Avionică

Această intrare sau secțiune despre aviație nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Putețiîmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Compartimentul avionic al unui Cessna 501

Termenul avionică indică toate echipamentele electronice instalate la bordul aeronavei și utilizate pentru pilotaj . Avionica include sisteme de navigație și comunicații, pilot automat și sisteme de conduită în zbor . Autoritatea de aviație civilă internațională definește avionica ca „ orice dispozitiv electronic, inclusiv partea sa electrică, utilizat într-o aeronavă, inclusiv dispozitive de comunicații radio, sisteme automate de zbor și instrumente ” ^[1] .

Sistemele electronice care nu au legătură cu activitățile de pilotaj sunt uneori considerate avionice, cum ar fi sistemele video în care informațiile și parametrii de zbor sunt prezentați piloților pe afișaje ( CRT sau LCD ) în locul instrumentelor analogice tradiționale ( cockpit din sticlă ). Majoritatea acestor dispozitive se încadrează în categoria sistemelor încorporate și a sistemelor critice . Exemple de acest tip de avionică sunt echipamentele instalate pe aeronavele militare, unde misiunile care urmează să fie efectuate sunt încredințate inseparabil componentelor avionice dedicate, cum ar fi afișajele tactice , HUD- urile , legăturile de date tactice , transponderele IFF , TACAN , radarele de descoperire, atacul și rachete de ghidare, telemetre de achiziție și vizare, senzori în infraroșu , jammere și receptoare de război electronic , radar altimetric , atât antene de transmisie cât și recepție de diferite tipuri și benzi de frecvență etc. Totul este de obicei coordonat de unul (sau mai mulți, poate în redundanță) Mission Computer („computer de misiune”), de asemenea, pentru a fi considerat ca făcând parte din avionică, fiind conceput special pentru acel tip și versiune specială de aeronavă.

În unele aeronave se poate întâmpla ca unele module de avionică dedicate să fie înlocuite în momentul de față cu altele, în funcție de misiunea specială care trebuie îndeplinită. Termenul avionică este, de asemenea, utilizat pentru a se referi la instalațiile electronice ale navei spațiale .

Istorie

Termenul „avionica“ (prestate „avionica“ în italiană) a fost inventat de jurnalistul Philip J. Klass ca o contracție a termenului englezesc avi ația electri onics ( „electronice de aviație“) ^{[2] [3]} , și , în general , recunoscute ca instrumentație la bord .

Multe dintre sistemele moderne de avionică au apărut odată cu evoluțiile tehnologice de după cel de- al doilea război mondial . De exemplu, sistemele de pilot automat , foarte populare astăzi, au fost concepute pentru a ajuta bombardierele să zboare într-un mod suficient de stabil și constant pentru a-și putea atinge obiectivele cu precizie, rămânând la altitudine mare ^[4] . Se știe că radarul a fost dezvoltat în Marea Britanie, Germania și SUA în același timp ^[5] . Sistemele de radiotelefonie au fost instalate în aeronave înainte de al doilea război mondial și au fost utilizate pentru coordonarea misiunii și controlul traficului aerian . Primele sisteme au folosit supape electronice și, având în vedere greutatea și dimensiunea lor, au fost instalate de la distanță, cu doar comanda montată în cabină. Standardizarea frecvențelor în VHF a avut loc imediat după cel de-al doilea război mondial, iar sistemele de comunicații radio cu tranzistoare au înlocuit sistemele bazate pe supape electronice aproape imediat după aceea. Până în anii 1960, doar aceste modificări minore au fost aduse acestor sisteme. Sistemele de navigație timpurii impuneau pilotului sau navigatorului să poarte căști și să acorde atenție volumului relativ de tonuri din fiecare ureche pentru a determina direcția și direcția pe drum.

În 1992 a fost publicat standardul DO-178B pentru dezvoltarea software a componentelor avionice, care a devenit ulterior standardul de facto pentru certificarea sistemelor informatice de aeronave . Standardul a fost apoi înlocuit cu noua versiune DO-178C în 2011 .

Sisteme de navigație

După anii 1960, odată cu apariția microelectronicii și apoi a celor digitale, sistemele de navigație s-au dezvoltat pe cinci linii diferite:

Importanța avionicii în costul unui avion

Avionica modernă este o parte substanțială a cheltuielilor avioanelor militare. Aproximativ 20% din costul aeronavelor precum F-15E și F-14 (acum nu mai sunt în serviciu activ) se datorează avionicii lor.

Piața civilă a înregistrat, de asemenea, o creștere a costurilor avionice. Sistemele de control al zborului ( fly-by-wire ) și noile cerințe de navigație cerute de spațiul aerian mai strâns au crescut costurile de dezvoltare. Principala schimbare a fost recentul boom al zborului în masă: pe măsură ce tot mai mulți oameni încep să folosească avioanele ca mijloc principal de transport, au fost inventate metode tot mai elaborate pentru a controla în siguranță aeronavele în acest spațiu aerian extrem de limitat.

Modularitate

Un tehnician militar, la bordul unui Boeing KC-135 Stratotanker , studiază un manual de întreținere. Diverse module avionice pot fi văzute în fundal, pregătite pentru orice înlocuire rapidă.

Tipic pentru avionică, în special pentru tipul militar, este că electronica este separată în module funcționale distincte (în mod normal, cutii din aliaj de aluminiu protejate de perturbări), fiecare dedicat unei „funcționalități macro”, adăpostite și fixate în compartimente dedicate interiorului fuzelajul (poate accesibil din trapele externe pentru inspecția și întreținerea la sol), interconectat prin intermediul magistralelor de comunicații digitale standardizate (de exemplu, MIL-STD-1553B ^[6] , CAN-bus , ARINC ...), realizând conexiunile între module cu cabluri specifice și conectori multipolari.

Acest lucru face sarcina de întreținere mai ușoară, care, în primul rând, poate înlocui rapid, chiar și pe teren, un întreg modul în care a apărut o defecțiune cu un „geamăn” de rezervă și apoi să intervină în laborator pentru repararea acestuia.

Sisteme

NDB / ADF

Același subiect în detaliu: Beacon .

Combinarea balizei nedirecționale și a căutătorului de direcție Automatic (Not Directional Beacon and Automatic Direction Finder) a fost primul sistem de navigație radio utilizat pe scară largă. Stațiile originale de balize erau sisteme de mare putere și urmau traseele nocturne delimitate anterior de balizele luminoase colorate. Sistemele RDF ( Radio Direction-Finder / Direction Finder ) și ADF ( Automatic Direction Finder ) primesc semnale din aceste locații. O mână arată pilotului relatia care se îndreaptă spre stație. Balizele folosesc benzile radio de frecvență joasă și medie și sunt utilizate pe distanțe scurte / medii până la mari ca sisteme de sprijin pentru alte sisteme de navigație (în special VOR) datorită caracteristicilor lor bune de acoperire. În general, acestea nu sunt utilizate singure, datorită preciziei lor slabe (care se degradează și mai mult în condiții meteorologice nefavorabile).

Sistem VHF și VOR

Diagrama semnalului omnidirecțional și direcțional al unui VOR

Același subiect în detaliu: Frecvență foarte înaltă și Gama Omnidirecțională VHF .

Cuvântul VHF, acronim al V ery H igh F requency, identifică echipamentul la radiofrecvență care funcționează în banda de frecvență 30/300 MHz. Caracteristicile propagării acestei benzi de frecvență sunt ideale pentru comunicarea pe distanțe scurte. Ionosfera nu reflectă undele radio VHF, astfel încât propagarea are loc în linia optică, ceea ce face ca sistemele care operează în VHF să fie deosebit de potrivite pentru navigație.

Utilizarea normală are loc în comunicațiile radio terestre în banda 88/108 MHz și în emisiunile de televiziune. În domeniul aeronautic, sisteme VOR, acronimul V hf O R ange Radio MNI-direcțional și transceiver VHF pentru comunicații sol-aer / aer-aer sunt folosite pentru navigare.

Sistemul VOR nu este foarte sensibil la interferențele meteorologice și asigură o performanță excelentă de navigație. Sistemul permite pilotului să introducă o radială în echipamentul de la bord, originar din aeronavă și la unghiul dorit în raport cu nordul magnetic. Un indicator de deviere a cursului CDI, acronim pentru Indicatorul de deviere a cursului , indică măsura unghiului cu care aeronava se abate de la cursul specificat. Aparatură DME, un acronim pentru D istance M easuring E quipment, uneori sunt combinate cu un VOR și permite să se stabilească și să indice distanța aeronavei de la stația de la sol.

S

Același subiect în detaliu: Instrument Landing System .

Sistemul ILS, acronim pentru Instrumental Landing System , este un set de dispozitive utilizate pentru a ghida instrumental aeronavele în faza finală de apropiere la începutul pistei și în timpul aterizării. Sistemul constă din instalații la sol și la bord. Se compune dintr-un localizator pentru ghidare laterală (Localizer), o pantă de glisare pentru ghidare verticală (Glide Slope) și o serie de radiouri verticale pentru distanțiere. Componentele opționale includ DME și un far de localizare, un nume dat unui sistem NDB plasat la începutul traseului final de apropiere.

Transponder

Unitatea de control a transponderului unui DC9

Același subiect în detaliu: codul transponderului .

Transponderul este un transceiver care poate fi interogat de radarul secundar ( SSR ) al sistemului de control al traficului aerian , la care răspunde în cod digital. Acest răspuns oferă o identificare inițială a aeronavei și permite radarului de supraveghere secundar să localizeze aeronava mai precis și la distanțe mai mari decât cele posibile cu ajutorul radarului primar singur. Acest sistem radar secundar, format dintr-un transponder la bord și un interogator la sol, este cunoscut sub numele de „sistem de semnalizare a întrebărilor și răspunsurilor pentru controlul traficului aerian” sau ATCRBS.

Un transponder Mode A răspunde cu un cod din patru cifre, fiecare variabilă de la 0 la 7. Acest transponder este cunoscut sub numele de „Transponder de cod 4096”. Pilotul stabilește codul în funcție de tipul și starea zborului sau după cum este cerut de controlul traficului aerian.

Un transponder Mode C indică, de asemenea, altitudinea barometrică exprimată în sute de picioare (aproximativ 30 de metri) și codificată cu codul 4096.

Transponderele Modern Mode S pot răspunde cu un cod de identificare digital mai lung și unic pentru fiecare aeronavă (care permite identificarea individuală a aeronavei chiar și în absența comunicării radio între aeronavă și control) și pot primi informații despre traficul aerian și le pot arăta către pilot.

Un transponder IFF , pentru identificarea prietenului sau a dușmanului, este utilizat pe avioanele militare pentru a distinge avioanele „prietenoase” de cele „inamice” de pe radar. Aceste dispozitive au moduri de operare suplimentare față de cele utilizate în controlul traficului aerian civil.

DME

Același subiect în detaliu: Echipamente de măsurare a distanței .

DME ( Echipament de măsurare a distanței ) este utilizat pentru a informa pilotul despre distanța aeronavelor sale de la stația VOR; prin urmare, cu o direcție de direcție și o distanță față de un anumit VOR, un pilot își poate stabili poziția exactă. Aceste sisteme cuplate primesc numele de VOR / DME .

Aparatul DME face parte, de asemenea, dintr-un sistem de navigație militar utilizat pe scară largă în Statele Unite , TACAN (Tactical Air Navigation). O stație de la sol care combină VOR și Tacan este cunoscută sub numele de VORTAC . Frecvențele VOR / DME sau VORTAC sunt potrivite cu un standard internațional. De îndată ce pilotul se adaptează la o anumită frecvență VOR, echipamentul de la bord se va regla automat la DME sau TACAN aflat în aceeași locație ca VOR.

LORAN

Același subiect în detaliu: Loran C.

Sistemul LORAN ( LO ng RA nge N avigation ) este un sistem de navigație care utilizează emițătoare radio de joasă frecvență și care utilizează intervalul de timp dintre semnalele radio recepționate, de la trei sau mai multe stații (o stație de sincronizare masteră și mai multe stații secundare sincronizate), la determina pozitia unei aeronave sau nave. Sistemele LORAN răspund nevoilor de navigație pe zone întinse și au fost utilizate în special de aviația civilă. Odată cu disponibilitatea comercială a performanței sistemelor de navigație inerțială GPS și INS, acest sistem este acum subutilizat.

Sisteme de diagnosticare

Avioanele comerciale sunt scumpe și se plătesc doar atunci când sunt în zbor. Din acest motiv, cei mai calificați operatori efectuează cât mai multe verificări în zbor și se ocupă de operațiuni majore de întreținere în timpul petrecut în terminale.

Pentru a face acest lucru fezabil, au fost încorporate computere care monitorizează sistemele aeronavei și înregistrează defecțiunile. Uneori, datele de avarie sunt comunicate în avans pentru a accelera comanda pieselor de schimb. Deși această procedură ar fi ideală, aceste sisteme de control automat nu sunt adesea luate în considerare printre echipamentele critice pentru siguranța zborului, prin urmare fiabilitatea lor este limitată. Se bazează doar pe acestea pentru a indica faptul că echipamentele necesită întreținere.

Deoarece timpul avionului este prețios, majoritatea avionicii sunt concepute ca o „unitate în linie schimbabilă”. În sectorul avionic aceste unități sunt literalmente „cutii negre”, de dimensiuni standard, cu suporturi și conexiuni standard pentru alimentare și răcire, precum și standard. Conectorii oferă, de asemenea, spațiu pentru cablarea sistemului, care este diferit pentru diferite echipamente fabricate, dar care încă se potrivesc conectorilor standard.

Unitățile de linie sunt detașabile și înlocuibile foarte repede. Deșurubați o pereche de șuruburi de fixare și extrageți întreaga cutie cu un extractor adecvat. Apoi înlocuitorul este împins în poziție, aranjând cu grijă conectorii și încălzitorul și strângând șuruburile. Acest lucru reduce timpul de pregătire pentru avionică la câteva secunde. Unitățile scoase sunt apoi trimise la depozit pentru reparare cu un banc de testare adecvat și specific. Majoritatea instrumentelor de panou au cabluri standard și sunt proiectate pentru a permite repararea.

Standardele pentru unitățile înlocuibile de linie (LRU) sunt stabilite în mod normal de ARINC, „Aeronautical Radios Incorporated”, o filială deținută în comun de mai multe companii aeriene . Standardele ARINC au sugerat criterii de reparabilitate chiar și pentru motoare neelectrice, fuselaje și sisteme de cabină. ARINC administrează, de asemenea, balize de navigație în locații geografice în care lipsesc guverne capabile să întrețină balize.

Altimetru radio

Același subiect în detaliu: altimetrul radio .

Altimetrul radio măsoară altitudinea deasupra solului. Acest tip de altimetru oferă pilotului distanța reală dintre aeronavă și sol, în timp ce altimetrul barometric oferă o distanță față de o suprafață izobarică de referință (nivelul mării, aeroport sau Standard-1013.25). Altimetrul radio prezintă o anumită criticitate în zborurile la altitudine mică. Este frecvent utilizat pe aeronavele comerciale pentru apropiere și aterizare, în special în condiții de vizibilitate slabă (a se vedea reglementările de zbor instrumental), precum și pe aeronavele militare care zboară extrem de jos pentru a evita detectarea radarului.

Progrese recente

Avionica s-a schimbat semnificativ de la apariția sistemelor vizuale GPS și cockpit.

GPS

Același subiect în detaliu: Sistem de poziționare globală .

Utilizarea GPS ( Global Positioning System ) a schimbat navigația atât pentru croazieră, cât și în fazele de apropiere și aterizare. Avioanele au zburat în mod tradițional de la un far de navigație la altul (adică de la un VOR la ​​un VOR). Secțiunile traseului dintre radio-balize se numesc căi respiratorii . Rutele căilor aeriene sunt rareori cele mai scurte rute între oricare două aeroporturi. Utilizarea căilor aeriene a fost totuși necesară deoarece acestea reprezentau singura cale de navigație în condiții de zbor instrumental. Utilizarea GPS-ului a schimbat toate acestea, permițând rutare directă, adică permițând aeronavei să navigheze direct din punct în punct, fără a fi nevoie de asistență radio pentru navigația de la sol. Acest lucru are potențialul de a reduce semnificativ timpul de navigație și consumul de combustibil de-a lungul rutelor.

Cu toate acestea, rutare directă provoacă dificultăți non-banale pentru sistemul de control al traficului aerian ATC. Scopul principal este menținerea unei separări adecvate pe verticală și orizontală între aeronave. Utilizarea direcționării directe face mai dificilă menținerea separării. O bună analogie ar fi traficul vehiculelor: drumurile sunt comparabile cu căile aeriene. Dacă nu ar exista drumuri și șoferii pur și simplu ar merge direct la destinații, ar rezulta un haos semnificativ. Ocazional, ATC acordă continuarea pentru rutare directă, dar într-o măsură foarte limitată.

Proiecte precum „Zbor gratuit” propun computerizarea ATC-urilor și să permită o utilizare mai mare a rutei directe cu identificarea conflictelor potențiale și sugestia unor manevre adecvate pentru menținerea separării. Acest lucru este foarte asemănător cu sistemul anti-coliziune, dar la o scară mai mare și ar privi mai departe în timp.

GPS-ul a schimbat în mod semnificativ navigația în faza de apropiere și aterizare. Atunci când vizibilitatea orizontală și acoperișul înnorat sunt sub reglementările vizuale minime de zbor (VFR), aeronava trebuie să zboare în conformitate cu regulile de zbor instrumental (IFR). În conformitate cu IFR, aeronava trebuie să utilizeze echipamente de navigație pentru ghidare orizontală și verticală. Acest lucru este deosebit de important în fazele de apropiere și aterizare ale zborului.

Abordările în IFR necesită în mod normal utilizarea de ajutoare radio la sol, cum ar fi VOR, NDB și ILS. GPS-ul oferă un avantaj important față de sistemele tradiționale, deoarece nu este nevoie de echipament la sol, ceea ce duce la costuri mai mici.

Cockpit cu viziere

Același subiect în detaliu: cockpit din sticlă .

Un exemplu de cabină de sticlă pe o aeronavă de aviație generală

Creșterea capacității de calcul a computerelor și a calității afișajului LCD cu față plană au făcut posibilă crearea cabinei cu spectatori. Cabina de pilotaj cu spectatori, „punțile de zbor ale aeronavei” definite necorespunzător, au informațiile disponibile pe unul sau mai multe afișaje electronice. Acestea oferă încărcări de lucru pilot semnificativ mai mici și o conștientizare a situației îmbunătățită în ceea ce privește consolele tradiționale de la bord cu „manometre ale cazanului”.

Cabina de sticlă a fost construită pentru prima dată pe avioane aeriene și militare. De asemenea, au apărut recent pe avioane de aviație civilă, cum ar fi avionul SR20 al „Cirrus Design Corporation” și în proiectele de avioane ale „Lancair International, Inc”.

SATCOM (Sistem de antenă Satcom cu câștig ridicat)

Același subiect în detaliu: Satelit de telecomunicații .

Sistem pentru servicii de comunicații prin satelit. Permite transferul simultan de date și semnale vocale și include, de asemenea, un sistem pentru gestionarea datelor de navigație și a traficului aerian. Sistemul constă dintr-o antenă cu câștig mare, un contor de fază și un amplificator. Este utilizat în special în schimbul de informații între aeronave și entități dincolo de orizont, prin urmare, satelitul este folosit ca „pod” pentru a permite transmiterea de date și semnale pe distanțe mari.

Notă

Bibliografie

• ( EN ) In Memoriam: Philip J. Klass: A OZN (Ufologist Friend's Obituary) , pe skeptic.com , Skeptic, 26 august 3005. Accesat 26 aprilie 2012 .
• ( RO ) Robert Shaffer, „Cazuri inexplicabile” - Numai dacă ignorați toate explicațiile , Sceptical Inquirer, 2011.
• (EN) Reginald Victor Jones, Războiul cel mai secret, ISBN 978-1-85326-699-7 .
• (EN) Jeffrey L. Rodengen, The Legend of Honeywell, Write Stuff Syndicate, 1955. ISBN 0-945903-25-1 .

Elemente conexe

• Cockpit (aeronautică)
• Instrumentație la bord
• Pilot automat
• Afișare Head-Up
• Asistență radio
• Echipamente de măsurare a distanței
• Navigare aeriană tactică
• Legătură de date tactică
• Receptor de avertizare radar
• Calculator de date aeriene
• Cabină de sticlă
• Tacan
• Orizont artificial
• Cusca Faraday

Alte proiecte

• Wikiversitatea conține resurse avionice
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe avionică

linkuri externe

• Avionica , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• Avionica , în Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.

Portalul aviației

Portal de inginerie

Portal de știință și tehnologie