مقدمه:
در دنیای امروز دستگاه های دیجیتال الکترونیک با هدف کارآئی بهتر، پاسخ سریعتر، حجم کوچکتر، وزن کمتر، و نهایتاً با هزینه ساخت و تعمیر کمتری نسبت به نمونه های آنالوگ ساخته شده اند.
بدین جهت در هواپیما های مدرن سعی در بکارگیری خلاصه تر از مدارات دیجیتال می شود و هنر تکنولوژی در این است که با گذشت زمان مدارات مجتمع با تعداد کمتری در خدمت سیستم قرار دهد.
سیستم های دیجیتال زمان بین وقوع اشکال و متعاقب آن تعمیر و اصلاح را کمتر می کند. دستگاه تست (BITE) (Built-in) موجود در اکثر سیستم های دیجیتال، جداسازی سریع مورد اشکال را ارائه می دهد.
مزیت دیگر مدارات دیجیتال قابل جابجایی بودن و قابل جداسازی آنها از سیستم الکتریک هواپیما است.
وجود High-Efficiency phosphors و فیلترهای چشمی MultiBand-Pass به منظور مقایسه بهتر، تغییر نور و قابل خواندن در مواقع مختلف از مزایای دیگر نشان دهنده های دیجیتال می باشد.
از کاربردهای مدارات دیجیتال، سیستم مدیریت اتوماتیک پرواز (FMS) میباشد که در صنعت حمل و نقل هوائی تحول قابل ملاحظه ای را ایجاد کرده است.
هم اکنون در کشور ما یکی از انواع هواپیماهای مجهز به سیستم FMS هواپیما فوکر 100 ساخت کارخانه فوکر هلند است. که در این پروژه مفصلاً توضیح داده خواهد شد.
1-1 توضیحات کلی در رابطه با سیستم FMS:
در هواپیماهای فوکر 100 دو سیستم جدا از هم FMS وجود دارد که هر سیستم از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
(Controll display Unit (CDU))
1) سیستم نمایشگر همراه با صفحه کلید.
(Flight Management Computer (FMC))
2) کامپیوتر پردازشکر مرکزی.
(Dato Loader)
3) دستگاه انتقال دهنده های اطلاعات به کامپیوتر مرکزی.
توضیحاتی اجمالی در رابطه با هر یک از اجزاء معرفی شده:
(Controll Didplay Unit) (1
CDU در واقع رابط بین خلبان و کامپیوتر مرکزی (FMC) می باشد که از طریق صفحه کلید همراه با آن خلبان می تواند اطلاعات و پارامترهای مورد نظر خود را به سیستم وارد کند.
همچنین می تواند مُدهای مختلف عملیاتی را انتخاب کرده و بر روی صفحه نمایش اطلاعات ورودی، مسیر پرواز و اطلاعات خروجی که کامپیوتر مرکزی به آن انتقال می دهد را مشاهده و چک نماید و در صورت تمایل مقادیر وارد شده را تغییر دهد.
CDU شامل صفحات مختلف می باشد. (CDU Pages) که هر یک شامل اطلاعات طبقه بندی شده ای است که به خلبان جهت هدایت هر چه بهتر هواپیما ارائه می شود و خلبان می تواند با انتخاب های درست نقش مؤثری در این امر داشته باشد. صفحات مذکور در قسمتهای بعدی به تفصیل بررسی و شرح داده خواهد شد.
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
شکل 1-1 تصویر یک نمایشگر (CDU) مربوط به FMS ساخت کارخانه کالینز (Collins) را نشان می دهد.
Flight Management Computer (FMC)(2
FMC مشتمل بر چهار میلیون بیت حافظه غیر فرار است که تمامی اطلاعات مشروحه در آن نگهداری شده و در طول پرواز به کرّات از آنها استفاده می شود. FMC از طریق یک خط انتقال اطلاعات به نام (ARINC 429) [1] به قسمتهای دیگر مرتبط می شود.
که قسمتها و یونیتهای مرتبط با این کامپیوتر عبارتند از:
1) کامپیوتر مربوط به اطلاعات هوای محیط) (Air Date Computer [2]
2) تبدیل کننده اطلاعات موتور و اطلاعات مربوط به مصرف سوخت
(ENG Multiplexers (EMUX, Fuel Flows) [3]
3)گیرنده
4) گیرنده سیستمVOR
(VOR RX)
5) ساعت دیجیتالی، (Clock)
6) فرستنده و گیرنده سیستم:DME
(DME Tx & RX)
7) کامپیوتر پردازشگر اطلاعات مربوط به مصرف سوخت و میزان موجودی سوخت درون Tankها
(Combined Prossesor Totalizer (CPT))
8) کنترل کننده اطلاعات مربوط به ناوبری و سایر نشان دهنده ها
(Electronic FLT Instument Sys (EFIS) Cont PNL)
9) AFCAS [4]
(Automatic Flight Controll Agumantotion System.)
لازم به ذکر است که FMC از سیستم های ذکر شده اطلاعات دریافت کرده و همچنین برای سیستم های زیر خروجی نیز خواهد داشت. که این خروجی ها عبارتند از:
1) VOR
2)DME
3) AFCAS
4) EFTS &
5) EDIS
همانطور که قبلاً ذکر شد، در این میان CDU رابط بین خلبان و FMC می باشد که اطلاعات و فرامین مذکور بر روی نمایشگر به نمایش در خواهد آمد. نکته مهم دیگر در رابطه با FMC وجود یک مخزن اطلاعاتی بنام Data base می باشد که در این حافظه اطلاعات مربوط به تمام مسیرهای پروازی (FLT Plan) شکل بال و بدنه هواپیما (Airodynamic Of Aircraft) نوع موتور هواپیما (ENG Type) در آن ذخیره سازی شده است که هر 28 روز یکبار از طریق یک دستگاه خارجی به نام Data Loader که از طریق Connection مخصوص به سیستم وصل می شود، اطلاعات مذکور به روز می شود. که در این رابطه در قسمتهای بعدی توضیحات بیشتری خواهیم داد.
3) انتقال دهنده اطلاعات: Data Loader
دستگاه مذکور یک Box قابل حمل می باشد که یک دیسکت معمولی در آن قرار می گیرد و از طریق سیم های مرتبط با آن به FMS وصل شده و در عرض چند دقیقه اطلاعات موجود در Flapy به FMC انتقال داده می شود. قابل ذکر است که این دستگاه از طریق خود سیستم FMS تغذیه شده و نیاز به هیچ منبع تغذیه خارجی ندارد. شکل 1-2 نشان دهنده یک دستگاه کامل می باشد.
شکل 1-2 : تصویر Data Loader
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
1-2 نحوه تغذیه و فعالیت سیستم FMS
ولتاژ تغذیه 115 , FMS ولت AC می باشد به نحوی که کامپیوتر مرکزی (FMC) و CDU هر کدام دارای یک فیوز (Circuit Braker) جدا می باشد که فیوزها برق مورد نیاز خود را از Essential Bus دریافت می کنند. به محض اینکه Power لازم فراهم شود، هر دو سیستم 1 و 2 شروع به کار می کنند. در حالت کلی هر دو FMS یک و دو به صورت dual به موازات یکدیگر فعالیت می کنند که در این FMS ای به عنوان Master خواهد بود که یکی از شرایط زیر را دارا باشد:
1) سیستمی که زودتر Power را دریافت می کند به شرطی که این اختلاف کمتر از نیم ثانیه باشد.
2) سیستمی که Auto pilot متناظر با آن فعال باشد.
3) در صورتی که هیچ یک از دو سیستم Auto Pilot درگیر نباشد، سیستمی Master خواهد بود که Flight Director متناظر با آن فعال باشد.
همانطور که قبلاً گفته شد دو سیستم 1 و 2 به صورت dual با یکدیگر کار می کنند اما در بعضی از مواقع و در شرایط خاص این دو به صورت مستقل از یکدیگر در خواهند آمد. که در این صورت، بر روی CDU پیامی حاوی این نکته به نمایش در خواهد آمد.
شرایط مذکور عبارتند از:
1) در صورتی که
الف) حافظه ذخیره اطلاعاتData base
ب) برنامه نرم افزاری نصب شده بر روی کامپیوتر مرکزی
ج) نوع موتورها
برای دو سیستم متفاوت باشد.
2) موقعیت جغرافیایی محاسبه شده توسط دو سیستم IRS دارای اختلافی بیشتر از (نایتکال مایل) 10nm باشد.
3) اختلاف بین دو ساعت دیجیتالی شماره 1 و 2 بیشتر از دو دقیقه باشد.
4) بر روی دو سیستم، دو مسیر پروازی (FLT Plan) متفاوت تنظیم شده باشد.
نکته لازم به ذکر این است که دو سیستم به حالت dual برخواهند گشت در صورتی که یکی از سیستم های 1 یا 2 خاموش شده و به مدت حداقل یک دقیقه خاموش باقی بماند. البته می بایست قبل از آن ایرادات بالا برطرف شده باشد.
1-3 اطلاعات ذخیره شده در (Data Storage FMC)
همانطور که قبلاً گفته شد FMC دارای یک مخزن ذخیره اطلاعات به نام Data Base می باشد. Data Base مذکور دارای بخشهای جداگانه ای جهت ذخیره اطلاعات مربوط به:
1) ناوبری: (Navegation)
2) نوع شکل و بدنه هواپیما (Aircraft Airodynamic)
3) نوع موتورها (ENG Types)
می باشد. دوره به روز کردن Update) کردن) اطلاعات مذکور با دوره اصلاح اطلاعات و نقشه های ناوبری از سوی مرجع تهیه و تنظیم اطلاعات متناسب است. به نحوی که این اطلاعات هر بیست و هشت روز یکبار به روز خواهند شد. FMC همیشه برای انجام محاسبات و تنظیمات درونی خود از سری اطلاعات فعال و قابل استفاده در آن زمان استفاده می کند. می توان اطلاعات جدید و به روز شده را از طریق دکمه های تنظیم موجود بر روی CDU جایگزین اطلاعات تاریخ گذشته نمود.
مرکز تهیه و تنظیم و آماده سازی این اطلاعات، تغییرات به وجود آمده در اطلاعات مذکور را از طریق Jeppesen جمع آوری کرده و بر روی یک دیسکت ذخیره کرده و به صورت منظم به شرکت های هواپیمایی و استفاده کنندگان ارسال می کند. نکته لازم به ذکر این است که دیسکت مذکور تنها حاوی اطلاعات مربوط به منطقه پروازی هواپیماهای شرکت درخواست کننده می باشد. به عنوان مثال هواپیمای فوکر 100 که در اختیار شرکت های ایرانی می باشد چون تنها در منطقه ایران و کشورهای اطراف آن پرواز دارد، تنها اطلاعات مربوط به این منطقه بر روی FMS این هواپیماها Load می شود. چرا که وجود اطلاعات مربوط به سایر نقاط جهان در حافظه FMC ضرورتی ندارد و تنها قسمتی از حافظه موجود را اشغال می کند.
همانطور که قبلاً گفته شد، اطلاعات موجود بر روی دیسکت را می توان از طریق Data Loader به صورت جداگانه به FMC شماره 1 و 2 انتقال داد. همچنین می توان این اطلاعات را به یکی از کامپیوترهای پردازشگر مرکزی انتقال داده و سپس با یک دستورالعمل (Procedure) خاص اطلاعات را از کامپیوتر اولیه به ثانویه منتقل کرد.
همانطور که قبلاً ذکر شد Data base حاوی سه نوع اطلاعات خاص می باشد که در ذیل به تفصیل بررسی می شود.
1-3-1 اطلاعات ناوبری (Navigation) که شامل موارد زیر است:
1) اطلاعاتی در رابطه با دستگاه های زمینی (NAV AIDS) که عبارتند از:
ILS , NDB , VOR/TAC , VOR/DME , DME , VOR که این اطلاعات حاوی نکات زیر است:
- اطلاعات ارسالی از سوی ایستگاه های زمینی جهت شناسایی هر ایستگاه که به صورت کدهای صفر و یک ارسال می شود. (Identifiers)
- موقعیت جغرافیایی هر ایستگاه (Positon)
- ارتفاع ایستگاه زمینی از سطح دریا (Station elevation)
کلاس کاری و رده بندی سیستم نصب شده در ایستگاه
(NAV AIDS Class)
- فرکانس کار سیستم در قسمت های مختلف (Frequency)
جهت جغرافیایی باند فرود (Locolizer Center Line Bearing)
2) اطلاعاتی در رابطه با راه های هوایی چه در سطح بالا و چه در سطح پایین (Airways High & Low Level)
3) اطلاعات در رابطه با فرودگاه، راه های ورود و خروج هواپیما به باند، گیت های ورود و خروج از باند و محدودیت های تردد و انتقال هواپیما در قسمت های مختلف.
1-3-2 اطلاعات مربوط به Aircraft Airodynamic که عبارتند از:
-نیروی پسا (Drag)
- نیروی بَرا (Lift)
- سرعت (Speed)
- وضعیت چرخها و فلاپها (Flaps & Landing geer)
- محدودیت ها (Limitation’s)
1-3-3- اطلاعات مربوط به موتورها که عبارتند از:
- هوای دریافتی از موتور (Bleed air)
- نوع موتور (ENG Type)
- روابط بین [5]EPR و نیروی جلوبرنده (Thrust) و مصرف سوخت
شکل های 1-3 و 1-4 حاوی نکاتی در رابطه با این سیستم و نحوه ارتباط آن با یونیت های دیگر می باشد.
چکیده لاتین
This publication describes Flight Management System (FMS) in the Fokker 100 aircaft. It reflects a complete Integration of the Lateral and vertical functions and also descent path refinements.
The FMS with other interfacing equipment in the Aircraft, forms an integrated, full flight regime control and – information system that provides automatic navigation, guidance, map display, and in – flight performance optimization. The system will operate continuously if properly initialized. It can be coupled to the autopilot, flight director, and outothrottle to provide guidance through integrated commands for controlling roll, pitch and engine thrust.
This project describes above informations in 3 sections.