خلبان خودکار(Autopilot) شاید یکی از جالبترین قسمتهای هواپیما برای افرادی باشد که به عنوان مسافر سوار هواپیما می شوند یا کسانی علاقه مند به داشتن اطلاعات از هواپیما می باشند. سپردن هدایت هواپیما به دستگاه با مسیر از پیش تعیین شده در تمامی طول مسیر شاید از دید مسافرین سوال برانگیز باشد، چرا که از فناوری ساخت هواپیما و سامانه های آن و رایانه های متعدد کنترل آن چندان اطلاعاتی ندارند.

خلبان خودكار و راهنمای پرواز(1)

باید اعتراف كرد كه خلبان خودكار نسل پیشرفته یكی از شاهكارهای صنعت هوایی است چرا كه روز به روز تكمیل شده و كار خلبان و مهندسین اویونیك را كاهش و عیب یابی ها را خودكار و رایانه ای نموده و دارای ضریب ایمنی و كارایی بسیار بالایی میباشد. در تمامی شرایط پرواز و حالات اضطراری بهترین راه هدایت هواپیما استفاده از خلبان خودكار است به خصوص اگر با سامانه مدیریت پرواز پیشرفته ای نیز درگیر باشد.

این سامانه بدون اینكه نیاز به محاسبه و مراجعه به كتاب های هواپیما و نقشه های مربوط داشته باشیم با سرعت بالایی بهترین حالت را انتخاب و اجرا می كند. در این بخش ضمن پرداختن به خلبان خودكار سامانه F/D را نیز معرفی خواهیم كرد كه با استفاده از رایانه ها و گرفتن اطلاعات از قسمت های مختلف هواپیما ما را راهنمایی می كند تا بدون نیاز به فكر كردن و انجام محاسبه هواپیما را به سمتی كه باید هدایت كنیم تا به مسیر از پیش تعیین شده برسیم.

فرق Autopilot با stabilizer چیست ؟

تفاوت اشكار است stabilizer فقط پایداركننده است و توانایی ان را دارد كه پرنده را فقط به یك وضعیت از پیش تعیین شده در آورد و نمیتواند به صورت هدفمند و مشخص از مكانی به مكان دیگری برود و به نوعی كمك خلبان است تا خود خلبان ، اما Autopilot نه تنها یك stabilizer بلكه بسیار فراتر از ان هم هست و كار كه از قبل برای ان تعریف شده كامل انجام میدهد و توانایی تصمیم گیری دارد .

باید اعتراف كرد كه خلبان خودكار نسل پیشرفته یكی از شاهكارهای صنعت هوایی است چرا كه روز به روز تكمیل شده و كار خلبان و مهندسین اویونیك را كاهش و عیب یابی ها را خودكار و رایانه ای نموده و دارای ضریب ایمنی و كارایی بالایی می باشد

اصول كار :

راه حل اینگونه است كه نیاز حداقال چند جز اساسی است ، از قبیل :

1. جزئی حركات پرنده را تشخیص بدهد (IMU یا AHSR یا Thermopile یا … است )

2. جرئی كه توانایی پردازش داده ها را داشته باد (پردازشگر كه معمولا یك میكروكنترلر است مثلا AVR برای كارهای ضعیف یا ARM برای پردازش های سنگین تر یا هسته محاسباتی مجزا برای كارهای حرفه ای )

3. جزئی كه تصمیات اصلی را بگیرد ( برنامه یا همان نرم افزار كه ممكن است كه كنترلر ساده مثلا PID یا فازی یا تركیبی و یا یك سیستم عامل باشد و … )

روش معمول اینگونه است كه جزء سنس كننده (تشخیص دهنده) حركات ، تغیرات را تشخیص میدهد آنها را تبدیل به داده كرده (یا ولتاژ) سپس انها را تحویل پردازشگر مركزی داده ، پردازشگر داده های را پردازش كرده و با توجه به برنامه موجود انها تفسیر كرده و فرمانهای اصلاحی را صادر میكند فرمانها به سروو وارد شده و …

خلبان خودكار و راهنمای پرواز(1)

تكنولوژی های موجود :

1. تكنولوژی بر پایه inertial measurement units كه به آن به اختصار IMU میگویند

مزایا : دقت زیاد ، وزن كم ، قابلیت توسعه نرم افزاری بسیار بالا ، سادگی ساختمان ، مجتمع بودن و …

معایب : عدم توانایی استفاده در پرنده ها با ارتعاش زیاد و مشكل در پروازهای طولانی مدت یك نواخت و ….

این تكنولوژی بر اساس تشخیص دقیق حركات (زاویه) به وسیله شتاب سنج و جایرو بنا نهاده شده است ، این گونه توانای هدایت مدل های مختلف پرنده از جمله هواپیما/چرخ بال/كواد و …. را دارد اما باید توجه كرد كه این تكنولوژی به ارتعاش حساس بوده و دقت ان به صورت صعودی با ارتعاش كاهش می یابد ، به همین علت برای پرنده ها با موتورهای سوختی با ارتعاش زیاد ( 2 زمانه تك سیلندر) توصیه نمیشود چون با توجه به ارتعاش شدید بدنه IMU ان را به راحتی و با دقت زیاد سنس كرده و ان را رفتار كلی پرنده فرض میكند و اقدام ارسال اطلاعات به پردازشگر Autopilot كرده و در نتجیه Autopilot با اطلاعات اشتباه فرامین اشتباه صادر میكند این رفتار باعث بی ثباتی پرنده میشود ….

این تكنولوژی بر اساس تشخیص دقیق حركات (زاویه) به وسیله شتاب سنج و جایرو بنا نهاده شده است ، این گونه توانای هدایت مدل های مختلف پرنده از جمله هواپیما/چرخ بال/كواد و …. را دارد اما باید توجه كرد كه این تكنولوژی به ارتعاش حساس بوده و دقت ان به صورت صعودی با ارتعاش كاهش می یابد

در اكثر IMU های مرغوب قابلیت افزودن سنسور های جدید هم وجود دارد هدف از افزودن این سنسور ها افزایش دقتت وسیله است از این قبیل میتوان به سنسور فشار (برای تشخیص ارتفاع) ، سنسور تفاضلی فشار (برای تشخیص سرعت) و مگنو متر برای تشخیص دقیقتر حركات در عمود پرواز ها و … (تشخیص حركات كوچك و سریع) اشاره كرد اما وظیفه اصلی بر دوش شتاب سنج (برای تشخیص حركت) و جایرو (برای تشخیص زاویه) است . همانگونه كه متوجه شدید بردی قوی تر و بهتر است كه از سنسور های بهتری استفاده كند (دیجتال باشد و توانای تشخیص سریعتری داشته باشد) هرچند به تازگی با برنامه نویسی (افزودن نرم افزار) تشخیص زاویه دقیقتر شده كه همان تكنولوژی AHRS است ….

2- تكنولوژی AHRS

این روش بر اساس همان روش IMU است با این تفاوت فقط كه امكان تشخیص زوایا دقیقتر میشود انجام داد ، نو پا است و هنوز به صورت گسترده استفاده نشده است ولی تمامی سیستم های دارند به سمت استفاده از این تكنولوژی حركت میكنند .