طراحی و ساخت شبیه ساز کامل پروازی هواپیما فوکر 100

طراحی و ساخت شبیه ساز کامل پروازی هواپیما فوکر 100 ارائه دهنده : ابراهیم جهاندار Design And Construct Fokker 100 Full Flight Simulator Presented By EbrahimJahandar

ویژگی های بارز هواپیما فوکر 100 : • گنجایش 110 نفر مسافر • استفاده از کاکپیت مدرن کامپیوتری (Glass Cockpit) بجای استفاده از کاکپیت های کلاسیک (Instrument Cockpit) • استفاده از سیستم های مدرن و پیشرفته ناوبری • استفاده از دو موتور قدرتمند RR Tay 650-620 • سیستم های پشتیبان • کم مصرف بودن و امنیت نسبتا بالا

ضرورت وجود شبیه ساز در کشور • از شبیه ساز پرواز برای چک پروازی خلبانان و آموزش های لازم برای مقابله با شرایط اضطراری استفاده می شود. • در کشور ما حدود 35 فرورند هواپیمای فوکر 100 فعال وجود دارد که این عدد در حال افزایش می باشد. • برای هر هواپیما بطور متوسط پنج کرو پروازی شامل یک خلبان و یک کمک خلبان وجود دارد. هریک از افراد کرو هر 6 ماه یک بار به چک دوره ای رفته و گواهینامه پروازی خود را تمدید می کنند. • در حال حاضر خلبان های ایرانی در مرکز سیمولاتور CAE در فرودگاه اسکیپول هلند آموزش می بینند که هر چک 6 ماهه با احتساب هزینه های سیمولاتور ، اقامت ، رفت آمد و ... حدود 4 هزار دلار هزینه خواهد داشت. • ساخت یک سیمولاتور در طی چند سال بازگشت سرمایه داشته و از آن زمان به بعد به سود دهی خواهد رسید و از خروج ارز از کشور جلوگیری خواهد کرد.

مشخصات سیستم های کامپیوتری هواپیما • دارای دو کامپیوتر FMC • فعالیت جداگانه کامپیوتر های مذکور و قابلیت ارتباط • هریک از کامپیوتر ها توسط دستگاه CDUسمت خود کنترل می شوند • هریک از کامپیوتر ها به سیستم خلبان خودکار سمت خود متصل بوده و دستورات مربوطه برای هدایت هواپیما را صادر می کنند. • هر یک از کامپیوتر ها به سیستم EFIS سمت خود متصل بوده و اطلاعات پروازی را به خلبان نشان می دهند .

EFIS ،سیستم آلات پروازی الکترونیکی در این هواپیما دو سیستم EFIS جداگانه وجود دارد که با سیستم FMC سمت خود متصل می باشند. این سیستم متشکل از یک PFD و یک ND می باشد . PFD وظیفه نشان دادن اطلاعات پروازی از قبلیل سرعت ، ارتفاع ، زاویه عمودی و افقی ، مد کاری سیستم خلبان خودکار ، شتاب عمودی و افقی ، ارتفاع سنج رادیویی و ... را دارد. ND وظیفه نشان دادن مسیر پروازی ، ترافیک پروازی ، رادار هواشناسی ، اطلاعات ناوبری VOR ، ILS و ADF ، سرعت واقعی ، سرعت زمینی ، سرعت و جهت باد و ... را دارد.

سیستم AFCAS: وظیفه این سیستم کنترل خودکار هواپیما می باشد . این سیستم دارای مد های پروازی مختلف برای کنترل عمودی و افقی هواپیما می باشد . سیستم AT : این سیستم وظیفه کنترل قدرت و توان موتور برای کنترل سرعت افقی هواپیما و نرخ نزول و .. را دارد . سیستم FD : این سیستم وظیفه ارتباط دهی بین سیستم FMC و سیستم AFCAS برای کنترل خودکار هواپیما را دارا می باشد. سیستم MFD : این سیستم متشکل از دو نمایشگر چند منظوره بوده که در یکی اطلاعات موتوری شامل سرعت روتور ، سرعت کمپرسور ، دمای خروجی و میزان قدرت موتور و در دیگری پیغام ها ، چک لیست ها و وضعیت بعضی دیگر از سنسور ها نمایش داده می شوند.

سیستم های ناوبری و کمک ناوبری مهم ترین سیستم ناوبری این هواپیما سیستمINS (Inertial Navigation System) می باشد ، این هواپیما مجهز به دو سیستم INS متصل به FMC های مربوطه می باشد. این سیستم با استفاده از شتاب سنجی موقعیت هواپیما را محاسبه می نماید. VOR یکی دیگر از سیستم های ناوبری می باشد ، وظیفه این سیستم نشان دادن جهت ایستگاه VOR تنظیم شده نسبت به هواپیما می باشد . همچنین سیستم دیگری هم به نام DME وظیفه نشان دادن فاصله هواپیما نسبت به ایستگاه DME تنظیم شده را دارا می باشد. از سیستم های مهم دیگر میتوان به ILS اشاره کرد ، این سیستم برای فرود هواپیما در شرایط بد جوی استفاده میشود. این سیستم دارای سه طبقه بندی می باشد که هواپیمای فوکر 100 جزو اولین هواپیما هایی بود که از سطح 3 (بالاترین) برای فرود خودکار هواپیما بهره می برد. این سیستم دارای دو زیر سیستم Localizer و Glideslope می باشد که برای دنبال کردن مسیر افقی و عمودی مناسب برای فرود هواپیما استفاده می شوند.

شبیه سازی پرواز و سطوح مختلف آن شبیه ساز پرواز وسیله ای برای شبیه سازی پرواز ، فرامین کاکپیت و تعلیم خلبانان برای شرایط اضطراری می باشد . شبیه ساز های پرواز در سطوح مختلفی که توسط موسسات معتبر هوانوردی مانندFAA و JAAتعین گشته اند دسته بندی می شوند. در رده بند کلیJAA وFAA شبیه ساز های پرواز به چهار سطح D , C , B , A تقسیم می شوند که به ترتیب بر میزان پیچیدگی شبیه ساز ، میزان واقعیت محیط شبیه سازی ، قدرت شبیه سازی و البته قیمت انها افزوده می شود. بطوری که می توان با شبیه ساز های سطح C وD تعلیماتZero Flight Timeبرای Type Rating انجام داد . شبیه سازی که در این پروپوزال از آن صحبت می شود طبق رده بندی هایFAA وJAAدر ردهC که مطابق با آخرین تکنولوژی های روز دنیا می باشد قرار می گیرد .

سیستم های مختلف شبیه ساز از سیستم های مهم شبیه ساز می توان به موارد زیر اشاره کرد : سیستم شبیه ساز ایرودینامیکی پرواز سیستم های شبیه سازی کاکپیت و شبیه سازی کامپیوتر های هواپیما سیستم های تولید تصاویر و پروجکشن ( Visual) سیستم موشن و فورس فیدبک سیستم تولید و کنترل اشکالات و نقایص فنی سیستم صدا و لرزش سیستم کنترل مرکزی

شبیه سازی ایرودینامیکی پرواز هسته شبیه ساز پرواز این هواپیما برپایه آنالیز سطحی می باشد . تمام سطوح هواپیما در شرایط مختلف از نظر نیرو های وارد به آنها مورد شبیه سازی قرار می گیرند. بیش از نیمی از شبیه ساز های موجود در جهان از این روش برای شبیه سازی پرواز استفاده میکنند. • قابلیت شبیه سازی Wind Shear • قابلیت شبیه سازی اثرات فلپ زنی • قابلیت شبیه سازی اثرات چرخ ها در سرعت های مختلف • قابلیت شبیه سازی Engine Failure و Bank Restrictions • قابلیت شبیه سازی شرایط آب و هوایی گوناگون • قابلیت شبیه سازی دقیق هواپیما بر روی زمین در حال Takeoffو Landing

سیستم های تولید تصاویر و پروجکشن سیستم ویژال این هواپیما دید حداقل 180درجه افقی و 45 درجه عمودی برای هر خلبان فراهم می نماید . نیاز مندی ها برای کسب رده بندیD درJAR وFAA برابر 180 درجه افقی و 40 درجه عمودی برای هر خلبان می باشد . • قابلیت نمایش فصول مختلف • قابلیت نمایش صبح ، ظهر ، غروب ، شب ، نیمه شب و تایم لاین دقیق برای فصول مختلف • قابلیت نمایش وضعیت های مختلف آب و هوایی • قابلیت نمایش ترافیک در فرودگاه و فضای هوایی Airspace Traffic • قابلیت نمایش ترافیک زمینی • استفاده از پروجکتور هایDLPبا رزولوشن WQXGA

سیستم شبیه سازی کاکپیت سیستم هایی شبیه سازی کاکپیت شامل سیستم های شبیه سازیFMC، EFIS ، ADC ، EGPWS ، TCAS ، FWS ، AFCAS ، ATو بقیه سیستم های موجود در کاکپیت فوکر 100 می باشد که به دقت و بر اساس مدارک و اسناد منتشر شده توسط کمپانی سازنده شبیه سازی و در سرور مرکزی شبیه سازی میزبانی می شوند . تمامی سیستم ها در کاکپیت بطور جداگانه برای خلبان و کمک خلبان وجود دارد.

سیستم صدا و لرزش سیستم صدای این شبیه ساز وظیفه تولید صدا ها و نویز هایی که در حین پرواز در کاکپیت شنیده می شوند را داراست. این سیستم بر روی یک سرور قدرتمند پیاده سازی می شود و قابلیت تولید صدای موتور در کاکپیت ، صدای باد ، صدای باران و رعد برق ، صدا های سیستم های کاکپیت ، صدا سیستم تهویه را دارا می باشد . همچنین سیستم لرزش این شبیه ساز بطور کاملا دقیق و واقعی و با استفاده از تکنیک های جدید تمامی لرزه هایی که در هواپیما در مراحل مختلف ( Taxi , Takeoff , Cruise , Landing )ایجاد می شوند را شبیه سازی می نماید . از ویژگی های این سیستم میتوان به شبیه سازی لرزه های ناشی از نا همواری های باند در هنگام لندینگ و تیک اف ، شبیه سازی لرزش ناشی از موتور ، شبیه سازی لرزه های بیش اندازه موتور، شبیه سازی برخورد با اجسام خارجی و شبیه سازی لرزش های ناشی از شرایط آب و هوایی اشاره کرد که حس واقعی پرواز را به خلبان القا می کند و جزو نیاز های رده Dمی باشد .

سیستم Motion سیستم موشن این شبیه ساز از نوع 6 درجه آزادی بوده و قابلیت شبیه سازیBankتا 60 درجه ،Pitchتا 50 درجه و Yaw تا 45 درجه را دارا می باشد . پلتفرم استفاده شده در این شبیه ساز از نوع تمام الکتریکی بوده که نیازی به فشار هیدرولیک نداشته و به صورت برقی عمل خواهد کرد. استفاده از پلتفرم های تمام الکتریکی مزیت های بسیاری از جمله نصب بسیار راحت تر ، عدم نیاز به تاسیسات تولید فشار ، عدم وجود روغن و فیلتر های روغن ، ضریب امنیتی بسیار بالاتر و ... در برابر سیستم های هیدرولیک دارد .

زیر پروژه ها

فاز بندی

استاندارد JAR STD 1A • شبیه سازی کامل کاکپیت به صورت فول اسکیل به همراه یک صندلی و میز کار برای استاد خلبان • دید 180 درجه افقی ، 40 درجه عمودی بصورت Cross Cockpitبه همراه حالت های مختلف زمانی • انطباق اطلاعات پرواز های آزمایشی Flight Test Validationبه همراه وضعیت های زمینی • سیستم صدا ، صدای موتور ، بارندگی ، محیط ، تهویه و دیگر نویز های مهم در هواپیما و صدای فرود نا موفق • زمان پاسخ گویی به ورودی ها باید کمتر از 150 میلی ثانیه باشد • شبیه سازی Wind shearالزامی می باشد • موشن شش درجه آزادی + انتقال نیرو ها

مشکلات و مسائل پیش روی پروژه • تحریم شامل تحریم اطلاعاتی و تحریم قطعات های تک • پیچیدگی الگوریتم های شبیه سازی پرواز ، محاسبات سیستم موشن • پیچیدگی فرایند مدل سازی بدون استفاده از قطعات OEM • پیچیدگی طراحی و ساخت سیستم موشن شش درجه آزادی الکتریکی • پیچیدگی طراحی و ساخت سیستم ویژال Collimated Display و تهیه عدسی های F-Theta

طراحی و ساخت شبیه ساز کامل پروازی هواپیما فوکر 100