الطيار الالي Auto pilot
الطيار الالي هو نظام هايدروليكي الكتروني يستخدم لتوجيه المركبات البريه و البحريه و الجويه بدون تدخل العامل البشري و هي تستخدم في المراكب البحريه و السفن و اشياء اخري و ليس في الطائرات فقط كما يظن البعض!!
اول طيار الي:
في بدايه عالم الطيران تطلبت الرحلات الجويه ان يكون الطيار مستيقظ و ان يستمر في التركيز باستمرار من اجل ان تكون رحلته مستمره بسلامه
اما اول طيار الي في طائره تم انتاجه من شركه سبيري عام 1912 و هي تبع عائله المخترع الشهير
( elmer sperry )
و اثبتت فعاليه كبيره في التحكم بدون مساعده بشريه
و الطيار الالي متصل بمؤشرات رئسيه جيروسكوبيه و هي علي شكل عداد السيارات و هي مثل البوصله في ادائها و متصله ايضا بمؤشرات تحدد موقع الطائره
(attitude indicator)and (gyroscopic heading indicator)
هذه المؤشرات يوصلها الطيار الالي بدفات و مصاعد خلفيه في خلف الطائره لتوفير التوازن و الطيران باستقامه حسب مستوي المؤشر بدون مساعده الطيار
و بكفائه عاليه تقلل مجهود الطيار
الطيار الالي المتقدم (modern autopilots)
بالطبع ليست كل طائرات نقل الركاب تتضمن نظام طيار الي
فطائرات الركاب و الطائرات العاديه الصغيره التي تقوم برحلات قصيره لا تتضمن مثل هذه الانظمه المعقده بل تعتمد علي طياران بشريان يقومو بالتحكم في الطائره عادتا
اما الطائرات التي تحتوي علي اكثر من 20 مقعد فهي الزاميا يتم تحديدها من منظمه الطيران الدوليه و هناك ثلاث انواع من مستويات التحكم في الطائره تتعلق هذه المحاور باداره الدوران في ثلاث ابعاد مختلفه و هذه الابعاد هي
البعد roll و البعد pitch و البعد yaw كما هو موضح في الصوره
هذه الصورة تم اعادة تحجيمها اضغط على الشريط الاصفر للحصول على الحجم الاصلي حجم الصورة الاصلي هو 800x600 ومساحتها 139 كيلو بايت
*************************************************
نعود مره اخري للمحاور كما قلنا هناك ثلاث مستويات للتحكم و السيطره علي علي الطائره المستوي الاول يعتمد محور فردي يتحكم في البعد رول فقط roll
و هذا المستوي من الطيارات الاليه هي ايضا معروفه بتحديد مستويات الجناح (wing levellers)
و التي تعكس محدوديتها
اما المستوي الثاني و هو المحور ثنائي الابعاد يقوم فيه الطيار الالي بالتحكم في مستويان من المحاور المحور بيتش (pitch and roll)
و المحور رول و المستوي الثاني المذكور اكثر قليلا
قدره في السيطره و له قدره علي تصحيح درجه انحناء الطائره في البعدين و يستطيع تلقي بيانات مدخلات من موجات راديويه من انظمه الملاحه لتوفير توجيه الطائره بطريقه اوتوماتيكيه بمجرد اقلاع الطائره و حتي الهبوط
اما المستوي الثالث فهو المستوي الذي يتحكم في ثلاث محاور
(pitch and roll and yaw )
و هو غير مطلوب في كثير من الطائرات الصغيره
الثلاث محاور:
المحور pitch و الزعانف السوداء توضح السيطره علي ابعاد الطائره
المحور roll و الزعانف السوداء توضح السيطره علي ابعاد الطائره
المحور yaw و الزعانف السوداء توضح السيطره علي ابعاد الطائره
الطيار الالي في الطائرات الحديثه
اما الطيار الالي في الطائرات الحديثه فهو ثلاثه محاور و عموما يقوم بتقسيم رحله الطيران الي :
الاقلاع و الصعود و المستوي ومستوي الهبوط و مستوي الاقتراب من المهبط
و يتحكم الطيار الالي في هذه المراحل و و يتحكم في الهبوط علي الطريق السريع و البدايه منه ايضا
كالبقاء علي مركز محدد في مدرج الطائره
و يسمي هذا النظام( بCAT LLLb landing or autolanding)
و هو موجود في كثير من مدرجات المطارات
نظام الهبوط و البدء و التحكم في موقف وقوف الطائره المعرف باسم cat iiic
هو نظام متطور عن السابق لكنه غير متاح حاليا لكنه من الممكن ان يستخدم في المستقبل
و بعض الطيارات الاليه تستخدم نظام تجنب الاصطدام و يعرف باسم
(tcas traffic collision avoidance system )
الطيار الالي في بعض الاحيان يكون من ضمن منظومه اداره الطيران
انظمه الطيار الالي المتقدمه تستخدم برمجيات سوفتوير تقرا هذه البرمجياتا اتجاه الطائره و تتحكم في انظمه التحكم الخاصه بالرحله لتقوم بتوجيه الطائره
و بجانب انظمه التحكم الكلاسيكيه كثير من الطيارات الاليه تتضمن فحوي مراقبة القدرات التي تستطيع ان تتحكم في الصمامات لتحديد السرعه
و نقل الوقود الي للخزانات المختلفه للطائره لتتوازن الطائره في موقف معين في الهواء
ايضا تسبب خطوره في بعض الاحيان حيث انها تزود الطائره بوقود بنسب اقل من الطيار البشري
الطيار الالي في الطائرات الحديثه يقرا اتجاه الطائره من نظام التوجيه بالقصور الذاتي وهو نظام يقوم بقرائه سرعه الحركه و الاتجاه
نظام التوجيه بالقصور الذاتي يقوم بتراكم الاخطاء علي مر الزمن و يقوم بتخفيض الاخطاء بحيث تقوم بتبديد ايه اخطاء في الاتجاهات المختلفه حتي تتلاشي مثل الاخطاء في الجيروسكوبات و التي تعرف بالانحرافات ويعود ذلك الى الخصائص الفيزياءيه داخل المنظومه ، سواء الميكانيكيه او الاسترشاد الليزر
يتم تلافي المشكلات بين الجوانب المختلفه مع معالجه الاشارات الرقميه عن طريق 6 ابعاد هي
(roll, pitch, yaw, altitude, latitude and longitude)
و من الممكن ان تسير الطائره وفق طرق او مسارات لديها عناصر اداء مطلوبه و محدده لذلك عناصر الاداء الفعلي المطلوبه و الاخطاء يجب متابعتها و رصدها من اجل ضمان عناصر الاداء المطلوبه
و كلما ذادت طول الرحله كلما ذادت نسبه الاخطاء و الانحرافات داخل النظام
من الممكن استخدام الاشعه الراديويه و نظام تحديد الملاحه العالمي لتصحيح اتجاه الطائره اما وحدات القصور الذاتي و الجيروسكوبات هي اساس تحديد المكان و هي علي متن الطائره
اما نظام الملاحه العالمي جي بي اس و الموجات الراديويه هي تعتمد علي طرف ثالث خارجي لتقديم المعلومات
اما النظام IRU's هو نظام عالميللنقل يعتمد استخدام الجازبيه و دوران الارض لحساب اتجاهه الذاتي ثم يقوم بحساب السرعه لحساب مكانه نسبه الي مكان البدايه و هكذا
و عن طريق معدل زياده السرعه و حساب السرعه يستطيع تحديد المسافه
و عن طريق تحديد المسافه يستطيع تحديد مكان الطائره
تفاصيل انظمه الحواسب الاليه:
الاجهزه من نمطيه الطائرات الضخمه مجمعه من خمس معالجات مركزيه من نوع 80386
و هي مختبره بفاعليه و غير مكلفه و الاصدارات الجديدة التي يجري تنفيذها هي مقاومه للإشعاع
و مصممه بقوه لاستخدامات الفضاء الجوي
الانظمه الحاسوبيه القديمه محببه في الاستخدام لانها اتسمت بالدقه في العمل و الجوده كما انها رخيصه
و نظام التشغيل يوفر اله افتراضيه لكل عمليه و هذا يعني ان الطيار الالي لا يتحكم في الكترونيات الحاسب الالي مباشره
بل لديه تاثير علي البرمجيات الالكترونيه المحاكاه و معظم العمليات الخاطئه التي تحدث في الالكترونيات تكون بسبب اخطاء اجماليه من البرنامج يتم تحديدها و تلاشيها و تقف العمليه ثم يتم اعاده التشغيل بنسخه جديده من البرنامج
و عموما كل عمليه يقوم بها الطيار الالي تقوم بتشغيل اكثر من نسخه و توزيعها علي اكثر من كمبيوتر
ثم يقوم النظام بالتصويت علي افضل نتيجه من هذه العمليات
بعض الطيارات الاليه ايضا تستخدم التصميمات المتنوعه او المتداخله و هي خاصيه امنه و فيها يقوم كل كمبيوتر بتشغيل برامج مصممه من فرق هندسيه مختلفه
و احيانا يتم برمجتها بلغات برمجه مختلفه
اعتبارا بان هذه الطريقه من الصعب ان يقوم الفرق البرمجيه المختلفه بنفس الاخطاء
لكن ايضا يكون البرنامج اغلي و اعقد
لذلك قليلا ما تستخدمه الشركاتصوره المعالج:
الطيار الالي هو نظام هايدروليكي الكتروني يستخدم لتوجيه المركبات البريه و البحريه و الجويه بدون تدخل العامل البشري و هي تستخدم في المراكب البحريه و السفن و اشياء اخري و ليس في الطائرات فقط كما يظن البعض!!
اول طيار الي:
في بدايه عالم الطيران تطلبت الرحلات الجويه ان يكون الطيار مستيقظ و ان يستمر في التركيز باستمرار من اجل ان تكون رحلته مستمره بسلامه
اما اول طيار الي في طائره تم انتاجه من شركه سبيري عام 1912 و هي تبع عائله المخترع الشهير
( elmer sperry )
و اثبتت فعاليه كبيره في التحكم بدون مساعده بشريه
و الطيار الالي متصل بمؤشرات رئسيه جيروسكوبيه و هي علي شكل عداد السيارات و هي مثل البوصله في ادائها و متصله ايضا بمؤشرات تحدد موقع الطائره
(attitude indicator)and (gyroscopic heading indicator)
هذه المؤشرات يوصلها الطيار الالي بدفات و مصاعد خلفيه في خلف الطائره لتوفير التوازن و الطيران باستقامه حسب مستوي المؤشر بدون مساعده الطيار
و بكفائه عاليه تقلل مجهود الطيار
الطيار الالي المتقدم (modern autopilots)
بالطبع ليست كل طائرات نقل الركاب تتضمن نظام طيار الي
فطائرات الركاب و الطائرات العاديه الصغيره التي تقوم برحلات قصيره لا تتضمن مثل هذه الانظمه المعقده بل تعتمد علي طياران بشريان يقومو بالتحكم في الطائره عادتا
اما الطائرات التي تحتوي علي اكثر من 20 مقعد فهي الزاميا يتم تحديدها من منظمه الطيران الدوليه و هناك ثلاث انواع من مستويات التحكم في الطائره تتعلق هذه المحاور باداره الدوران في ثلاث ابعاد مختلفه و هذه الابعاد هي
البعد roll و البعد pitch و البعد yaw كما هو موضح في الصوره
*************************************************
نعود مره اخري للمحاور كما قلنا هناك ثلاث مستويات للتحكم و السيطره علي علي الطائره المستوي الاول يعتمد محور فردي يتحكم في البعد رول فقط roll
و هذا المستوي من الطيارات الاليه هي ايضا معروفه بتحديد مستويات الجناح (wing levellers)
و التي تعكس محدوديتها
اما المستوي الثاني و هو المحور ثنائي الابعاد يقوم فيه الطيار الالي بالتحكم في مستويان من المحاور المحور بيتش (pitch and roll)
و المحور رول و المستوي الثاني المذكور اكثر قليلا
قدره في السيطره و له قدره علي تصحيح درجه انحناء الطائره في البعدين و يستطيع تلقي بيانات مدخلات من موجات راديويه من انظمه الملاحه لتوفير توجيه الطائره بطريقه اوتوماتيكيه بمجرد اقلاع الطائره و حتي الهبوط
اما المستوي الثالث فهو المستوي الذي يتحكم في ثلاث محاور
(pitch and roll and yaw )
و هو غير مطلوب في كثير من الطائرات الصغيره
الثلاث محاور:
المحور pitch و الزعانف السوداء توضح السيطره علي ابعاد الطائره
المحور roll و الزعانف السوداء توضح السيطره علي ابعاد الطائره
المحور yaw و الزعانف السوداء توضح السيطره علي ابعاد الطائره
الطيار الالي في الطائرات الحديثه
اما الطيار الالي في الطائرات الحديثه فهو ثلاثه محاور و عموما يقوم بتقسيم رحله الطيران الي :
الاقلاع و الصعود و المستوي ومستوي الهبوط و مستوي الاقتراب من المهبط
و يتحكم الطيار الالي في هذه المراحل و و يتحكم في الهبوط علي الطريق السريع و البدايه منه ايضا
كالبقاء علي مركز محدد في مدرج الطائره
و يسمي هذا النظام( بCAT LLLb landing or autolanding)
و هو موجود في كثير من مدرجات المطارات
نظام الهبوط و البدء و التحكم في موقف وقوف الطائره المعرف باسم cat iiic
هو نظام متطور عن السابق لكنه غير متاح حاليا لكنه من الممكن ان يستخدم في المستقبل
و بعض الطيارات الاليه تستخدم نظام تجنب الاصطدام و يعرف باسم
(tcas traffic collision avoidance system )
الطيار الالي في بعض الاحيان يكون من ضمن منظومه اداره الطيران
انظمه الطيار الالي المتقدمه تستخدم برمجيات سوفتوير تقرا هذه البرمجياتا اتجاه الطائره و تتحكم في انظمه التحكم الخاصه بالرحله لتقوم بتوجيه الطائره
و بجانب انظمه التحكم الكلاسيكيه كثير من الطيارات الاليه تتضمن فحوي مراقبة القدرات التي تستطيع ان تتحكم في الصمامات لتحديد السرعه
و نقل الوقود الي للخزانات المختلفه للطائره لتتوازن الطائره في موقف معين في الهواء
ايضا تسبب خطوره في بعض الاحيان حيث انها تزود الطائره بوقود بنسب اقل من الطيار البشري
الطيار الالي في الطائرات الحديثه يقرا اتجاه الطائره من نظام التوجيه بالقصور الذاتي وهو نظام يقوم بقرائه سرعه الحركه و الاتجاه
نظام التوجيه بالقصور الذاتي يقوم بتراكم الاخطاء علي مر الزمن و يقوم بتخفيض الاخطاء بحيث تقوم بتبديد ايه اخطاء في الاتجاهات المختلفه حتي تتلاشي مثل الاخطاء في الجيروسكوبات و التي تعرف بالانحرافات ويعود ذلك الى الخصائص الفيزياءيه داخل المنظومه ، سواء الميكانيكيه او الاسترشاد الليزر
يتم تلافي المشكلات بين الجوانب المختلفه مع معالجه الاشارات الرقميه عن طريق 6 ابعاد هي
(roll, pitch, yaw, altitude, latitude and longitude)
و من الممكن ان تسير الطائره وفق طرق او مسارات لديها عناصر اداء مطلوبه و محدده لذلك عناصر الاداء الفعلي المطلوبه و الاخطاء يجب متابعتها و رصدها من اجل ضمان عناصر الاداء المطلوبه
و كلما ذادت طول الرحله كلما ذادت نسبه الاخطاء و الانحرافات داخل النظام
من الممكن استخدام الاشعه الراديويه و نظام تحديد الملاحه العالمي لتصحيح اتجاه الطائره اما وحدات القصور الذاتي و الجيروسكوبات هي اساس تحديد المكان و هي علي متن الطائره
اما نظام الملاحه العالمي جي بي اس و الموجات الراديويه هي تعتمد علي طرف ثالث خارجي لتقديم المعلومات
اما النظام IRU's هو نظام عالميللنقل يعتمد استخدام الجازبيه و دوران الارض لحساب اتجاهه الذاتي ثم يقوم بحساب السرعه لحساب مكانه نسبه الي مكان البدايه و هكذا
و عن طريق معدل زياده السرعه و حساب السرعه يستطيع تحديد المسافه
و عن طريق تحديد المسافه يستطيع تحديد مكان الطائره
تفاصيل انظمه الحواسب الاليه:
الاجهزه من نمطيه الطائرات الضخمه مجمعه من خمس معالجات مركزيه من نوع 80386
و هي مختبره بفاعليه و غير مكلفه و الاصدارات الجديدة التي يجري تنفيذها هي مقاومه للإشعاع
و مصممه بقوه لاستخدامات الفضاء الجوي
الانظمه الحاسوبيه القديمه محببه في الاستخدام لانها اتسمت بالدقه في العمل و الجوده كما انها رخيصه
و نظام التشغيل يوفر اله افتراضيه لكل عمليه و هذا يعني ان الطيار الالي لا يتحكم في الكترونيات الحاسب الالي مباشره
بل لديه تاثير علي البرمجيات الالكترونيه المحاكاه و معظم العمليات الخاطئه التي تحدث في الالكترونيات تكون بسبب اخطاء اجماليه من البرنامج يتم تحديدها و تلاشيها و تقف العمليه ثم يتم اعاده التشغيل بنسخه جديده من البرنامج
و عموما كل عمليه يقوم بها الطيار الالي تقوم بتشغيل اكثر من نسخه و توزيعها علي اكثر من كمبيوتر
ثم يقوم النظام بالتصويت علي افضل نتيجه من هذه العمليات
بعض الطيارات الاليه ايضا تستخدم التصميمات المتنوعه او المتداخله و هي خاصيه امنه و فيها يقوم كل كمبيوتر بتشغيل برامج مصممه من فرق هندسيه مختلفه
و احيانا يتم برمجتها بلغات برمجه مختلفه
اعتبارا بان هذه الطريقه من الصعب ان يقوم الفرق البرمجيه المختلفه بنفس الاخطاء
لكن ايضا يكون البرنامج اغلي و اعقد
لذلك قليلا ما تستخدمه الشركاتصوره المعالج:
