نقش ابررایانه‌ها در آینده اویونیک

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:

16 شهریور 1397

نقش ابررایانه‌ها در آینده اویونیک

از اواخر نیمه دوم قرن بیستم میلادی، صنعت هوانوردی جهان شاهد جایگزینی سیستم‌های اویونیک آنالوگ با سیستم‌های دیجیتالی بود. هر چند پیش از آن نیز اثراتی از دیجیتالی شدن در برخی از سیستم‌ها دیده می‌شد، اما بخش عمده‌ای از وظایف تجهیزات هواپیما توسط عناصر آنالوگ و قطعات مکانیکی انجام می‌شد. تا اینکه قرن بیست‌ویکم زمانی برای حضور هر بیشتر سیستم‌های کامپیوتری در نقش تجهیزات اویونیک هواپیماها بود.

با این حال دیجیتالی شدن سیستم‌های الکترونیکی هواپیما، پایان راه توسعه فناوری‌ها در صنعت اویونیک نخواهد بود. معماری اویونیک ماژولار یکپارچه (IMA) یک میدان بزرگ برای به بلوغ رسیدن سیستم‌های دیجیتالی و یکپارچه‌سازی هرچه بیشتر عملیات‌های اویونیک است. از سوی دیگر ساخت ابررایانه‌ها و استفاده از هوش مصنوعی قطعا آینده سیستم‌های هواپیماها را تحت تاثیر قرار خواهد داد.

پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌ سیستم‌ها

پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌ سیستم‌های تعبیه‌شده موجب ظهور ابررایانه‌هایی با سرعت و قدرت پردازشی بالا همراه با وزن، توان و اندازه کوچک‌تر از قبل شده است. در مقایسه با سیستم‌های 19 اینچی قدیمی که به تعداد زیادی در بخش اویونیک هواپیما‌های نسل گذشته دیده می‌شد، رویکرد یکپارچه‌سازی تجهیزاتی با توابع اجرایی قدرتمند و در عین حال در اندازه‌های کوچک‌تر ارائه کرده است. به عنوان مثال سیستم ROCK-2 نمونه خوبی برای مشاهده این تحول است. این سیستم که توسط شرکت مرکوری تولید شده است ابعادی بسیار کوچک داشته و واحد‌های پردازشی، گرافیکی، شبکه و حافظه در قالب کارت‌های جداگانه می‌توانند داخل آن قرار گیرند. وزن نهایی این محصول با توجه به تعداد بوردهای قرار گرفته در آن می‌تواند بین 4 تا 8 کیلوگرم باشد.

مسیر آینده صنعت هوانوردی به سمت خودکارسازی فرایند پرواز و استقلال هر چه بیشتر سیستم‌ها از دخالت انسانی است. در حال حاضر سیستم‌های محدودی از هواپیما از این ویژگی پیروی می‌کنند و با توجه به تصورات عمومی و محدودیت‌های مربوط به مراجع قانونی نمی‌توان، انتظار پرواز هواپیماهای بدون خلبان را داشت. اما با توسعه بیشتر فناوری‌های محاسباتی و اثبات قابلیت‌های آن‌ها، در آینده‌ای نزدیک شاهد پرواز هواپیماهای مسافری به صورت کاملا خودکار خواهیم بود. قطعا در چنین هواپیماهایی نقش ابررایانه‌ها بسیار پر رنگ خواهد بود.

مهمترین کاندیدهای استفاده از ابررایانه‌ها در اویونیک

همانطور که گفته‌ شد با دیجیتالی شدن تعداد زیادی از سیستم‌های هواپیماها و رویکرد تلفیق هر چه بیشتر تجهیزات اویونیک، استفاده از ابررایانه‌ها یک انتخاب بدون جایگزین برای طراحان خواهد بود. اما همانطور که انتظار می‌رود روند ورود ابررایانه به هواپیماها تدریجی خواهد بود. در ادامه به برخی از مهم‌ترین سیستم‌های کاندید‌ برای استفاده از ابررایانه‌ها اشاره خواهیم کرد.

خلبان خودکار

هر چند در حال حاضر پروازهای کاملا خودکار با استفاده از سیستم‌های موجود در هواپیماهای بدون سرنشین وجود دارد، اما در مورد هواپیماهای مسافری شرایط متفاوت است. سیستم خلبان خودکار تنها برای بخش‌های محدودی از پرواز به کار می‌رود و فازهای اصلی و حیاتی پرواز توسط خلبان مدیریت می‌شوند. تا رسیدن به یک پرواز با سیستم‌های کاملا خودکار و بدون دخالت خلبان زمان زیادی باقی مانده است. دستیابی به این رویا نیازمند تکامل فناوری‌های مختلف است. از مهم‌ترین این فناوری‌ها می‌توان به ساخت ابررایانه‌هایی با قابلیت اطمینان بسیار بالا و هوش مصنوعی پرواز اشاره کرد.

در واقع دستیابی به یک نرم‌افزار و سخت‌افزار که بتوانند در تعامل با یکدیگر همچون یک خلبان با تجربه تمامی عوامل موثر در پرواز هواپیما را در نظر بگیرند و البته در شرایط پیش‌بینی نشده بهترین انتخاب را انجام دهند، کلید چالش یک پرواز کاملا خودکار است. با توجه به وجود حجم عظیمی از داده‌های ورودی و نیاز به پردازش‌های بسیار پیچیده برای چنین سخت‌افزاری، استفاده از ابررایانه‌ها بدون شک الزامی است.

سیستم مدیریت نمایشگرهای کابین خلبان

از اواخر قرن بیستم میلادی روند حذف نمایشگرهای مکانیکی کابین خلبان و جایگزینی آن‌ها با نمایشگرهای دیجیتالی سرعت بیشتری گرفت. به دنبال آن طراحان کابین سعی در تلفیق یا حذف هر چه بیشتر نشانگرها و پنل‌های دریافت دستور از خلبان داشتند. در هواپیماهای مدرن امروزی شاهد نمایشگرهایی هستیم که حجم زیادی از اطلاعات (شامل داده‌های ناوبری، نقشه‌های هوایی، وضعیت‌آب و هوا، نقشه‌های سه بعدی عوارض زمینی و وضعیت عملکرد بخش‌های مختلف هواپیما) را به صورت دسته‌بندی شده و با دسترسی بسیار آسان در اختیار خلبان قرار می‌دهد. این نمایشگرها همچنین دارای یک کنترل پنل کوچک هستند که دستورهای خلبان را برای تنظیم سیستم‌های مختلف دریافت می‌کنند. با اثبات قابلیت اطمینان نمایشگرهای لمسی، احتمالا در آینده‌ای نزدیک شاهد حذف برخی دیگر از پنل‌های کنترلی باشیم و این آغازی بر تولید کابین‌های خلبان کاملا یکپارچه خواهد بود.

طرح شرکت تالس از یک کابین خلبان کاملا یکپارچه با عنوان Avionics 2020

طرح شرکت تالس از یک کابین خلبان کاملا یکپارچه با عنوان Avionics 2020

در کنار این نمایشگرها برخی از سیستم‌های پیشرفته مانند نمایشگر بالای سر (HUD) یا سامانه نمایش اطلاعات روی کلاه خلبان در هواپیماهای نظامی نیازمند پردازش بلادرنگ اطلاعات و تولید سمبل‌های مربوطه هستند.

مدیریت و تولید یکپارچه اطلاعات لازم برای چنین نمایشگرهایی نیازمند سخت‌افزار‌های پردازشی قدرتمند با قابلیت اطمینان بسیار بالا خواهد بود.

سیستم مدیریت کابین مسافران

رقابت زیاد بین خطوط هوایی باعث شده است تا مدیران ‌آن‌ها تلاش زیادی برای فراهم کردن رضایت مشتریان داشته باشند. ارائه سرویس‌های مبتنی بر شبکه و اینترنت از یک سو و نصب سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته سرگرمی مسافران از سوی دیگر، مستلزم انتقال حجم بسیار زیادی از اطلاعات در سراسر هواپیما است. در کنار این خدمات، برخی سیستم‌های قدیمی مانند مدیریت هوای کابین، نشانگرهای راهنمای مسافران و سامانه‌های هشدار آتش و دود نیز وجود دارد. چنین سیستم‌هایی معمولا دارای ساختار شبکه‌ای بوده و از طریق یک سرور مرکزی کنترل می‌شوند. این سرور گاها باید توانایی پشتیبانی از خدمات برای بیش از 500 مسافر را داشته باشد.

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