مستخدم:Subheya Ben Khalil/ ملعب ٣

وضعية التحكم في الرحلة أو قانون التحكم في الطيران هو خوارزمية برامج الكمبيوتر التي تحول حركة  المقود أوعصا القيادة، التي يقوم بها سائق الطائرة، إلى تحركات لأسطح التحكم في الطائرة. تعتمد حركات أسطح التحكم على الوضع الذي يكون فيه الكمبيوتر الطائر في الطائرات التي يعتمد نظام التحكم بالطيران فيها على تقنية "التحكم عن بُعد"، يتم تحويل الحركات التي يقوم بها الطيار على مقرنة التحكم أوعصا التحكم في قمرة القيادة، إلى إشارات إلكترونية للتحكم في الرحلات التي تُرسل إلى حواسيب التحكم بالطيران، حيث تحدد كيفية تحريك كل سطح تحكم لتوفير الحركة المطلوبة للطائرة حسب أوامر الطيار.

تعتمد التصاميم الحديثة للطائرات مثل بوينغ 777 على حواسيب طيران متطورة تساعد في تشغيل وحماية الطائرة أثناء الرحلة. وهذه الحواسيب تخضع لقوانين حسابية تحدد أوضاع التحكم في الطيران، مما يضمن سلامة وأداء الطائرة بشكل دقيق وفعّال.

يمكن أن يحدث تقليل في نظام التحكم الإلكتروني في الطيران نتيجة لخلل في جهاز حاسوبي، مثل جهاز التحكم في الطيران، أو جهاز توفير المعلومات، التي يعد المرجع القائم على القصور الذاتي لوحدة البيانات الجوية.

توفر أنظمة التحكم الإلكتروني في الطيران أيضًا تعزيزًا في الطيران العادي، مثل زيادة حماية الطائرة من الضغط الزائد أو توفير رحلة أكثر راحة للركاب من خلال التعرف على الجريانات المضطربة وتصحيحها، وتوفير نظام تحكم ذنب الطائرة.

تصنع شركتان للطائرات طائرات ركاب تجارية تتميز بأنظمة حواسيب الطيران الأساسية التي يمكن أن تعمل تحت أوضاع تحكم مختلفة. النظام الأكثر شهرة هو نظام الأيرباص A320-A380 الذي يتضمن أوضاع التحكم العادية والبديلة والمباشرة وقوانين التحكم الميكانيكية البديلة. النظام الآخر هو نظام "التحكم عن بُعد" لشركة بوينغ، المستخدم في طائرات بوينغ 777 و787 و747-8.

تستخدم هذه الطائرات الحديثة أنظمة تحكم إلكترونية لزيادة السلامة والأداء مع المحافظة على وزن الطائرة. هذه الأنظمة الإلكترونية أخف وزنًا من الأنظمة الميكانيكية القديمة، ويمكنها أيضًا حماية الطائرة من حالات الضغط الزائد، ما يسمح للمصممين بتقليل المكونات المفرطة في تصميمها مما يؤدي إلى تقليل وزن الطائرة بشكل أكبر.

قوانين التحكم في الطيران

A330-200 في رحلة

تصاميم طائرات إيرباص بعد A300/A310 تخضع تقريبًا بالكامل لمعدات التحكم بالطيران الإلكتروني. تعمل هذه الطائرات بما في ذلك A320 وA330 وA340 وA350 وA380، وفقًا لقوانين التحكم في الطيران الخاصة. على سبيل المثال، فإن عناصر التحكم في الطيران لطائرة A330 يتم التحكم فيها جميعًا إلكترونيًا وتُفعَّل هيدروليكيًا. بعض الأسطح، مثل الدفة، يمكن أيضًا التحكم فيها ميكانيكيًا. اما في الرحلات العادية، تعمل الحواسيب على منع القوى الزائدة في الاتجاهات الرأسية والأفقية.

يتم التحكم بالطائرة بواسطة ثلاثة أجهزة كمبيوتر رئيسية (كمبيوتر قائد الطائرة، وكمبيوتر مساعد الطيار، وكمبيوتر احتياطي) واثنين من أجهزة الكمبيوتر الثانوية (كمبيوتر قائد الطائرة وكمبيوتر مساعد الطيار). بالإضافة إلى ذلك، هناك جهازا كمبيوتر للبيانات الخاصة بالتحكم  في الطيران يقومان بقراءة المعلومات من المستشعرات، مثل بيانات الهواء التي تشمل (سرعة الهواء، والارتفاع). هذه المعلومات، إلى جانب بيانات نظام تحديد المواقع العالمي، تُدخل في ثلاثة وحدات معالجة زائدة تُعرف باسم  الوحدات المرجعية بالقصور الذاتي للبيانات الجوية التي تعمل كمرجع لبيانات الهواء والقصور الذاتي. تعتبر الوحدات المرجعية جزءًا من النظام المرجعي، الذي يرتبط في طائرات إيرباص بثماني وحدات بيانات جوية: ثلاثة مرتبطة بأنابيب بيتو وخمسة مرتبطة بمصادر ثابتة. تُرسل المعلومات من الوحدات المرجعية إلى واحدة من عدة أجهزة كمبيوتر للتحكم في الطيران (الرئيسية والثانوية). كما تستقبل هذه الأجهزة معلومات من أسطح التحكم في الطائرة ومن أجهزة التحكم الخاصة بالطيار ونظام الطيار الآلي. حيثُ تُرسل المعلومات من هذه الأجهزة إلى شاشة عرض الطيران الرئيسية وأيضًا إلى أسطح التحكم.

هناك أربعة قوانين معروفة للتحكم في الطيران، ومع ذلك يتكون القانون البديل من وضعين، القانون البديل 1 والقانون البديل 2. يحتوي كل من هذين الوضعين على أوضاع فرعية مختلفة: وضع الأرض، ووضع الطيران، ومرحلة مناورة الهبوط بالإضافة إلى التحكم الميكانيكي الاحتياطي.

قمرة القيادة لطائرة إيرباص إيه 321

رسم توضيحي للنظام المرجعي للبيانات الجوية على طائرة إيرباص إيه 330

القانون العادي

القانون العادي يختلف حسب مرحلة الطيران. تشمل هذه المراحل:

• التوقف عند البوابة
• السير من البوابة إلى مدرج الطيران أو من المدرج إلى البوابة

• بدء عملية الإقلاع

• الصعود الأولي

• الصعود في الرحلة والطيران على الارتفاع

• النزول النهائي، المناورة للهبوط ومن ثم الهبوط.

خلال الانتقال من الإقلاع إلى الطيران، هناك فترة انتقالية مدتها 5 ثوانٍ، ومن مرحلة مناورة الهبوط إلى مرحلة الهبوط هناك فترة انتقالية مدتها ثانيتان، ومن مرحلة المناورة للهبوط إلى الأرض هناك فترة انتقالية أخرى مدتها ثانيتان في القانون العادي.

الوضع الأرضي

تتصرف الطائرة كما في الوضع المباشر: يتم إيقاف ميزة التعديل التلقائي وتكون هناك استجابة مباشرة لمؤشرات المصعد من عصا التحكم الجانبية. يتم ضبط المثبت الأفقي على 4 درجات للأعلى، ولكن الإعدادات اليدوية (مثل مركز الثقل) تتجاوز هذا الإعداد. بعد مغادرة العجلات للأرض، يحدث انتقال مدته 5 ثوانٍ حيث يتولى القانون العادي - وضع الطيران من وضع الأرض.

وضع الطيران

إقلاع طائرة إيرباص إيه 380

ضع الطيران في القانون العادي يوفر خمسة أنواع من الحماية: حماية زاوية الميل، قيود عامل الحمل، السرعة العالية، زاوية مواجهة العالية وزاوية الانحدار. يكون وضع الطيران فعالًا من الإقلاع وحتى قبل هبوط الطائرة مباشرة، حوالي 100 قدم فوق مستوى سطح البحر. يمكن أن يُفقد هذا الوضع مسبقًا نتيجة لأوامر الطيار أو أعطال النظام. فقدان القانون العادي نتيجة لعطل في النظام يؤدي إلى القانون البديل 1 أو 2.

على عكس أدوات التحكم التقليدية، فإن حركة العصا الجانبية العمودية في القانون العادي تتوافق مع عامل الحمل النسبي لانحراف العصا بغض النظر عن سرعة الطائرة. عندما تكون العصا في وضعها المحايد وعامل الحمل 1 ج، تبقى الطائرة في مستوى الطيران دون أن يغير الطيار ضبط دفة الارتفاع. حركة العصا الجانبية الأفقية تأمر بمعدل انحدار، وتتحكم الطائرة في زاوية الميل المناسبة بمجرد بدء الانعطاف، حتى زاوية انحدار 33°. يمنع النظام المزيد من الضبط للأعلى عندما تكون زاوية المواجهة مفرطة، أو عندما يتجاوز عامل الحمل 1.3 ج، أو عندما تتجاوز زاوية الانحدار 33°.

تحمي حماية الزاوية من الانهيار وتقي من آثار تغير الرياح. تتفاعل هذه الحماية عندما تكون زاوية الهجوم بين حماية الزاوية والزاوية القصوى وتحد من زاوية الهجوم التي يأمر بها طيار العصا الجانبية أو، إذا كان نظام الطيار الآلي مفعلًا، يتم فصل الطيار الآلي.

تحمي السرعة العالية من تجاوز السرعة تلقائيًا. هناك حدين للسرعة لطائرات الارتفاع العالي، (السرعة التشغيلية القصوى) و (الحد الأقصى التشغيلي ماخ) وهذان الحدين متساويان تقريبًا عند 31,000 قدم، حيث يتم تحديد تجاوز السرعة من الادنى، إلى الأعلى.

المناورة

يتم تفعيل هذا الوضع تلقائيًا عندما يشير مقياس الارتفاع الراداري إلى 100 قدم فوق مستوى سطح الأرض. عند 50 قدمًا، تقوم الطائرة بتعديل مقدمتها قليلاً إلى الأسفل. خلال مرحلة الهبوط، يوفر القانون العادي حماية ضد زاوية المواجهة العالية وحماية ضد زاوية الانحراف. يُسمح لعامل الحمولة أن يتراوح من 2.5 جرام إلى −1 جرام، أو من 2.0 جرام إلى 0 جرام عندما تكون الأجزاء القابلة للتمديد ممدودة. يتم تقييد زاوية الميل من −15° إلى +30°، ويتم تقليل الحد الأعلى إلى +25° مع تباطؤ الطائرة.

القانون البديل

هناك أربعة أوضاع إعادة تكوين لطائرات إيرباص التي تعمل بنظام الطيران عن بُعد: القانون البديل 1، القانون البديل 2، القانون المباشر، والقانون الميكانيكي. أوضاع الأرض والهبوط للقانون البديل متطابقة مع تلك الأوضاع في القانون العادي.

وضع القانون البديل 1 يجمع بين وضع جانبي للقانون العادي مع الاحتفاظ بحماية عامل الحمولة وزاوية الانحراف. قد تفقد حماية زاوية المواجهة العالية وتفقد حماية الطاقة المنخفضة (انهيار الطيران المستوي). تدخل حماية السرعة العالية وزاوية المواجهة العالية في وضع القانون البديل.

يمكن الدخول إلى وضع إذا كانت هناك أعطال في المثبت الأفقي، أو المصعد، أو تفعيل مخمد الالتفاف، أو مستشعرات الأجزاء القابلة للتمديد أو الشقوق، أو عطل وحيد في مرجع بيانات الهواء.

وضع القانون البديل 2 يفقد وضع القانون الجانبي العادي (يتم استبداله بوضع الدوران المباشر ووضع الالتفاف البديل) بالإضافة إلى حماية زاوية الميل وحماية زاوية الانحراف وحماية الطاقة المنخفضة. يتم الاحتفاظ بحماية عامل الحمولة. تظل حماية زاوية المواجهة العالية وحماية السرعة العالية ما لم يكن سبب دخول وضع القانون البديل 2 هو فشل مرجعين لبيانات الهواء أو إذا كانت المرجعان المتبقيان لبيانات الهواء غير متوافقين.

يتم الدخول إلى وضع عندما تتوقف محركان عن العمل (في الطائرات ذات المحركين)، أو عند وجود أعطال في مرجعين للقصور الذاتي أو بيانات الهواء، مع فقدان نظام الطيار الآلي، باستثناء حالات عدم توافق مرجع بيانات الهواء. يمكن أيضًا الدخول إلى هذا الوضع عند وجود عطل في جميع المخمدات، أو عطل في بعض الأجنحة، أو عطل في أجهزة استشعار الدواسات.

القانون المباشر

القانون المباشر يقدم علاقة مباشرة بين عصا التحكم وأسطح التحكم: حركة أسطح التحكم مرتبطة مباشرة بحركة عصا التحكم ودواسات التوجيه. يمكن التحكم في المثبت الأفقي القابل للتعديل فقط بواسطة عجلة التعديل اليدوية. يتم فقدان جميع الحمايات، ويقتصر أقصى انحراف للمصاعد على كل تكوين كوظيفة لمركز ثقل الطائرة الحالي. يهدف هذا إلى خلق توازن بين التحكم الكافي في الميل مع مركز ثقل أمامي وعدم حساسية التحكم المفرطة مع مركز ثقل خلفي.

يتم الدخول إلى وضع القانون المباشر إذا كان هناك فشل في ثلاث وحدات مرجعية للقصور الذاتي أو أجهزة الكمبيوتر الرئيسية للطيران، أو أعطال في مصعدين، أو انطفاء في محركين (في الطائرات ذات المحركين) عندما يكون جهاز الكمبيوتر الرئيسي لقائد الطائرة أيضًا معطلاً.

التحكم الميكانيكي

في وضع التحكم الاحتياطي الميكانيكي، يتم التحكم في الميل بواسطة نظام التعديل الميكانيكي، ويتم التحكم في الاتجاه الجانبي بواسطة دواسات التوجيه التي تعمل على الدفة ميكانيكيًا.

نظام التحكم في الطيران الأساسي من طراز بوينغ 777

قمرة القيادة في طائرة 777 مشابهة لطائرة 747-400، وهي نظام تحكم يعمل بالطيران عن بُعد يحاكي التحكم الميكانيكي.

يختلف نظام التحكم الإلكتروني في الطيران عن بُعد في طائرة بوينغ 777 عن نظام التحكم في الطيران الإلكتروني لطائرات إيرباص. مبدأ التصميم هو توفير نظام يستجيب بشكل مشابه لنظام التحكم الميكانيكي. نظرًا لأن النظام يتم التحكم فيه إلكترونيًا، يمكن لنظام التحكم في الطيران توفير حماية لنطاق الطيران.

يتم تقسيم النظام الإلكتروني إلى مستويين: إلكترونيات التحكم في المحركات الأربعة وأجهزة كمبيوتر الطيران الرئيسية الثلاثة . تتحكم أجهزة التحكم في المحركات (من تلك الموجودة في أدوات التحكم الخاصة بالطيار إلى أدوات التحكم في الأسطح). دور أجهزة كمبيوتر الطيران هو حساب قوانين التحكم وتوفير قوى التغذية الراجعة، ومعلومات الطيار، والتنبيهات.

الحمايات والتعزيزات القياسية

تم تصميم نظام التحكم في الطيران على طائرة 777 لتقييد سلطة التحكم خارج نطاق معين من خلال زيادة الضغط العكسي بمجرد الوصول إلى الحد المطلوب. يتم ذلك عبر مشغلات التحكم الخلفي الإلكترونية (التي تتحكم بها وحدة التحكم المحركات الاربعة). تشمل الحمايات والتعزيزات: حماية زاوية الانحدار، تعويض الدوران، حماية من السقوط، حماية من السرعة الزائدة، التحكم في الارتفاع، تعزيز الاستقرار، وتعويض عدم التوازن في الدفع. تتمثل فلسفة التصميم في "إبلاغ الطيار بأن الأمر الذي يتم إعطاؤه قد يضع الطائرة خارج نطاق تشغيلها الطبيعي، ولكن القدرة على القيام بذلك لا يتم منعها."

الوضع العادي

في وضع التشغيل العادي، تقوم وحدات التحكم في أجهزة كمبيوتر الطيران الأولية بإرسال أوامر المشغلات إلى وحدات التحكم المحركات الأربعة، التي تحولها إلى أوامر سيرفو تناظرية. يتم توفير وظيفة كاملة، بما في ذلك جميع ميزات الأداء المعزز، وحماية النطاق، وجودة الرحلة.

الوضع الثانوي

وضع بوينغ الثانوي قابل للمقارنة مع قانون الطيران البديل في إيرباص، حيث تقوم وحدات التحكم في الطيران الأربعة بتزويد الأوامر لوحدات التحكم في المحركات. ومع ذلك، فإن وظيفة نظام التحكم الإلكتروني في الطيران تكون محدودة، بما في ذلك فقدان حماية النطاق الجوي. مثل نظام إيرباص، يتم الدخول إلى هذه الحالة عند حدوث عدد من الأعطال في نظام التحكم الإكتروني أو الأنظمة المتصلة (مثل وحدة معلومات البيانات الجوية أو وحدة المرجع الجوي). علاوة على ذلك، في حالة حدوث فشل كامل لجميع وحدات التحكم في الطيران الأربعة ووحدات تحكم النظام الإلكتروني، يتم توصيل الأجنحة والتوجيهات المختارة للطيار بواسطة كابل التحكم، مما يسمح بالتحكم الميكانيكي على أساس مؤقت.