سیستم فرود خودکار شرکت گارمین: یک قابلیت برای افزایش ایمنی

در هشت سال گذشته شرکت گارمین در یک پروژه محرمانه بدنبال دستیابی به یک قابلیت جدید و ایمنی‌محور بوده است. هدف این پروژه ساخت یک سیستم فرود خودکار است که می‌تواند در شرایطی که خلبان توانایی انجام کار ندارد یا وضعیت آب‌وهوایی به گونه‌ای است که گزینه‌ بهتری برای هدایت هواپیما نیست، هواپیما و سرنشینان را نجات دهد. این سیستم به زودی تاییدیه‌های اولیه برای نصب روی هواپیماهای Piper M600 و جت Cirrus Vision را از FAA دریافت خواهد کرد.

سیستم فرود خودکار شرکت گارمین شامل پایداری الکترونیکی هواپیما و همچنین حالت حفاظت و فرود اضطراری می‌شود. این سیستم به گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند کنترل هواپیما را از مرحله کروز به دست گرفته و آن را به سمت یک باند مناسب هدایت کند. سپس فرایند فرود هواپیما، فعال کردن ترمز و متوقف کردن موتورها را به‌طور کامل انجام دهد. سیستم مذکور حتی می‌تواند در صورت لزوم سامانه ضد یخ‌زدگی را در هواپیما فعال کند.

توسعه سیستم

گارمین اعلام کرده در حال حاضر امکان نصب این سیستم تنها روی هواپیماهایی وجود دارد که از اویونیک G3000 و تراتل خودکار بهره‌ می‌برند. شرکت هواپیماسازی Piper از این سیستم (با نام تجاری Halo) در نسخه جدید M600 استفاده خواهد کرد. این هواپیمای تک موتوره توربوپراپ در سال 2015 معرفی و با قیمت حدود 8/2 میلیون دلار روانه بازار شد. شرکت Cirrus نیز از این سیستم با نام تجاری Safe Return در نسل جدید هواپیمای جت Vision خود استفاده خواهد کرد.

ایده اصلی فرود خودکار توسعه سیستمی است که بتواند هدایت یک هواپیما که خلبان آن دیگر توانایی پرواز ندارد را بدست گرفته و آن را به‌طور کاملا ایمن روی مناسب‌ترین باند، فرود آورد. در این پروژه بیش از 100 مهندس شرکت گارمین همکاری داشته‌اند که یک تیم قوی از کارشناسان عوامل انسانی نیز آن‌ها را همراهی می‌کردند. آن‌ها مجبور بودند سیستم را به گونه‌ای طراحی کنند که یک مسافر بدون هیچگونه اطلاعات پروازی بتواند آن را فعال کند و از فرایند اتفاقات در حین فرود خودکار نیز آگاه شود.

این پروژه در سال 2011 و با آزمایش برخی از الگوریتم‌های فرود خودکار آغاز شد و در سال 2014 با طراحی یک سیستم نمونه برای هواپیمای Columbia 400 ادامه یافت. در سال 2015 گارمین اقداماتی را با هدف دریافت گواهی‌نامه نصب این سیستم روی چند هواپیمای دیگر آغاز کرد. گارمین تاکنون بیش از 800 نسخه از این سیستم را تولید کرده است که 200 مورد از آن‌ها روی M600 نصب می‌شود. این هواپیما در سال 2018 اولین فرود خودکار خود را با این سیستم مورد آزمایش قرار داد.

استفاده تنها برای موارد اضطراری

آقای سارجنت یکی از مهندسان شرکت گارمین در مورد این سیستم اینگونه توضیح داده است: «سیستم فرود خودکار تنها برای موارد اضطراری طراحی شده است و قرار نیست خلبانان از آن در شرایطی که آب‌وهوا کمی نامناسب بوده یا باد عرضی می‌وزد، استفاده کنند. ایده ساخت این سیستم را می‌توان به این صورت بیان کرد، «خلبان بد، هواپیمای خوب»؛ به عبارت دیگر خلبان دیگر قادر به پرواز نیست و هواپیما هنوز در حالت عادی قرار دارد و البته هیچ خلبان واجد شرایطی در هواپیما وجود ندارد.»

وی در ادامه توضیحات خود اشاره کرد سیستم فرود خودکار گارمین مثل یک چتر نجات است که تنها در شرایطی کار می‌کند که برای سیستم‌های اصلی هدایت هواپیما مشکلی بوجود نیامده باشد. اما سیستم فرود خودکار نسبت به این مثال این قابلیت را دارد که به جای فرود هواپیما در یک محیط دورافتاده، می‌تواند آن را در نزدیک‌ترین فرودگاه به زمین بنشاند. هواپیمایی را تصور کنید که خلبان آن دچار مشکل پزشکی شده و قادر نیست آن را کنترل کند. با فعال‌سازی این سیستم، هواپیما به نزدیک‌ترین فرودگاهی که کمک‌های پزشکی ممکن است در آن دسترسی بهتری داشته باشد، هدایت خواهد شد.

سفارشی‌سازی سیستم

گارمین اعلام کرده است می‌تواند به سازندگان هواپیما برای تطبیق این سیستم روی انواع هواپیماها از مدل‌های تک پیستونی گرفته تا موتور جت، کمک کند. به عنوان مثال هواپیمای M600 به‌طور پیش‌فرض دارای تجهیزات تراتل خودکار نیست و گارمین در مدل‌های جدید (M600 SLS)، این قابلیت را به هواپیما اضافه کرده است.

شرکت گارمین اعلام کرده‌ است نرم‌افزار سیستم فرود خودکار باید برای هر هواپیما و قابلیت‌های مخصوص به آن، سفارشی‌سازی شود. به عنوان مثال در مورد هواپیمای M600، اگر در ارتفاع 18000 پا خلبان خودکار فعال باشد و خلبان در طی 15 دقیقه هیچ فعالیتی با تجهیزات اویونیک انجام ندهد، سیستم فرود خودکار فعال خواهد شد. این موضوع در ارتفاع‌های بالاتر در بازه‌های زمانی کوتاه‌تر انجام می‌شود. البته سیستم فرود خودکار قبل از فعال شدن، با یک هشدار صوتی این موضوع را به خلبان اعلام می‌کند. همچنین در صورتی که سیستم پایداری الکترونیکی یا سیستم محافظت هواپیما برای یک مدت طولانی فعال باشد، فرود خودکار فعال خواهد شد.

نصب سیستم فرود خودکار گارمین در نسخه آینده هواپیماهای Piper M600 (سمت راست) و Cirrus Vision (سمت چپ)

گارمین حتی شرایطی را در نظر گرفته است که خلبان ناتوان بوده و موتور هواپیما نیز خراب شده است. در این مورد سیستم فرود خودکار هواپیما را با یک فرایند کاهش ارتفاع کنترل شده، روی یک زمین صاف خواهد نشاند. همچنین در صورتی که به دلیل مه غلیظ دید خلبان صفر بوده و در فرودگاه سیستم‌های ILS و LPV نصب نباشد، فرود خودکار می‌تواند یک عملیات ایمن را انجام دهد.

نحوه کار سیستم

همزمان با هدایت هواپیما توسط خلبان، سیستم فرود خودکار دائما به بررسی وضعیت آب‌وهوا، موانع زمینی، شرایط هواپیما و فرودگاه‌های موجود می‌پردازد تا در صورت فعال شدن، بلافاصله کنترل و هدایت هواپیما را بدست گیرد. در هواپیمای M600 دکمه فعال‌سازی سیستم روی پنل تجهیزات مقابل خلبان نصب شده و در جت Vision این دکمه در پنل بالای سر خلبان قرار خواهد داشت. برای فعال‌سازی سیستم تنها کافی است این دکمه فشار داده شود. دکمه به گونه‌ای طراحی می‌شود که به راحتی قابل تشخیص باشد و تنها کافی است خلبان و مسافرین از محل و نحوه فشار دادن آن آگاه باشند. در مورد مسافرین ممکن است بروشورهای راهنمای فعال‌سازی در کنار صندلی آن‌ها قرار گیرد.

تعبیه یک دکمه برای فعال‌سازی سیستم فرود خودکار در پنل بالای سر خلبان. دکمه در محلی قرار می‌گیرد که مسافران بتوانند به راحتی آن را پیدا و فعال کنند.

پس از فعال شدن فرود خودکار، سیستم بلافاصله هواپیما را به سمت نزدیک‌ترین فرودگاه مناسب هدایت می‌کند. همزمان روی هر سه نمایشگر عرشه پرواز پیام‌هایی قابل درک از آنچه در حال اتفاق است برای مسافران نمایش داده می‌شود. همچنین یک نقشه متحرک روی هر نمایشگر PFD مسیر حرکت هواپیما به سمت فرودگاه انتخاب شده را نمایش می‌دهد. نمایشگر چند منظوره (MFD) پیام‌ها را برای مسافرین نمایش می‌دهد. برخی از این پیام‌ها راهنمای کامل استفاده از رادیوهای هواپیما است. روی نمایشگرها همچنین زمان باقی مانده تا فرود هواپیما، مسافت باقی مانده تا مقصد، مقدار سوخت باقی مانده بر حسب ساعات و دقایق پرواز و همچنین مقدار زمان باقی مانده تا چرخش یا کاهش ارتفاع بعدی هواپیما نشان داده می‌شود.

به‌طور همزمان هواپیما پیام‌های اضطراری را روی فرکانس‌های مناسب پخش و ترنسپوندر هواپیما را روی کد حالت اضطراری 7700 قرار می‌دهد. پیام‌های اضطراری روی فرکانس برج مراقبت یا اپروچ ارسال می‌شود و کنترلرها را از آنچه در حال اتفاق است آگاه می‌کنند. همچنین با پخش این پیام‌ها روی فرکانس برج، سایر هواپیماهای حاضر در منطقه از اشغال شدن باند فرود توسط این هواپیما آگاه می‌شوند.

فرودگاه مقصد باید دارای سیستم اپروچ GPS با هدایت عمودی باشد و سیستم فرود خودکار با پیروی از آن در زمان صحیح چرخ‌ها را باز کرده و فلپ‌ها را کنترل می‌کند. با نزدیک شدن به باند فرود، سیستم قدرت موتورها را کاهش می‌دهد و هواپیما را در خط مرکزی باند قرار می‌دهد. در ادامه تا توقف کامل هواپیما ترمزها اعمال شده و پس از آن موتورها خاموش و به مسافران چگونگی باز شدن درب‌ها اعلام می‌شود.

در صورتی که خلبان پس از فعال شدن سیستم به وضعیت عادی برگردد، تنها با فشاردادن دکمه خلبان خودکار می‌تواند فرایند فرود را متوقف و کنترل هواپیما را به دست گیرد.