طيار آلي

الطيار أو المرشد الآلي هو تجمع لأنظمة الميكانيكية والهيدروليكية والكهربائية وتستخدم لإرشاد المركبة وتوجيهها بدون الحاجة لمساعدة بشرية. الاعتقاد السائد بأن الطيران الآلي يستخدم خصيصا للطائرات، ولكنه يستخدم بالإضافة لذلك بالسفن والطراريد ومركبات الفضاء وحتى الصواريخ الموجهة فهي تستخدمه تحت مسمى (self-steering gear) معدات التوجيه الذاتي.

النسخ الأولى من الطيار الآلي

بالمراحل الأولى من الطيران، كان يتطلب من الطيار لطيران آمن الانتباه التام والمتواصل للطائرة خلال الرحلة. لكن عندما ازدادت المسافات واستغرق زمن الرحلة فترة زمنية أطول وربما ساعات، فإن الانتباه التام خلال الرحلة الطويلة سيؤدي إلى حالات اجهاد خطيرة. لذلك فقد صُمم الطيار الآلي ليأخذ بزمام بعض المهمات من الطيار.
أول طيار آلي كان عام 1912 خلال مجموعة سبيري (Sperry Corporation). واستخدمه لورنس سبيري عام 1914 حيث أثبت مصداقية الاختراع وذلك بالطيران بدون استخدام يديه وأمام جميع الحضور الذين أتوا لمشاهدة ذلك.
يكون الطيار الآلي مرتبط بجيروسكوب مؤشر الإتجاه ومؤشر الوجهة ليتم التحكم هيدروليكيا بالروافع Elevators والدفة Rudder (الجنيح ليس مرتبطا بذلك لأن الاعتماد عليه لإنتاج مايلزم من ثبات الميلان). وتجعل بذلك الطائرة تطير باستقامة ومستوى ثابت باتجاه البوصلة بدون الحاجة لانتباه الطيار، مما يخفف العبء عليه بشكل كبير.
في أوائل العشرينات أصبحت ناقلة نفط (J.A Moffet) أول سفينة تستخدم نظام الطيار أو المرشد الآلي.

أنظمة الطيران الآلي الحديثة

ليست جميع طائرات الركاب تستخدم نظام الطيار الآلي. فطائرات (خاصة الطيران العام) القديمة والصغيرة لا تزال تستخدم الطيران اليدوي، وهناك طائرات الركاب ذات المقاعد الأقل من 20 كرسي لايوجد بها نظام طيار آلي حيث أن الرحلة تكون قصيرة وبها طياران. لكن الطائرات ذات المقاعد الأكثر من 20 راكب فتركيب نظام الطيار الآلي يكون إجباري من قبل هيئات الطيران الدولية. يوجد هناك 3 مستويات للتحكم بالطيار الآلي لتلك الطائرات الصغيرة. طيار آلي ذو محور مفرد فيتحكم بمحور الالتفاف فقط Roll. أما الطيار الآلي ذو محورين فيتحكم بالطائرة بالانحدار Pitch كما الالتفاف. وقد تستقبل مدخلات من أجهزة الملاحة الراديوية (radio navigation systems) لإعطاءها إرشاد الطيران الآلي من لحظة اقلاعها وحتى ماقبل الهبوط بقليل: وقدرتها يكمن في ما بين هذين النقيضين. الطيار الآلي ذو 3 محاور بحيث يكون مضافا إليها محور الانعراج Yaw وهو غير مطلوب أحيانا عند بعض الطائرات الصغيرة.
الطيار الآلي بالطائرات الحديثة المعقدة تكون ذات 3 محاور وتقسم الرحلة إلى المدرج taxi، الإقلاع take-off، الصعود ascent، المستوى الطيران level النزول descent الوصول approach ومراحل الهبوط landing phases. الطيار الآلي سيعمل بجميع تلك المراحل أتوماتيكيا ماعدا مرحلة المدرج (taxi). الهبوط الآلي على المدرج والتحكم بالطائرة بالخروج من المدرج وهو ما يسمى (CAT IIIb) الهبوط الآلي يكون متوفر بالعديد من مدارج المطارات الرئيسية (وليس بجميع المطارات) خاصة تلك المطارات التي تتأثر بالأحوال الجوية المعاكسة كالضباب. الهبوط، خروج الطائرة من المدرج وتحكم المرور إلى موقع الوقوف لتنزيل الركاب يسمى ب (CAT IIIc). وهي لا تستخدم بالوقت الحالي إلا في القلة القليلة من المطارات وإن لايحبذ استخدامها لكثرة الاحتياطات. بعض أنظمة الطيران الآلي يدرج بها نظام تجنب الاصطدام الآلي ويسمى نظام تجنب التصادم الجوي (Traffic Collision Avoidance System (TCAS. يعتبر الطيار الآلي جزأ لا يتجزأ من نظام نظام التحكم بالطيران (Flight Management System).
أنظمة الطيران الآلي الحديثة تستخدم برامج كمبيوتر للتحكم بالطائرة. تلك البرمجيات تقرأ إحداثيات الطائرة ومنها يتم التحكم بنظام أسطح التوجيه (Flight Control System) لتوجيه الطائرة. مثل هذا النظام بالإضافة إلى الروابط التقليدية فإن الطيار الآلي يستخدم إمكانيات الدفع التي تتحكم بصمام الوقود لإنتاج السرعة الجوية المطلوبة، وتحرك الوقود ما بين الخزانات لمعادلة الطائرة للحصول على أفضل وضع للطائرة بالجو. بالإضافة إلى أن الطيار الآلي يهتم بالأوضاع الخطرة، ويستطيع الطيران بشكل عام وباستهلاك وقود أقل من الطيار البشري.
الطائرات الحديثة الضخمة يستطيع الطيار الآلي قراءة موقع ووضعية الطائرة من خلال نظام يسمى التوجيه بالعطالة (inertial guidance system). تلك أنظمة التوجيه بالعطالة تراكم الأخطاء خلال الوقت. وستدمج أنظمة تقليل الخطأ وذلك بدورانها مرة بالدقيقة مما يبدد الخطأ باتجاهات مختلفة ولا يكون لها أي خطأ أو صفر خطأ. الخطأ بالجيروسكوب يسمى انجراف (Drift) وذلك من خلال خصائص فيزيائية موجودة بالنظام من اختلال بالليزر أو خطأ ميكانيكي وقد تفسد المعلومات عن الموقع. وإن حصل اختلاف بالقراءات سوف يقوم منظم الإشارة الرقمية (digital signal processing) بحلحلة الاختلاف، وبواسطة مصفى كالمن (Kalman filter) للأبعاد الست. وتلك الأبعاد هي الانحدار (PITCH) والانعراج (YAW) والالتفاف (ROLL) والارتفاع وخطوط الطول والعرض. قد تحتاج الطائرة إلى عامل أداء عند طيرانها على بعض الخطوط. لذلك فكمية الخطأ أو عامل الأداء يجب أن يخضع للمراقبة خلال تلك الرحلة. فكلما طالت الرحلة كلما تكدست الأخطاء داخل النظام، لذلك فهناك أنظمة راديوية مساعدة كنظام (DME) وال(نظام التموضع العالمي) والتي تعدل من موقع الطائرة خلال الرحلة.