ناوبری هواپیما با استفاده از NEXTGEN

بهبود ناوبری هواپیما با استفاده از NEXTGEN

از آنجا که در صنعت هوایی و هوانوردی استفاده بهینه از حریم هوایی موجود بسیار حائز اهمیت است، سازندگان و طراحان سیستم‏های هوایی، خلبانان و سازمان های کنترل ترافیک هوایی با یکدیگر همکاری لازم را دارند تا ناوبری ماهواره‏ای به دقت هر چه بیشتر انجام شود. عملکرد این سیستم‏ها تا زمانی که خطوط و فضای هوایی شلوغ نشده باشد بسیار کارآمد خواهد بود اما با شلوغ شدن ترافیک هوایی موجود، سیستم ناوبری دچار پیچیدگی‏ها و مشکلاتی خواهد شد. به عنوان مثال برخی از فرودگاه‏های ایالت متحده نیویورک با چالش عملیاتی ناوبری هواپیما‏ها درگیر هستند. از اینرو در سال‏های اخیر روش‏هایی به منظور بهبود این پیچیدگی‏ها ارائه شده است.

در این روش‏ها فاکتورهایی همچون فاصله زمینی، آب‏های اطراف، سیستم‏های موجود در فرودگاه‏ها و … در نظر گرفته شده است. یکی از روش‏هایی که اداره هوانوردی فدرال ایالات متحده (FAA) برای مقابله با این چالش‏ها و محدودیت‏‏ها به کار گرفته، طراحی مجدد مسیرهای هوایی در اطراف فرودگاه‏ها است. این روش با بهینه‏سازی فضای هوایی و روش‏های موجود در ابتکارات NEXTGEN انجام شده است.

این ابتکار عمل یک منطقه جغرافیایی که شامل چندین فرودگاه و منطقه شهری می‏باشد را پوشش می‏دهد. بر اساس این روش امکان استفاده از کامپیوتر مدیریت پرواز (FMC) و سیستم‏های ناوبری پیشرفته برای پرواز بهتر و ایمن‌تر هواپیماها فراهم می شود.

ناوبری نسل آینده هواپیما

ناوبری نسل حاضر

در اواخر سال 2014، اداره هوانوردی فدرال به بهینه‏سازی روش‌های نزول هواپیما در هنگام فرود و مسیرهای ورود و حرکت جدید پرداخت تا از هم ردیف شدن هواپیماها در مسیر ناوبری مورد نظرشان جلوگیری کند. در پی این فعالیت اداره هوانوردی فدرال یک قرارداد همکاری در جهت بهینه‏سازی ناوبری بر اساس ماهواره جدید 141 با سایر سازمان ها و نهادهای مرتبط ایالات متحده منعقد کرد. بر اساس این روش دسترسی هواپیما به قابلیت‏های پیشرفته کامپیوتر مدیریت پرواز امکانپذیر شد.

با ترکیب ابزارهای اندازه‏گیری FAA و قابلیت‏های FMC مصرف سوخت به طور قابل توجهی کاهش پیدا می‏کند اما این روش در هواپیماهایی از سیستم مدیریت پرواز قدیمی بهره می‌برند کارآمد نبوده و دلیل آن هزینه بالا جهت تغییرات زیاد در سیستم ها و تجهیزات موجود است. به علاوه اینکه در این نوع از هواپیما‏ها سیستم کنترل ترافیک هوایی (ATC) به خوبی کار می‏کند. در روش‏های جدید 10 تا 15 نقطه‌مسیر (Waypoint) عمودی وجود دارد که هر کدام از آن‏ها دارای یک حداقل و حداکثر ارتفاع بوده و سیستم های مدیریت پرواز قدیمی امکان برآورده سازی این شرایط را ندارند.

ناوبری نسل آینده هواپیما

به همین منظور، برخی از شرکت های خطوط هوایی دائما سیستم های مدیریت پرواز ناوگان خود را بروز رسانی می‏کنند تا قابلیت استفاده از امکانات و روش‏های جدید را داشته باشند. مزیت این روش‏ها، کاهش مصرف سوخت و توانایی پرواز با بهترین تجهیزات و بهترین خدمات و سرویس‏دهی است.

علاوه بر این، متخصصان تولید کننده تجهیزات هوایی دائما در حال بروز رسانی سیستم‏های اویونیکی به منظور ارتقاء کارایی و اطمینان ناوبری هواپیما هستند. به عنوان مثال شرکت IS&S، بطور مدارم سیستم‌های بروز مبتنی بر NEXTGEN را به منظور ارتقاء کارایی ناوبری طراحی و به بازار ارائه می‏کند. در نسل جدید بوئینگ 737 کابین خلبان مجهز به سیستم‏ها و امکانات بروز  از جمله پشتیبانی از RNAV وRNP در مسیرهای منحنی، GPS/WAAS، LPV، CPDLC و ADS-B شده است.

 

بنابراین بهبودهای مستمر در کارایی ناوبری هواپیما از ترکیب سیستم‏های اویونیکی مدرن، روش‏های PBN و ابزارهای پشتیبانی موجود محقق می‏شود. از اینروز خطوط هوایی دائما با FAA و تولید کنندگان تجهیزات به منظور استفاده از نسل‏های بعدی سیستم‏های اویونیکی هواپیما در ارتباط هستند، با این حال موانعی وجود دارد که استفاده 100 درصدی از NEXTGEN را فراهم نمی آورد.

ناوبری نسل آینده

همانطور که FAA دائما در حال مدرن‏سازی و بروز رسانی سیستم‏های اویونیکی هوایی و طراحی مجدد مسیرهای حرکت در فضای هوایی شلوغ است، صنعت در جهت تغییر فناوری ناوبری هواپیما در حرکت است و هدف آن ارائه یک سیستم ناوبری جدید و موثر جهت استفاده در نسل بعد می‏باشد. به عنوان مثال هواپیماهای ایرباس A350 XWB که در خطوط هوایی قطر حضور دارند از آخرین فناوری‌های صنعتی مدرن بهره می برند.

یکی از نکات و محرک‏های اصلی پیشرفت در مدیریت ترافیک هوایی، ناوبری مبتنی بر عملکرد و یا همان PBN است که طبق آن ناوبری با دقت بیشتر انجام می‏شود. بنابراین استفاده از این محرک می‏تواند در بهبود سیستم ناوبری تاثیرگذار باشد. سیستم تقویت مبتنی بر ماهواره (SBAS) از جمله مواردی است که توانسته به خوبی در چهارچوب های تعریف شده برای PBN قرار گیرد.

ناوبری نسل آینده هواپیما

سیستم SBAS ماهواره‏های اضافی را به برج‏هایی که بطور ثابت در موقعیتی مشخص هستند اضافه می‏کند و به همین دلیل، ناوبری بهبود یافته (اصلاح شده) را ارائه می دهد. در سیستم SBAS سعی شده از بیشتر ماهواره‏های موجود استفاده شود و در نتیجه آن اطلاعات بیشتری جهت تقویت موقعیت هواپیما ارائه می‏شود.

یکی دیگر از پیشرفت‏های نسل بعدی ناوبری هواپیماها، مفهوم ناوبری 4 بعدی است که در آن بعد چهارم زمان به 3 بعد فضایی که در حال حاضر به منظور محاسبه مسیر ناوبری هواپیما استفاده می‏شود، اضافه خواهد شد. این قابلیت می‏تواند به خطوط هوایی در زمان رسیدن هواپیماها کمک کند. دقت بسیار زیاد این روش به این دلیل است که می‏توان مسیر ناوبری هواپیما بین فرودگاه‏ها را دقیق تخمین زد، از اینرو مفهوم مدیریت مسیر 4 بعدی یکی دیگر از جنبه‏های مدیریت ترافیک هوایی است که به مرور در سراسر جهان فراگیر خواهد شد. با ارائه این روش، شرکت‏های بسیاری در جهت ساخت یک سیستم مناسب برآمدند که از این میان شرکت راکول کالینز یک روش ناوبری کامل، یکپارچه و خیلی دقیق را ارائه کرده است. این روش توسط سیستم مدیریت پرواز و دیگر سیستم‏های هواپیما جهت مدیریت روش 4 بعدی ناوبری استفاده می‏شود. از این روش در هواپیمای A350 استفاده شده است.

شاید تصور بر این باشد که مفهوم ناوبری 4 بعدی مربوط به آینده خیلی دور است اما در واقع می توان آن را یک حقیقت که در 5 تا 10 سال آینده رخ خواهد داد دانست. در سال 2013 اداره هوانوردی فدرال دانشگاه MIT را مامور کرد تا مطالعه بر روی سیستم‏های مدیریت پرواز هواپیما را آغاز کند و همچنان تحقیقات در این زمینه ادامه دارد. در سال 2014 ناسا و شرکت‏های مدیریت ترافیک هوایی گروه saab توافق‌نامه جدیدی مبنی بر تحقیق بر روی تاثیر روش 4 بعدی بر کاهش تراکم سیستم‏های هوایی نیویورک بستند. همچنین سازمان AEEC که مسئول ارائه استانداردهای Arinc است در اکتبر 2014 بروزرسانی Arinc 702A را به تصویب رساند. طبق این بروز رسانی، امکانات مهم و قابل توجهی همچون دقت باد، اطلاعات و داده‏های مربوط به دما، امکان اجرای روش 4 بعدی ناوبری به سیستم مدیریت پرواز اضافه شد.

ناوبری نسل آینده هواپیما

تحقیقات آینده در مفاهیمی همچون ناوبری 4 بعدی، تجزیه و تحلیل روش‏های جدید در بهینه‌سازی حریم‌های هوایی و دیگر ابتکارات سیستم هوایی، منجر به ادامه ارائه روش‏های نسل بعدی در سیستم ناوبری خواهد شد. عملکرد NEXTGEN در زمینه ارتباطات، ناوبری، نظارت و سیستم هوانوردی عمومی منجر به بهبودهایی در تجهیزات مرتبط با خلبان و مسافران می‏شود.

اگر مطلب برای شما مفید بود آن را در شبکه‌های اجتماعی به اشتراک بگذارید. بسترهای خود را انتخاب کنید!

سایر مقالات علمی و محتوای آموزشی پژوهشکده اویونیک