Aviyonik - Avionics

Bir Cessna Citation I/SP'nin burnunda radar ve diğer aviyonikler .
Aviyonik ile F-105 Thunderchief ortaya kondu

Aviyonik (a harman ait havacılık ve elektronik ) olan elektronik kullanılan sistemler uçaklar , yapay uydular ve uzay aracı . Aviyonik sistemler, iletişim, navigasyon , çoklu sistemlerin görüntülenmesi ve yönetimini ve bireysel işlevleri yerine getirmek için uçağa takılan yüzlerce sistemi içerir. Bunlar, bir polis helikopteri için bir projektör kadar basit veya bir havadan erken uyarı platformu için taktik sistem kadar karmaşık olabilir .

Tarih

" Aviyonik " terimi , 1949'da Aviation Week & Space Technology dergisinin kıdemli editörü Philip J. Klass tarafından " havacılık elektroniğinin " bir portmantosu olarak ortaya çıktı .

Radyo iletişimi ilk olarak I. Dünya Savaşı'ndan hemen önce uçaklarda kullanıldı . İlk hava radyoları zeplinlerdeydi , ancak ordu, havadan daha ağır gemiler tarafından taşınabilen hafif radyo setlerinin gelişimini ateşledi , böylece hava keşif çift ​​kanatlıları, vurulmaları durumunda gözlemlerini hemen rapor edebilirdi. Bir uçaktan ilk deneysel radyo iletimi Ağustos 1910'da ABD Donanması tarafından gerçekleştirildi. İlk uçak radyoları radyotelgrafla iletildi , bu nedenle iki kişilik bir uçak ve ikinci bir mürettebatın mesajları Mors koduyla hecelemek için bir telgraf anahtarına dokunması gerekiyordu. . Birinci Dünya Savaşı sırasında, AM sesli iki yönlü telsiz setleri, 1917'de , tek koltuklu bir uçaktaki pilotun uçarken kullanabileceği kadar basit olan triyot vakum tüpünün geliştirilmesiyle mümkün oldu .

Radar , merkezi teknoloji uçaklar navigasyon ve bugün kullanılan hava trafik kontrolü , bir olarak, başta gizlice birkaç ülke tarafından geliştirilen hava savunma için runup sırasında 1930'larda sisteme Dünya Savaşı . Birçok modern aviyoniğin kökenleri II. Dünya Savaşı savaş zamanı gelişmelerindedir. Örneğin, günümüzde yaygın olan otopilot sistemleri, bombardıman uçaklarının yüksek irtifalardan hassas hedefleri vuracak kadar istikrarlı bir şekilde uçmasına yardımcı olan özel sistemler olarak başladı. İngiltere'nin 1940'ta ünlü Tizard Misyonu'nda radar teknolojisini ABD'li müttefiki, özellikle magnetron vakum tüpü ile paylaşma kararı , savaşı önemli ölçüde kısalttı. Modern aviyonik, askeri uçak harcamalarının önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. F-15E ve şimdi emekli olan F-14 gibi uçaklar , bütçelerinin kabaca yüzde 20'sini aviyoniklere harcıyor. Modern helikopterlerin çoğu artık aviyonikler lehine 60/40'lık bütçe paylarına sahip.

Sivil pazar da aviyonik maliyetlerinde bir artış gördü. Uçuş kontrol sistemleri ( fly-by-wire ) ve daha dar hava sahalarının getirdiği yeni navigasyon ihtiyaçları, geliştirme maliyetlerini artırdı. En büyük değişiklik, tüketici uçuşlarındaki son patlama oldu. Daha fazla insan uçakları birincil ulaşım yöntemi olarak kullanmaya başladıkça, bu yüksek kısıtlayıcı hava sahalarında uçakları güvenli bir şekilde kontrol etmek için daha ayrıntılı yöntemler icat edildi.

modern aviyonik

Aviyonik , Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Federal Havacılık İdaresi'nin (FAA) Yeni Nesil Hava Taşımacılığı Sistemi projesi ve Avrupa'daki Tek Avrupa Gökyüzü ATM Araştırması (SESAR) girişimi gibi modernizasyon girişimlerinde ağır bir rol oynamaktadır . Ortak Planlama ve Kalkınma Ofisi altı alanlarda aviyonik için bir yol haritası ortaya koymak:

  • Yayınlanmış Rotalar ve Prosedürler – İyileştirilmiş navigasyon ve rotalama
  • Anlaşmalı Yörüngeler – Dinamik olarak tercih edilen rotalar oluşturmak için veri iletişimi ekleme
  • Yetkilendirilmiş Ayrılık - Havada ve yerde gelişmiş durumsal farkındalık
  • LowVisibility/CeilingApproach/Departure – Daha az zemin altyapısı ile hava kısıtlamaları olan operasyonlara izin verilmesi
  • Yüzey İşlemleri – Yaklaşma ve uzaklaşmada güvenliği artırmak için
  • ATM Verimliliği – ATM sürecini iyileştirme

Pazar

Uçak Elektroniği Derneği içinde 2017 yılının ilk üç çeyreğinde $ 1730000000 aviyonik satış raporları ve genel havacılık ,% 4,1 yıllık artış:% 57.7 iken% 73.5 Kuzey Amerika'dan geldi ileriye fit% 42.3 temsil güçlendirmeler ABD son tarih olarak zorunlu ADS-B çıkış yaklaşımı için 1 Ocak 2020 .

Uçak aviyonikleri

Bir uçağın kokpiti, kontrol, izleme, iletişim, navigasyon, hava durumu ve çarpışma önleme sistemleri dahil olmak üzere aviyonik ekipman için tipik bir konumdur. Uçakların çoğu aviyoniklerine 14 veya 28 volt DC elektrik sistemleri kullanarak güç sağlar ; bununla birlikte, daha büyük, daha karmaşık uçaklar ( uçaklar veya askeri savaş uçakları gibi) 400 Hz, 115 volt AC'de çalışan AC sistemlerine sahiptir . Panasonic Avionics Corporation , Honeywell (şu anda Bendix/King'in sahibi ), Universal Avionics Systems Corporation , Rockwell Collins (şimdi Collins Aerospace), Thales Group , GE Aviation Systems , Garmin , Raytheon , Parker Hannifin dahil olmak üzere uçuş aviyoniklerinin birçok büyük tedarikçisi vardır. , UTC Aerospace Systems (şimdi Collins Aerospace), Selex ES (şimdi Leonardo SpA ), Shadin Avionics ve Avidyne Corporation .

Aviyonik ekipman için uluslararası standartlar Havayolları Elektronik Mühendisliği Komitesi (AEEC) tarafından hazırlanır ve ARINC tarafından yayınlanır.

iletişim

İletişim, uçuş güvertesini zemine ve uçuş güvertesini yolculara bağlar. Yerleşik iletişim, genel seslendirme sistemleri ve uçak interkomları tarafından sağlanır.

VHF havacılık iletişim sistemi üzerinde çalışır airband 136,975 MHz'e 118.000 MHz. Her kanal, Avrupa'da 8.33 kHz, diğer yerlerde 25 kHz ile bitişik olanlardan aralıklıdır. VHF, uçaktan uçağa ve uçaktan ATC'ye gibi görüş hattı iletişimi için de kullanılır. Genlik modülasyonu (AM) kullanılır ve konuşma tek yönlü modda gerçekleştirilir . Uçak iletişimi, HF (özellikle okyanuslar arası uçuşlar için) veya uydu iletişimi kullanılarak da gerçekleşebilir.

Navigasyon

Hava seyrüseferi , Dünya yüzeyinde veya üzerinde konum ve yönün belirlenmesidir. Aviyonik, uydu navigasyon sistemlerini ( GPS ve WAAS gibi ), atalet navigasyon sistemini (INS), yer tabanlı radyo navigasyon sistemlerini ( VOR veya LORAN gibi ) veya bunların herhangi bir kombinasyonunu kullanabilir. GPS gibi bazı navigasyon sistemleri, konumu otomatik olarak hesaplar ve hareketli harita ekranlarında uçuş ekibine gösterir. VOR veya LORAN gibi daha eski yer tabanlı Navigasyon sistemleri, bir uçağın konumunu belirlemek için bir pilotun veya navigatörün sinyallerin kesişimini bir kağıt harita üzerinde çizmesini gerektirir; modern sistemler konumu otomatik olarak hesaplar ve hareketli harita ekranlarında uçuş ekibine gösterir.

izleme

Airbus A380 çek klavyeler ve pilotlar için iki tarafta iki geniş bilgisayar ekranları içeren cam kokpit.

Cam kokpitlerin ilk ipuçları, uçuşa uygun katot ışın tüplü (CRT) ekranların elektromekanik ekranların, göstergelerin ve aletlerin yerini almaya başladığı 1970'lerde ortaya çıktı . Bir "cam" kokpit, göstergeler ve diğer analog ekranlar yerine bilgisayar monitörlerinin kullanımını ifade eder. Uçaklar giderek daha fazla ekran, kadran ve bilgi panoları alıyordu ve bunlar nihayetinde uzay ve pilotun dikkati için rekabet ediyordu. 1970'lerde, ortalama bir uçakta 100'den fazla kokpit aleti ve kontrolü vardı. Cam kokpitler 1985 yılında Gulfstream G‑IV özel jeti ile ortaya çıkmaya başladı. Cam kokpitlerdeki en önemli zorluklardan biri, ne kadar kontrolün otomatikleştirildiğini ve ne kadarının pilotun manuel olarak yapması gerektiğini dengelemektir. Genellikle pilotu sürekli bilgilendirirken uçuş operasyonlarını otomatikleştirmeye çalışırlar.

Uçak uçuş kontrol sistemi

Uçak, uçuşu otomatik olarak kontrol etme araçlarına sahiptir. Otomatik pilot ilk tarafından icat edilmiştir Lawrence Sperry sırasında I. Dünya Savaşı uçakları 25.000 feet doğru hedefleri vurmak için sürekli yeterince uçmak için. ABD ordusu tarafından ilk kez kabul edildiğinde, acil bir durumda otomatik pilotun bağlantısını kesmek için bir Honeywell mühendisi arka koltukta cıvata kesicilerle oturuyordu. Günümüzde çoğu ticari uçak, iniş veya kalkışta pilot hatasını ve iş yükünü azaltmak için uçak uçuş kontrol sistemleri ile donatılmıştır.

İlk basit ticari otomatik pilotlar, yön ve irtifayı kontrol etmek için kullanıldı ve itme ve uçuş kontrol yüzeyleri gibi şeyler üzerinde sınırlı yetkiye sahipti . Gelen helikopter , otomatik dengeleme de benzer bir şekilde kullanılmıştır. İlk sistemler elektromekanikti. Tel ve elektrikle çalıştırılan uçuş yüzeyleri (geleneksel hidrolikten ziyade) ile uçmanın ortaya çıkışı güvenliği artırdı. Ekranlar ve enstrümanlarda olduğu gibi, elektro-mekanik olan kritik cihazların da sınırlı bir ömrü vardı. Güvenlik açısından kritik sistemlerle, yazılım çok sıkı bir şekilde test edilir.

Yakıt Sistemleri

Yakıt Miktarı Gösterge Sistemi (FQIS), gemideki yakıt miktarını izler. Kapasitans tüpleri, sıcaklık sensörleri, yoğunluk ölçerler ve seviye sensörleri gibi çeşitli sensörleri kullanan FQIS bilgisayarı, gemide kalan yakıt kütlesini hesaplar.

Yakıt Kontrol ve İzleme Sistemi (FCMS), gemide kalan yakıtı benzer şekilde rapor eder, ancak pompaları ve valfleri kontrol ederek çeşitli tankların etrafındaki yakıt transferlerini de yönetir.

  • Belirli bir toplam yakıt kütlesine yüklemek ve otomatik olarak dağıtmak için yakıt ikmali kontrolü.
  • Motorları besleyen tanklara uçuş sırasında transferler. Gövdeden kanat tanklarına EG
  • Yakıt tükenirken kuyruk (Trim) tanklarından kanatlara doğru ağırlık merkezi kontrolü transferleri
  • Yakıtın kanat uçlarında tutulması (uçuşta kaldırma nedeniyle kanatların bükülmesini durdurmaya yardımcı olmak için) ve inişten sonra ana tanklara aktarılması
  • Uçağın ağırlığını azaltmak için acil bir durumda yakıt püskürtmesini kontrol etmek.

Çarpışma önleme sistemleri

Hava trafik kontrolünü desteklemek için , çoğu büyük nakliye uçağı ve birçok küçük uçak, yakındaki uçakların yerini tespit edebilen ve havada çarpışmayı önlemek için talimatlar sağlayan bir trafik uyarı ve çarpışma önleme sistemi (TCAS) kullanır. Daha küçük uçaklar, TPAS gibi pasif olan ( diğer uçakların aktarıcılarını aktif olarak sorgulamazlar ) ve çatışma çözümü için tavsiyeler sağlamayan daha basit trafik uyarı sistemlerini kullanabilir .

Araziye kontrollü uçuştan ( CFIT ) kaçınmaya yardımcı olmak için , uçaklar , radar altimetrelerini temel unsur olarak kullanan yere yakınlık uyarı sistemleri (GPWS) gibi sistemleri kullanır. GPWS'nin en büyük zayıflıklarından biri, "ileriye bakma" bilgisinin olmamasıdır, çünkü yalnızca arazi "aşağıya bakma" üzerinde irtifa sağlar. Bu zafiyetin üstesinden gelmek için modern uçaklar bir arazi farkındalığı uyarı sistemi ( TAWS ) kullanmaktadır.

Uçuş kaydediciler

Genellikle "kara kutular" olarak bilinen ticari uçak kokpit veri kaydedicileri, uçuş bilgilerini ve kokpitten gelen sesleri saklar . Olay sırasında kontrol ayarlarını ve diğer parametreleri belirlemek için genellikle bir çarpışmadan sonra bir uçaktan kurtarılırlar.

Hava sistemleri

Hava durumu radarı (tipik olarak ticari uçaklarda Arınç 708 ) ve yıldırım dedektörleri gibi hava sistemleri , pilotların ilerideki havayı görmesinin mümkün olmadığı gece veya aletli meteorolojik koşullarda uçan uçaklar için önemlidir . Şiddetli yağış (radar tarafından algılandığı gibi) veya şiddetli türbülans (yıldırım faaliyeti ile algılandığı gibi) hem güçlü konvektif aktivitenin hem de şiddetli türbülansın göstergeleridir ve hava sistemleri pilotların bu alanların etrafından dolaşmasına izin verir.

Stormscope veya Strikefinder gibi yıldırım dedektörleri, hafif uçaklar için pratik olacak kadar ucuzladı. Radar ve yıldırım algılamaya ek olarak, gözlemler ve genişletilmiş radar resimleri ( NEXRAD gibi ) artık uydu veri bağlantıları aracılığıyla kullanılabilir ve bu da pilotların kendi uçuş sistemlerinin menzilinin çok ötesindeki hava koşullarını görmelerine olanak tanır. Modern ekranlar, hava durumu bilgilerinin hareketli haritalar, arazi ve trafik ile tek bir ekranda entegre edilmesini sağlayarak navigasyonu büyük ölçüde basitleştirir.

Modern hava sistemleri ayrıca rüzgar kesme ve türbülans algılama ile arazi ve trafik uyarı sistemlerini de içerir. Uçak içi hava aviyonikleri özellikle Afrika, Hindistan ve hava yolculuğunun büyüyen bir pazar olduğu diğer ülkelerde popülerdir , ancak yer desteği o kadar iyi gelişmemiştir.

Uçak yönetim sistemleri

Motor izleme ve yönetimi de dahil olmak üzere, uçaklara takılan çoklu karmaşık sistemlerin merkezi kontrolüne doğru ilerleme kaydedilmiştir. Sağlık ve kullanım izleme sistemleri (HUMS), bakımcılara değiştirilmesi gereken parçalar hakkında erken uyarılar vermek için uçak yönetim bilgisayarlarıyla entegre edilmiştir.

Entegre modüler aviyonik kavramı ortak donanım modüllerinin bir montaj genelinde taşınabilir uygulama yazılımı ile entegre bir mimari önermektedir. Bu kullanılmıştır dördüncü nesil jet avcı ve son nesil uçakları .

Görev veya taktik aviyonik

Askeri uçaklar ya bir silah teslim etmek ya da diğer silah sistemlerinin gözü ve kulağı olmak için tasarlanmıştır. Ordunun kullanabileceği çok sayıda sensör, gerekli olan her türlü taktik araç için kullanılır. Uçak yönetiminde olduğu gibi, daha büyük sensör platformlarında (E‑3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1 gibi) görev yönetim bilgisayarları bulunur.

Polis ve EMS uçakları da gelişmiş taktik sensörler taşır.

Askeri iletişim

Uçak muhaberesi güvenli uçuşun omurgasını sağlarken, taktik sistemler savaş alanının zorluklarına dayanacak şekilde tasarlanmıştır. UHF , VHF Taktik (30–88 MHz) ve SatCom sistemleri, ECCM yöntemleriyle birleştirilir ve kriptografi , iletişimi güvence altına alır. Link 11 , 16 , 22 ve BOWMAN , JTRS ve hatta TETRA gibi veri bağlantıları , verilerin (görüntüler, hedefleme bilgileri vb.) iletilmesi için araçlar sağlar.

Radar

Havadaki radar , ilk taktik sensörlerden biriydi. İrtifa sağlayan menzilin faydası, havadaki radar teknolojilerine önemli bir odaklanma anlamına gelmektedir. Radarlar havadan erken uyarı (AEW), denizaltı karşıtı harp (ASW) ve hatta hava durumu radarı ( Arınç 708 ) ve yer takip/yakınlık radarını içerir.

Ordu, pilotların düşük seviyelerde uçmasına yardımcı olmak için hızlı jetlerde radar kullanıyor . Sivil pazar bir süredir hava durumu radarına sahip olsa da, onu uçakta gezinmek için kullanma konusunda katı kurallar var.

Sonar

Bir dizi askeri helikoptere takılan daldırma sonar, helikopterin nakliye varlıklarını denizaltılardan veya yüzey tehditlerinden korumasını sağlar . Deniz destek uçakları, aktif ve pasif sonar cihazları ( sonobuoys ) düşürebilir ve bunlar ayrıca düşman denizaltılarının yerini belirlemek için kullanılır.

Elektro-Optik

Elektro-optik sistemler, baş üstü ekran (HUD), ileriye dönük kızılötesi (FLIR), kızılötesi arama ve izleme ve diğer pasif kızılötesi cihazlar ( Pasif kızılötesi sensör ) gibi cihazları içerir . Bunların hepsi, uçuş ekibine görüntü ve bilgi sağlamak için kullanılır. Bu görüntü, arama ve kurtarmadan seyir yardımcılarına ve hedef belirlemeye kadar her şey için kullanılır .

ESM/DAS

Elektronik destek önlemleri ve savunma yardım sistemleri, tehditler veya olası tehditler hakkında bilgi toplamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Uçağa yönelik doğrudan tehditlere karşı koymak için cihazları (bazı durumlarda otomatik olarak) başlatmak için kullanılabilirler. Ayrıca bir tehdidin durumunu belirlemek ve onu tanımlamak için kullanılırlar.

Uçak ağları

Askeri, ticari ve gelişmiş sivil uçak modellerindeki aviyonik sistemler, bir aviyonik veri yolu kullanılarak birbirine bağlanır. Birincil uygulamalarıyla birlikte ortak aviyonik veri yolu protokolleri şunları içerir:

Ayrıca bakınız

Notlar

daha fazla okuma

  • Aviyonik: Geliştirme ve Uygulama , Cary R. Spitzer (ciltli – 15 Aralık 2006)
  • Principles of Avionics , Albert Helfrick, Len Buckwalter ve Avionics Communications Inc.'in 4. Baskısı (Ciltsiz Kitap – 1 Temmuz 2007)
  • Aviyonik Eğitimi: Sistemler, Kurulum ve Sorun Giderme , Len Buckwalter (Ciltsiz – 30 Haziran 2005)
  • Aviyonik Basitleştirildi , Mouhamed Abdulla, Ph.D.; Jaroslav V. Svoboda, Ph.D. ve Luis Rodrigues, Ph.D. (Ders paketi – Aralık 2005 - ISBN  978-0-88947-908-1 ).

Dış bağlantılar