מערכת ניהול טיסה

מערכת ניהול טיסה (באנגלית: Flight Management System) היא מרכיב מרכזי באוויוניקה של מטוסים מודרניים. (בלעז, Flight Management System - FMS). ה FMS היא מערכת שממכנת חלק ניכר מהמשימות המוטלות על צוות האוויר בטיסה עד למצב שבו ברוב מטוסי הנוסעים הגדולים, המודרניים, התייתר הצורך בנווט או מהנדס טייס. חלק מרכזי מהתפקוד של ה FMS, הוא ניהול תוכנית הטיסה, תוך כדי שהטיסה מתבצעת. ה FMS מחשב, באופן רצוף, את מיקומו העצמי של המטוס בהסתמך על נתוני מערכת הניווט האינרציאלית, מערכי נווט הלוויינים (בדרך כלל GPS), ומידע בהתייחס לעזרי ניווט רדיו מסוגים שונים. המימשק אל ה FMS, בתוך תא הטייס, מתבצע באמצעות Control Display Unit - CDU שבדרך כלל מורכב ממסך ומקלדת קטנים או ממסך מגע. ה-FMS שולח את תוכנית הטיסה אל התצוגות הראשיות בתא הטייס, אל תצוגת הניווט, או אל מסכי ה MFD - Multi Function Displays. מבחינת ארכיטקטורת מערכת, ה FMS בדרך כלל מורכב מפאנל שליטה - CDU, מחשב ניהול משימה - Flight Management Computer - FMC וחיבור אלקטרוני ביניהם.
מקובל לחשוב ש-FMS של ממש הוצג לראשונה במטוסי "בואינג - 767". כיום, מערכות FMS מותקנות בכמעט כל מטוס מודרני. אף על פי שישנם סוגים רבים ומגוונים של מערכות FMS - יש להן, עדיין מאפיינים רבים דומים.
במטוסים מהדור האחרון (סביב 2010 והלאה), פונקציות ה-FMS ממומשות בתוך מחשב אוויוני אחוד והמערכת היא לא קופסה נפרדת במטוס. גם התצוגות, הן חלק מהתצוגות שניתן להציג על מסכי ה Electronic Flight Instrument System כך למשל במטוס בואינג 787.

תוכנית הטיסה

תוכנית הטיסה, כעקרון, נקבעת על הקרקע, עוד לפני שהטיסה מתחילה. את התוכנית מכין הטייס, במקרה של מטוסים קטנים או "המבצעים" של חברת התעופה, כאשר מדובר בחברות תעופה גדולות המפעילות קווי טיסה סדירים. תוכנית הטיסה מוטענת אל ה-FMS או על ידי תקתוק ידני, או באמצעות ה-EFB, או באמצעות מערכת ה ACARS שמשדרת את תוכנית הטיסה, בתווך RF אל המטוס באמצעות ערוץ RF.
במהלך ההכנות לקראת הטיסה עצמה (Pre-Flight), מכניסים חישובים אחרונים בנוגע לטיסה ובכלל זה משקל כללי בהמראה, משקל כלל הדלק ומרכז הכובד של המטוס. בנוסף, התוכנית תכלול גובה טיסה רצוי בכל נקודה בנווט. פעמים רבות, מכיוון שלכל חברה יש קווי תעופה קבועים, הטענת תוכנית הטיסה אל ה FMS יכולה להתבצע על ידי בחירת תוכנית מתוך תפריט של תוכניות מוכנות מראש. במטוסים ללא GPS, נדרש גם להכניס את הנ.צ. של הרחבה בה המטוס מניע את המנועים.
לעיתים מזומנות נדרש לעדכן את תוכנית הטיסה, תוך כדי טיסה. מאמץ רב מושקע בתחום "הנדסת האנוש" של מערכת ה-FMS, כדי למנוע טעויות הקלדה וכיוצא באלו סיכונים שעלולים לנבוע מהכנסת נתונים שגויה. ה FMS שולח את תוכנית הטיסה אל תצוגת הניווט המוקרנת על מסכי תא הטייס. בדרך כלל, נתיב הטיסה יוצג בצבע סגול-מגנה ועל אותה תצוגה, יופיעו גם "אייקונים" המסמלים מידע רלוונטי כמו שדות תעופה, עזרי נווט ונקודות דיווח.
בחלק ממערכות ה FMS ניתן לשלב "תוכניות טיסה מיוחדות" כמו למשל הנחיות לביצוע נתיב אופטימלי לחיפוש והצלה, הנחיות לחבירה למטוסים אחרים, נתיבי טיסה של מטוסי תדלוק איתם צריך להיפגש, הנחיות טיסה לנקודת הטלה מיטבית של מטען או צנחנים וכיוצא האלו.

קביעת המיקום העצמי

מרגע ההמראה, אחד התפקידים העיקריים של ה FMS הוא חישוב המיקום העצמי של המטוס וחישוב שגיאת המיקום המחושב. FMS מתקדמים יביאו בחשבון את נתוני ה-INS, את נתוני ה-GPS, קליטות של עזרי רדיו כמו VOR, DME, וכדומה. מערכת ה -MS מחשבת כל הזמן את המיקום העצמי של המטוס ואת רמת הדיוק של חישוב המיקום העצמי. בכל רגע נתון, המערכת משווה בין הדיוק הקיים ((Actual Navigation Performance (ANP) לבין הדיוק הנדרש (( required navigation performance (RNP). המטוס צריך תמיד "לשמור" שה ANP קטן מה-RNP וכאשר יש חריגה ממצב זה, ה-FMS יציג אתרעה לטייסים.

הנחיה

בהינתן נתיב הטיסה המתוכננת ומיקומו העצמי של המטוס, ה FMS מחשב את הכיוון שנדרש לשמור כדי להגיע אל נקודת הניווט הבאה. את שמירת הכיוון יכול לבצע טייס אנושי או הטייס האוטומטי. בדרך כלל, מוד הפעולה של ה-FMS מאפשר לחשב את "היטל העל" של הניווט, מצב שנקרא LNAV or Lateral Navigation. מוד אפשרי נוסף, מביא בחשבון את הגובה הרצוי בכל נקודה ונקודה בניווט, מוד זה נקרא VNAV (ראשי תיבות של Vertical Navigation for the vertical flight plan). במוד זה, הטייס האוטומטי צריך גישה אל בקרת המנועים כמו גם אל היגוי המטוס במישור העילרוד ויכולת שליטה ממוכנת במצערות. במוד VNAV עלולים לחול שינויים במהירות המטוס בהמשך לזוויות הנמכה או טיפס תלולות וכיוצא באלו.

VNAV

במוד זה, ה FMS מחשב את מצב המצערת, את הגלגול והעלרוד הנדרשים - כך שאפשר יהיה לפגוש את כל אחת מנקודות הניווט בגובה ובמהירות הנכונים. בשביל שזה יהיה אפשרי נדרש מודל מאוד מפורט ומדויק הן של המטוס והן של המנועים. מימוש מוד זה מחייב התחשבות בתשתיות התעבורה - לדוגמה, המערכת צריכה להבין הגדרה מהסוג של: "בנקודת סאלין צריך להיות בגובה 4,000 רגל ומעלה". ה-FMS, מהמראה, נותן הנחיות לטיסה על פי ה SID ועד לגובה השיוט. במהלך השיוט, אפשר לבחור אחד מכמה מודים, כמו למשל, "להרשות" למטוס לטפס בגובה, ככל שמשקלו יורד בגלל צריכת הדלק. ה-FMS יודע לתת את הערכת הזמן להגיע ליעד, כמו גם לכל אחת מנקודות הניווט שבדרך (Estimated Time of Arrivl - ETA). חישובים אלו לוקחים בחשבון את הרוחות החזויות לאורך נתיב הטיסה ובכל הגבהים. ה-FMS יודע גם לחשב איפה נקודת תחילת ההנמכה הרצויה כדי שאפשר יהיה להנמיך עם מנועים בסרק עד לנחיתה - מה שגם חוסך דלק, גם מקטין את הזיהום וגם מקטין את הרעש על הקרקע. הנמכה כזו לא תמיד מותרת, משיקולי פקחי הטיסה ושמירת מרווחי הבטיחות, בעיקר מכיוון שהיא מחייבת פרופיל שונה לכל סוג מטוס.