اتوپایلوت چیست و چگونه کار می‌کند؟

بسیاری از مسافران خلبان را نقش اصلی سفر هوایی می‌دانند، اما در واقع بخش بزرگی از پروازهای امروزی به صورت خودکار و بدون دخالت مستقیم خلبان انجام می‌شود. این موضوع ممکن است در ابتدا برای برخی دلهره‌آور باشد، اما با توجه به اینکه خطای انسانی رایج‌ترین علت سقوط هواپیماها است، اهمیت و کارایی اتوپایلوت بیش از پیش آشکار می‌شود. در ادامه بیشتر با این واژه آشنا خواهید شد.

خلبان خودکار چیست؟

همان‌طور که می‌دانید، هر وسیله پرنده باید در تمامی شرایط و حالت‌های پروازی، قابل کنترل، پایدار و متعادل باشد. به همین دلیل، سامانه‌ای طراحی شده که پس از تیک‌آف هدایت هواپیما را به صورت خودکار بر عهده می‌گیرد و این وظیفه را بدون دخالت مستقیم انسان انجام می‌دهد.

اتوپایلوت یک سیستم مکانیکی، الکترونیکی یا هیدرولیکی است که علاوه بر هواپیما، در چرخ‌دنده‌ها و پروانه‌های هم‌محور قایق‌ها، موشک‌های هوافضا و پهپادهای نظامی نیز کاربرد دارد. در هواپیماهای مدرن، این سیستم با نام (George) شناخته می‌شود و نقش مهمی در تسهیل و ایمنی پرواز ایفا می‌کند.

خلبان خودکار چگونه کار می‌کند؟

اهمیت سیستم اتوپایلوت به قدری بالاست که امروزه تقریبا هیچ هواپیمای مسافربری بدون آن پرواز نمی‌کند. تنها برخی هواپیماهای کوچک و قدیمی با ظرفیت کمتر از ۲۰ نفر از این قاعده مستثنا هستند. طبق مقررات بین‌المللی، نصب و استفاده از اتوپایلوت برای همه هواپیماهای بالای ۲۰ نفر الزامی است.

طبق مقررات بین‌المللی، نصب و استفاده از اتوپایلوت برای همه هواپیماهای بالای ۲۰ نفر الزامی است.

خلبان خودکار با دریافت داده‌هایی از سنسورهای سرعت، ارتفاع و شرایط جوی، قادر است بیشتر وظایف خلبان را انجام دهد. پیش از پرواز، خلبان اطلاعات مسیر و مقصد را به سیستم وارد می‌کند تا پس از تیک‌آف، اتوپایلوت کنترل پرواز را تا زمان فرود در دست بگیرد. در مدل‌های پیشرفته‌تر، حتی مراحل تاکسی و تیک‌آف نیز به صورت خودکار انجام می‌شود.

انواع سیستم‌های خلبان خودکار بر اساس کنترل محورهای پروازی

در حالت کلی در هواپیماهای کوچک، 3 سطح متفاوت برای کنترل و بهره‌گیری از سیستم کنترل خودکار پرواز به شرح زیر وجود دارد.

1. خلبان اتوماتیک تک محور (Single Axial): این سیستم هواپیما را حول محور طولی و با استفاده از ایلرون‌ها کنترل می‌کند از این رو به تنظیم‌کننده بال نیز معروف است.
2. خلبان اتوماتیک دو محور (Two Axial): این سیستم هواپیما را حول محورهای طولی و عرضی کنترل می‌کند از این رو قابلیت دفع و مقابله با لرزش‌های طولی وارده به هواپیما را نیز دارد. سیستم دو محوره هم‌چنین جهت هدایت و پرواز دقیق می‌تواند با استفاده از رادیوهای کمک ناوبری، پروازی ایمن و آسوده را برای سرنشینان خود به ارمغان بیاورد.
3. خلبان اتوماتیک سه محور (Three Axial): این سیستم هواپیما را حول محورهای طولی، عرضی و عمودی کنترل و هدایت می‌کند به همین جهت اغلب هواپیماهای کوچک قابلیت نصب و تطابق با این سیستم را ندارند. بیشتر هواپیماهای مدرن امروزی به سیستم اتوپایلوت سه محوره مجهزند و در تمامی مراحل تاکسی، تیک‌آف، صعود، سیر، نزول و تقرب از خلبان خودکار بهره می‌گیرند.

اولین سامانه اتوپایلوت

در ابتدای توسعه صنعت هوانوردی، حفظ ایمنی پرواز نیازمند دقت و تمرکز دائمی خلبانان بود؛ مسئله‌ای که در پروازهای طولانی باعث خستگی شدید آن‌ها می‌شد. برای کاهش این فشار، سیستمی طراحی شد تا بخشی از وظایف خلبان را به‌صورت خودکار انجام دهد.

اولین سامانه اتوپایلوت در سال 1912 توسط شرکت Sperry معرفی شد. این سامانه می‌توانست هواپیما را در مسیر مستقیم و ارتفاع ثابت، طبق جهت‌گیری قطب‌نما هدایت کند و حتی توانایی اجرای خودکار عملیات تیک‌آف و لندینگ را داشت. این نوآوری توجه ارتش فرانسه را نیز به خود جلب کرد.

انواع سیستم کنترل پرواز طولی

از جمله مهم‌ترین سامانه‌های کنترل خودکار پرواز در محور طولی موارد زیر هستند؛

• نگه‌دارنده زاویه دماغه
• نگه‌دارنده ارتفاع بر اساس فشار بارومتریک
• نگه‌دارنده سرعت پروازی
• سامانه مانور پیچ (Pitch)
• کنترل خودکار توان موتور (Auto Thrust)
• دنبال‌کننده زاویه گلاید در فرود خودکار

این سامانه‌ها نقش مهمی در حفظ پایداری و هدایت دقیق هواپیما در راستای طولی دارند.

انواع سیستم‌های کنترل پرواز در محور عرضی

از جمله مهم‌ترین سامانه‌های کنترل خودکار پرواز در محور عرضی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد؛

• میراگر یاو
• نگه‌دارنده زاویه رول
• نگه‌دارنده جهت مسیر
• سامانه دور موزون
• دنبال‌کننده راستای موج رادیویی فرکانس بالا (VOR)
• سیستم فرود خودکار

این سامانه‌ها هر یک نقش مؤثری در حفظ تعادل و جهت‌یابی هواپیما در محور عرضی ایفا می‌کنند.

جزئیات سیستم کامپیوتری اتوپایلوت

سیستم کامپیوتری اتوپایلوت یکی از پیچیده‌ترین و پیشرفته‌ترین فناوری‌های صنعت هوانوردی است که با هدف هدایت خودکار هواپیما طراحی شده است. این سیستم شامل سخت‌افزارهای ویژه‌ای است که در ادامه به آن‌ها اشاره شده است.

• سخت‌افزارهای پیشرفته و مقاوم: اتوپایلوت‌ها از پردازنده‌های حساس و مقاوم در برابر تشعشعات استفاده می‌کنند تا در شرایط سخت پروازی عملکرد پایدار داشته باشند. به عنوان مثال، خلبان خودکار مدل AFDS-770 ساخت شرکت Rockwell Collins که در هواپیماهای Boeing 777 استفاده می‌شود، مجهز به میکروپردازنده‌های فوق‌حساس FCP-2002 است که در برابر تشعشعات مقاوم‌سازی شده‌اند.
• آزمایش‌ها و تست‌های فنی دقیق: قبل از نصب، تمام قطعات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تحت آزمایش‌های فنی سخت‌گیرانه قرار می‌گیرند تا از عملکرد صحیح و ایمنی کامل اطمینان حاصل شود.
• معماری چندکامپیوتری برای افزایش ایمنی: پردازش‌های حیاتی بین چند کامپیوتر تقسیم می‌شود تا در صورت خرابی یکی، سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه دهد و ایمنی حفظ شود.
• برنامه‌نویسی چندزبانه برای کاهش خطا: نرم‌افزارهای اتوپایلوت با زبان‌های مختلف نوشته شده‌اند تا خطاهای احتمالی سریع‌تر شناسایی و رفع شوند، که باعث افزایش دقت و ایمنی می‌شود.
• ضریب اطمینان و کارایی بالا: اتوپایلوت‌های مدرن قابلیت هدایت دقیق هواپیما در شرایط عادی و اضطراری را دارند و به‌عنوان بهترین گزینه هدایت خودکار شناخته می‌شوند.
• قابلیت تصحیح و غیرفعال‌سازی توسط خلبان: خلبان همیشه امکان دارد سیستم را به صورت دستی تصحیح یا غیرفعال کند تا در مواقع ضروری کنترل کامل بر هواپیما داشته باشد.

خلبانان در چه زمانی سیستم اتوپایلوت را غیرفعال می‌کنند؟

تمامی سیستم‌های کنترل خودکار پرواز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در هر لحظه توسط خلبان قابل اصلاح یا غیرفعال‌سازی باشند. به همین دلیل، خلبانان باید همواره آماده باشند تا در شرایط ضروری، کنترل دستی هواپیما را بر عهده بگیرند. هرچند زمان مشخصی برای خاموش کردن اتوپایلوت وجود ندارد، اما تا پیش از رسیدن به ارتفاع ۸۰ پایی، خلبان می‌تواند برای رفع مشکل احتمالی سیستم را غیرفعال کند.

خلبان همواره آماده است تا در صورت نیاز، با غیرفعال کردن سیستم خودکار، کنترل دستی پرواز را در دست بگیرد.

به عنوان یک مسافر، معمولاً می‌توان زمان غیرفعال‌شدن اتوپایلوت را احساس کرد؛ زیرا سیستم‌های رایانه‌ای هواپیما دقیق‌تر و نرم‌تر از کنترل دستی عمل می‌کنند. هنگام مداخله خلبان، نوسانات و چاله‌های هوایی بیشتر حس می‌شود که نشان‌دهنده هدایت دستی هواپیماست.

تفاوت سیستم اتوپایلوت و سیستم‌های افزاینده پایداری در چیست؟

در واقع تفاوت کاملاً روشن است؛ سیستم‌های (stabilizer) تنها نقش پایدارکننده دارند، یعنی می‌توانند وسیله پرنده را در یک وضعیت مشخص و از پیش تعیین‌شده نگه دارند، اما قادر به هدایت هدفمند آن از نقطه‌ای به نقطه دیگر نیستند. این سیستم‌ها نقش دستیاری برای خلبان را دارند و نمی‌توانند جای او را به طور کامل بگیرند.

جمع‌بندی

سیستم‌های کنترل پرواز خودکار با بهره‌گیری از اجزایی مانند سطوح کنترلی، حسگرها و رایانه‌های پروازی، وظیفه حفظ پایداری و هدایت هواپیما را به‌صورت خودکار بر عهده دارند. این سامانه‌ها جایگزین کامل خلبان نمی‌شوند، بلکه با کاهش بار کاری او، امکان تمرکز بر سایر وظایف را فراهم می‌کنند.

در این مقاله تلاش شده است تا تمامی جوانب موضوع با دقت بررسی شود، برای آشنایی بیشتر با این سیستم‌ها می‌توانید به سایت قاصدک 24 (وابسته به شرکت فرش تا عرش قاصدک کارمانیا) مراجعه کرده یا با پشتیبانی ۲۴ ساعته به شماره ۰۲۱۷۵۲۶۹ در تماس باشید.

سوالات متداول درباره سیستم اتوپایلوت چیست؟