نحوه عملکرد خلبان خودکار (Autopilot) در هواپیما

همه ما تاکنون در مورد خلبان خودکار هواپیما شنیده ایم و می دانیم که چنین چیزی در هنگام پرواز وجود دارد. اما آن ها به واقع چگونه عمل می کنند و چه کاری انجام می دهند؟ شاید این سوال برای شما هم مطرح شده باشد، هنگامی که در هواپیما نشسته اید، چه مدت از پرواز شما به صورت خودکار خواهد بود؟ در این مقاله مجله خبری و اطلاعات هواپیمایی قصد داریم تا بیشتر در مورد کنترل خودکار بدانیم.

• اتوپایلوت (Autopilot) چیست؟

هدایت خودکار دستگاه های بسیار ساده ای هستند که کنترل پرواز هواپیما را بر عهده می گیرند. به این ترتیب خلبانان مجبور نیستند تمام مدت پرواز، به صورت فیزیکی هواپیما را کنترل کنند. اما آن ها باید اطمینان حاصل کنند که خلبان خودکار به طور صحیح و مطابق آنچه انتظار دارند عمل می کند.

خلبان اتوماتیک چندین دهه است که در کنترل پرواز به کار می رود. در حالی که روز به روز پیشرفته تر می شوند اما باید گفت که اکثر سیستم های قدیمی هنوز خوب کار می کنند. این سیستم ها از نظر پیچیدگی بسیار متفاوت هستند.

از هدایت کننده های ساده با یک محور که بال ها را کنترل می کنند تا کنترل خودکاری که می تواند به صورت پیچیده تر عمل کرده و گاها هواپیما را نیز فرود بیاورد، همگی جزو خلبان خودکار محسوب می شوند. هدایت خودکار ها بر اساس تعداد کنترل هایی که انجام می دهند، طبقه بندی می شوند.

ابتدایی ترین واحدها عبارتند از اتوپایلوت های یک محور که فقط کنترل حرکت و تغییر شیب هواپیما به چپ و راست (حول محور طولی) را بر عهده دارند و سیستم های پیچیده تر دو محوری که هم تغییر شیب بال و هم بالا و پایین شدن دماغه هواپیما (حول محور طولی و عرضی) را کنترل می کنند.

• خلبان خودکار تک محور

ساده ترین سیستم هدایت خودکار است که تنها یک عملکرد دارد و آن هم حفظ وضعیت بال ها در حالت ثابت است. این سیستم معمولا برای کاهش بخش قابل توجهی از کار خلبانان کافی است. سیستم خلبان اتوماتیک تک محوره زمانی مفید است که خلبان هواپیما را در سطح مناسبی از زمین نگه داشته باشد.

• خلبان خودکار دو محور

سیستم های دو محوره گزینه های بسیار بیشتری را ارائه می دهند و خلبان می تواند مدت زمان بیشتری از پرواز را با کمک کنترل خودکار انجام دهد. توجه كنيد كه هيچ يك از سيستم ها خلبان خودکار نمی توانند سکان هواپیما را کنترل کنند.

علاوه بر سیستم های بیان شده، اتوپایلوت های سه محوره نیز وجود دارد که معمولاً به طور اختصاصی برای هواپیماهای مسافربری و هواپیماهای بزرگ در حمل و نقل هوایی ایجاد شده اند.  

• خلبان اتوماتیک با کنترل شیب و گردش هواپیما

در این سیستم، خلبان خودکار از بالابر به منظور هدایت عمودی و از آیرون ها (قسمت متحرک بال هواپیما) برای هدایت افقی استفاده می کند.

در لبه انتهایی و بیرونی هر بال، دو آیرون در جهت های مخالف بالا و پایین حرکت می کنند، هنگامی که قدرت بالابر در یک بال افزایش یابد در بال دیگر کاهش پیدا کرده و به این ترتیب هواپیما به سمت چپ یا راست می چرخد. برای فرود آوردن هواپیما نیز خلبان از این آیرون ها برای شیب بال ها در جهت دلخواه استفاده می کند.

در کنترل عمودی، در سطح افقی دم هواپیما یک بالابر وجود دارد که به سمت بالا یا پایین خم می شود و این کاهش و افزایش فشار بالابر در قسمت انتهایی هواپیما باعث بالا و پایین رفتن دماغه هواپیما خواهد شد.

• دو مولفه حیاتی

دو مولفه مهم در سیستم هدایت خودکار در کابین خلبان وجود دارد. یکی از آن ها سوئیچ قطع است. این مولفه بسیار مهم بوده و معمولا درست در دسته کنترل هواپیما زیر انگشت شست خلبان قرار می گیرد که با اخطار ثانویه غیرفعال می شود. مولفه مهم دیگر، قطع کننده مدار است که تمام قدرت سیستم خلبان خودکار را قطع می کند.

چرا این ویژگی های قطع ایمنی مهم هستند؟ به طور کلی سیستم های کنترل خودکار، رایانه ای هستند که گاهی می توانند مورد استفاده قرار گیرند. اما خلبان باید بتواند این سیستم را از هدایت اصلی هواپیما جدا کرده و در مواقع اضطراری پرواز دستی هواپیما را به عهده بگیرد. اگر خلبان اتوماتیک شروع به کار غیرمنتظره کند یا هواپیما را در وضعیت پرواز خطرناکی قرار دهد، خلبان باید بتواند سریعاً اقدام کرده و آن را قطع کند.

• سیستم مدیریت پرواز (FMS)

هواپیماهای پیشرفته تر از لحاظ فنی دارای نوعی سیستم هستند که با نام FMS یا سیستم مدیریت پرواز شناخته می شوند. FMS معمولاً محل اولیه ای است که خلبانان برنامه ریزی جهت یابی خود را وارد می کنند.

در واقع، FMS با تمام سیستم های دیگر هدایت هواپیما گره خورده است. بنابراین در حالت ایده آل، استفاده از چندین سرویس ناوبری را هنگام پرواز امکان پذیر می کند. در صورت نصب، این سیستم می تواند با واحد GPS ، رادیوهای VOR  و رادیو ADF ارتباط برقرار کند.

همه اینها باعث ایجاد یک واحد قدرتمند می شود که مورد توجه خلبانان زیادی قرار می گیرد. اما وظیفه اصلی FMS  طرح ریزی مسیر پرواز است. این توانایی امروزه در بسیاری از هواپیماها حتی هواپیماهای سبک نیز یافت می شود.

سیستم های مدرن GPS و کابین های شیشه ای به خلبان این امکان را می دهند که بتواند قبل از پرواز، مسیر از پیش تعیین شده ای را به سیستم های یارانه ای بدهد. این امر باعث کاهش بار کار خلبان می شود و آنها را قادر می سازد تا از خلبان خودکار برای پرواز در آن دوره استفاده کنند.

• چه مدت از پرواز بر عهده هدایت خودکار است؟

در یک هواپیمای تجاری تقریباً تمام پرواز به صورت خودکار انجام می شود. خلبانان بطور مداوم کامپیوتر را رصد می کنند تا از پیروی خلبان خودکار از برنامه صحیح داده شده و از صحت برنامه نویسی اطمینان حاصل کنند.

سیستم های کنترل خودکار قادر به برخاستن نیستند، بنابراین برخاستن از زمین بصورت دستی توسط خلبان انجام می شود.

خلبان اتوماتیک پس از چند صد فوت ارتفاع از سطح زمین فعال می شود و معمولا تا آخرین زمان ممکن از اتوپایلوت استفاده می گردد. در هنگام نزدیک شدن به فرودگاه و مشاهده باند فرود، خلبان هواپیما را به سمت زمین هدایت می کند.

• آیا هواپیماها با خلبان خودکار قادر به فرود هستند؟

برخی از هواپیماها سیستم های اتولند دارند، اما معمولاً در مواقعی که شرایط دید خلبان بسیار کم باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. با مجهز بودن به کنترل خودکار خاص در برخی از هواپیماها خلبان می تواند در شرایطی که میزان دید در حد زیر صفر است از این خلبان خودکار برای فرود استفاده کند.

اما هیچ یک از این پیشرفت ها در خصوص هدایت خودکار هواپیما باعث نمی شود که خلبانان علاقه ای به کنترل دستی هواپیما نداشته باشند. اتفاقا گاهی خلبانان با وجود اینکه می توانند کنترل پرواز را به دست خلبان خودکار بسپارند، ترجیح می دهند، تمام مسیر را با هدایت خود طی کنند. آن ها این کار را هم برای تقویت مهارت خود و هم برای اینکه علاقه دارند انجام می دهند.