سیستم های ناوبری وهدایت هواپیما

[mehraboOon]

سیستم های ناوبری وهدایت هواپیما

ناوبری رادیویی و سامانه های مربوطه (1)


همانطور که از این عنوان برمی آید ناوبری رادیویی به معنی کمک گیری از امواج رادیویی به منظور هدایت هواپیماهاست که در زیر به معرفی سر فصل های آن می پردازیم. این سرفصل به 5 دسته تقسیم می شود که این دسته بندی به شرح زیر است:
1. جهت یاب خودکار
2. ناوبری با VOR
3. سامانه فرود ILS
4. فاصله یاب
5. سامانه اعلام نزدیکی به باند

جهت یاب خودکار(ADF)


این سامانه با استفاده از سیگنال ارسالی از ایستگاه های زمینی می تواند جهت ایستگاه فرستنده را مشخص نماید که از آن جهت ناوبری استفاده می گردد. سامانه ADF از آنتن، پنل کنترل و یک گیرنده تشکیل شده است. این سامانه معمولا بصورت دوتایی در هواپیما نصب می گردد تا در یک زمان بتوان سیگنال های دو ایستگاه مختلف را دریافت و ناوبری دقیق تری انجام داد. ایستگاه های فرستنده در محدوده فرکانسی 190 تا 1750 کیلوهرتزی سیگنال ارسال می کنند که هر ایستگاه زمینی برای خود فرکانس خاصی دارد، آنتن گیرنده که دو نوع لوپ و سنس است سیگنال فوق را گرفته و به گیرنده می دهد که در آنجا پس از جداسازی اطلاعات عقربه ای در جلوی خلبان به یک سمت می ایستد که نوک پیکان آن دائما جهت ایستگاه فرستنده زمینی را نشان می دهد. زاویه بین عقربه با جهت دماغه هواپیما در جهت عقربه های ساعت را جهت نسبی گویند.

در شکل 1 هواپیمایی نشان داده شده که در جهت 30 درجه نسبت به شمال مغناطیسی در حال پرواز است و هردو گیرنده ADF آن روشن بوده سیگنال دو ایستگاه مختلف را دریافت می کنند، همانطور که دیده می شود گیرنده ADF شماره دو روی فرکانس ایستگاهی که در سمت راست هواپیما قرار دارد تنظیم شده و عقربه شماره دو جهت ایستگاه را نشان می هد که نسبت به جهت دماغه هواپیما در صفحه رادار برابر 30 درجه قرار دارد.
گیرنده شماره 1 نیز روی ایستگاهی تنظیم شده که در 270 درجه نسبت به جهت دماغه قرار دارد که عقربه نیز در شکل پایینی آن را نشان می دهد.
با حرکت هواپیما به سمت جلو عقربه نیز دائما روی درجه بندی حرکت و به سمت ایستگاه اشاره خواهد نمود. براحتی می توان دریافت اگر گیرنده را روی فرکانس فرودگاه مقصد تنظیم نماییم با قرار دادن هواپیما در جهتی که هم جهت عقربه باشد صفر درجه به سمت ایستگاه پرواز خواهد کرد.

شکل شماره 2 مدار شماتیک سامانه ADF را نشان می دهد. با کمک کلید گردان روی پنل کنترل و قرار دادن آن روی ADF که هم اکنون نیز در شکل انتخاب شده و سپس تنظیم فرکانس ایستگاه زمینی مورد نظر توسط کلید گردان دیگر در پنل کنترل گیرنده شروع به کار می کند.
سیگنال هایی که دائما از فرستنده ارسال می شود در آنتن لوپ که دارای دو سیستم پیچ عمود بر هم است ولتاژی القا می کند که این ولتاژ به سیم پیچ ثابت گانیومتر در گیرنده داده می شود، در گانیومتر این ولتاژ روی سیم پیچ متغیر تاثیر می گذارد و در آن ولتاژی القا می کند، اگر این دو سیم پیچ در یک فاز بوده و اختلافی نداشته باشند سیگنال خروجی از سیم پیچ متغیر صفر و در صورت وجود اختلاف، ولتاژی به مدولاتور ارسال می شود. مدولاتور که علاوه بر این ولتاژ تحت تاثیر سیگنال 90 هرتز رفرنس نیز می باشد سیگنالی به مدار جمع کننده می دهد که در انجا با سیگنال آنتن جمع و به مدار گیرنده داده می شود.
خروجی گیرنده: اولا از طریق فیلتر 90 هرتز به درایور و سپس جهت حرکت دادن عقربه به یک موتور داده می شود که با حرکت موتور سیم پیچ متغیر گانیومتر نیز چرخش و دو سیم پیچ هم فاز می شوند که اختلاف صفر و سیگنالی به مدولاتور داده نمی شود، با ادامه پرواز هواپیما اختلاف جدید ایجاد و این سیکل ایجاد می شود تا دائما عقربه جهت ایستگاه را نشان دهد.
ثانیا به سامانه صوتی مرکزی هواپیما داده می شود تا در صورت نیاز علامت شناسایی ایستگاه مورد نظر را شنید و ایستگاه را شناسایی کرد. لازم به ذکر است که برای هر ایستگاه یک کد مخصوص در نظر گرفته شده است.

ناوبری با VOR


معمولا این سامانه به صورت دوگانه بر روی هواپیما نصب می گردد تا بتوان از اطلاعات دو ایستگاه مختلف استفاده و ناوبری دقیق تری انجام داد یا در صورت خرابی بتوان کماکان از دیگری استفاده نمود. معمولا هر فرودگاه دارای فرستنده VOR می باشد که دائما در حال پخش سیگنال است، آنتن هواپیما آنرا گرفته و به گیرنده می دهد که باعث حرکت عقربه ای در جلوی خلبان شده و آنرا روی عددی موقعیت می دهد جهت یابی مغناطیسی ایستگاه گفته می شود، همچنین می توان در صورت نیاز صدای شناسایی ایستگاه را نیز شنید.

محسن مرادی
بخش دانش و زندگی تبیان

منابع:
آشنایی با هواپیماها،ابر دهقان فردوس
سامانه های الکترونیک مهندس علمداری
integrated modular avonics by nick johanson, waterloo1999
science direct

[mehraboOon]

هدایت هواپیماها ازراه دور

ناوبری رادیویی و سامانه های مربوطه (2)



سامانه فرود ILS


مهمترین فاز پرواز را می توان تقرب و فرود در باند دانست. جهت نشستن می توان بدون استفاده از دستگاه و با استفاده از مختصات باند که در نقشه های مخصوص آمده اقدام نمود اما جهت داشتن دقت و ایمنی بیشتر به خصوص در فرودگاه های شلوغ و هوای بد استفاده از سامانه ها کمک شایانی خواهد نمود.حتی در هواپیماهایی که به سامانه نشستن خودکار مجهز هستند ILS نقش اصلی را دارد که می توان بدون دخالت عوامل انسانی هواپیما را روی باند فرود نشاند. این سامانه به دو قسمت هدایت عرضی و هدایت عمودی تقسیم می گردد.

فاصله یاب


یکی دیگر از سامانه هایی که در ناوبری کاربرد داشته و با استفاده از سیگنال هایی که از ایستگاه زمینی مربوطه به گیرنده آن می رسد فاصله هواپیما تا فرودگاه مورد نظر را اندازه گیری و نشان می دهد.دارای یک آنتن کوچک، فرستنده/گیرنده و یک پنل کنترل است که پنل آن با سامانه های ILS و VOR که در همین بخش گفته شده اند مشترک می باشد.
وقتی کلید گردان که در پنل کنترل قرار گرفته بر روی DME قرار گیرد از طریق پنل کنترل که کلید گردان فرکانس آن به یک ایستگاه تنظیم شده سیگنالی به گیرنده- فرستنده این سامانه داده می شود تا شروع به کار کند. محدوده فرکانسی این سامانه 1150 تا 1125 مگاهرتز می باشد.
با شروع به کار سامانه جفت پالس های 90 یا 22 هرتز که تحت کنترل مدار کنترل کننده قرار دارد پس از کد شدن در سیستم کد گذار در قسمت فرستنده بر روی فرکانس حمل کننده سوار و از طریق آنتن به طرف ایستگاه زمینی ارسال می گردد، با ارسال جفت پالس دوم مدار اصلی شروع به شمارش می کند و ایستگاه زمینی این پالس ها را دریافت و جوابی در فرکانس حمل کننده ما بین 962 و 1025 مگاهرتز ارسال می دارد، سیگنال جواب توسط آنتن هواپیما دریافت و در قسمت گیرنده از حمل کننده پیاده شده در باز کننده کد شناسایی می گردد، با رسیدن جواب جفت پالس دوم به گیرنده فرمان STOP به مدار اصلی داده می شود و شمارش متوقف می گردد، تعداد جفت پالسهای شمارش شده با فاصله هواپیما تا ایستگاه تناسب مستقیم دارد، نتیجه این شمارش به قسمت جستجو و بازیابی داده می شود.
در صورت بروز اشکال در سامانه یک نوار قرمز رنگ روی اعداد را می پوشاند.
جهت تست این سامانه می توان از روی پنل کنترل یا روی دستگاه گیرنده- فرستنده اقدام کرد که همان مراحل جستجو و باز یابی به صورت بازیابی اجرا و در نهایت فاصله نمایش داده می شود .

سامانه اعلام نزدیکی به باند


حساس ترین قسمت پرواز هنگام فرود می باشد و هر قدر به باند نزدیک تر شویم این حساسیت بیشتر شده نیاز به دقت و استفاده از دستگاه ها بیشتر می شود. این سامانه هم یکی از این سامانه هاست که با استفاده از سیگنال های ارسالی از سه فرستنده زمینی و یک گیرنده در هواپیما و با روشن شدن 3 چراغ آبی، زرد و سفید توام با علامت صوتی مربوط به هر کدام ما را از نزدیک شدن به باند فرود آگاه می سازد. در این سامانه 3 فرستنده، اولی به نام outer marker که در فاصله حدود 8.3 کیلومتر از اول باند قرار گرفته، سیگنالی مخروطی با فرکانس حامل 75 مگاهرتز که علائم صوتی 400 هرتز خط خط--- نیز روی آن سوار شده ارسال می دارد، آنتن گیرنده هواپیما زمانی در برد آن قرار گیرد سیگنال فوق را دریافت و به گیرنده می دهد که گیرنده علامت 400 هرتزی را از فرکانس حامل جدا و آن را از طریق سامانه صوتی مرکزی هواپیما از بلندگوهای داخل کابین خلبان پخش می کند، از طرفی باعث روشن شدن چراغ آبی رنگ رو به روی خلبان و کمک خلبان می گردد. پس از گذشتن از برد این فرستنده، هواپیما به برد فرستنده که در فاصله 3500 پایی (1066 متر) از ابتدای باند فرود قرار گرفته می رسد، گیرنده به همان ترتیب قبل علامت صوتی 1300 هرتز خط نقطه -.-.-. را از حامل 75 مگاهرتزی جدا و آنرا از بلندگوها پخش می نماید و چراغ زرد این سامانه را نیز روشن کند. پس از گذشتن از برد این فرستنده هواپیما به برد فرستنده ی نشانگر داخلی که در 1000 پایی (300 متر) از ابتدای باند قرار گرفته می رسد که به همان ترتیب قبل از عمل و علامت 3000 هرتزی نقطه نقطه .... را از بلندگوها پخش و چراغ های سفید این سامانه را نیز روشن می کند.

محسن مرادی
بخش دانش و زندگی تبیان

منابع:
آشنایی با هواپیماها،ابر دهقان فردوس
سامانه های الکترونیک مهندس علمداری
integrated modular avonics by nick johanson, waterloo1999
science direct