◄ تاریخچه اویونیک

اصطلاح اویونیک یا  الکترونیک هوانوردی  (Avionics) یک تکواژ مرکب است که از ترکیب دو کلمه (Aviation و Electronics) ایجاد شده و معمولاً اشاره به تجهیزات الکترونیکی هواپیما، ماهواره، و فضاپیما؛ مانند نمایشگرها، رایانه ها، حسگرها، عملگرها و فرستنده-گیرنده های آن ها است. برای اشاره به تجهیزات برقی که مربوط به تولید انرژی الکتریکی، تبدیل ولتاژ و جریان، توزیع انرژی و ذخیرهٔ انرژی هستند از اصطلاح (الکتریک Electric) استفاده می شود.

به گزارش تین نیوز به نقل از ویکی پدیا، اصطلاح جامع تر برای تجهیزات برقی پرنده ها (Avionics and Electric) به معنای «برق و الکترونیک هوانوردی» است. گاهی از اصطلاح معادل «الکترو اویونیک» نیز در این زمینه استفاده می شود.

ایونیک مخفف Aviation Electronic به معنی الکترونیک هواپیمایی می باشد و به طور کل شامل بخش های زیر می باشد:

1-سیستم تولید برق و ژنراتورهای هواپیما CSD و IDG

2-سیستم برق اظطرای هواپیما APU و RAT

3-باتری های هواپیما

4-سیستم های ارتباطی و مخابرات هواپیما و رادارها

5- سیستم های ناوبری و کمک ناوبری هواپیما

6-تجهیزات زمینی برق هواپیما (گراند پاور GPU

7-سیستم های Autopilot و کامپیوترهای هواپیما

آشنایی با اویونیک

اویونیک در کنار سازه و موتور یکی از سه جزء اصلی هواپیما و بالگرد است. تقریباً اکثر کارکردهای پرنده به تجهیزات اویونیک آن وابسته است و ایمنی کارایی پرواز را فناوری های به کار رفته در اویونیک تعیین می کنند. همچنین اویونیک در قیمت تمام شده پرنده نقش تعیین کننده ای دارد به طوری که در هواپیماهای غیرنظامی حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد هزینه تمام شده مربوط به تجهیزات اویونیک است. در هواپیماهای نظامی ارزش تجهیزات اویونیک می تواند تا ۷۰ درصد کل هزینه پرنده باشد. بسیاری از فناوری های توسعه داده شده در اویونیک علاوه بر هواپیما و بالگرد، در تانک، زیردریایی و پهپاد نیز کاربرد دارند. البته این فناوری ها می توانند در کاربردهای غیرنظامی نیز به کار گرفته شوند.

با اینکه معنای لفظی اویونیک « الکترونیک هوانوردی » است، به جز الکترونیک، فناوری های دیگر مربوط به مخابرات، قدرت، کنترل، سخت افزار و نرم افزار نیز به صورت گسترده ای در تجهیزات اویونیک مورد استفاده قرار می گیرند. اویونیک هواپیما شامل سامانه های مختلفی است که از طریق گذرگاه های داده با یکدیگر در ارتباط هستند. بر اساس نوع کارکرد می توان تجهیزات اویونیک را به سامانه های مخابراتی، سامانه های ناوبری، سامانه کنترل پرواز، سامانه های الکتریکی، سامانه های ذخیره داده، نمایشگرها و سامانه های حفاظتی تقسیم بندی نمود. ترکیب سامانه های مختلف، برقراری ارتباطات و کنترل زیرسامانه های مختلف به طوری که مجموعه سامانه وظایف محوله خود را انجام دهند به عنوان تلفیق سامانه های اویونیک یاد می شود. در تلفیق و یکپارچه سازی سامانه ها وزن، حجم و توان مصرفی تجهیزات همیشه به عنوان چالش های اصلی مطرح بوده است.

در تاریخچه اویونیک، استفاده از سیستم های الکترونیکی در حمل و نقل هوایی مطرح می شود. توسعه این سیستم ها مطابق با نیازمندی های هوانوردی نظامی و غیرنظامی صورت می گیرد. از جمله نیازهای اولیه ای که در ساختار اویونیک هواپیما احساس شد، نیاز به سیستم های مخابراتی بود که در جنگ جهانی اول آشکار و ارتباطات صوتی بین زمین و هواپیما و نیز هواپیماها با یکدیگر برقرار گردید.

در دهه 1920، افزایش قابلیت اطمینان هواپیماها و کاربرد آن ها در اهداف غیرنظامی منجر به فزونی تجهیزات اویونیک گردید و نیاز به پرواز کور (پرواز بدون رؤیت زمین) را به جریان انداخت. در این دهه، از جمله مسائلی که در زمینه ناوبری مسیر مطرح گردید، جهت یابی بیکن رادیویی بود.

در دهه 1930، اولین فرود کور کنترل شده تمام رادیویی انجام شد. در همان زمان، ناوبری رادیویی با استفاده از بیکن های زمینی توسعه یافت و صدور گواهینامه ناوبری ابزاری برای خلبانان خطوط هوایی آغاز گردید. به دلیل مشکل ساز بودن امواج رادیویی با فرکانس پایین و متوسط در شب و در معرض هوا، در اواخر این دهه استفاده از امواج رادیویی فرکانس بالا مورد بررسی قرار گرفت و منجر به ظهور رادار فرکانس بالا گردید.

در دهه 1940، پس از دو دهه توسعه و تحول ایجاد شده بر اساس نیازمندی های خطوط هوایی مسافربری، جنگ جهانی دوم ضرورت توسعه ناوبری و مخابرات رادیویی هواپیما را ایجاد نمود. وجود سیستم های رادیویی مخابراتی در داخل هواپیما، علیرغم اندازه بزرگشان، ضروری بود. همچنین، فرکانس های بسیار بالا به منظور اهداف ناوبری و مخابراتی مطرح شدند. نصب اولین سیستم های فرود ابزاری برای فرودهای کور در اواسط این دهه آغاز و در اواخر آن، شبکه ناوبری با برد همه جهته VHF (VOR) برقرار گردید. به علاوه، در دهه 1940 با مطرح شدن اولین ترانزیستور، راه برای الکترونیک حالت-جامد مدرن هموار شد.

با گذشت زمان، حمل و نقل هوایی غیر نظامی در دهه های بعد توسعه یافت. به علاوه، تجهیزات ناوبری و مخابراتی اصلاح شدند و توسعه ساختار رادیویی حالت-جامد، به ویژه در دهه 1960، سبب تولید رنج وسیعی از تجهیزات ناوبری و رادیویی قوی کوچک برای هواپیماها شد. در این زمان، برنامه های فضایی آغاز، سطح بالاتری از ضرورت ناوبری و مخابراتی مطرح و ماهواره های مخابراتی راه اندازی شدند. به علاوه، ساختار نظامی جنگ سرد سبب پیشرفت هایی در هدایت و ناوبری شد و مفهوم استفاده از ماهواره ها برای مکان یابی مطرح گردید.

در دهه 1970، مفهوم اعتبارسنجی ناوبری ماهواره ای در کاربرد نظامی مطرح و ماهواره های GPS BLOCK I تا دهه 1980 به بازار عرضه گردید. به علاوه، سیستم ناوبری با برد طولانی (LORAN) ساخته شد. در اواسط دهه 80، ماهواره‎های Block II GPS راه اندازی شدند و در سال 1990، سیستم GPS عملی گردید به گونه ای که در سال 1994 با سیستم 24-ماهواره ای کامل قابل استفاده بود.

در هزاره جدید، اداره کل هوانوردی فدرال (FAA)، سیستم ملی حریم هوایی (NAS) و پیش بینی های ترافیک را برای آینده ارزیابی نموده و وضعیت ترافیک شبکه تا سال 2022 پیش بینی گردید. بنابراین، بازدیدی کامل از سیستم NAS، به ویژه سیستم های مخابراتی و ناوبری، تدوین و انجام شده است. این برنامه، نسل آینده نامیده می شود و از جدیدترین تکنولوژی ها جهت ارائه یک سیستم مدیریت ترافیک هوایی کارآمدتر استفاده می کند. برنامه نسل آینده با تکیه بر موقعیت یابى ماهواره ای جهانی هواپیمای در حال پرواز و بر روی زمین، ترکیبی از فناوری GPS و ADS-B را برای کنترل ترافیک به کار می برد. نتیجه برنامه ریزی شده، افزایش شدید ظرفیت سیستم هوایی خواهد بود. به علاوه بازدید از امکانات زمینی، ارتقاء فناوری های لازم الاجرا برای هواپیما را نشان می دهد. هم اکنون، پیاده سازی برنامه نسل آینده آغاز شده است و در حال حاضر از سال 2025 برنامه ریزی می شود.

در طول چند دهه گذشته، پیشرفت اویونیک در مقایسه با پیشرفت سیستم نیروی محرکه و بدنه هواپیما با سرعت بیشتری افزایش یافته است که احتمالاً این امر در آینده نزدیک نیز ادامه دارد. پیشرفت به سمت ساختار الکترونیک حالت-جامد به شکل فناوری های میکرو و نانو، گرایش به سمت دستگاه های سبکتر و کوچکتر با توانایی و قابلیت اطمینان چشمگیر را فراهم نموده است. از این رو، یکپارچه سازی رنج وسیعی از وسایل کمک ناوبرى و مخابراتی از جمله مسائل قابل توجه در ساختار اویونیک هواپیما به شمار می رود. 

 در شکل زیر سیر تاریخی و روند تکاملی اویونیک نشان داده شده است.