نظام أدوات الطيران الإلكترونية

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة بإضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. ابحث عن المصادر:  "نظام أدوات الطيران الإلكتروني" - الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( يونيو 2009 ) ( تعرف على كيفية ووقت إزالة هذه الرسالة )

في مجال الطيران ، نظام أدوات الطيران الإلكتروني ( EFIS ) هو نظام عرض أدوات الطيران في قمرة القيادة للطائرة يعرض بيانات الطيران إلكترونيًا وليس كهروميكانيكيًا. يتكون نظام أدوات الطيران الإلكتروني عادةً من شاشة طيران أساسية (PFD) وشاشة متعددة الوظائف (MFD) وشاشة نظام مؤشر المحرك وتنبيه الطاقم (EICAS). استخدمت نماذج EFIS المبكرة شاشات أنبوب أشعة الكاثود (CRT)، لكن شاشات الكريستال السائل (LCD) أصبحت الآن أكثر شيوعًا. كان مؤشر توجيه الموقف الكهروميكانيكي المعقد (ADI) ومؤشر الوضع الأفقي (HSI) أول المرشحين للاستبدال بنظام EFIS. ومع ذلك، لا يمكن الآن استبدال عدد قليل من أدوات قمرة القيادة بشاشة إلكترونية.

على سطح الطيران، وحدات العرض هي الأجزاء الأكثر وضوحًا في نظام EFIS، وهي الميزات التي أدت إلى مصطلح قمرة القيادة الزجاجية . تسمى وحدة العرض التي تحل محل الأفق الاصطناعي شاشة الطيران الأساسية (PFD). إذا حلت شاشة منفصلة محل HSI، فإنها تسمى شاشة الملاحة. تعرض PFD جميع المعلومات المهمة للطيران، بما في ذلك سرعة الهواء المعايرة والارتفاع والاتجاه والموقف والسرعة الرأسية والانحراف. تم تصميم PFD لتحسين الوعي الظرفي للطيار من خلال دمج هذه المعلومات في شاشة واحدة بدلاً من ستة أدوات تناظرية مختلفة، مما يقلل من الوقت اللازم لمراقبة الأدوات. تعمل PFDs أيضًا على زيادة الوعي الظرفي من خلال تنبيه طاقم الطائرة إلى الظروف غير العادية أو الخطرة المحتملة - على سبيل المثال، انخفاض سرعة الهواء، وارتفاع معدل الهبوط - عن طريق تغيير لون أو شكل الشاشة أو عن طريق توفير تنبيهات صوتية.

يستخدم بعض المصنعين أسماء مؤشر التوجيه الإلكتروني للموقف ومؤشر الوضع الأفقي الإلكتروني. ^[1] ومع ذلك، فإن مؤشر التوجيه الإلكتروني للموقف هو فقط القطعة المركزية في PFD. يتم فرض معلومات إضافية على هذا الرسم البياني وترتيبها حوله.

يمكن لشاشات العرض متعددة الوظائف أن تجعل شاشة الملاحة المنفصلة غير ضرورية. وهناك خيار آخر وهو استخدام شاشة كبيرة لعرض كل من شاشة PFD وشاشة الملاحة.

غالبًا ما تكون شاشة عرض البيانات الشخصية وشاشة الملاحة (وشاشة متعددة الوظائف، حيثما تم تركيبها) متطابقة فعليًا. يتم تحديد المعلومات المعروضة من خلال واجهات النظام حيث يتم تركيب وحدات العرض. وبالتالي، يتم تبسيط عملية تثبيت قطع الغيار: يمكن تركيب وحدة العرض الواحدة في أي وضع.

تنتج وحدات LCD حرارة أقل من شاشات CRT؛ وهي ميزة في لوحة العدادات المزدحمة. كما أنها أخف وزنًا وتشغل مساحة أقل.

تعرض شاشات العرض متعددة الوظائف (MFD) معلومات الملاحة والطقس من أنظمة متعددة. غالبًا ما يتم تصميم شاشات العرض متعددة الوظائف بحيث تكون "مركزة على المخططات"، حيث يمكن لطاقم الطائرة تراكب معلومات مختلفة على خريطة أو مخطط. تتضمن أمثلة معلومات تراكب شاشات العرض متعددة الوظائف خطة المسار الحالية للطائرة، ومعلومات الطقس من الرادار الموجود على متن الطائرة أو أجهزة استشعار اكتشاف الصواعق أو أجهزة الاستشعار الأرضية، مثل NEXRAD، والمجال الجوي المحظور وحركة الطائرات. يمكن أيضًا استخدام شاشات العرض متعددة الوظائف لعرض أنواع أخرى من البيانات غير المتراكبة (مثل خطة المسار الحالية) وبيانات التراكب المحسوبة، مثل نصف قطر انزلاق الطائرة، مع الأخذ في الاعتبار الموقع الحالي فوق التضاريس والرياح وسرعة الطائرة وارتفاعها.

يمكن لشاشات العرض متعددة الوظائف أيضًا عرض معلومات حول أنظمة الطائرات، مثل أنظمة الوقود والكهرباء (انظر EICAS، أدناه). وكما هو الحال مع شاشة العرض الشخصية، يمكن لشاشات العرض متعددة الوظائف تغيير لون أو شكل البيانات لتنبيه طاقم الطائرة إلى المواقف الخطرة.

يعرض نظام EICAS (مؤشرات المحرك ونظام تنبيه الطاقم) معلومات حول أنظمة الطائرة، بما في ذلك أنظمة الوقود والكهرباء والدفع (المحركات). غالبًا ما يتم تصميم شاشات EICAS لتقليد المقاييس الدائرية التقليدية مع توفير قراءات رقمية للمعلمات.

يعمل نظام EICAS على تحسين الوعي بالموقف من خلال السماح لطاقم الطائرة بعرض معلومات معقدة بتنسيق رسومي، وكذلك من خلال تنبيه الطاقم إلى المواقف غير العادية أو الخطرة. على سبيل المثال، إذا بدأ المحرك في فقدان ضغط الزيت، فقد يصدر نظام EICAS تنبيهًا، ويحول العرض إلى الصفحة التي تحتوي على معلومات نظام الزيت ويوضح بيانات انخفاض ضغط الزيت بمربع أحمر. وعلى عكس المقاييس الدائرية التقليدية، يمكن ضبط العديد من مستويات التحذيرات والإنذارات. يجب توخي الحذر عند تصميم نظام EICAS لضمان تزويد طاقم الطائرة دائمًا بالمعلومات الأكثر أهمية وعدم تحميلهم بالتحذيرات أو الإنذارات.

يعد ECAM نظامًا مشابهًا يستخدمه Airbus، والذي بالإضافة إلى توفير وظائف EICAS يوصي أيضًا بالإجراءات التصحيحية.

يوفر نظام EFIS للطيارين عناصر تحكم لتحديد نطاق العرض والوضع (على سبيل المثال، الخريطة أو وردة البوصلة) وإدخال البيانات (مثل الاتجاه المحدد).

عندما تستخدم معدات أخرى مدخلات الطيار، تبث حافلات البيانات اختيارات الطيار بحيث لا يحتاج الطيار إلى إدخال الاختيار إلا مرة واحدة. على سبيل المثال، يختار الطيار ارتفاع التسوية المطلوب على وحدة التحكم. يكرر نظام EFIS هذا الارتفاع المحدد على PFD، ومن خلال مقارنته بالارتفاع الفعلي (من كمبيوتر بيانات الهواء) يولد عرض خطأ الارتفاع. يستخدم نظام التحكم الآلي في الطيران نفس اختيار الارتفاع لتسوية المستوى، ويستخدمه نظام تنبيه الارتفاع لتوفير التحذيرات المناسبة.

يتم إنتاج العرض المرئي EFIS بواسطة مولد الرموز. ويستقبل هذا مولدات البيانات من الطيار، والإشارات من أجهزة الاستشعار، واختيارات تنسيق EFIS التي يقوم بها الطيار. ويمكن أن يطلق على مولد الرموز أسماء أخرى، مثل كمبيوتر معالجة العرض، ووحدة إلكترونيات العرض، وما إلى ذلك.

لا يقتصر عمل مولد الرموز على توليد الرموز فحسب، بل إنه يحتوي (على الأقل) على مرافق مراقبة ومولد رسوميات وبرنامج تشغيل للعرض. ^[2] تصل المدخلات من أجهزة الاستشعار والضوابط عبر حافلات البيانات، ويتم التحقق من صحتها. يتم إجراء العمليات الحسابية المطلوبة، ثم يقوم مولد الرسوميات وبرنامج تشغيل العرض بإنتاج المدخلات إلى وحدات العرض.

مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية، تحتاج أنظمة أدوات الطيران إلى مرافق اختبار التشغيل الذاتي والمراقبة الذاتية المستمرة. ومع ذلك، تحتاج أنظمة أدوات الطيران إلى قدرات مراقبة إضافية:

• التحقق من صحة الإدخال - التحقق من أن كل مستشعر يوفر بيانات صالحة
• مقارنة البيانات - التحقق المتبادل من المدخلات من أجهزة الاستشعار المكررة
• مراقبة العرض - اكتشاف الأعطال داخل نظام الأجهزة

إن الشاشات التقليدية (الكهروميكانيكية) مزودة بآليات تزامن تنقل درجة الميلان والانقلاب والاتجاه الموضحة على أجهزة القبطان والمساعد الأول إلى جهاز مقارنة الأجهزة. ويحذر جهاز المقارنة من الاختلافات المفرطة بين شاشات القبطان والمساعد الأول. وحتى حدوث خلل في اتجاه مجرى النهر ^[3] مثل التشويش في آلية الانقلاب في جهاز قياس حركة الطائرة الآلي (ADI) على سبيل المثال يؤدي إلى إطلاق تحذير جهاز المقارنة. وبالتالي يوفر جهاز مقارنة الأجهزة مراقبة جهاز المقارنة ومراقبة العرض.

مع EFIS، تكون وظيفة المقارنة بسيطة: هل بيانات اللفة (زاوية الميل) من المستشعر 1 هي نفسها بيانات اللفة من المستشعر 2؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، فقم بعرض عنوان تحذيري (مثل CHECK ROLL ) على كلا PFDs. تقدم شاشات المقارنة تحذيرات لمؤشرات سرعة الهواء والميل والميل والارتفاع. تحتوي أنظمة EFIS الأكثر تقدمًا على المزيد من شاشات المقارنة.

في هذه التقنية، يحتوي كل مولد رمز على قناتين لمراقبة العرض. تقوم إحدى القنوات، الداخلية، بأخذ عينات من الناتج من مولد الرمز الخاص بها إلى وحدة العرض وتحسب، على سبيل المثال، موقف اللفة الذي ينبغي أن ينتج هذا المؤشر. ثم تتم مقارنة موقف اللفة المحسوب هذا مع مدخلات موقف اللفة إلى مولد الرمز من INS أو AHRS . من المحتمل أن يكون أي اختلاف قد تم إدخاله بسبب معالجة خاطئة، مما يؤدي إلى ظهور تحذير على الشاشة ذات الصلة.

تقوم قناة المراقبة الخارجية بنفس الفحص على مولد الرموز على الجانب الآخر من سطح الطيران: يقوم مولد رموز القبطان بفحص رمز الضابط الأول، ويقوم الضابط الأول بفحص رمز القبطان. أياً كان مولد الرموز الذي يكتشف خطأً، فإنه يعرض تحذيراً على شاشته الخاصة.

كما تقوم قناة المراقبة الخارجية بفحص مدخلات المستشعر (لمولد الرموز) للتأكد من معقوليتها. يؤدي الإدخال الزائف، مثل ارتفاع الراديو الذي يتجاوز الحد الأقصى لمقياس الارتفاع الراديوي، إلى ظهور تحذير.

في مراحل مختلفة من الرحلة، يحتاج الطيار إلى مجموعات مختلفة من البيانات. ومن الناحية المثالية، لا تعرض الأجهزة الإلكترونية سوى البيانات المستخدمة، ولكن يجب أن تكون الأداة الكهروميكانيكية مرئية طوال الوقت. لتحسين وضوح العرض، تستخدم أجهزة عرض البيانات والبيانات الشخصية آليات معقدة لإزالة المؤشرات غير الضرورية مؤقتًا، على سبيل المثال، إزالة مقياس ميل الانزلاق عندما لا يحتاج الطيار إليه.

في الظروف العادية، قد لا يعرض نظام EFIS بعض المؤشرات، مثل اهتزاز المحرك. فقط عندما تتجاوز بعض المعلمات حدودها يعرض النظام القراءة. وعلى نحو مماثل، يتم برمجة نظام EFIS لإظهار مقياس الانحدار والمؤشر فقط أثناء اقتراب نظام الهبوط الآلي .

في حالة فشل الإدخال، تضيف أداة كهروميكانيكية مؤشرًا آخر - عادةً، يظهر شريط فوق البيانات الخاطئة. من ناحية أخرى، يقوم EFIS بإزالة البيانات غير الصالحة من الشاشة ويستبدلها بتحذير مناسب.

يتم تنشيط وضع إزالة الفوضى تلقائيًا عندما تتطلب الظروف انتباه الطيار لعنصر معين. على سبيل المثال، إذا ارتفعت الطائرة أو انخفضت إلى ما يتجاوز حدًا معينًا - عادةً من 30 إلى 60 درجة - فإن مؤشر الموقف يزيل الفوضى من العناصر الأخرى عن الأنظار حتى يتمكن الطيار من خفض زاوية الميل إلى مستوى مقبول. يساعد هذا الطيار على التركيز على المهام الأكثر أهمية.

تستخدم الأجهزة التقليدية الألوان منذ فترة طويلة، لكنها تفتقر إلى القدرة على تغيير اللون للإشارة إلى بعض التغييرات في الحالة. لا توجد مثل هذه القيود في تقنية العرض الإلكترونية لنظام EFIS وتستخدم الألوان على نطاق واسع. على سبيل المثال، عندما تقترب الطائرة من منحدر الانزلاق، يمكن أن يشير الشرح الأزرق إلى أن منحدر الانزلاق مُجهز، وقد يغير الالتقاط اللون إلى الأخضر. تقوم أنظمة EFIS النموذجية بترميز إبر الملاحة بالألوان لتعكس نوع الملاحة. تشير الإبر الخضراء إلى الملاحة الأرضية، مثل أنظمة VORs وLocalizers وILS. تشير الإبر الأرجوانية إلى الملاحة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

يوفر نظام EFIS تنوعًا من خلال تجنب بعض القيود المادية للأدوات التقليدية. يمكن للطيار تبديل نفس الشاشة التي تعرض مؤشر انحراف المسار لإظهار المسار المخطط الذي يوفره نظام الملاحة في المنطقة أو نظام إدارة الطيران. يمكن للطيارين اختيار فرض صورة رادار الطقس على المسار المعروض.

إن المرونة التي توفرها تعديلات البرامج تقلل من تكاليف الاستجابة للأنظمة والمعدات الجديدة للطائرات. ويمكن لتحديثات البرامج تحديث نظام EFIS لتوسيع قدراته. وشملت التحديثات التي تم تقديمها في تسعينيات القرن العشرين نظام تحذير الاقتراب من الأرض ونظام تجنب الاصطدامات المرورية .

تتوفر درجة من التكرار حتى مع التثبيت البسيط لنظام EFIS ذي الشاشتين. في حالة فشل شاشة PFD، يقوم تبديل النقل بإعادة وضع المعلومات الحيوية الخاصة بها على الشاشة التي تشغلها عادةً شاشة الملاحة.

في أواخر الثمانينيات، أصبح نظام EFIS جهازًا قياسيًا في معظم طائرات بوينج وإيرباص ، كما تبنت العديد من الطائرات التجارية نظام EFIS في التسعينيات.

لقد أدت التطورات الحديثة في قوة الحوسبة وتخفيض تكلفة شاشات الكريستال السائل وأجهزة الاستشعار الملاحية (مثل نظام تحديد المواقع العالمي ونظام تحديد الاتجاه والموقف ) إلى إدخال نظام EFIS في طائرات الطيران العام . ومن الأمثلة البارزة على ذلك Garmin G1000 و Chelton Flight Systems EFIS-SV.

ركزت العديد من شركات تصنيع أنظمة EFIS على سوق الطائرات التجريبية ، حيث أنتجت أنظمة EFIS وEICAS بأقل من 1000-2000 دولار أمريكي . التكلفة المنخفضة ممكنة بسبب الانخفاضات الحادة في أسعار أجهزة الاستشعار والشاشات، ولا تتطلب المعدات الخاصة بالطائرات التجريبية شهادة باهظة الثمن من إدارة الطيران الفيدرالية . هذه النقطة الأخيرة تقيد استخدامها للطائرات التجريبية وبعض فئات الطائرات الأخرى، اعتمادًا على اللوائح المحلية. توجد أنظمة EFIS غير المعتمدة أيضًا في الطائرات الرياضية الخفيفة ، بما في ذلك الطائرات المصنعة في المصنع والطائرات الخفيفة جدًا والطائرات الخفيفة جدًا. يمكن تركيب هذه الأنظمة على الطائرات المعتمدة في بعض الحالات كأنظمة ثانوية أو احتياطية اعتمادًا على قواعد الطيران المحلية.

• فهرس مقالات الطيران
• الاختصارات والاختصارات في مجال الطيران

• النشرة الاستشارية AC25-11A المؤرشفة في 2022-08-13 على موقع Wayback Machine شاشات عرض قمرة القيادة الإلكترونية، في إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية
• أجهزة الطائرات الإلكترونية وبيانات الطيران والكمبيوتر والشاشات