از اوایل دهه 1920 میلادی با توسعه صنعت هوانوردی و استفاده از تجهیزات پیشرفته در  هواگردها خصوصاً در خلال جنگ جهانی اول، دانشمندان را بر آن داشت تا بجای استفاده از پرنده واقعی، از دستگاهی مشابه آن برای توسعه آموزش ها و مهارتهای خلبانان استفاده کنند.

به گزارش مرکز روابط عمومی و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، ساخت شبیه ساز به گونه ای بود که طی کمتر سه دهه پس از اختراع اولین هواپیما توسط برادران رایت، شبیه ساز پرواز این وسیله ساخته شد و در برنامه های آموزشی خلبانان مورد استفاده قرار گرفت. آنچه مسلم است استفاده از وسیله واقعی به منظور آموزش خلبان بسیار خطرناک بوده و احتمال وقوع سوانح حین آموزش را افزایش می دهد.

از طرف دیگر باعث افزایش هزينه های مربوط به سوخت، استهلاک، افزایش ترافيك هوایی منطقه پرواز، ایجاد آلودگي و غیره خواهد گردید. لذا شبيه ساز پرواز  با حفظ و رعايت اصل صحت و اصالت و شبيه سازي تمامي امكانات داخل کابین و عملکرد هواگرد، محيطي كاملاً واقعي را براي خلبان بوجود مي آورد، به طوری كه خلبان هرگز احساس دوگانگي نمي كند و مشکلات پیش گفته آموزش با وسیله واقعی دیگر وجود نخواهد داشت. قابل توجه است که قابلیت این دستگاهها در ارائه آموزش های اثربخش از اواخر قرن بیستم به گونه ای افزایش یافت که باعث تبدیل آنها به بخش جدایی ناپذیر آموزش خلبانان حرفه ای و ناگزیر شدن سازمان های ذیصلاح از الزامی کردن به کارگیری آنها در برنامه های آموزشی شد. 

شبيه سازهای پرواز (Flight Simulator) به طور ساده ماشينهايي هستند كه براي شبيه سازي مجازي رفتار يك هواگرد و براي اهدافي عمدتاً آموزشي و تحقيقاتي، طراحي و ساخته مي شوند. امروزه شبیه‌سازهای پرواز به‌عنوان یکی از خواستگاههای فناوری واقعیت مجازی(Virtual Reality) خدمات شایانی را به توسعه نمایی فناوری های اطلاعات و الکترونیک نموده اند. از زمان ساخت اولین شبیه ساز پرواز تا کنون، پیشرفت های قابل توجهی در فناوری های شبیه سازی از لحاظ ظرفیت و پیچیدگی رخ داده و واقع سازی شبیه ساز با استفاده از نرم افزارها و سخت افزارهای مدرن در خلال این پیشرفت فناورانه به طرز چشمگیری توسعه یافته است. 

به علت اهمیت موضوع شبیه ساز پرواز و افزایش پیوسته پیچیدگی سیستم های هواگردها، همواره استفاده از آخرین تکنولوژی های روز دنیا در ساخت این سیستمهای پیچیده امری اجتناب ناپذیر است. در ساخت یک شبیه ساز کامل پروازی دانش‌های مختلفی نظیر دینامیک، واقعیت مجازی، برق الکترونیک و کنترل، ساخت و تولید، طراحی صنعتی، هوانوردی و خلبانی و ... باید به‌صورت هماهنگ و دقیق در مراحل طراحی معادلات پروازی، نرم‌افزارها، سخت افزارها، طراحی و نصب و راه‌اندازی سامانه های شبیه ساز نظیر سامانه تصویری و حرکتی مورداستفاده قرار گیرند.

کار بردهای شبیه ساز پرواز

کاربردهای یک شبیه ساز پرواز را می‌توان به دو دسته عمده آموزشی و تحقیقاتی دسته بندی کرد. البته در ادوار اخیر در حوزه سرگرمی های عمومی نیز حضور این دستگاه را می توان مشاهده کرد. 

الف) کاربرد آموزشی

براساس قوانین سازمان بین المللی هوانوردی (ICAO)، خلبانان هواگردهای تجاری موظف هستند بخشی از آموزش‌های اولیه و دوره ای خود را با شبیه ساز بگذرانند. در این کاربرد هدف اصلي شبيه‌ساز، ايجاد احساس واقعي پرواز و در نتيجه بوجود آوردن و گسترش تكنيك های خلباني مي‌باشد. آموزشهاي مقدماتي و پيشرفته خدمه پروازي و آموزش شرایط بحرانی و اضطراری پرواز به خلبان از جمله مهمترین کاربردهای آموزشی شبیه ساز پرواز هستند.

بهره گیری از شبیه سازهای پروازی جهت آموزش مزایای متعددی نیز دارد که برخی از آن‌ها عبارتند از هزينه پايين آموزش: هزینه استفاده از شبیه ساز به علت عدم استفاده از سوخت، حذف هزينه هاي فرودگاهي، کاهش استهلاك و مصرف قطعات هوایی و هزینه های تعمیرات و حذف سوانح هوایی ناشی از آموزش، نسبت به هواگرد واقعی بسیار پایین‌تر است.

ایمنی کامل از مزایای دیگری است که برای استفاده از شبیه ساز عنوان شده است، به علت قابليت آموزش شرايط پرواز بر روي زمين، هر گونه خطر ناشي از اشتباهات خلبان كه ممكن است منجر به سقوط يا از دست دادن برخي از قابليتهاي پروازي شود از بين می‌رود. علاوه بر این شبیه ساز باعث افزایش ایمنی پرواز از طریق بالا نگه‌داشتن توانایی‌ها و حفظ مهارت خلبان در طول زمان، مسلط شدن وی بر ادوات داخل کابین و کارکرد آن‌ها، افزایش سرعت واکنش خلبان در مواجهه با شرایط حساس و سانحه که ممکن است تنها چند ثانیه به طول بینجامد، می گردد.

پرواز در شرايط بحراني و غير عادي: آموزش شرایط بحرانی با وسیله واقعی غیرممکن و یا بسیار خطرناک است در حالیکه شبیه ساز بدون کوچک‌ترین خطری این امکان را برای کاربر فراهم می سازد. وضعیت‌های اضطراری که ممکن است خلبان با آنها مواجه شود عبارتند از: از کار افتادن هر یک از سیستم های هواگرد، خاموش شدن موتور، قطع برق هواگرد، آتش‌سوزی در بخش‌های مختلف، باز نشدن ارابه فرود یا شکستن آن، ترکیدن لاستیک روی باند و غیره. در مورد شبیه سازهای نظامی علاوه بر این موارد، موقعیت‌های مختلف تاکتیکی نظیر نبردهای هوا به هوا، تهدید از جانب انواع ادوات پدافند هوایی، پروازهای جمعی با سایر هواگردها، اجرای عملیات هوا به سطح و غیره نیز قابل شبیه سازی است.

راندمان بالا: به كمك شبیه ساز خلبان می‌تواند در هر زمان از ساعات شبانه روز و فارغ از هر نوع محدودیتی پرواز نموده و با هزينه اي بسيار پايين تجربيات پروازي خود را افزايش دهد. شبیه سازها این امکان را فراهم می سازند تا در یک بازه زمانی کوتاه بتوان فازهای پروازی را بارها تجربه و تکرار نمود، امکانی که با استفاده از وسیله واقعی عملاً وجود ندارد و در شبیه ساز نیز باعث حذف زمان های پرت آموزش می گردد.

ارزیابی و ثبت عملکرد خلبان: با استفاده از فناوری های پیشرفته شبیه ساز می توان عملکرد خلبان را در طی مراحل آموزش ضبط نموده و در پایان مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

ب) کاربرد مهندسی و تحقیقاتی

یکی دیگر از نقش‌های مهم شبیه سازهای پرواز، پشتيباني از طرحهاي مهندسی می‌باشد. از آنجا که انجام تستهاي پروازی براي سیستم‌ها و تجهیزات جدید نصب شده روی هواگرد بسیار پر هزینه است، شبیه سازهای مهندسی به مهندسان اجازه طراحی و ارزیابی عملکرد سیستم‌های جديد را مي‌دهد. شبیه سازهای پروازی کمک شایانی در بازسازی سوانح هوایی به متخصصان این حوزه می‌نماید تا علل وقوع حوادث را شناسایی و در مرتفع نمودن آن‌ها برای پروازهای بعدی اقدامات لازم را انجام دهند. بنابراین کاربرد شبیه ساز در طرح های مهندسی و تحقیقاتی عبارتست از: بررسي و آزمون طرحهاي مختلف بدون صرف هزينه ساخت مدل اوليه و همچنین بررسي رفتار نزديك به حالتهاي غيرعادي و حادثه آفرین مانند واماندگي هواگرد.

دسته بندی شبیه سازها

براساس مقررات سازمان هوانوردی اروپا (JAA)  شبیه ساز ها از لحاظ سطح شبیه سازی عملکرد یک هواگرد به 4 دسته FFS  (شبیه ساز متحرک کامل پروازی)، FTD (شبیه ساز پایه ثابت) ،  FNPT ( شبیه ساز آموزش سیستمهای ناوبری) و BITD  ( شبیه ساز سیستمهای اولیه پروازی) تقسیم می گردند. قابل ذکر است که هزینه یک شبیه ساز از سطح BITD تا FFS به صورت صعودی افزایش پیدا می کند.

سطوح ساده تري از شبيه سازهای پرواز نیز وجود دارند كه تنها از يك نرم افزار تشکیل شده و براي استفاده از آنها يك رايانه معمولي كافي مي باشد. از جمله اين نوع شبيه سازها را نرم افزار شبيه ساز پرواز مي توان نام نهاد.  

شبیه ساز FFS محیط بسیار تخصصی، راحت و کاربر پسندی را فراهم می کند. این دستگاه شکل ، تناسب و کابین خلبان هواگرد بخصوصی را شبیه سازی می نماید به‌طوری‌که کاربر پس از لحظاتی فراموش می‌کند روی زمین است. نوع پیشرفته این شبیه ساز می تواند تا 100٪ از نیاز آموزشی برای نوع آن هواگرد را در برخی از زمینه ها تأمین کند. این شبیه‌سازها از کابین پرواز واقعی، سامانه حرکتی جهت ايجاد حسی كه توسط گوش و سيستم داخلي انسان احساس مي شود، سامانه تصویری برای نمایش محیط پیرامونی هواگرد، سامانه صوتی برای پخش صداهای شنیده شده در کابین، کنترل فرامین و سامانه بازخوردهای نیرویی به دست و پای خلبان، سامانه‌کنسول استاد خلبان برای کنترل شبیه ساز و بخش های سخت افزاری و نرم‌افزاری کنترلی تشکیل‌شده‌اند. بالاترین رده این شبیه سازها ازنظر هوشمندی، نوع نظامی آن یعنی شبیه‌سازهای «فضای رزم» هستند که در آن‌ها علاوه بر شرایط محیطی، نیروهای خودی و طرف مقابل نیز در فضای مجازی ایجادشده و یا از طریق دستگاه شبیه‌ساز دیگری به همین فضای مجازی مرتبط می شود و تمرین به ‌صورت گروهی انجام می گیرد. 

شبیه سازهای FTD به پیچیدگی و گستردگی شبیه سازهای کامل نیستند. این شبیه ساز شامل یک کابین بسته یا باز با تجهیزات واقعی است. در این شبیه ساز سامانه های حرکتی و تصویری معمولاً وجود ندارد.

شبیه ساز های FNPT و BITD که در سطح پایین تری نسبت به دو شبیه ساز دیگر قرار دارند تنها به شبیه سازی تجهیزات داخل کابین پرداخته و در آنها لزوماً از نوع واقعی تجهیزات استفاده نمی گردد. این دو نوع شبیه ساز در آموزش های اولیه خلبانی کاربرد بیشتری دارند.

جایگاه ایران در طراحی و ساخت شبیه‌سازهای پروازی

اگرچه بیش از چهار دهه از ورود شبیه‌سازهای پروازی به کشور می‌گذرد و در خلال این سال‌ها تجارب ارزنده‌ای در این حوزه توسط بهره‌برداران و سازندگان نظامی و غیرنظامی کسب گردیده است اما از اواسط دهه هفتاد شمسی بود که کشور با تأسیس اولین و تخصصی ترین مرکز طراحی و ساخت شبیه سازهای پروازی در سازمان صنایع هوایی، بطور مستقل وجدی در راه توسعه، بهینه‌سازی و راه‌اندازی شبیه‌سازهای پروازی گام نهاد و کیفیت ‌بخشی به دستاورد‌ها و پایه‌گذاری روش‌های مطمئن و موثر برای پاسخگویی خوداتکا به نیازمندی‌های اساسی کشور را سرلوحه فعالیت های خود قرار داد. در خلال این سالها تلاشهای گسترده ای  در جهت آشنایی با این فناوری و ایجاد زیرساختها و لابراتوارهاي مورد نیاز و همچنین تامين تجهيزات تست و آزمون زيرسامانه هاي شبيه ساز پرواز و تربیت نیروهای متخصص صورت پذیرفته است و اکنون کشور به میزانی از بلوغ و خودباوری در این عرصه رسیده است که در خصوص طراحی و ساخت شبیه سازها در منطقه غرب آسیا و خاورمیانه بی نظیر بوده و بدیهی است که برنامه ریزی های دقیقی برای توسعه و پیشرفت بیشتر این صنعت در کشور صورت گرفته است.

نمونه بارز این خودباوری طراحی و ساخت شبیه ساز پرواز هواپیمای مسافربري در دو نوع FFS وFTD و مطابق با استاندارد اروپایی JAR-FSTD A در مرکز طراحی شبیه ساز پرواز سازمان صنایع هوایی می باشد که برای اولین بار در کشور موفق به دریافت گواهینامه صلاحیت از سازمان هواپیمایی کشوری گردید. علاوه بر این ساخت اولین شبیه ساز پرواز متحرک هواپیمای سبک سسنا 172 از دیگر محصولات ارزشمند این مرکز به شمار می آید.

هم اکنون شبیه سازهای موجود در کشور در بخش غیر نظامی عبارتند از: ایران 140 (ثابت و کامل) ، ایرباس A300-B4، ایرباس A300-600، RJ70-100، بوئینگ 727 و یک شبیه ساز ایرباس دیگر از نوع  FTD که البته با توجه به حجم آموزش های مورد نیاز خلبانان پرنده های موجود در کشور، این تعداد بسیار پایین بوده و در بسیاری از موارد به دلیل نبودن شبیه ساز پرواز مورد نیاز یا خرابی و مستهلک شدن شبیه سازهای موجود عملاً حجم زیادی از آموزش ها در خارج از کشور انجام می گیرد. از این رو سازمان صنایع هوایی در جهت کاهش هزینه ها در این بخش اقدام به راه اندازی بزرگترین مرکز آموزش خلبانی با شبیه ساز پرواز در کشور نموده است که در آینده ای نزدیک به بهره برداری خواهد رسید.

در بخش نظامی نیز شبیه‌ساز جنگنده‌هایی نظیر اف-14، اف-4، میگ-29، سوخو-24، اف-7، پی سی 7، اف-27، هواپیماهای ترابری نظیر سی-130، آنتونوف 74، بوئینگ 707، برخی هواپیماهای آموزشی و همچنین بالگردهای مختلفی نظیر بل 206،214، کبری و میل 171 توسط نیروی هوایی ارتش، هوانیروز، بخش‌های تحقیقاتی سپاه و با همکاری وزارت دفاع و سایر مراکز علمی داخلی تولید شده و در خدمت یگان‌های مربوطه قرار داده ‌شده‌اند.

آنچه مسلم است با فناوری بومی و استفاده از توان متخصصان داخلی می توان شبیه‌سازهای پروازی را طراحی و ساخت که هزینه بسیار کمتری نسبت به نمونه خارجی به کشور تحمیل نموده و پشتیبانی بی وقفه از این دستگاهها را بدون کوچکترین مشکلی امکان پذیر خواهد کرد.

پایان پیام/23