كيفية تحديد وجهة الطائرات في الجو

كيف تعرف الطائرات وجهتها وهي في الجو؟ التصور العام هو أن الطائرات تستخدم عدة طرق مختلفة، وخاصة طائرات النقل الكبيرة، مثل: نظام تحديد المواقع العالمي ونظام مرجعي بالقصور الذاتي والمساعدات الملاحية الأخرى، وغيرها مما سيتم مناقشته في هذا المقال.

أبرز الأنظمة التي تساعد الطائرة على الوصول إلى وجهتها

النظام المرجعي بالقصور الذاتي (IRS)

(IRS) أو النظام المرجعي بالقصور الذاتي هو النظام الملاحي الرئيسي في الطائرة، إنه نظام مكتفٍ ذاتيًا، حيث أنه لا يتطلب أي مدخلات خارجية لمعرفة مكان وجود الطائرة على الأرض، ويتكون (IRS) من جيروسكوب ليزر ومقاييس تسارع، ويكون استعمال الجيروسكوب هو للحفاظ على مستوى التسارع في أفق الأرض.

وفي نظام (IRS)، يمكن للجيروسكوبات أن تستشعر الفرق بين المحور الطولي للطائرة وأفق الأرض ويمكن أن تغذي مقاييس التسارع مقدار الخطأ بينهما، وكان في نظام الملاحة بالقصور الذاتي القديم (INS) ، تكون الجيروسكوبات ميكانيكية، حيث يتم الاحتفاظ بمقاييس التسارع والجيروسكوب على منصة مادية، يتم تسويتها فعليًا بواسطة المحركات، وهذا يجعل نظام (IRS) هذا أقل تعقيدًا حيث لا يوجد تسوية.

لكنها ببساطة تستخدم خوارزميات رياضية للتأكد من أن مقاييس التسارع تتوافق دائمًا مع أفق الأرض، ولكي يتمكن هذا النظام من بدء التنقل، يجب المحاذاة أولاً، وعندما يبدأ الطيارون عملية المحاذاة، يقيس نظام (IRS) دوران الأرض على محورها، حيث تدور الأرض بمعدل 15 درجة في الساعة لذلك، إذا كان بإمكان (IRS) قياس معدل الأرض هذا، فيمكنه قياس خط العرض الحالي للطائرة.

بمجرد أن تحدد نظام (IRS) خط العرض، فإنه يحسب اتجاه الطائرة بالنسبة إلى الشمال الحقيقي ومع ذلك، نظرًا لأن الطائرات تطير بشكل أساسي باستخدام الشمال المغناطيسي كمرجع، يجب تغذية الفرق بين الشمال الحقيقي والشمال المغناطيسي، وأثناء مرحلة محاذاة هذا النظام، يجب على الطيارين إدخال خطوط الطول والعرض الحالية للطائرة في نظام إدارة الرحلة.

وفي بعض الطائرات، تتم المحاذاة تلقائيًا مع إحداثيات الموقع الأكثر دقة دون أي مدخلات من الطيار، وهناك سببان وراء حاجة هذا النظام لمعرفة الموقع الحالي، السبب الأول هو أنه يمكنه فقط معرفة خط العرض وليس خط الطول، والسبب الآخر هو أن إعطاء (IRS) الموقع الصحيح يساعده على إجراء محاذاة دقيقة للغاية.

لوحة تحكم النظام المرجعي بالقصور الذاتي (IRS)

لوحة التحكم هي قطعة حساسة من المعدات لهذا السبب، أثناء عملية المحاذاة، يجب أن تظل الطائرة ثابتة، وفي عالم مثالي، يجب أن يكون جهاز (IRS) قادرًا فقط على استشعار دوران الأرض، وأثناء ظروف الرياح العاتية وإذا اهتزت الطائرة كثيرًا أثناء تحميل الأمتعة أو الركاب ، فقد تفشل مصلحة الضرائب أحيانًا في التوافق.

بعد المحاذاة، يستخدم (IRS) سلسلة من التكامل لحساب إحداثيات الطائرة الجديدة، كما يمكن أن يشعر هذا النظام بالتسارع أثناء تحرك الطائرة، ويتم تحويل هذا التسارع إلى سرعة، ثم يتم تحويل السرعة إلى مسافة يتم جمعها بعد ذلك لإيجاد التغير في خط العرض وخط الطول.

نظام تحديد المواقع العالمي والمساعدات الملاحية التقليدية

في معظم الطائرات الحديثة، يعد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أحد أهم قطع المعدات الملاحية عادة، هناك نوعان من أجهزة استقبال (GPS) المستقلة، حيث تأخذ مستقبلات هذا النظام المعلومات من الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتجد موقع الطائرة بالنسبة (خطوط الطول والعرض).

ويتم استعمال المساعدات الملاحية مثل (VOR) و(DME) و(NDB) وما إلى ذلك فقط لأغراض النسخ الاحتياطي وعلى سبيل المثال إذا فشل نظام (GPS) و (IRS) أو أحدهما، يمكن ملاحة الطائرة باستخدام المساعدات التقليدية.

كيف يعالج نظام إدارة الطيران جميع البيانات الملاحية

من المهم أن ندرك أن كل نظام ملاحة في الطائرة مستقل تمامًا، وهكذا حيث يحسب نظام (IR)S موقعه، ويحسب (GPS) موقعه، ويُعرف الموضع المحسوب بواسطة (IRS) باسم موضع (IR) في الطائرات الحديثة، وهناك اثنان أو ثلاثة من أنظمة (IRS) وتم تخصيص (IRS) رقم واحد لأجهزة قبطان الطائرة، بينما تم تخصيص الرقم الثاني لـ (IRS) لمساعده، ويظل الرقم الثالث (IRS) في وضع الاستعداد.

في طائرة بها ثلاث أجهزة (IRS)، يحسب كل نظام أو جهاز (IRS) الموقع الخاص به، ثم يتم استخدامها من قبل نظام (FMS)، ولحساب الأخطاء، وإذا انحرف أحد (IRS) أكثر من الاثنين الآخرين، فإن موضع (IR) هذا يعتبر غير صحيح، ويحسب كل (IRS) أيضًا موقعًا يسمى موقع (GPIRS)، والذي يجمع بين موقع (IRS) و(GPS).

ثم يتم إرسال هذا الموقع (GPIRS) إلى (FMS) ثم يختار (FMS) موقع (GPIRS) الأكثر دقة، ويستخدم هذا الموضع للتنقل في الطائرة، ويحسب (FMS) نفسه موقع (FM)، ونظرًا لوجود اثنين من (FMS) واحد (لدى قبطان الطائرة والضابط الأول مساعده)، ويحسب كل (FMS) موقع (FM) بناءً على (IRS) الثلاثة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، لهذا السبب قد يكون هناك اختلاف طفيف في الموضع بين وضعي (FM) المحسوبين.

وعندما يفقد (FMS) إشارات (GPS) الخاصة به، فإنه ينتقل إلى (IRS) بالإضافة إلى وسائل الملاحة التقليدية، كما يتم تحديث (IRS) باستمرار بحثًا عن الأخطاء باستخدام مصادر ملاحية قريبة مثل (VOR) و(DME) و (NDB) وما إلى ذلك لتقليل الخطأ ولجعل التنقل أكثر دقة، ويولد (FMS) متجهًا من موقع (IRS) المختلط إلى موقع (GPIRS).

وسيلة الملاحة التقليدية VOR

مكن استخدام وسائل المساعدة الملاحية التقليدية، مثل (VOR) لتحديث موقع (IRS) عندما لا يكون (GPS) في المسارات الملاحية اليوم ويُسمح بالملاحة الخاصة بـ (IRS) فقط في المسارات المحيطية، حيث لا تتوفر مساعدات الملاحة اللاسلكية ومع ذلك، في معظم الحالات، وتسمح هذه المسارات بالملاحة عبر (IRS) لمدة 6.3 ساعة تقريبًا، وبعد ذلك يصبح موقع (IRS) غير دقيق للتنقل.

ولا تزال هناك طائرات بدون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، حيث تعمل في العديد من شركات الطيران، حيث أن نظام الملاحة (IRS) ممكن في معظم الخطوط الجوية بدون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وإذا كان من الممكن تحديث (IRS) باستخدام مساعدات الملاحة التقليدية.

ومع ذلك، فإن عدم وجود نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قد يحد من الطائرة من حيث أنها قد لا تكون قادرة على السفر بطرق وصول ومغادرة أسهل من وإلى المطارات، وعادة ما تكون طرق الوصول والمغادرة التقليدية أكثر تعقيدًا وتستغرق وقتًا طويلاً، والنطاق متعدد الاتجاهات عالي التردد (VOR) هو نظام إلكتروني أرضي يوفر معلومات لطرق الارتفاعات العالية والمنخفضة ونهج المطارات.

ملاحظة: “IRS” اختصار لـ “Inertial Reference System”.

ملاحظة: “INS” اختصار لـ “Inertial Navigation System”.

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

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

ملاحظة: “DME” اختصار لـ “Distance measuring equipment”.

ملاحظة: “NDB” اختصار لـ “The Non-Directional Radio Beacon”.

ملاحظة: “FMS” اختصار لـ “Flight Management System”.

ملاحظة: “IR” اختصار لـ “Instrument Rating”.