بررسی تحولات در نسل جدید هواپیما‌های جت تجاری

[1] (DCN) تنظیم شده است. در این شبکه اطلاعات از سیستم‌های مختلف جمع‌آوری و توزیع می‌شوند و در دسترس سیستم‌های دیگر قرار می‌گیرد. در واقع این شبکه سطح بالایی از اطلاعات را برای نظارت بر روند عملکرد هواپیما، کاهش توان مصرفی و ساده‌سازی سیم‌کشی فراهم می‌کند. این سیستم به طور قابل توجهی کابل‌ها و قطعات موجود در کابین و پیچیدگی طراحی سیستم‌های هواپیما را کاهش می‌دهد. در واقع تجهیزات کمتر به معنای کاهش وزن هواپیما، افزونگی و ایمنی بیشتر و قابلیت تعمیر و نگهداری آسان‌تر است. اغلب از این فناوری هنگام ارتقاء سیستم‌های اویونیکی هواپیما مانند کابین شیشه‌ای و قابلیت‌هایی مانند نشانگرهای هشدار و اخطار برای کمک به عملیات تعمیر و نگهداری استفاده می‌شود. به طور همزمان برخی از OEMها درحال تست این فناوری روی تعدادی از هواپیماهای خود هستند که از جمله می‌توان به 4 مدل از G500 و G600 ساخت شرکت گلف استریم اشاره کرد. هدف از انجام این تست‌ها مشاهده بازخورد واقعی شبکه متمرکز داده روی این مدل از هواپیما‌ها (جت‌های تجاری) است.

سیستم DCN ارائه شده برای هواپیماهای گلف استریم از یک ستون فقرات اترنت و یک شبکه که توابع هوشمندانه‌ای مانند توانایی میزبانی کد‌نویسی و قابلیت ترجمه زبان کامپیوتر را دارد تشکیل می‌شود. در این سیستم یک دستگاه کامپیوتر به عنوان بخشی از هواپیما اضافه می‌شود و با برقراری ارتباط با شبکه، اطلاعات و داده‌ها را در اختیار سایر کامپیوترها در سراسر هواپیما قرار می‌دهد.

استفاده از ستون فقرات اترنت در شبکه متمرکز داده (DCN)

از طریق این سیستم می‌توان حسگرها و سیستم‌های موجود در هواپیما را توسط یک متمرکزکننده داده از راه دور ([2]RDC) صرف‌نظر از نوع سیگنال و زبان برنامه‌نویسی آن به شبکه متصل کرد. در واقع RDCها سیگنال‌های دیجیتالی و آنالوگ محلی را به قالب استاندارد شبکه DCN تبدیل می‌کنند. رویکرد اصلی سیستم DCN مفهوم شبکه مرکزی هواپیما را ترویج می‌دهد و بدین ترتیب سیستم‌ها اجازه دارند تنها روی یک شبکه مشابه با هم ارتباط داشته باشند. این شبکه علاوه بر انتقال اطلاعات، می‌تواند توابعی را نیز انجام دهد. برای مثال هنگامی که خلبان موتورها را راه‌اندازی می‌کند، DCN چراغ‌های ناوبری و پمپ‌های سوخت APU را فعال می‌کند. در هواپیمای قبلی گلف استریم این توابع به طور جداگانه کنترل می‌شدند.

یکی دیگر از ویژگی‌های عمده اویونیک G500 اهرم‌های کنترل‌کننده[3] است که به صورت الکترونیکی به یک گذرگاه دیجیتالی اختصاصی متصل می‌شوند. هر دو اهرم توسط موتورهای الکترونیکی داخلی کنترل شده و به صورت همگام حرکت می‌کنند. هنگامی‌ که خلبان نیرویی را به اهرم کنترل وارد می‌کند، این اهرم بر اساس قواعد برنامه‌ریزی شده در کامپیوتر کنترل پرواز حرکت می‌کند و منجر به چرخش هواپیما می‌شود. در حالیکه خلبان احساس می‌کند خود موجب حرکت اهرم کنترل شده است، اما اهرم توسط کامپیوتر کنترل پرواز و متناسب با نیروی خلبان توسط موتورهای الکتریکی حرکت می‌کند. این سیستم که با نام اهرم‌ کنترل فعال شناخته می‌شود منجر به حرکت نرم‌تر هواپیما با توجه به ورودی‌های خلبان می‌شود.

شرکت Textron Aviation برای پیکر‌بندی نسل بعدی هواپیما‌های جت تجاری با کابین بزرگ خود آزمایش تونل باد با سرعت بالا و پایین را انجام داده‌اند. در نسل بعد هواپیماهای این شرکت همچون سسنا سایتیشن هِمیسفر ویژگی‌هایی از جمله اهرم کنترل فعال، کامپیوترهای کنترل پرواز و واحدهای الکترونیکی از راه دور که توسط شرکت تالس عرضه می‌شود نیز مورد توجه هستند.

شرکت هانی‌ول به تازگی آخرین نسخه از کابین خلبان یکپارچه Primus Epic را برای ارتقاء هواپیمای جت ایرباس A300 معرفی کرده است. کابین Primus Epic دارای صفحه‌های نمایش بزرگ مسطح، سیستم ناوبری بصری، قابلیت طراحی گرافیکی پرواز برای تغییر سریع و ایمن طرح‌های پرواز و سیستم نظارت بر ترافیک هوایی و زمینی است. یکی از مفاهیم اصلی ارتقاء سیستم‌های اویونیک تمرکز بر استفاده از کارت‌های پردازنده مرکزی به جای اجزای جداگانه و اختصاصی برای کنترل عملکرد سیستم‌ها است. کابین یکپارچه Primus Epic جدید به خوبی این مفهوم را در نظر گرفته است.

از دیگر تحولات جدید برای هواپیماهای جت تجاری باید به سیستم‌های نظارت بر سلامت اشاره کرد. بررسی مداوم عملکرد سیستم‌ها و تشخیص سریع خرابی‌ها می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش دهد. طرح‌هایی مانند شبکه متمرکز داده با تجمیع اطلاعات کلیه تجهیزات هواپیما می‌تواند عملکرد سیستم‌های نظارت بر سلامت را تسهیل کند. در حال حاضر سیستم‌هایی مانند LinxUs ساخت شرکت Textron به خوبی عملیات گزارش‌دهی، تشخیص و نگهداری را در هواپیما انجام می‌دهند.  LinxUsیک سیستم ایزولاسیون خطاست که تمام سیستم‌های هواپیما را نظارت می‌کند. در صورت بروز یک مشکل، راهکار مناسب بصورت بلادرنگ از سوی سیستم پیشنهاد می‌شود. علاوه بر این سیستم با شناسایی خطا، پیامی برای واحدهای تعمیر و نگهداری ارسال می‌کند. واحد تعمیر و نگهداری نیز قبل از اینکه هواپیما به زمین برسد، زمان‌بندی و برنامه‌ریزی‌های لازم را انجام می‌دهد.

آینده فناوری‌های هواپیما‌های جت مسافربری

طراحی، توسعه، ارائه و تضمین فناوری‌های جدید اویونیک فرآیندی بسیار پرخرج، طولانی و پر مخاطره در بین بسیاری از فناوری‌های عمده صنعت هوانوردی است. از این‌رو تولیدکنندگان OEM به سختی می‌توانند پیش‌بینی کنند که چه فناوری‌هایی در هواپیماهای آینده برجسته و مهم خواهند شد. با این حال می‌توان گفت سیستم‌هایی که منجر به افزایش ایمنی، راحتی مسافران و کاهش هزینه‌های رایج تعمیر و نگهداری هواپیما می‌شوند از شانس موفقیت بیشتری برخوردار هستند. به همین ترتیب در حال حاضر شرکت گلف استریم به دنبال ساخت هواپیماهایی است که ضمن افزایش آگاهی از موقعیت، حجم کاری خلبان را کاهش دهند.

از آنجا که فناوری‌های محاسباتی اویونیک به طور معمول 5 تا 6 سال از نیاز بازار عقبتر هستند، در طول دهه گذشته به طور مداوم از مفاهیم COTS و قابلیت‌های استفاده شده در کاربردهای زمینی مانند سیستم‌های به اشتراک گذاری اطلاعات استفاده می‌شود. بنابراین با تجزیه و تحلیل برخی از فناوری‌های جدید و برجسته ارائه شده توسط شرکت‌هایی مانند اینتل[4] و سیسکو[5] فناوری‌های محاسباتی هواپیما‌های آینده را می‌توان پیش‌بینی کرد. برای مثال در نمایشگاه CES-2017 شرکت انویدیا از پردازنده جدید خود با نام زاویر رونمایی کرد. این ابر رایانه برای پردازش مرکزی خودروهای خودمختار کاربرد دارد. در این نمایشگاه انویدیا همچنین نرم‌افزار «کمک راننده هوش مصنوعی» را عرضه کرد که می‌تواند در شرایط رانندگی خطرناک، هشدارهای صوتی و تصویری را برای راننده ارائه دهد. دور از ذهن نیست که با اثبات قابلیت‌های این چنین فناوری‌ها، در سال‌های آتی شاهد استفاده از آن‌ها در بخش هوایی نیز باشیم.

در بخش هوایی شرکت‌های بزرگ مانند هانی‌ول و راکول کالینز در حال تحقیق و بررسی در مورد فناوری‌های کابین خلبان و توسعه سیستم‌های اویونیکی هستند. به عنوان نمونه راکول کالینز سیستم ACARS را با قابلیت شبکه IP بروزرسانی کرده است. همچنین تالس به تحقیق در مورد صفحه نمایش تمام لمسی کاملا یکپارچه 2020 پرداخته و مدعی است که این سیستم با هواپیما‌های جت تجاری کاملا سازگار است. شرکت IS&S نیز گواهینامه‌های لازم برای استفاده از کابین خلبان یکپارچه شده جدید خود در هواپیمای توربوپراپ  PC-12 پیلاتوس را اخذ کرده است.

این روند تغییرات نشان می‌دهد که نسل بعدی سیستم‌های اویونیک هواپیماهای تجاری به شدت وابسته به نرم‌افزار خواهند بود و شبکه‌های مرکزی سازگار با نرم‌افزار و سیستم‌هایی با سخت‌افزار کوچکتر گسترش می‌یابند. در این هواپیماها مفهوم محاسبات کنترل پرواز فعال جایگزین پرواز مبتنی بر تصمیم‌گیری خلبان برای شرایط غیرمعمول پرواز یا وضعیت آب‌وهوایی خطرناک خواهد شد. به عبارت دیگر نرم‌افزار و سیستم‌های هوشمند در مواقع خطر هواپیما را مدیریت خواهند کرد. همچنین OEM‌ها ترجیح می‌دهند در طراحی این هواپیما‌ها از کابین‌های خلبان یکپارچه استفاده کنند تا علاوه بر بیشترین سازگاری بین سیستم‌ها، از بروز خطاهای پیش‌بینی نشده در ارتباطات آن‌ها جلوگیری کنند.

جت تجاری G600 مجهز به شبکه DCN که به سیستم‌ها اجازه‌ی فعالیت روی یک گذرگاه مشترک را می‌دهد.

در طی این سال‌ها وابستگی به رایانه‌ها و ریزپردازنده‌ها بیشتر شده است. با اینکه این سیستم‌ها بسیار قابل اعتماد هستند اما زمان زیادی را باید برای رفع اشکالات و تجزیه و تحلیل کد‌ها صرف کرد. با این حال این فرآیند منجر به کاهش سیم‌کشی و حذف سوئیچ‌های مکانیکی خواهد شد که مزیتی بزرگ برای ایمنی و مدیریت تعمیر و نگهدای هواپیما است.

[1] data concentration network

[2] remote data concentrator

[3] sidestick controller

[4] Intels

[5] Ciscos