کتاب اویونیک هواپیما اثر امین رادمنش ناشر فدک ایساتیس

مقدمه
واژه مهندسی اویونیک متشکل از دو کلمه Aviation و Electronic مي¬باشد که برای اولین بار در سال 1950 در آمریکا به کار گرفته شد و امروزه به عنوان يکي از مهم ترين بخش¬هاي وسايل پرنده محسوب شده و می¬توان آن¬را هم تراز بخش¬هاي ديگر مانند موتور، سازه و بدنه به حساب آورد. با توجه به اهميت کنترل دقيق هواپيما در هنگام فرود و برخاستن، جلوگيري از تصادف هوايي و همچنين انجام پرواز IFR ( پرواز در شرايط ديد كم و يا پرواز در شب ) نیاز به سيستم¬هاي اويونيک امري اجتناب ناپذير است. سامانه های الکترونیکی هواپیما ( اویونیک ) باعث افزایش سطح ایمنی و سهولت پرواز، افزایش سرعت انجام رویه¬های پروازی توسط خلبان و کنترل بهتر در شرایط سخت پروازی و ایجاد زمان بیشتر جهت تصمیم¬گیری در شرایط اضطراری برای خلبان شده¬اند. اکثر سیستم-های اویونیک از دانش الکترونیک دیجیتال استفاده می¬کنند. سیگنال¬های دیجیتال علاوه بر اشغال فضای بسیار کمتری نسبت به سیگنال¬های آنالوگ در سرعت پردازش اطلاعات تحول عظیمی را صورت داده¬اند. همچنین نمایش اطلاعات دیجیتال، استفاده از صفحات نمایش با فن‌آوری¬های جدید را ضروری ساخته است از این رو تمامی سیستم¬های ثبت و نمایش هواپیماهای امروزی دیجیتال شده¬اند و از صفحات نمایش دیجیتال با کیفیت بسیار بالا بهره می¬برند.
با پیشرفت سریع دانش هوانوردی، بحث کنترل هواپیما و طراحی کاکپیت اهمیت ویژه‌ای پیدا کرد. کاکپیت‌های اولیه، بسیار ابتدایی و صرفا دارای ابزار‌های ساده جهت اندازه‌گیری پارامتر‌های اولیه پرواز بودند. اکثر کاکپیت‌ها به صورت باز قرار داشتند و جریان هوا به‌طور مستقیم به خلبان برخورد می‌کرد. با به¬وجود آمدن هواپیماهایی با سرعت زیاد و قابلیت پرواز در ارتفاع بالا، نیاز به کاکپیت با فضای بسته احساس شد تا ضمن بالابردن کارایی هواپیما، محیط آرامی را جهت هدایت هواپیما برای خلبان به‌وجود آورد. کاکپیت‌های امروزی شامل نشان‌دهنده‌ها و کنترل‌کننده‌های زیادی هستند که همگی با نظم و ترتیب خاصی بنا به نیاز خلبان جهت هدایت هواپیما چیده شده است تا اطلاعات لازم را در شرایط مختلف جوی و در تمامی مراحل پروازی در اختیار خلبان قرار دهند. با توجه به نیاز به داشتن اطلاعات زیاد در کاکپیت و افزایش حجم ترافیک هوایی در مسیر‌های پروازی و فرودگاه¬ها، حجم و تعداد نشان‌دهنده‌ها در کاکپیت افزایش یافت این امر باعث افزایش بار کاری خلبان، استرس زیاد و نرخ خطای بالا با توجه به عدم توانایی انسان در پردازش حجم زیادی از اطلاعات می‌شد. از سال 1960 به بعد که نقش عوامل انسانی و محدودیت‌های پردازش حافظه انسان بررسی شد کاکپیت‌های بهتری با توجه به محوریت انسان به عنوان اپراتور هواپیما مورد بررسی قرار گرفت که حاصل این پژوهش‌ها، کاهش تعداد نشان‌دهنده‌ها و کنترل‌کننده‌ها و به‌وجودآمدن کاکپیت‌های شیشه‌ای شد.
کتاب حاضر با عنوان مهندسی اویونیک هواپیما حاصل زحمات شبانه¬روزی و مطالعه بر روی سیستم‌های اویونیک هواپیماهای مختلف در طی سالیان متمادی و همچنین پرواز با تایپ¬های مختلف هواپیما تالیف شده است. همچنین به علت ارتباط نزدیک مهندسی اویونیک با تخصص مهندسی برق و هوانوردی تمامی بخش¬های مختلف کتاب زیر نظر جناب آقای دکتر حمید رادمنش عضو هیأت علمی دانشگاه نگارش شده است.
در این کتاب سعی برآن شده تا تمامی موارد مربوط به اویونیک هواپیمای مسافربری با دیدگاه مهندسی مورد بررسی قرار گیرد. همچنین در تالیف آن از بهترین و بروزترین کتاب¬های اویونیک لاتین استفاده شده است. این کتاب می¬تواند برای دانشجویان رشته مهندسی اویونیک، مهندسان تعمیر و نگه-داری هواپیما، دانشجویان خلبانی و مهندسی هوافضا، دانشجویان مهندسی برق و کلیه عزیزان علاقه-مند به صنعت هوایی مورد استفاده قرار گیرد و آن¬ها را با مفاهیم مهندسی اویونیک آشنا سازد. بدیهی است این کتاب کامل نبوده و نقایصی هم خواهد داشت از این رو از تمامی عزیزانی که این کتاب را مطالعه می¬فرمایند خواهشمند است نقطه نظرات خود را جهت اصلاح در چاپ¬های بعدی برای نویسندگان ارسال فرمایند.

خلبان امین رادمنش
دكتر حمید رادمنش
radmanesh.nsac@gmail.com

فهرست مطالب

فصل 1        ساختار كاكپيت  1
1.1    پنل اصلي آلات دقيق   11
1.2    پنل جانبي خلبان و کمک خلبان   13
1.3    پنل وسط کابين (Center Pedestal)   14
1.6    محفظه سامانه‌هاي اويونيک   
1.4    پنل بالاي سر خلبان (Over Head Panel)   16
1.5    پنل  Glareshied  16
1.6    محفظه سامانه‌هاي اويونيک   18

 فصل 2        نشان‌دهنده‌ها  21
2.1    قطب نماي مغناطيسي (Magnetic Compass)   23
2.2    نشان‌دهنده وضعيت هواپيما (Attitude Indicator)   24
2.3    نشان‌دهنده سرعت هوايي (Air Speed Indicator)   24
2.4    نشان‌دهنده ارتفاع هواپيما (Altimeter)   27
2.5    نشان‌دهنده سرعت عمودی (Vertical speed Indicator)   28
2.6    نشان‌دهنده گردش يکنواخت (Turn Coordinator)   30
2.7    نشان‌دهنده موقعيت افقی HSI   30
2.8    نشان‌دهنده شاخص راديو مغناطيسی   30
2.9    نشان‌دهنده‌های متفرقه   32
2.10    سيستم‌های نمايش در هواپيمای پيشرفته   35
2.11    آلات دقيق پروازی الکترونيکی (EFIS)   37
2.12    نمايشگر سر بالا   40
2.13    سيستم مرکزی مانيتورينگ هواپيما   40
2.14    سيستم نظارت ويدويی   42

 فصل 3         سيستم‌هاي مخابراتي  45
3.1    زير سيستم‌هاي مخابرات هواپيما   48
3.2    سيستم مخابرات داخلي هواپيما (مخابرات با سيم)   50
3.3    سيستم ارتباط کابين   53
3.4    سيستم اطلاعاتي مخابرات داخلي کابين   54
3.5    صدور فرمان تخليه مسافران   57
3.6    سيستم امکانات رفاهي مسافر   60
3.7    سيستم مخابرات خارجي هواپيما (بدون سيم)   60
3.8    سيستم فرکانسي HF   61
3.9    مخابرات راديويی VHF   64
3.10    سامانه مخابراتی SELCAL   69
3.11    تماس صورت گرفته با SELCAL   72
3.12    کدگذاری و کدگشايی در SELCAL   73
3.13    سيستم مخابراتي ACARS   75
3.14    رابط‌های مخابرات راديويی   77
3.14.1    پنل کنترل رادیو (RMP)   77
3.14.2    سامانه‌ی مدیریت صوت   78
3.14.3    AMU   79
3.14.4    ACP   81
3.15    سيستم مخابرات ماهواره‌اي   82
3.16    اثرات صاعقه و تخليه استاتيک   101
3.17    زير سيستم‌هاي مخابرات هواپيما   105
3.18    سيستم‌هاي مورد نياز در هواپيماها براي CNS/ATM   111

 فصل 4         سرگرمی و راحتی مسافران در پرواز  113
4.1    سيستم سرگرمی حين پرواز (IFES)   115
4.2    سيستم مراقبت از درب کاکپيت (CDSS)   118
4.3    نظارت ويدئويی کابين(CVMS)   121
4.4    سيستم داده‌ی ارتباطات کابين (CIDS)   124
4.5    کامپيوترهای هدايتگر   127
4.6    سيستم فراخوان مسافران   134
4.7    سيستم تخليه اضطراری   139

فصل 5         تجهيزات کمک پروازي  149
5.1    سيستم پرواز خودکار   152
5.2    کنترل‌کننده‌ها و نشان‌دهنده‌های سيستم پرواز خودکار   158
5.3    سيستم کنترل پرواز مکانيکی   162
5.4    سيستم کنترل پرواز هيدرومکانيکی   162
5.5    سيستم کنترل پرواز با سيم Fly By Wire   163
5.6    سيستم کنترل پرواز با فيبر نوری Fly By Light (Fiber Optic)   164
5.7    تکنولوژی Power By Wire   164
5.8    تکنولوژی Fly By Wireless   164

 فصل 6        تجهیزات ایمنی پرواز  167
6.1    ضبط‌کننده صدای درون کاکپيت (CVR)   168
6.1.1    اجزای سیستم ضبط‌ صدای درون کاکپیت   169
6.2    سيستم هشدار‌دهنده نزديک شدن به سطح زمين   173
6.3    سيستم توسعه‌يافته هشدار‌دهنده نزديک شدن به سطح زمين (EGPWS)   185
6.4    رادار هواشناسی   192
6.5    ارتفاع‌سنج راديويی   210

 فصل 7        سیستم‌های ناوبری  223
7.1    سيستم جهت‌ياب خودکار   225
7.2    سيستم ناوبری VOR   228
7.3    تجهيزات اندازه‌گيری مسافت   232
7.4    سيستم فرود با آلات دقيق   240
7.5    ناوبری فرود مايکرويوی   259

 فصل 8        سیستم داده هوایی و مرجع اینرسی (ADIRS)  285
8.1    واحد داده هوا و مرجع اينرسی   288
8.2    بخش داده هوا (ADR)   289
8.2.1    حسگرها و پروب‌های داده هوا   290
8.3    ماژول داده هوا   299
8.3.1    محاسبات مرجع داده هوا   300
8.4    بخش مرجع اينرسی   301
8.4.1    حسگرهای بخش مرجع اینرسی   302

 فصل 9        ناوبری فرودگاهی  309
9.1    سامانه رادار اوليه   312
9.2    سامانه رادار ثانويه   318
9.3    سامانه رادار خودکار مستقل   325
9.4    سامانه رادار فرودگاهی   329
9.4.1    آینده سامانه رادار   329

 فصل 10        يكپارچه‌سازي  331
10.1    يکپارچه‌سازی Integration   332
10.1.1    ساختار اویونیک Federated (ساختار قدیمی)   334
10.1.2    مفهوم اویونیک ماژولار مجتمع (IMA)   335
10.1.3    تفکیک ماژول‌های پردازشی   337
10.1.4    تفکیک منابع   337
10.1.5    تفکیک زمانی   337
10.1.6    تفکیک منابع ارتباطی (شبکه ارتباطی داده)   339
10.1.7    افزایش کارایی ماژول‌های پردازنده   342
10.1.8    پیاده‌سازی میان‌افزار برای تأمین خدمات در سطح platform   343
10.1.9    پیاده‌سازی مکانیزم‌های پیکربندی مجدد   343
10.1.10    قابلیت اطمینان بیشتر در IMA نسل دوم   345
منابع و مراجع   397