تكنولوجيا قمرة القيادة الخاصة بالطائرة - كل ما تحتاج إلى معرفته

تعد تكنولوجيا قمرة القيادة جانبًا مهمًا ، ولكن غالبًا ما يتم تجاهله ، في طائرة خاصة.

كلما كانت التكنولوجيا أكثر تقدمًا وموثوقية ، كانت الرحلة أكثر أمانًا. توفر التكنولوجيا المتقدمة للطيارين مزيدًا من المعلومات ، وكل ذلك مع تقليل عبء العمل التجريبي الإجمالي. والنتيجة هي أن الطيارين قادرون على إدارة المعلومات بشكل أفضل ويكونون أكثر تركيزًا في قمرة القيادة. كل هذا يؤدي إلى عملية طيران أكثر أمانًا.

علاوة على ذلك ، كلما كانت التكنولوجيا أكثر تقدمًا ، على سبيل المثال ، أدوات التحكم في الطيران وتكنولوجيا الطيار الآلي ، كانت الرحلة أكثر سلاسة. نتيجة لذلك ، سيكون أكثر راحة للركاب في الخلف.

ومع ذلك ، غالبًا ما يتم تجاهل هذه التكنولوجيا من قبل الركاب والعملاء.

• في البداية
• يطير بسلك
• قمرة القيادة الزجاجية
• بث المراقبة التلقائي التابع (ADS-B)
• اتصالات ارتباط بيانات الطيار لوحدة التحكم (CPDLC)
• نظام الرؤية الاصطناعية (SVS)
• نظام الرؤية المحسن (EVS)
• قمرة القيادة تتحرك خريطة العرض
• حقيبة الطيران الإلكترونية (EFB)
• سويفت برودباند (SB-B)
• المحصلة

في البداية

في الأيام الأولى لرحلات الطيران التي تعمل بالطاقة ، اعتمد الطيارون على محيطهم للحصول على غالبية المعلومات.

ومع ذلك ، سرعان ما تغير هذا عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر صغيرة بما يكفي لاستخدامها على الطائرات في النصف الثاني من القرن العشرين.

حتى سبعينيات القرن الماضي ، كانت مقصورات قيادة الطائرات مكتظة بالمؤشرات والأدوات والضوابط الكهروميكانيكية.

تم تصميم الأقراص المعقدة على وحدات التحكم لطاقم مكون من ثلاثة أفراد ، يتألف من طيارين ومهندس واحد. كان للطائرة النموذجية في ذلك الوقت أكثر من 100 أداة وأدوات تحكم ، ولكل منها مجموعتها الخاصة من القضبان والإبر والرموز. تطلبت كل هذه العروض مساحة كبيرة واهتمام الطيارين الكامل.

نتج تطوير أجهزة العرض القادرة على معالجة بيانات الرحلة والمعلومات الأولية التي توفرها أنظمة الطائرات في صور سهلة الفهم عن بحث يهدف إلى إيجاد حل لهذه المشكلة.

كان هذا التطور ممكنًا فقط بسبب التغييرات الأساسية في طريقة معالجة المعلومات بواسطة الأنظمة الموجودة على متن الطائرة. قدمت الأدوات السابقة ، بناءً على المعلومات التناظرية ، مؤشرات مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بالفيزيائية phenomena مثل ضغط الهواء أو سرعة الهواء أو موضع الجيروسكوب.

من ناحية أخرى ، يتم إنشاء المعلومات الرقمية عندما يتم تحويل القياس المادي إلى رمز ثنائي باستخدام محول رقمي تناظري.

أدت رقمنة البيانات المادية المطلوبة للتحكم في الطيران والملاحة إلى تحول كبير في قمرة القيادة للطائرات. يمكن تحويل البيانات بسهولة من التنسيق التناظري إلى التنسيق الرقمي ، ومعالجتها بواسطة أجهزة الكمبيوتر ، وعرضها على الشاشات في قمرة القيادة بفضل التقدم في الإلكترونيات وتكنولوجيا الكمبيوتر.

يطير بسلك

تم تشغيل تقنية Fly-by-wire لأول مرة من قبل وكالة ناسا في السبعينيات ، حيث تم استخدامها لأول مرة في الطائرات المقاتلة. لقد كان عرضًا مباشرًا من برنامج الفضاء الذي تم استخدامه لمناورة وحدة أبولو القمرية.

من خلال إدخال تكنولوجيا الطيران السلكي الرقمية إلى الطائرات المدنية، أحدثت طائرة إيرباص A320 ثورة في الطيران التجاري. أسست جديدة سلامة ومعايير الكفاءة. منذ طرحها في عام 1988، قامت كل طائرة جديدة بدمج تكنولوجيا الطيران عبر الأسلاك.

ومع ذلك ، لم تكن تقنية fly-by-wire سريعة جدًا لتشق طريقها إلى طائرات رجال الأعمال.

في كثير من الحالات ، تكون الطائرات الخاصة هي أول من أدخل التكنولوجيا الجديدة إلى السوق التجاري. عادة أسرع بكثير من الطائرات التجارية.

ومع ذلك ، مع تقنية fly-by-wire ، شقت التكنولوجيا طريقها فقط إلى طائرات رجال الأعمال في بداية القرن الحادي والعشرين مع الالجائزة Dassault Falcon 7X.

مزايا Fly-By-Wire

• يساعد برنامج Flight-Envelope Protection في التثبيت التلقائي للطائرة وتجنب الإجراءات غير الآمنة.
• تقليل أحمال الإجهاد وزيادة راحة الركاب بسبب قمع الاضطرابات.
• يقلل إعداد القص الأمثل من السحب.
• من السهل التعامل مع الطيار الآلي وأنظمة التحكم الآلي الأخرى في الطيران.
• تخفيض تكاليف الصيانة.
• يتم تخفيض تكاليف تدريب الطيارين لشركات الطيران (يصبح التعامل مع الرحلات متشابهًا جدًا في عائلة الطائرات بأكملها) ، ويمكن تقليل عبء العمل على الطيارين.
• تعمل أنظمة التحكم في الطيران عبر الأسلاك أيضًا على تحسين الاقتصاد في الطيران لأنها تلغي الحاجة إلى العديد من آليات وأسلاك التحكم في الطيران الثقيلة والميكانيكية ، باستثناء الأنظمة الهيدروليكية ، التي تشغل مساحة أقل ، وهي أقل تعقيدًا وأكثر موثوقية.

قمرة القيادة الزجاجية

قمرة القيادة الزجاجية هي قمرة القيادة حيث يتم عرض بيانات الرحلة والمحرك والطائرة على شاشات إلكترونية بدلاً من أجهزة قياس منفصلة لكل أداة.

يمكن لمجموعة من ما يصل إلى ستة شاشات كمبيوتر أن تحل محل مئات المفاتيح والمقاييس ، مما يقلل من مهمة طاقم الرحلة.

تتمثل إحدى الفوائد المهمة لقمرة القيادة الزجاجية في سهولة قراءة القيم. البيانات أوضح بكثير من الإبرة بينما تنتج أيضًا أرقامًا دقيقة.

يسمح هذا للطيارين بتفسير سرعتهم ، وارتفاعهم ، وموقعهم بسرعة أكبر.

الميزة الثانية لقمرة القيادة الزجاجية هي المساحة. يمكن أن تعرض شاشة واحدة مئات المعلمات المحتملة ، كل ذلك مع شغل مساحة أقل مما لو كان لكل مقياس مؤشر خاص به.

في كثير من الحالات ، هناك معلمات تحتاج إلى التحقق بشكل غير منتظم. لذلك ، يمكن وضع هذه المعلمات داخل القوائم ، بدلاً من الاضطرار إلى الحصول على عرض دائم نادرًا ما يتم استخدامه.

فكر في الأمر على أنه مشابه لما تمت إزالة لوحات المفاتيح الفعلية من الهواتف. لا يتم استخدامها طوال الوقت وعندما لا يتم استخدامها فإنها تشغل مساحة غير ضرورية.

علاوة على ذلك ، فإن قمرة القيادة الزجاجية تسمح بتصور أفضل للبيانات. على سبيل المثال ، تسمح شاشات العرض الزجاجية بمعلومات أفضل عن الطقس والتضاريس.

في حين أن شاشات الطيران الإلكترونية تعتبر أكثر موثوقية من شاشات العرض التناظرية بسبب نقص الأجزاء المتحركة ، إلا أنها معرضة لأعطال النظام الكهربائي ومواطن الخلل في البرامج. لذلك ، في بعض الأجهزة ، تكون الشاشات التناظرية في وضع الاستعداد في حالة فشل الشاشات الإلكترونية.

بث المراقبة التلقائي التابع (ADS-B)

إن بث المراقبة التلقائية التابعة (ADS-B) هو نظام تقوم فيه المعدات الإلكترونية الموجودة على متن الطائرة ببث الموقع الدقيق للطائرة. يتم تحقيق ذلك من خلال ارتباط البيانات الرقمية. يمكن استخدام البيانات من قبل الطائرات الأخرى ومراقبة الحركة الجوية لمعرفة موقع الطائرة وارتفاعها على شاشات العرض دون الحاجة إلى الرادار.

على حد تعبير FAA، "ADS-B يقوم بتحويل جميع قطاعات الطيران."

تستخدم الطائرة المجهزة بـ ADS-B GPS لتحديد موقعها. ثم يبث جهاز الإرسال هذا الموضع ، إلى جانب الهوية والارتفاع والسرعة والبيانات الأخرى ، على فترات منتظمة. تستقبل المحطات الأرضية ADS-B البث ، ثم ترسل المعلومات إلى مراقبة الحركة الجوية لتتبع الطائرات بدقة.

اختصار لتقف على:
أوتوماتيك - لا يلزم إدخال طيار.
تابع - يعتمد على نظام الملاحة في الطائرة لتوفير بيانات دقيقة عن الموقع والسرعة.
مراقبة - يوفر معلومات مثل موقع الطائرة والارتفاع والسرعة وبيانات المراقبة الأخرى.
بث- يتم بث المعلومات بشكل مستمر للمراقبة بواسطة محطات أرضية أو طائرات مجهزة بشكل مناسب.

اعتبارًا من 1 يناير 2020 ، جميع الطائرات التي تعمل داخل المجال الجوي من الفئة أ في الولايات المتحدة يجب أن يكون مجهزًا بـ ADS-B.

للإشارة ، المجال الجوي من الفئة أ في القوات المسلحة الأنغولية تعريف على أنه "المجال الجوي بشكل عام من 18,000 قدم يعني مستوى سطح البحر (MSL) بما في ذلك مستوى الطيران (FL) 600 ، بما في ذلك المجال الجوي الذي يعلو المياه في حدود 12 ميلًا بحريًا (NM) من ساحل الولايات الـ 48 المتجاورة وألاسكا. "

اتصالات ارتباط بيانات الطيار لوحدة التحكم (CPDLC)

وحدة تحكم ارتباط البيانات التجريبية (CPDLC) هي أ ارتباط بيانات ثنائي الاتجاه يسمح لوحدات التحكم بإرسال رسائل إلى طائرة بدلاً من استخدام الاتصالات الصوتية. يتم عرض الرسالة على شاشة عرض مرئية على سطح الطائرة.

بالنسبة لخدمة ATC ، يوفر تطبيق CPDLC اتصال بيانات جو-أرض. وهو يدعم عددًا من خدمات ارتباط البيانات (DLS) التي تسمح بتبادل إدارة الاتصالات ورسائل التخليص / المعلومات / الطلب التي تعد عبارات صوتية متوافقة مع إجراءات مراقبة الحركة الجوية.

يتم تزويد وحدات التحكم بالقدرة على إصدار تصاريح ATC وتخصيصات التردد اللاسلكي وطلبات متنوعة للحصول على المعلومات.

يتم تزويد الطيارين بالقدرة على الرد على الرسائل أو طلب أو تلقي تصاريح ، بالإضافة إلى التصاريح الفائتة بسبب ازدحام التردد الصوتي.

لذلك ، لم تعد أخطاء القراءة التجريبية مشكلة في هذه التقنية. يمكن للطيارين الآن تأكيد استلام تصاريح الرسائل النصية والتعليمات من وحدات التحكم عن طريق الضغط على زر.

يمكن بعد ذلك إدخال هذه المعلومات مباشرة في نظام إدارة الرحلة ، والذي يتبع بعد ذلك تعليمات ATC.

هناك أيضًا القدرة على تبادل المعلومات التي لا تتوافق مع التنسيقات المحددة. يُعرف هذا بإمكانية "النص الحر".

فوائد CPDLC

• انخفاض تردد ATC زيادة قدرات القطاع
•  يمكن معالجة المزيد من الطلبات التجريبية في نفس الوقت
• انخفاض خطر سوء التواصل (على سبيل المثال ، بسبب ارتباك إشارة الاتصال)
• نتيجة لتغييرات التردد الأكثر أمانًا ، يتم فقد عدد أقل من أحداث الاتصال.

نظام الرؤية الاصطناعية (SVS)

نظام الرؤية الاصطناعية (SVS) هو تقنية طائرات تجمع بين البيانات ثلاثية الأبعاد في شاشات بديهية لمنح أطقم الطيران وعيًا أفضل بالموقف.

من المتوقع أن يعمل نظام SVS على تحسين الوعي الظرفي بغض النظر عن الطقس أو الوقت من اليوم. علاوة على ذلك ، يقلل النظام من عبء العمل التجريبي في المواقف المعقدة ومراحل الرحلة التي تتطلب عمليات تشغيل ، مثل الاقتراب.

يجمع SVS بين شاشة عالية الدقة وقواعد بيانات التضاريس ومعلومات الطيران وبيانات العوائق وموجزات البيانات من الطائرات الأخرى ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لإظهار الطيارين أينما كانوا وما حولهم.

ينشئ SVS تمثيلًا افتراضيًا للعالم الحقيقي ، ويقدم المعلومات إلى طاقم الرحلة بتنسيق سهل الفهم وسريع الاستيعاب. تتضمن الصورة المعروضة على شاشة (شاشات) SVS تمثيلًا ثلاثي الأبعاد للبيئة الخارجية. يتم تقديم عوامل مثل التضاريس والعقبات والطقس ومسار الاقتراب والمدرج ومناطق مناورات المطار ، إلى جانب حركة المرور الأخرى.

تم إنشاء نظام الرؤية الاصطناعية من أجل تحسين الوعي الظرفي لأطقم الطائرات ، خاصة أثناء مرحلتي الاقتراب والهبوط من الرحلة. إنها أيضًا رائعة لزيادة سلامة الطيران ، خاصة عندما يتعلق الأمر بتقليل عدد حوادث الطيران الخاضع للرقابة في التضاريس (CFIT).

وفقًا لـ Ingram من هانيويل ، أصبحت SVS شائعة الآن في طائرات الأعمال الجديدة وبأسعار معقولة لكل من المحركات التوربينية التجارية الجديدة وللتعديل التحديثي في ​​الطائرات المستعملة.

نظام الرؤية المحسن (EVS)

الرؤية المحسنة هي تقنية تستخدم البيانات من مستشعرات الطائرات (مثل كاميرات الأشعة تحت الحمراء القريبة ورادار الموجة المليمترية) لتوفير الرؤية في حالات الرؤية المنخفضة.

لسنوات عديدة ، تمكن طيارو الطائرات العسكرية من الوصول إلى أنظمة الرؤية الليلية. في الآونة الأخيرة ، أضافت طائرات رجال الأعمال قدرات مماثلة لطائراتها لتحسين وعي الطيار بالحالة في حالات الرؤية المنخفضة ، مثل تلك الناجمة عن الطقس أو الضباب ، وكذلك الطيران الليلي.

Gulfstream كان الفضاء رائدًا في الحصول على أول شهادة مدنية لنظام الرؤية المحسن (EVS) على متن طائرة ، باستخدام كاميرا Kollsman IR. تم عرضه لأول مرة كخيار في Gulfstream طائرات V. ومع ذلك ، عندما Gulfstream تم تقديم G550 في عام 2003 ، وأصبح من المعدات القياسية. وسرعان ما تبع ذلك Gulfstream G450 و Gulfstream G650.

Gulfstream قامت بتسليم أكثر من 500 طائرة باستخدام EVS معتمد اعتبارًا من عام 2009. EVS متاحة الآن في بعضها Bombardier و Dassault منتجات نفاثة رجال الأعمال ، بالإضافة إلى بعض الشركات المصنعة للمعدات الأصلية للطائرات (OEMs). بدأت Boeing في تقديم EVS على طائرات Boeing Business Jets ، وهي متوفرة أيضًا على B787.

تكمن فائدة نظام EVS في أنه يحسن السلامة في جميع مراحل الرحلة تقريبًا ، لا سيما أثناء الاقتراب والهبوط في ظروف الرؤية المنخفضة. استعدادًا للهبوط ، يمكن للطيار على نهج مستقر التعرف على بيئة المدرج (الأضواء ، علامات المدرج ، إلخ) في وقت مبكر.

يمكن رؤية العوائق مثل التضاريس والهياكل والمركبات والطائرات الأخرى على المدرج والتي قد تكون غير مرئية بشكل واضح على صورة الأشعة تحت الحمراء.

قمرة القيادة تتحرك خريطة العرض

الهدف من عرض الخريطة المتحركة في قمرة القيادة هو تقليل اقتحام المدارج من خلال تحسين الوعي بالظروف الطيار.

سيتم التعامل مع أنظمة عرض توجيه الرؤوس في كل مرحلة. ستتطلب كل مرحلة التطوير المستمر والاعتماد لمعدات عرض قمرة القيادة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيم وضع المعايير والمبادئ التوجيهية وإجراءات استخدام المعدات إلى أربع مراحل.

تركز المرحلة الأولى على تصميم وتركيب شاشات عرض قمرة القيادة المتحركة (المطار) مع تحديد المواقع الخاصة بالسفينة التي تدعم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

تتضمن المرحلة 2 إمكانات عرض لحركة المرور المرتبطة بالبيانات ، على الأرض وفي الجو. يتم تحقيق ذلك باستخدام ADS-B و TIS-B.

ستتم إضافة وظائف الأنظمة الاستشارية لشغل المدارج في المرحلة 3.

ستضيف المرحلة 4 وظائف لحدود التخليص المرتبط بالبيانات ومسارات سيارات الأجرة.

ستتناول كل مرحلة أيضًا أنظمة عرض توجيه الرؤوس (HUDs). بالإضافة إلى ذلك ، ستشمل كل مرحلة التطوير المستمر واعتماد معدات عرض قمرة القيادة.

حقيبة الطيران الإلكترونية (EFB)

حقيبة الطيران الإلكترونية (EFB) هي أداة تدير التطبيقات التي تسمح لأطقم الطيران بالقيام بالمهام التي كانت تتطلب في السابق مستندات وأدوات ورقية.

يمكن لـ EFB إجراء حسابات تخطيط الرحلة بالإضافة إلى عرض الوثائق الرقمية مثل المخططات الملاحية وأدلة العمليات وقوائم مراجعة الطائرات. تم اعتماد معظم EFBs بشكل كامل كجزء من نظام إلكترونيات الطيران للطائرة ومتكاملة مع أنظمة الطائرات الأخرى مثل نظام إدارة الطيران (FMS).

يمكن لهذه الأنظمة المتقدمة أيضًا عرض الطقس في الوقت الفعلي وإظهار موقع الطائرة.

تأتي حقيبة الطيران الإلكترونية مع بعض الفوائد الهامة.

أولا التنظيم. من الأسهل بكثير تنظيم جميع الحسابات والبيانات ذات الصلة إلكترونيًا من استخدام الورق.

الفائدة الثانية هي الدقة. من خلال إجراء العمليات الحسابية إلكترونيًا ، يكون احتمال حدوث خطأ أقل بكثير.

الميزة الثالثة هي التحديثات المتاحة. نظرًا لأن جميع المعلومات إلكترونية ، يمكن تحديث أحدث المخططات والأدلة عبر الهواء. وبالتالي ، فإن هذا يؤدي إلى حصول الطيارين دائمًا على أحدث المعلومات في متناول أيديهم.

وأخيرا ، الراحة. من خلال القدرة على دمج حقيبة طيران كاملة في جهاز واحد ، يكون هناك القليل جدًا من الأشياء التي يمكن حملها. هذا يجعل الأمر أسهل بكثير للطيارين الذين يحتاجون إلى أداة واحدة فقط.

سويفت برودباند (SB-B)

يوفر SwiftBroadband خدمة بيانات بتبديل الحزم وخدمة نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) التي تكون قيد التشغيل دائمًا.

يتم تمكين جميع تطبيقات قمرة القيادة والمقصورة الرئيسية ، مثل الاتصالات الهاتفية والرسائل النصية والبريد الإلكتروني والإنترنت ، إلى جانب تخطيط الرحلات الجوية والطقس وتحديثات الرسم البياني بواسطة SwiftBroadband.

تم تصميمه لتوفير عمليات نقل بيانات فائقة عبر اتصال إنترنت قائم على IP يكون دائمًا قيد التشغيل وآمنًا دائمًا.

بسبب عرض النطاق الترددي المتزايد ، ستتمكن قنوات البيانات من العمل بشكل مستقل عن بعضها البعض. هذا ، بالتالي ، يسمح للمعلومات المتعلقة بقمرة القيادة أن تكون لها الأسبقية على المعلومات ذات الأولوية الأقل في المقصورة.

ينتج SB-B فوائد لكل من الطاقم والركاب ، جنبًا إلى جنب مع مشغل الطائرة.

المشغلون قادرون على توفير خدمات الصوت والبيانات للطاقم في قمرة القيادة. وفي الوقت نفسه ، يمكن توفير اتصال بالإنترنت للركاب في الخلف.

علاوة على ذلك ، يمكن تقليل تكاليف التركيب والأجهزة حيث يمكن إنتاج كل هذه الميزات بواسطة نظام واحد.

يمكن دمج القناة الصوتية مع لوحة الصوت ، أو يمكن إضافة طالب منفصل إلى قمرة القيادة. ثم يستخدم الطاقم سماعاتهم للتواصل مع الأرض. باستخدام لوحة مفاتيح FMS ، يمكن الآن إجراء رسائل ACARS النموذجية في ثوانٍ ، مثل الرسائل النصية على الهاتف.

المحصلة

أحدث التقنيات في قمرة القيادة لطائرة خاصة تؤدي إلى رحلة أكثر أمانًا وراحة.

بشكل حاسم ، تحقق جميع الميزات والترقيات ذلك بطريقة مشتركة ، مما يزيد من البساطة.

على سبيل المثال ، قمرة القيادة الزجاجية تقلل الحاجة إلى مئات الأوجه التناظرية. المعلومات لا تزال هي نفسها ، ومع ذلك يتم توفيرها بطريقة أسهل بكثير.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك ميزات مثل نظام الرؤية المحسن. نظام يزيد البساطة من خلال ضمان قدرة الطيارين على الرؤية بشكل أكبر وقضاء المزيد من الوقت في النظر من النافذة.