טוס-על-חוט
טוס־על־חוט (באנגלית: Fly-By-Wire) הוא סוג של מערכת בקרת טיסה שבה אמצעי ההיגוי של המטוס (מאזנות, הגה כיוון וכו') אינם נשלטים ישירות על ידי הטייס, אלא על ידי מערכת ממוחשבת המתווכת בין הטייס למטוס. במערכות אלו פקודות הטייס מומרות לאותות אלקטרוניים, ומחשב בקרת הטיסה קובע מהי הדרך הטובה ביותר להניע את משטחי ההיגוי כדי לספק את התגובה הרצויה מהמטוס.
רקע
[עריכת קוד מקור | עריכה]במטוסים בעלי מערכות בקרת טיסה ישנות כדוגמת המיראז' 3 נדרש היה הרבה ניסיון ותשומת לב מהטייס כדי להגיע למצב ירי. זה נבע מכך שהטייס היה צריך להתחשב בנתונים כמו מהירות, עומס (כוח ג'י) וזווית התקפה בעוד הוא מנסה לאתר מטוס אויב, לנתח את המצב שלו ולהחליט איך לתקוף אותו. מערכת טוס־על־חוט מחשבת את כל הנתונים הנחוצים להטסת המטוס בעצמה, ומטיסה את המטוס בהתאם לפקודת הטייס ומגבלות הביצועים של המטוס, כך שהטייס חופשי להתרכז במשימתו.
אף על פי שהיו בעבר מערכות טוס־על־חוט אנלוגיות, הן היו גרסאות מאוד מוקדמות ומעטות במספר, שכן מערכות דיגיטליות החליפו אותן במהרה והפכו לחלק מההגדרה של מערכות טוס־על־חוט. הדוגמה הבודדה למטוס אזרחי בעל מערכת טוס־על־חוט אנלוגית הוא הקונקורד.
מאפיינים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- משקל נמוך - מערכת טוס־על־חוט חוסכת התקנת רכיבים הידרו־מכניים כבדים ובכך מקטינים את משקל המטוס.
- דיוק - מחשב בקרת טיסה מסוגל לדגום ולעבד נתונים בצורה הרבה יותר מהירה ומדויקת משל במערכות אנלוגיות, עקב כך מערכות הגוי דיגיטליות מסוגלות לבצע תיקונים בצורה הרבה יותר מהירה ממערכות רגילות.
- יתירות - מערכת דיגיטלית מאפשרת התקנת "ערוצי" פעולה מרובים המגבים זה את זה, זאת אומרת שכל המשדרים, המחשב ואף המפעילים עובדים במקביל במספר ערוצים, שלושה לפחות. כאשר יש תקלה באחד הערוצים המחשב אשר משווה בין הערוצים מזהה זאת ומפסיק להשתמש בערוץ הזה וממשיך לעבוד בשאר הערוצים, כך שהמטוס ממשיך לטוס והטייס אפילו לא יהיה מודע לתקלה, אלא אם המערכת מידעת אותו, או אם המערכת מזהה תקלה בשני הערוצים האחרונים, משום שאין למערכת דרך לדעת איזה ערוץ הוא המקולקל בדרך כלל המחשב יכניס נתונים והגברים קבועים (תוכנת גיבוי), במצב זה יש להפסיק משימה ולהנחית את המטוס במהירות.
- זיהוי תקלות - בגלל המערכות הדיגיטליות העובדות בשלושה ערוצים לפחות, המערכת מסוגלת לזהות תקלות במכשור ספציפי ובערוץ ספציפי ולהחוות על כך לצוות. לדוגמה ג'יירומטר גלגול אחד בערוץ כלשהו כשל, המערכת תזהה זאת על ידי השוואה של הנתון של הג'יירומטר לנתון של שאר הג'יירומטרים של אותו הציר, אז המערכת תתריע על המסכים על התקלה בעזרת קוד המחווה על אותו רכיב.
- התאמה למטוסים בעלי יציבות סטטית שלילית - הקונספט של מטוס אל־יציב, כלומר מטוס בעל מרכז כובד מאחורי מרכז העילוי, עורר את עניינם של מהנדסי מטוסים בשל הזריזות הגבוהה המאפיינת מטוסים אלו, אך מערכות בקרת טיסה הידרו־מכניות ואנלוגיות אינן מסוגלות לרסן את המטוס לרמה סבירה, ולכן קונספט זה לא מומש עד ליצור מערכות טוס־על־חוט דיגיטליות שבהן מהירות הדגימה והעיבוד המהירים מסוגלים לנצל את תכונות המטוס האל־יציב.
- תקשורת בין־מערכתית - מערכות דיגיטליות מסוגלות לתקשר בינן לבין עצמן, מערכת בקרת טיסה דיגיטלית משתמשת בפונקציה זאת כדי לתקשר עם מערכות ניווט, GPS ונתוני מכ"ם, לשם עקיבת תוואי קרקע. יכולת זאת מגבירה בצורה משמעותית את יכולות הטייס האוטומטי, שמסוגל להתחשב במערכות שונות ולהשוות ביניהן לצורך זיהוי תקלה.
ישימות בכלי טיס
[עריכת קוד מקור | עריכה]לא כל המטוסים המודרניים משתמשים במערכות טוס־על־חוט, וזאת מפני שהמערכת דורשת זמן ומחיר גדולים לפיתוח ויצור. המערכת אינה מתאימה למשל למטוסים קלים, בהם הטמעת מערכת טוס־על־חוט תגדיל את משקלו ואת מחירו של המטוס בצורה משמעותית. מערכות טוס־על־חוט מתאימות בעיקר למטוסים צבאיים, בין אם מטוסי קרב, תובלה או הפצצה, ולמטוסים אזרחיים שבהם יש כדאיות כלכלית ומעשית להטמעת המערכת, כגון מטוסי מנהלים יוקרתיים, ומטוסי נוסעים גדולים.
ישנה גם מגמה של הטמעת מערכות טוס־על־חוט במסוקי סער כדי להגדיל את בטיחות הטיסה בתנאים הקשים בהם נאלצים המסוקים לטוס.
עקרונות מתקדמים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- טוס־על־אור ("Fly By Light") היא מערכת בקרת טיסה הבנויה על עקרונות של טוס־על־חוט (כלומר בלי קשר מכני למפעילים), אבל משתמשת בתקשורת אופטית במקום בחשמלית. סיבים אופטיים מצטיינים ברוחב פס רחב מאוד ויכולת שידור בעת ובעונה אחת במספר אורכי גל שונים באותו הסיב. לשם השוואה, תקשורת חשמלית של מחשב בקרת הטיסה עם המפעילים מחייבת שלוש רתמות חשמליות לפחות לכל מפעיל, כאשר כל רתמה משמשת לערוץ שונה. לתקשורת אופטית מספיקה רתמה אחת ראשית בעלת כמה סיבים בודדים (כמספר הערוצים) עבור תקשורת דו־סטרית עם כל המפעילים בו זמנית. מערכת בקרת טיסה היא המערכת הראשונה בכלי טיס המשתמשת בתקשורת אופטית, והמטוס הראשון שטס עם מערכת זאת הוא ה־YF-23 המהפכני.
- טוס על אלחוט (באנגלית: "Fly By Wireless") היא מערכת בקרת טיסה הבנויה על עקרונות של טוס־על־חוט המשתמשת בתקשורת אלחוטית בין רכיבי המערכת במקום בחוטי חשמל.
- מערכת בקרת טיסה חכמה - עקרון מתקדם, שנמצא נכון לשנת 2010 בשלבי פיתוח ב־NASA, אשר משתמש ברשת עצבית מלאכותית כדי לאפשר למערכת "ללמוד" לתפעל את המטוס בצורה מיטבית בכל מצב. מערכת זאת מסוגלת לזהות ולהתמודד עם תקלות חמורות כמו פגיעה בכנף או קריסת מערכות, ולאפשר טיסה ונחיתה בתנאים המחייבים נטישה של המטוס כיום ללא המערכת.
