نهج يتم التحكم فيه من الأرض

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

في مجال الطيران ، يُعدّ الاقتراب المُوجّه أرضيًا ( GCA ) خدمةً يُقدّمها مراقبو الحركة الجوية لتوجيه الطائرات إلى هبوط آمن، حتى في الظروف الجوية السيئة، بالاعتماد على صور الرادار الأساسية . في أغلب الأحيان، يستخدم الاقتراب المُوجّه أرضيًا معلومات من رادار الاقتراب الدقيق (PAR، للاقتراب الدقيق مع توجيه مسار الانزلاق الرأسي ) أو رادار مراقبة المطار (ASR، الذي يُوفّر اقترابًا راداريًا غير دقيق بدون توجيه مسار الانزلاق). قد يُشير مصطلح الاقتراب المُوجّه أرضيًا إلى أي نوع من أنواع الاقتراب المُوجّه بالرادار الأرضي، مثل رادار الاقتراب الدقيق، أو رادار الاقتراب الدقيق بدون مسار الانزلاق، أو رادار مراقبة المطار. [ 1 ] يُعرف الاقتراب الذي يستخدم رادار مراقبة المطار بالاقتراب الرقابي . [ 2 ] عندما يُقدّم رادار الاقتراب الدقيق توجيهًا رأسيًا وأفقيًا، يُطلق على الاقتراب اسم الاقتراب الدقيق . أما إذا لم يُقدّم رادار الاقتراب الدقيق مسار الانزلاق، حتى لو استُخدمت معدات رادار الاقتراب الدقيق للتوجيه الجانبي، فيُعتبر الاقتراب غير دقيق .

تاريخ

التجارب المبكرة

ابتكر الفيزيائي النووي لويس ألفاريز ولورانس هـ . جونستون مفهوم رادار التجويف المغناطيسي (GCA). [ 3 ] [ 4 ] كان ألفاريز، الذي كان يعمل في الأصل بجامعة كاليفورنيا في بيركلي، قد دُعي عام 1941 للانضمام إلى مختبر الإشعاع التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) الذي افتُتح حديثًا . تأسس مختبر الإشعاع (RadLab) لتطوير أنظمة رادار تعتمد على المغنطرون التجويفي ، الذي كشف عنه مخترعوه البريطانيون خلال مهمة تيزارد في أواخر عام 1940. وبحلول الوقت الذي وصل فيه ألفاريز إلى بوسطن ، كان مختبر الإشعاع قد طوّر بالفعل نموذجًا أوليًا لرادار جديد مضاد للطائرات يُعرف باسم XT-1، والذي كان يتمتع بالقدرة على تتبع الهدف المحدد تلقائيًا بمجرد "تثبيته" . بدأت عمليات تسليم النسخ الإنتاجية من XT-1 في عام 1944 تحت اسم SCR-584 الشهير . [ 5 ]

كان ألفاريز طيارًا للطائرات الخفيفة، وكان على دراية بمشاكل هبوط الطائرات في الأحوال الجوية السيئة. فسأل سريعًا عما إذا كان بالإمكان استخدام جهاز الرادار XT-1 لهذا الغرض؛ فبمجرد تثبيت الرادار على طائرة واحدة، يستطيع مشغل الرادار قراءة شاشات الرادار وإعطاء تعليمات للطيار لتوجيهه إلى نقطة قريبة من المدرج. في 10 نوفمبر 1941، مُنح ألفاريز فرصة استخدام جهاز XT-1، ونجح في قياس موقع طائرة هابطة بالدقة المطلوبة. في ربيع عام 1942، نُقل جهاز XT-1 إلى مدينة إليزابيث بولاية كارولاينا الشمالية ، حيث امتد مسار الهبوط فوق مصب نهر باسكوتاك . وهناك، أظهر النظام عجزه عن التمييز بين الطائرة وانعكاسها على سطح الماء. [ 5 ]

الماسحات الضوئية الجديدة

اعتمد رادار XT-1 على مفهوم المسح المخروطي ، الذي يزيد بشكل كبير من دقة الزاوية للرادار عن طريق تدوير الشعاع حول نمط مخروطي الشكل بزاوية 15 درجة تقريبًا. وقد تسبب ذلك في مسح الشعاع للماء بشكل دوري عندما كان موجهًا بالقرب من الأفق، وهو ما كان يحدث غالبًا عندما تقترب الطائرة من الأرض. [ 5 ]

تم تطوير منهجية جديدة في مايو 1942، تجمع بين رادار مراقبة المطار من النطاق S (ASR) الذي يوجه الطائرة إلى المنطقة العامة للمطار، ورادار ثان من النطاق X ، وهو رادار الاقتراب الدقيق (PAR)، مع هوائيات منفصلة للتوجيه الرأسي والأفقي يتم تحريكها بطريقة تتجنب رؤية الأرض. [ 5 ]

بدأ اختبار أول نموذج للنظام الجديد، المعروف باسم مارك 1، في نوفمبر 1942. ثم طُوّر إصدار مُحسّن، مارك 2، استبدل هوائيات المسح الميكانيكية بصندوق ضغط موجي يقوم بالمسح نفسه دون تحريك الهوائيات. كما قدّم مارك 2 مؤشرات موضع الخطة الجزئية الموسعة، [ 5 ] والتي استُبدلت لاحقًا بالاسم الأبسط "مسح بيتا".

الطلبات الأولى

بحلول الوقت الذي أصبح فيه طراز مارك 2 جاهزًا، كانت القوات الجوية للجيش الأمريكي قد نشرت بالفعل نظام الهبوط الآلي SCS-51 على نطاق واسع لهذا الغرض، ولم تُبدِ أي اهتمام بالنظام الجديد. ومع ذلك، في يونيو 1942، طلب مكتب البحث والتطوير العلمي عشرة نماذج على أي حال، ومنح العقد لشركة جيلفيلان براذرز في لوس أنجلوس. [ 5 ]

في غضون ذلك، استمرت الاختبارات على نظام مارك 1. في نوفمبر 1942، نُقل النظام إلى محطة كوانسيت بوينت الجوية للحرس الوطني، حيث بدأ ألفاريز بتصوير عمليات الهبوط باستخدام النظام. قام الملازم البحري بروس جيفين بتنظيف الزجاج الأمامي لطائرته من طراز SNB بالصابون لإظهار ثقته في النظام. في 1 يناير 1943، كادت طائرة من طراز كونسوليديتد PBY كاتالينا أن تنفد من الوقود، واضطرت للهبوط رغم سوء الأحوال الجوية. تمكن مشغل نظام مارك 1 من إقناع الطائرة بالهبوط بنجاح، في أول عملية إنقاذ من نوعها. [ 5 ]

لفتت هذه القصة انتباه البنتاغون ، وأُجري عرض توضيحي في مطار واشنطن الوطني في 14 فبراير 1943. نتج عن ذلك عقد فوري من فيلق الإشارة التابع للجيش الأمريكي لشراء 57 جهازًا مما أطلقوا عليه اسم MPN-1A من شركة جيلفيلان، بينما أبرمت البحرية الأمريكية عقدًا ثانيًا لشراء 80 جهازًا من طراز MPN-IC من شركة بنديكس راديو. وتلت ذلك عدة طلبات إضافية، بما في ذلك طلب من الجيش لشراء 200 جهاز من شركة ITT . [ 5 ]

مصلحة المملكة المتحدة

حافظت المملكة المتحدة على تواصل وثيق مع نظرائها في مختبر راد لاب، وأبدت اهتمامًا فوريًا بالنظام. كانت المملكة المتحدة قد طورت نظام اقتراب منخفض الدقة خاص بها يعتمد على مفهوم شعاع لورنز ، والذي يعتمد فقط على جهاز استقبال راديو صوتي عادي. هذا النظام، نظام منارة الاقتراب الأعمى ، كان يوفر توجيهًا أفقيًا فقط، ولم يكن دقيقًا بما يكفي لاستخدامه كنظام هبوط أساسي. يوفر نظام الهبوط الآلي الدقة المطلوبة والتوجيه الرأسي، ولكنه يتطلب إضافة أجهزة راديو وأدوات جديدة إلى كل طائرة. ولأن نظام التحكم الأرضي في الاقتراب (GCA) لا يتطلب سوى جهاز استقبال راديو عادي للتشغيل، فسيكون استخدامه أسهل بكثير مع أساطيل القاذفات الضخمة. [ 5 ]

في يونيو 1943، أُرسلت رادار مارك 1 إلى المملكة المتحدة على متن البارجة إتش إم إس كوين إليزابيث ، ووُضعت في قاعدة إيلشام وولدز التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني لإجراء الاختبارات. وخلال الأشهر التالية، نُفذ أكثر من 270 عملية هبوط، بما في ذلك عودة 21 طائرة من طراز أفرو لانكستر في مهمة عملياتية ليلة 23 أغسطس. وقد أدى ذلك إلى طلب بموجب قانون الإعارة والتأجير لرادار GCA لكل قاعدة جوية تابعة لقيادة قاذفات سلاح الجو الملكي البريطاني . ساهم هذا الطلب في ترسيخ اهتمام الولايات المتحدة بالنظام، ووافقت على ترك النموذج الأولي في المملكة المتحدة. [ 5 ]

عمليات التسليم والاستخدام بعد الحرب

تم تسليم أولى نماذج طائرات AN/MPN-1A الإنتاجية إلى الجيش في خريف عام 1944. وتم وضع أول وحدة عملياتية في فردان في ديسمبر. وسرعان ما تم تسليم وحدات إلى المحيط الهادئ، حيث تم تركيبها في إيو جيما . وبحلول نهاية الحرب، كان لدى معظم المطارات في أوروبا والمحيط الهادئ واحدة منها. [ 5 ]

في أوائل عام 1946، تم تسليم ثلاث طائرات فائضة من طراز MPN-1 إلى مجلس الطيران المدني ، ووضعت في مطار واشنطن الوطني ، ومطار لاغوارديا ، ومطار شيكاغو ميدواي . وقد أدى ذلك إلى طلبات إضافية لإصدارات أكثر تطوراً من نظامي ASR وPAR. [ 5 ]

ملخص

يُعدّ نظام الهبوط المُوجّه أرضيًا أقدم تقنيات مراقبة الحركة الجوية التي تُطبّق الرادار بشكل كامل لخدمة الطائرات. كان النظام بسيطًا ومباشرًا وفعّالًا، حتى مع الطيارين غير المُدرّبين مُسبقًا. يتطلّب هذا النظام تواصلًا وثيقًا بين مُراقبي الحركة الجوية الأرضيين والطيارين في الطائرات المُقتربة. يتم توجيه طيار واحد فقط في كل مرة (بحد أقصى طيارين في ظروف مُحدّدة). يُراقب المُراقبون أنظمة رادار مُخصّصة للاقتراب الدقيق ، لتحديد المسار والارتفاع الدقيقين للطائرات المُقتربة. ثم يُقدّم المُراقبون تعليمات شفهية عبر الراديو للطيارين لتوجيههم إلى الهبوط. تشمل هذه التعليمات تصحيحات معدل الهبوط (مسار الانزلاق) والاتجاه (المسار) اللازمة لاتباع مسار الاقتراب الصحيح.

طائرة سي كينغ تابعة للبحرية الأمريكية تقوم بعملية اقتراب يتم التحكم فيها من الأرض، عام 1964.

يتم عرض مسارين على شاشة رادار الاقتراب الدقيق (PAR):

  • السمت، الذي يوضح موقع الطائرة بالنسبة لمسار الاقتراب الأفقي.
  • الارتفاع، يوضح الوضع الرأسي بالنسبة لمسار الانزلاق المنشور.

باتباع أوامر المراقب الجوي للحفاظ على مسار الطائرة الهابطة على كلٍ من مسار الانزلاق وخط منتصف الاقتراب، يصل الطيار بدقة فوق منطقة الهبوط على المدرج. ولضمان سلامة الاتصالات اللاسلكية المستمرة، يُطلب من المراقبين الجويين إجراء عمليات إرسال لاسلكية على فترات زمنية دنيا محددة، وذلك تبعًا لنوع مسار الاقتراب ومرحلته. وللهبوط، يجب أن يكون المدرج أو محيطه مرئيًا للطيارين قبل الوصول إلى "ارتفاع القرار" في عمليات الاقتراب الدقيق (عادةً ما بين 100 و400  قدم فوق منطقة الهبوط على المدرج)، أو قبل "نقطة الاقتراب الفائت" في عمليات الاقتراب غير الدقيق. وتختلف قيم الحد الأدنى للرؤية وارتفاع القرار/الحد الأدنى لارتفاع الهبوط المنشورة تبعًا لإضاءة الاقتراب والمدرج، والعوائق في ممر الاقتراب، ونوع الطائرة، وعوامل أخرى. ويجب على طياري الرحلات التجارية إثبات كفاءتهم في عمليات الاقتراب الدقيق بشكل دوري، كما يجب على مراقبي الحركة الجوية إجراء عدد أدنى من هذه العمليات سنويًا للحفاظ على كفاءتهم.

الجزء الداخلي من وحدة "فورستي" التابعة لهيئة مراقبة السيارات (1966)

نظراً لطبيعتها التي تتطلب جهداً بشرياً كبيراً - إذ يلزم عادةً مراقب جوي واحد لكل طائرة في مرحلة الاقتراب النهائي - لم تعد أنظمة الاقتراب الأرضي شائعة الاستخدام في المطارات المدنية، ويجري إيقاف استخدامها في العديد من القواعد العسكرية. مع ذلك، يُطلب من مراقبي الحركة الجوية في بعض المواقع بالولايات المتحدة الحفاظ على كفاءتهم في استخدامها، بينما لا يزال سلاح الجو البلجيكي يستخدم نظام الاقتراب الأرضي (PAR) للاقترابات الموجهة أرضياً بشكل يومي. وقد أبقى حلف الناتو على نظام الاقتراب الأرضي فعالاً بينما اعتمد الطيران المدني نظام الهبوط الآلي (ILS). وتشهد أنظمة الاقتراب القائمة على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والتي توفر توجيهاً جانبياً ورأسياً، انتشاراً واسعاً، حيث تُضاهي دقة الحد الأدنى للاقتراب، أو تكاد تُضاهي، دقة أنظمة الاقتراب الأرضي أو نظام الهبوط الآلي. وتُزيل أنظمة الهبوط الآلي الحديثة وأنظمة تحديد المواقع العالمي احتمالية الخطأ البشري من جانب المراقب الجوي، ويمكنها خدمة العديد من الطائرات في الوقت نفسه. ويُعد الاقتراب الموجه أرضياً مفيداً عندما لا تكون الطائرة المقتربة مُجهزة بأجهزة ملاحة متطورة، وقد يُنقذ الأرواح أيضاً عندما تكون أجهزة الملاحة الموجودة على متن الطائرة معطلة، طالما أن جهاز اتصال لاسلكي واحد يعمل. أحيانًا يطلب الطيارون المؤهلون استخدام نظام الاقتراب الأرضي المُتحكم به بواسطة نظام PAR عند التعامل مع حالة طارئة على متن الطائرة لتخفيف عبء العمل عليهم. في الولايات المتحدة، يجب مراقبة عمليات الاقتراب الآلي بواسطة نظام PAR (إن وُجد مع مسار اقتراب نهائي متزامن) خلال ظروف معينة، مثل أوقات الظلام أو سوء الأحوال الجوية، وذلك حسب الجهة المسؤولة (القوات الجوية الأمريكية، أو الجيش الأمريكي، أو البحرية الأمريكية، أو إدارة الطيران الفيدرالية) أو بناءً على طلب الطيار. [ 1 ]

تم تصوير عمليات الهبوط التي يتم التحكم فيها من الأرض في العديد من الأفلام، بما في ذلك القيادة الجوية الاستراتيجية ، والرفع الكبير ، والمطار ، وجولي ، واختطاف الطائرات .

رواية آرثر سي كلارك " مسار الانزلاق" تصوّر التطور الأصلي لتقنية GCA.

ساهم كلارك في التطبيق المبكر لتقنية التحكم الأرضي (GCA). طُوّرت هذه التقنية خلال الحرب العالمية الثانية لتمكين الطيارين العائدين إلى قواعدهم من الهبوط بأمان في ظروف الرؤية الضعيفة. وكانت ضرورية للحفاظ على تدفق الإمدادات خلال عملية الإمداد الجوي لبرلين في الفترة 1948-1949.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "JO 7110.65Y - معلومات وثيقة مراقبة الحركة الجوية" . إدارة الطيران الفيدرالية .
  2. ↑ "نهج مُتحكم به أرضيًا" . قاموس الطيران . القواميس والموسوعات الأكاديمية.
  3. ↑ ألفاريز، لويس (1987). ألفاريز: مغامرات عالم فيزياء . نيويورك: بيسيك بوكس، ص 95-110 ، 133. ISBN  0465001157.
  4. ↑ براون، لويس (1999). الضرورات التقنية والعسكرية: تاريخ راداري للحرب العالمية الثانية . نيويورك: مجموعة تايلور وفرانسيس، ذ.م.م.، الصفحات 193-195 . ISBN  9780750306591.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 جولي، نيل (مايو 1993). "اختراع رادار الاقتراب للتحكم الأرضي في مختبرات الإشعاع بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا". مجلة أنظمة الفضاء والإلكترونيات التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 8 (5): 57. doi : 10.1109/62.212592 . S2CID 33655059 .