نظام التنقل والملاحة في الطيران RNAV

ما هو نظام (RNAV) للملاحة في الطيران؟ هو نظام يسمح بالتنقل بين أي مكانين دون الضرورة إلى الطيران أعلى المحطات الأرضية، ولكن يمكن للطائرة التي تستعمل هذا النظام في الطيران على أي مسار طيران مرغوب فيه ضمن تغطية المساعدات الملاحية الأرضية أو الفضائية، في حدود قدرة الأنظمة على متن الطائرة، أو مزيج من كلتا الإمكانيات.

ماذا تعني RNAV في الطيران

كما قلنا (RNAV) هي التنقل في المنطقة أو القدرة على التنقل مباشرة بين أي نقطتين على وجه الأرض، وأكثر أنواع معدات (RNAV) شيوعًا اليوم هو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، لكن العديد من التقنيات القديمة كانت مستخدمة في الطائرات الأكبر منذ عقود.

ولطالما كان طيارو (VFR) وتعني الطيارين الذين يستخدمون قواعد الطيران المرئية، قادرين على الذهاب مباشرة إلى وجهتهم، وقد يضطرون إلى تحويل مسارهم إلى أميال قليلة في المجال الجوي أثناء وجود العوائق، لكن يمكنهم عمومًا استخدام أي نقاط يرغبون فيها على طول الطريق، وتعد القدرة على استخدام المعالم المادية التي يمكنهم رؤيتها مساعدة كبيرة.

وإذا قمت بإزالة استخدام المعالم المرئية، فإن الطيارين الآليين يعتمدون كليًا على مصادر التنقل الإلكترونية، وهذا يعني السفر مباشرة عن طريق (VOR) أو (NDB) على الأرض، ونادرًا ما يكون المسار الناتج خطًا مستقيمًا بين نقطة الانطلاق والوجهة.

أنواع أنظمة الملاحة المستخدمة

نظام VOR وDME RNAV

قبل ظهور نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، كان نظامان آخران من أنظمة (RNAV) يتمتعان بشعبية، حيث قام مصنعو إلكترونيات الطيران بإنشاء أنظمة من شأنها أن تستخدم نقاط الطريق الوهمية، و(VOR) النطاق متعدد الاتجاهات عالي التردد هو نظام إلكتروني أرضي يوفر معلومات لطرق الارتفاعات العالية والمنخفضة بالإضافة لنهج المطارات.

و(DME) عبارة عن معدات تستعمل لقياس المسافة، وهي أداة مساعدة في الملاحة اللاسلكية يستعملها الطيارون لتعيين أو إيجاد المدى المائل للطائرة من موقع المحطة الأرضية (DME)، وتقوم إلكترونيات الطيران (DME) في الطائرات على إرسال إشارة نبضية إلى (DME) الأرضية، والتي تستجيب بإشارة نبض إجابة.

وفي حين أن أنظمة (VOR/DME RNAV) المبكرة هذه قليلة هذه الأيام، إلا أنه لا يزال ترميز الموقع لنقاط الطريق الوهمية يستخدم في جميع أنحاء الطيران.

ما هي الملاحة بالقصور الذاتي

يمكن أن تحمل الطائرات الأكثر تقدمًا أنظمة إلكترونيات طيران أكثر تطوراً وباهظة الثمن، وأحد أروع أنظمة (RNAV) الموجودة هو (INS) وهو (نظام الملاحة بالقصور الذاتي)، وتحتوي هذه الأنظمة على الجيروسكوبات التي تستشعر حركة الطائرات، لذا فإن الملاحة تعتمد بالكامل على القياسات المأخوذة داخل الطائرة، كما لا توجد محطات راديو أرضية ضرورية بعد حصول النظام على الإصلاح الأولي.

وتحتوي العديد من الطائرات الكبيرة على وحدتين حتى تتمكن من مقارنة نتائجها والتعويض عن أي أخطاء، و(INS) ومشابهها الأحدث (IRS) عبارة عن أنظمة مرجعية بالقصور الذاتي، وهي دقيقة بشكل لا يصدق مع أخطاء (0.4 NM) وتكون فقط بعد أربع إلى ست ساعات من الطيران لذلك، على سبيل المثال، يمكن أن تغادر رحلة عبر المحيط الأطلسي من مطار وتعبر المحيط بخطأ 0.4 ميل بحري فقط، وكل ذلك بدون مساعدة خارجية!

للإضافة إلى التكرار في النظام ولزيادة دقتها، تتلقى وحدات (INS/IRS) عادةً أيضًا إشارات (VOR) أو (DME)، وعند دمجها مع أنظمة الملاحة الأرضية، يمكن لهذه الأنظمة الحفاظ على تحديد موقعها إلى أجل غير مسمى، كما تم استخدام هذه الوحدات لعقود على طائرات الركاب وطائرات رجال الأعمال، ولكن التكنولوجيا ليست باهظة الثمن فحسب، بل إنها كبيرة وضخمة أيضًا.

ومع التقدم في مقاييس التسارع بالليزر الصغيرة، يتطلع مصنعو إلكترونيات الطيران إلى وحدات صغيرة وبأسعار معقولة تتحد مع بيانات (GPS) لتوفير معلومات الموقع حتى عندما تصبح إشارات (GPS) غير موثوقة.

ما هي مراقبة الإشارة مع RAIM

أحد المتطلبات الرئيسية لاعتماد الأنظمة هو شكل من أشكال الاختبار الذاتي لضمان دقة إشارة الملاحة المستخدمة، وحتى أصغر وحدات (GPS) للطيران العام تحقق ذلك بميزة تُعرف باسم (RAIM)، ويرمز (RAIM) إلى مراقبة السلامة الذاتية للمستقبل، وهذا يعني أن جهاز الاستقبال قادر على اكتشاف ما إذا كانت الإشارة معرضة للخطر لسبب ما.

وللسؤال كيف تعمل (RAIM) تعتبر عملية حساب سلامة الإشارة مباشرة نسبيًا، ولكي يعمل (RAIM)، يحتاج جهاز الاستقبال إلى رؤية قمر صناعي واحد على الأقل أكثر مما يحتاج عادةً، ولإصلاح الوضع ثلاثي الأبعاد، ستكون الحاجة إلى تلقي خمسة أقمار صناعية تابعة لنظام (GNSS)، وباستخدام واحد إضافي، ويمكن للكمبيوتر إزالة بيانات قمر صناعي واحد بشكل عشوائي من حساباته، ويكرر هذه العملية، ويعيد حساب الموضع في كل مرة، حيث يجب أن تكون المواقف هي نفسها.

وإذا حددت أن أحد المواقع لا يتطابق مع المواقف الأخرى، فسيبلغ الطيار أن الإشارة غير موثوقة، ويجب أن تكون أجهزة الاستقبال المزودة بـ (RAIM) قادرة أيضًا على إعلام الطيار عند عدم توفرها، وهذه طريقة أخرى للقول إنه يحتاج إلى إخبار الطيار ما إذا لم يكن هناك عدد كافٍ من الأقمار الصناعية بهدف إجراء حسابات (RAIM) الخاصة به.

لا يجب تنبيه الطيار إلى المشكلة فحسب، بل يحتاج الطيار أيضًا إلى معرفتها مسبقًا، ولهذا السبب، تحتوي أجهزة الاستقبال عادةً على آلة حاسبة مدمجة يمكنها التنبؤ في المكان والزمان المستقبليين.

ما هي أبرز الاختصارات المستخدمة في أنظمة RNAV

فيما يلي بعض الاختصارات الأكثر شيوعًا المستخدمة في أنظمة RNAV:

• (PBN): وهي التنقل القائم على الأداء، حيث يساعد هذا المعيار الشركات المصنعة من خلال توجيه مدى دقة توقع مصممي المجال الجوي لتصنيع المعدات.

• (RNAV): ملاحة المنطقة، وهي أي تقنية تسمح للطائرة بالطيران مباشرة من النقطة أ إلى النقطة ب، بدون قيود من إشارات خط البصر مثل أنظمة الملاحة الأرضية.

• (GNSS): هو نظام للملاحة عالمي خلال الأقمار الصناعية، وهو مجموعة من الأقمار الصناعية العالمية التي تقوم على إعطاء معلومات الموقع للمستعملين مع أجهزة الاستقبال المناسبة، وتوجد ثلاثة أنظمة اليوم، نظام (GLONASS) الروسي، والنظام الأوروبي (Galileo)، ونظام (GPS) الأمريكي.

• (GPS): نظام تحديد المواقع العالمي، وهو من إنتاج الولايات المتحدة مؤلف من 30 قمرا صناعيا من نوع (Navstar)، حيث تم تطوير النظام ونشره من قبل وزارة الدفاع.

• (RNP): أداء التنقل المطلوب، وهو نوع من الشهادات للطائرات يعتمد على المكان الذي يمكن أن تعمل فيه بناءً على مدى دقة معدات الملاحة الخاصة بها.

• (INS): نظام الملاحة بالقصور الذاتي، هو نظام متقدم لا يستخدم أي مرجع خارجي للتنقل.

• (IRS): نظام مرجعي بالقصور الذاتي أو وحدة مرجعية بالقصور الذاتي، وهي شكل أكثر تقدمًا من (INS) يوفر المزيد من القدرات.

ملاحظة: “PBN” اختصار لـ”Performance Based Navigation”.

ملاحظة: “GNSS” اختصار لـ”Global Navigation Satellite System”.

ملاحظة: “GPS” اختصار لـ”Global Positioning System”.

ملاحظة: “INS” اختصار لـ”inertial navigation system”.

ملاحظة: “IRS” اختصار لـ”inertial reference system”.

ملاحظة: “DME” اختصار لـ”Distance Measuring Equipment”.

ملاحظة: “VOR” اختصار لـ”Very High Frequency Omni-Directional Range”.