هبوط ذاتي التشغيل
تاريخ > تطوير الهبوط الآلي

مرافق أبحاث الطيران التابعة للحكومة البريطانية بما في ذلك الوحدة التجريبية للهبوط الأعمى (BLEU) التي تم إنشاؤها خلال 1945/1946 في قاعدة سلاح الجو الملكي البريطاني مارتليشام هيث وقاعدة سلاح الجو الملكي البريطاني وودبريدج للبحث في جميع العوامل ذات الصلة. شارك موظفو الطيران الفنيون في الخطوط الجوية البريطانية الأوروبية (BEA) بشكل كبير في أنشطة الوحدة التجريبية للهبوط الأعمى (BLEU) في تطوير «الهبوط الآلي» لأسطول ترايدنت من أواخر الخمسينيات. تضمن العمل تحليل هياكل الضباب، والإدراك البشري، وتصميم الأجهزة، وإشارات الإضاءة من بين أشياء أخرى كثيرة. بعد المزيد من الحوادث، أدى هذا العمل أيضًا إلى تطوير الحد الأدنى لتشغيل الطائرات بالشكل الذي نعرفه اليوم. على وجه الخصوص، أدى ذلك إلى اشتراط الإبلاغ عن الحد الأدنى من الرؤية على أنه متاح قبل أن تبدأ الطائرة في الاقتراب - وهو مفهوم لم يكن موجودًا من قبل. المفهوم الأساسي لـ «مستوى الأمان المستهدف» (10-7) وتحليل «خطأ الشجر» ("fault trees") لتحديد احتمالية أحداث الفشل التي نشأت عن هذه الفترة تقريبًا.
ينبع المفهوم الأساسي لـ «الهبوط الآلي» من حقيقة أنه يمكن إعداد الطيار الآلي لتتبع إشارة اصطناعية مثل حزمة نظام الهبوط الآلي (ILS) بشكل أكثر دقة مما يمكن للطيار البشري - لأسباب ليس أقلها عدم كفاية الكهروميكانيكية أدوات الطيران في ذلك الوقت. إذا كان من الممكن تتبع حزمة (ILS) إلى ارتفاع أقل، فمن الواضح أن الطائرة ستكون أقرب إلى المدرج عندما تصل إلى حد قابلية استخدام (ILS)، وستكون هناك حاجة إلى رؤية أقل بالقرب من المدرج لرؤية إشارات كافية لتأكيد موقع الطائرة ومسار. مع نظام الإشارة الزاوي مثل (ILS)، حيث ينخفض الارتفاع، يجب تقليل جميع التفاوتات - في كل من نظام الطائرة وإشارة الإدخال - للحفاظ على درجة الأمان المطلوبة.
وذلك لأن بعض العوامل الأخرى - القوانين الفيزيائية والفسيولوجية التي تحكم على سبيل المثال قدرة الطيار على جعل الطائرة تستجيب - تظل ثابتة. على سبيل المثال، عند ارتفاع 300 قدم فوق المدرج على اقتراب قياسي 3 درجات، ستكون الطائرة على بعد 6000 قدم من نقطة الهبوط، وعلى ارتفاع 100 قدم ستكون على بعد 2000 قدم. إذا كان تصحيح المسار الصغير يحتاج إلى 10 ثوانٍ ليتم تنفيذه عند 180 عقدة سوف يستغرق 3000 قدم. سيكون ممكنًا إذا تم البدء على ارتفاع 300 قدم، ولكن ليس على ارتفاع 100 قدم. وبالتالي، لا يمكن تحمل سوى تصحيح أصغر للمسار عند الارتفاع المنخفض، ويحتاج النظام إلى أن يكون أكثر دقة.
وهذا يفرض شرطًا لأن يتوافق عنصر التوجيه الأرضي مع معايير محددة، فضلاً عن العناصر المحمولة جواً. وبالتالي، في حين أن الطائرة قد تكون مجهزة بنظام «الهبوط الآلي»، فإنها ستكون غير قابلة للاستخدام تمامًا بدون بيئة أرضية مناسبة. وبالمثل، يتطلب الأمر طاقمًا مدربًا في جميع جوانب العملية للتعرف على الإخفاقات المحتملة في كل من المعدات المحمولة جواً والأرض، والرد بشكل مناسب، حتى يتمكن من استخدام النظام في الظروف التي تم تصميمه منها. وبالتالي، تنطبق فئات عمليات الرؤية المنخفضة «الفئة الأولى» (Cat I) و «الفئة الثانية» (CAT II) و «الفئة الثالثة» (Cat III) على جميع العناصر الثلاثة في الهبوط - معدات الطائرة والبيئة الأرضية والطاقم. نتيجة كل هذا هو إنشاء مجموعة من معدات الرؤية المنخفضة، حيث يكون الطيار الآلي للطائرة مكونًا واحدًا فقط.
استمر تطوير هذه الأنظمة من خلال الاعتراف بأنه على الرغم من أن (ILS) سيكون مصدر التوجيه، إلا أن (ILS) نفسه يحتوي على عناصر جانبية وعمودية لها خصائص مختلفة نوعًا ما. على وجه الخصوص، ينشأ العنصر الرأسي (المنحدر الانزلاقي) من نقطة التلامس المتوقعة للاقتراب، أي عادةً 1000 قدم من بداية المدرج، بينما العنصر الجانبي (المترجم) ينشأ من ما بعد النهاية البعيدة. وبالتالي يصبح المنحدر الانزلاقي المرسل غير ذي صلة بعد فترة وجيزة من وصول الطائرة إلى عتبة المدرج، وفي الواقع يتعين على الطائرة بالطبع الدخول في وضع الهبوط وتقليل سرعتها الرأسية قبل فترة طويلة من مرورها بمرسل المنحدر الانزلاقي. يمكن ملاحظة عدم الدقة في (ILS) الأساسي من حيث أنه كان مناسبًا للاستخدام حتى 200 قدم فقط «الفئة الأولى» (Cat I)، وبالمثل لم يكن الطيار الآلي مناسبًا أو معتمدًا للاستخدام تحت هذا الارتفاع.
ومع ذلك، فإن التوجيه الجانبي من محدد موقع (ILS) سيكون قابلاً للاستخدام حتى نهاية لفة الهبوط، وبالتالي يتم استخدامه لتغذية قناة الدفة للطيار الآلي بعد الهبوط. مع اقتراب الطائرة من المرسل، تقل سرعتها بشكل واضح وتقل فعالية الدفة، مما يعوض إلى حد ما الحساسية المتزايدة للإشارة المرسلة. الأهم من ذلك أنه يعني أن سلامة الطائرة لا تزال تعتمد على (ILS) أثناء بدء التشغيل. علاوة على ذلك، نظرًا لأنها تسير خارج المدرج وأسفل أي ممر موازٍ، فإنها بدورها تعمل كعاكس ويمكن أن تتداخل مع إشارة محدد الموقع. هذا يعني أنه يمكن أن يؤثر على سلامة أي طائرة التالية لا تزال تستخدم المترجم. ونتيجة لذلك، لا يمكن السماح لمثل هذه الطائرات بالاعتماد على تلك الإشارة حتى تصبح الطائرة الأولى خالية تمامًا من المدرج و «المنطقة المحمية من Cat. 3».
والنتيجة هي أنه عند حدوث عمليات الرؤية الضعيفة هذه، فإن العمليات على الأرض تؤثر على العمليات في الهواء أكثر بكثير من الرؤية الجيدة، عندما يتمكن الطيارون من رؤية ما يحدث. في المطارات المزدحمة للغاية، يؤدي هذا إلى فرض قيود على الحركة والتي بدورها يمكن أن تؤثر بشدة على سعة المطار. باختصار، لا يمكن إجراء عمليات الرؤية المنخفضة جدًا مثل «الهبوط الآلي» إلا عندما تمتثل الطائرات والأطقم والمعدات الأرضية والتحكم في حركة المرور الجوية والأرضية بمتطلبات أكثر صرامة من المعتاد.
تم تحقيق أول "تطوير تجاري" للهبوط التلقائي (على عكس التجريب البحت) من خلال إدراك أن المسارات الرأسية والجانبية لها قواعد مختلفة. على الرغم من أن إشارة الموقع ستكون موجودة طوال فترة الهبوط، إلا أنه كان لا بد من تجاهل منحدر الانزلاق قبل الهبوط في أي حال. تم التعرف على أنه إذا وصلت الطائرة إلى ارتفاع القرار (200 قدم) على مسار اقتراب صحيح ومستقر - وهو شرط أساسي لهبوط آمن - سيكون له زخم على طول هذا المسار. وبالتالي، يمكن أن يتجاهل نظام «الهبوط الآلي» معلومات الانزلاق عندما يصبح غير موثوق به (أي عند 200 قدم)، واستخدام معلومات الملعب المستمدة من الثواني العديدة الأخيرة من الرحلة سيضمن إلى الدرجة المطلوبة من الموثوقية أن معدل الهبوط (وبالتالي الالتزام بالملف الشخصي الصحيح) سيظل ثابتًا. ستنتهي هذه المرحلة " الباليستية " عند الارتفاع عندما يصبح من الضروري زيادة الملعب وتقليل القوة لدخول "تباعد الهبوط (flare)". يحدث تغيير درجة الصوت على المدرج في 1000 قدم أفقي بين العتبة وهوائي منحدر الانزلاق، وبالتالي يمكن تشغيله بدقة بواسطة مقياس الارتفاع الراديوي.
تم تطوير «الهبوط الآلي» لأول مرة في طائرات الوحدة التجريبية للهبوط الأعمى (BLEU) و (RAF) مثل إنجلش إلكتريك كانبيرا وفيكرز فارستي وأفرو فولكان، ولاحقًا لأسطول الخطوط الجوية البريطانية الأوروبية (BEA) ترايدنت، الذي دخل الخدمة في أوائل الستينيات. كانت ترايدنت طائرة نفاثة بثلاث محركات بناها دي هافيلاند بتكوين مشابه لطائرة بوينغ 727، وكانت متطورة للغاية بالنسبة لعصرها. حددت الخطوط الجوية البريطانية الأوروبية (BEA) قدرة «عدم الرؤية» لها للتعامل مع مشاكل شبكتها المعرضة للضباب. كان لديه طيار آلي مصمم لتوفير التكرار الضروري لتحمل الأعطال أثناء التشغيل الآلي، وكان هذا التصميم هو الذي كان له تكرار ثلاثي.
استخدم هذا الطيار الآلي ثلاث قنوات معالجة متزامنة تعطي كل منها مخرجات فعلية. تم توفير عنصر الحماية من الفشل من خلال إجراء "تصويت" باستخدام مفاتيح عزم الدوران، حيث تم قبول أنه في حالة اختلاف إحدى القنوات عن القناتين الأخريين، يمكن استبعاد احتمال حدوث فشلين متشابهين في وقت واحد والاتفاق على القناتين من شأنه أن "يخرج من التصويت" ويفصل القناة الثالثة. ومع ذلك، فإن نظام التصويت الثلاثي هذا ليس الطريقة الوحيدة بأي حال من الأحوال لتحقيق التكرار والموثوقية الملائمين، وفي الواقع بعد فترة وجيزة من قرار الخطوط الجوية البريطانية الأوروبية (BEA) ودي هافيلاند السير في هذا الطريق، تم إعداد تجربة موازية باستخدام "ثنائي مزدوج" "المفهوم الذي اختاره BOAC وفيكرز للطائرة بعيدة المدى فيكرز في سي 10 ذات 4 محركات. تم استخدام هذا المفهوم لاحقًا في الكونكورد. بعض طائرات باك 1-11 التي تستخدمها الخطوط الجوية البريطانية الأوروبية (BEA) لديها أيضًا نظام مماثل.