان را بسیار ساده کرده است. این نوع پیشرفت ها باعث شده که خلبان های آزمایشگر که با حساسیت و دقت بیشتری نسبت به خلبان های معمولی پرواز می کنند، در مسافت های فوق العاده کوتاه باند فرود، هواپیمای خود را پس از فرود به راحتی متوقف کنند؛ کاری که بیشتر خلبان های شرکت های هوایی معمولاً قادر به انجام آن نیستند.

هم اکنون فناوری های استفاده شده در هواپیماهای مدرن، نگرانی های خلبان های کم تجربه را که در مسیرهای هوایی پیچیده و پرترافیک پرواز می کنند، از بین برده است.

به طور کلی سیستم های جدید استفاده شده در هواپیماهای امروزی، روز به روز به آسودگی بیشتر خلبان ها و امنیت پرواز مسافران کمک می کند.

ترجمه؛ علیرضا سزاوار

Populartechnology.com