واژه کامپوزیت در فارسی مرکب یا چند سازه‌ای ترجمه شده است و همانطور که از معنای آن مشخص است موادی که از چند جز ساخته می‌شود را مواد مرکب یا مواد کامپوزیتی می‌گویند. در این مقاله قصد داریم ضمن آشنایی با سازه‌های کامپوزیتی دو مورد مهم از کاربرد این مواد که اخیرا در صنعت هوانوردی از آن رونمایی شده است را معرفی کنیم.

تاریخچه

نخستین استفاده از مواد کامپوزیتی را می‌توان سازه‌های کاه گلی نام برد که به منظور تقویت استحکام، از مخلوط کاه و گل استفاده می‌کردند. بعد از آن بشر برای ساخت کمان هایی محکم‌تر که خاصیت کشسانی بیشتری دارند به کمان های چندلایه روی آورد. این کمان ها از تاندون حیوانات، چوب و ابریشم ساخته شده بود. نخستین استفاده مواد کامپوزیتی در صنعت هوانوردی بر میگردد به سال 1910 میلادی که سطوح پارچه ای برخی از قسمت های هواپیما را با یک محلول رزینی تقویت می‌کردند تا از پوسیدگی آن جلوگیری شود. صنعت مواد کامپوزیتی با ساخت الیاف شیشه در سال 1938شکل متفاوتی به خود گرفت تا به امروز که خیلی از مواد اطراف ما حتی در صنعت پزشکی با استفاده از این مواد کامپوزیتی ساخته می‌شود.

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها

کامپوزیت‌ها را از جهات مختلف می‌توان طبقه‌بندی نمود. استفاده از مواد کامپوزیتی اغلب به منظور بهبود یک خاصیت مکانیکی است. حال این خاصیت با توجه به محل استفاده می‌تواند متفاوت باشد به طور مثال در بال هواپیما نیاز به استحکام و در خروجی موتور نیاز به تحمل دمای بالا می‌باشد همچنین مکانیسم تقویت کنندگی بستگی به شکل هندسی تقویت کننده دارد. با توجه به مواد به کاررفته برای تقویت مواد کامپوزیتی این مواد به سه دسته کامپوزیت های پلیمری، فلزی و سرامیکی تقسیم می‌شوند. در کامپوزیت های پلیمری (PMC) هدف اصلی بهبود خواص مکانیکی است که عمدتا از ساختار لایه ای رزین و الیاف استفاده می‌شود. روش های لایه گذاری، نوع الیاف و رزین تعیین کننده ی استحکام آن ها هستند. در این میان الیاف کربن دارای بالاترین نسبت مقاومت به وزن است. در كامپوزيت هاي فلزي بهبود قابليت فرآورش نظير ماشينكاري و در كامپوزيت‌هاي سراميكي عمدتاً افزايش چقرمگي هدف اصلي است.

در کامپوزیت‌های پلیمری هر لایه از ترکیب الیاف و رزین تشکیل می‌شود. الیاف ها با توجه به نوع جنس و بافتی که دارند خاصیت مکانیکی متفاوتی دارند به طور مثال الیاف کربن استحکام بالایی دارد و الیاف کولار خاصیت کشسانی به سازه می‌دهد. نوع رزین نیز همانند الیاف بر اساس نوع کارکرد انتخاب و استفاده می‌شود به طور مثال رزین پلی استر مناسب محل هایی که رطوبت بالایی را تجربه می‌کنند. معیار دیگر در مقاومت مواد کامپوزتی تعداد لایه های چیده شده و نسبت زاویه هر لایه می باشد و در آخر مهمترین پارامتر نحوه لایه گذاری می‌باشد که می توان به صورت دستی، وکیوم و یا اینفیوژن انجام شود. هر یک از روش ها جزئیات و نکات زیادی برای بیان کردن دارند اما شاید در حوصله این مقاله نباشد بنابراین در ادامه دو مورد استفاده از مواد کامپوزیتی که توسط دو شرکت بزرگ هواپیمایی مورد استفاده قرار گرفته شده است را ذکر می‌کنیم.

اسپار بوئینک 777x

چندی پیش شاهد نخستین پرواز آزمایشی پرنده محبوب 777x بودیم و از نکات برجسته این هواپیما غولپیکر اسپار فیبر کربنی آن است. همانطور که می‌دانید اسپار یکی از اعضای اصلی تشکیل دهنده ی بال است که وظیفه تحمل بارهای آیرودینامیکی (لیفت و درگ) و نیروی پیشران موتور را بر عهده دارد. این نخستین باری است که اسپار یک هواپیمای تجاری غیر فلزی است و در واقع از فیبر کربن ساخته شده است. طول بال های این هواپیما در حدود 72 متر است و در طول پرواز وزن 350 تنی این پرنده را باید تحمل کند از طرفی دیگر نیروی عظیم 230 هزار پوندی تولید شده از دو موتور قدرتمند به علاوه بارهای ناشی از مانور این پرنده بخشی مهمی از نیروهایی هستند که باید توسط اسپار مهار شود. خاصیت سبک بود مواد کامپوزتی در یک نسبت استحکامی، این بال را تبدیل به سبک ترین بال هواپیمای تجاری نسبت به رقبا خود کرده است. این اسپار تماما توسط ربات‌های پیشرفته ساخته می شود و در نهایت هم توسط ربات بازرسی می‌شود تا عاری از هرگونه حباب و یا ترک باشند

کامپوزیتی

پره‌های فوق سبک رولزرویس

یکی دیگر از سازه‌های کامپوزیتی مهم در صنعت هوانوردی پره‌های تمام کامپوزیتی است رولزرویس است. این کمپانی که در این زمینه پیشرو بوده است توانسته است مرحله تست این پره‌ها را با موفقیت پشت سر بگذارد. دو عامل مهم که شامل کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده‌های زیست محیطی است انگیزه‌ای شد که این کمپانی از دو سال گذشته شروع به سرمایه‌گذاری برای تولید پره‌های کامپوزیتی کند. خواص آیرودینامیکی و ترمودینامیکی بالاتر این پره‌ها باعث شده است تا در کمپرسور نسبت تراکم هوا نسبت به قبل افزایش یابد.

کامپوزیتی

به طور خلاصه می توان گفت افزایش به کارگیری مواد کامپوزیت در صنعت هوانوردی غیرقابل انکار است و بالابردن دانش طراحی، ساخت و تعمیر نگهداری بیش از پیش نیاز این صنعت می‌باشد بنابراین انتظار می‌رود با سیاست گذاری‌های درست و به موقع پیش از آنکه فاصله زیادتری ایجاد شود سرمایه گذاری‌های لازم در این حوزه انجام شود.

زیرساخت حمل و نقل هوایی درون شهری

در مقاله پیشین به این موضوع اشاره شد که آینده صنعت هوانوردی استفاده از پرنده های الکتریکی عمود پرواز است که وظیفه آن ها حمل کالا یا مسافر می‌باشد. بدست آورن این تکنولوژی، رویه تمامی شرکت‌های بزرگ صنعت هوانوردی قرار گرفته است زیرا بازار بزرگ و جذابی است که همه در تلاش هستند برای بدست آوردن سهمی بزرگتر از این بازار رو به رشد. حال سوال‌های مهم این است که چه زیرساخت‌ هایی برای حمل و نقل درون شهری نیاز است؟ آیا این زیرساخت‌ ها به صورت مشخص تعریف شده‌اند؟ رسیدن به این زیرساخت‌ ها تا چه سالی امکانپذیر است؟ اینها نمونه سوال‌هایی است که قصد داریم در این مقاله به آن‌ها بپردازیم.

دو موضوع اصلی که در بحث زیرساخت پرنده عمود پرواز مطرح است یکی ایستگاه‌های نشست و برخاست یا همان فرودگاه ها و دیگری سیستم کنترل ترافیک هوایی آن‌ها می باشد. در مقاله‌های پیشین در مورد سیستم کنترل ترافیک هوایی توضیحاتی ارائه شد اما بحث ایستگاه‌های فرود از موضوعاتی است که در این مقاله به صورت جزئی بررسی خواهد شد.

ایستگاه‌های نشست و برخاست و تجهیزات آن از مهم ترین زیرساخت‌هایی است که در گزارش‌های اخیر ناسا هم به آن پرداخته شده‌است. تجهیزاتی که در این ایستگاه ها قرار دارد متناسب با نوع کاربری آن می‌باشد. این ایستگاه هم می‌تواند بر روی زمین و هم بر روی برج‌ها قرارگیرد اما نکته مهم توزیع پراکندگی این ایستگاه‌ها در سطح شهر می‌باشد. محل قرارگیری این ایستگاه‌ها متناسب با تراکم جمعیت، تعداد سفرها و نیاز مسافران و بر اساس الگوریتم‌های بهینه‌سازی طراحی می‌شود که خود یکی از عامل‌های تاثیرگذار در بحث زیرساخت می‌باشد. برخلاف شکل فعلی حمل و نقل برون شهری که تعداد یک یا نهایتا دو فرودگاه مجهز برای یک شهر وجود دارد، در حمل و نقل هوایی درون­شهری تجهیزات ایستگاه ها کمتر اما تعداد آن‌ها بیشتر خواهد شد.

vtol

دسته‌بندی ایستگاه‌ها

در صنعت هوانوردی برای ایستگاه‌های فرود بالگردها قوانین و مقرراتی وجود دارد اما پرنده‌های عمودپرواز درون شهری که عمدتا الکتریکی هستند شرایط متفاوت‌تری خواهند داشت به طور مثال نیاز به محلی برای شارژ دارند. در حال حاضر با توجه به پیشرفت روز افزون عمودپروازها قوانین و مجوزها در حال کامل شدن است و پیشبینی می شود که این مجوزها تا سال 2026 تکمیل و ارائه شود. قطعا در قوانین ارائه شده تجهیزات و ملزومات ایستگاه های نشست و برخاست عمودی مشخص می‌شوند. در یکی از گزارشات اخیر ناسا با توجه به وضعیت کنونی تاکسی های هوایی و روندی که در حال طی کردن هستند، سه وضعیت برای این ایستگاه‌ها مطرح شده است که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

VertiStation، این نوع از ایستگاه‌ها با تراکم بالا در کل شهر پراکنده می‌شوند و توزیع و پراکندگی آن‌ها باید به نحوی باشد که هر نفر نهایتا با طی مسافت سه دقیقه‌ای به آن دسترسی داشته باشد در این ایستگاه ها تجهیزات مربوط به تعمیر یا اورهال و همچنین تجهیزات مربوط به شارژ و یا سوختگیری آن‌ها وجود ندارد. در ایستگاه‌ها یک و یا نهایتا دو پَد نشست و برخاست وجود دارد و محلی برای پارک پرنده وجود ندارد. این ایستگاه‌ها در مقایسه با انواع دیگر آن هزینه کمتری دارد اما با توجه به آن که تعداد آن‌ها باید زیاد و پاسخگوی نیاز یک شهر باشد بنابراین هزینه زیادی دربردارد و چالش مهمی در بحث زیرساخت می باشد که شاید با مشارکت نهادهای دولتی برای ایجاد این زیرساخت تا حدی این چالش برطرف شود.

VertiPort، این ایستگاه‌ها نقش ترمینال‌های جابه‌جایی مسافر را بر عهده دارد بنابراین باید محل آن‌ها در مراکز مهم شهر قرارگیرد به طور مثال در کنار مراکز تجاری بزرگ، پایانه‌های ریلی و یا مراکز پربازدید تاریخی و گردشگری تا این مراکز به شبکه گسترده حمل و نقل شهری متصل شود. این نوع از ایستگاه‌ها مجهز به تجهیزات شارژ سریع و یا سوختگیری هستند و تجهیزات مربوط به تعمیرات جزئی در آن‌ها وجود دارد. فضای مورد نیاز برای این ایستگاه‌ها بزرگتر از VrtiStationها می‌باشد و امکان نشست و برخاست حداقل دو پرنده به صورت همزمان وجود دارد. در این ایستگاه‌ها با توجه به تعدد تردد مسافران، نیاز به یک سالن انتظار و همچنین چندیدن کارمند به منظور انجام امور مربوط به مسافران می‌باشد.

VertiHub، این ایستگاه‌ها نقش آشیانه‌های هواپیماها را ایفا می‌کنند یعنی مرکزی برای تعمیرات سنگین و اورهال پرنده‌های عمودپرواز می‌باشند، در این ایستگاه‌ها امکان جابه‌جایی مسافر و بار نیز وجود دارد. این نوع ایستگاه که مجهز به تمامی تجهیزات تعمیر و نگهداری می‌باشد فضایی بزرگتر از دو نوع دیگر می‌طلبد. توصیه می‌شود برای هر شهر حداقل احداث یکی از این ایستگاه‌ها ضروری است. در این ایستگاه‌ها فضا برای پارک چندین پرنده موجود می‌باشد همچنین تجهیزات و نیروی انسانی لازم برای ارائه خدمات مسافری و تعمیراتی در این ایستگاه فراهم می‌شود.

از توضیحات بالا این موضوع مشخص می‌شود که پیاده سازی کامل حمل و نقل درون شهری تنها در بخش ساخت ایستگاه، لازمه سرمایه گذاری کلانی است، البته پیش بینی می‌شود به مرور با پیشرفت تکنولوژی و کامل شدن قوانین و مجوزها این زیرساخت‌ها فراهم شود زیرا مزیت‌های این سیستم و بازار بزرگ آن به اندازه‌ای است که نهادهای دولتی و خصوصی را برای فراهم آوردن این زیرساخت ترغیب کند.

در ابتدا دانشمندان و طراحان برای یافتن سوال‌های خود چاره‌ای جز جست و جو در طبیعت نداشتند اما با پیشترفت علم و تکنولوژی و انتشار آن در سراسر دنیا شاید فکر کنید این موضوع کمرنگ‌تر شده باشد در صورتی که هنوز هم پیچیده ترین طراحی‌ها که توسط شرکت های بزرگ دنیا انجام می‌شود با الهام از رفتار طبیعت و موجودات می باشد. در این مقاله قصد داریم به بررسی چند نمونه هوافضایی از این موضوع بپردازیم.

تعریف بایومیمیکری

هرگونه طراحی و یا محصول که جنس، ساختار و یا بخشی از سیستم آن برگرفته از رفتار طبیعت باشد بایومیمیکری (Biomimicry) می‌گویند. الهام گرفتن از طبیعت در بسیاری از صنعت ها بکار گرفته می‌شود از جمله معماری، هوافضا، صنایع دفاعی و … . استفاده از سیستم ها و مکانیزهای موجود در طبیعت باعث می‌شود که مهندسان و دانشمندان در زمان کمتری جواب مسئله خود را پیدا کنند. از دیگر مزیت‌هایی که یافتن پاسخ در طبیعت دارد این است که عموما این جواب­ها بهترین و بهینه­ترین حالت هستند و همواره امکان پیاده‌سازی آن وجود دارد.

برای آنکه انسان بتواند به بزرگترین آرزوی خود یعنی پرواز برسد تلاش زیادی انجام داد تا با تقلید از طبیعت این کار را انجام دهد این موضوع را می‌توان در طرح هنرمند سرشناس لئوناردو داوینچی مشاهده کرد که در نخستین طرح خود به دنبال ساخت ماشین پرنده­ای بود که با تیرهای نازک چوبی و پارچه، مکانیزمی شبیه به بال پرندگان را طراحی کرد. در طول زمان طراحی های بسیاری بر اساس طبیعت انجام شده است در زیر به تعدادی از آن ها اشاره می شود.

تارهای عنکبوت باتوجه به ضخامت کم و استحکام بالایی که دارند همواره مورد توجه مهندسین عمران بوده است و از ساختار هندسی آن به منظور استجکام بخشی به سازه‌های به کار گرفته­اند. در مورد دیگر می‌توان به ساخت زیردریایی‌هایی اشاره کرد که بر اساس ساختار بدنه دلفین‌ها طراحی شده‌است تا با اصطکاک کمتر بازدهی بالاتری داشته باشند. در علم هوافضا نیز این از این دست الهامات فراوان یافت می‌شود، طراحی آیرودینامیک بدنه بمب افکن B2 و طراحی winglet نمونه‌ای از آن‌ها می‌باشد که در ادامه به جزیئیات آن می­پردازیم.

در قسمت انتهایی بال‌های هواپیماهای امروزی بالک‌هایی وجود دارد که از نوع ثابت و یا متحرک می‌باشد. در دو سر انتهایی بال جریان‌های گردابه‌ای وجود دارد که از میزان نیروی برآ می‌کاهد؛ وظیفه این بالک‌ها از بین بردن این جریان‌های گردابه ای می­باشد تا برآیند نیرو برآ افزایش پیدا کند و به دنبال آن مصرف سوخت کاهش پیدا کند. این پدیده عینا در پرواز پرنده‌ها رخ می‌دهد و پرنده به صورت غریزی با تغییر زاویه پرهای انتهایی بال خود با از بین بردن جریان­های مزاحم نسبت پرواز بدون بال زدن (گلاید) خود را افزایش می‌دهد. پژوهش بر روی وینگلت توسط ناسا آغاز شد و از سال 2008 بر روی هواپیماهای تجاری به کار گرفته شد به طوری که استفاده از این بالک ها در هواپیمای بوئینگ 737 مکس علاوه بر کاهش وزن و بهبود عملکرد بال، موجب کاهش 5/1 درصدی مصرف سوخت گردیده است.

موضوع دیگری از الهام از طبیعت در صنعت هوافضا که به وضوح قابل مشاهده است، ساختار کلی هواپیما می‌باشد، این ساختار متدوال بال و بدنه که بسیار شبیه به اندام یک پرنده می‌باشد سالیان درازی است که در صنعت هوافضا به کار گرفته می­شود و به مروز زمان به ساختار یک پرنده در حال نزدیک شدن است، این اتفاق در صنعت نظامی زودتر رخ داده است و در بمب افکن B2 آمریکا بسیار مشهود است. بدنه این هواپیما بسیار شبیه به پرنده شاهین می‌باشد. حذف سکان عمودی و جایگزینی یک سیستم کنترلی پیچیده مهم‌ترین تغییر ساختاری است که فرم کلی این بمب­افکن را مشابه پرنده شاهین کرده‌است.

اگر بخواهیم نگاهی به طرح­های آینده شرکت‌های بزرگ این صنعت بیاندازیم، موضوع الهام از طبیعت در ایده‌های آن‌ها قابل مشاهده خواهد‌بود. در طرح‌های هواپیماهای مسافربری نسل آینده ساختار متداول بال بدنه تغییرات زیادی خواهد کرد به طوری که ضخامت بال و بدنه به هم نزدیک خواهد شد و امکان قرارگیری مسافر در بال به وجود خواهدآمد. همچنین با پیشترفت سیستم­های کنترلی، ساختار سطوح کنترلی تغییر خواهد کرد تا پرنده شباهت بیشتری به ظاهر پرنده‌های شکاری داشته باشد. همچنین ساختار رایج در بدنه هواپیما که شامل بالکهِد، فُرمِر و پوسته است در آینده شامل این تغییرات خواهد شد. بر اساس ساختارهای موجود در طبیعت و با کمک تکنولوژی پرینترهای سه‌بعدی سازه‌هایی به مراتب سبک­تر و مقاوم­تر ساخته می‌شود که جایگزین این ساختارهای قدیمی می‌شود. بخشی از هواپیما ایرباس A350 بر این اساس ساخته شده‌است و در آینده‌ای نزدیک شاهد کاربرد آن در سایر هواپیماهای تجاری خواهیم بود.

تاریخچه

در سه دهه گذشته عرصه‌ی نگهداری و تعمیرات (نِت) دست‌خوش تغییرات فراوانی شده است و اکنون در نسل سوم خود قرار دارد. اگر قرار باشد نگاهی اجمالی به این سه نسل داشته باشیم باید از قبل از جنگ جهانی دوم شروع کرد. زمانی که هنوز صنعت به صورت کامل ماشینی نشده بود و پیشگیری از خرابی تجهیزات برای مدیران اهمیت نداشت برای همین اغلب فعالیت‌های تعمیراتی بوده و آن هم زمانی صورت می‌گرفت که دستگاه دچار خرابی کامل شده بود. ورود به نسل دوم از میانه های جنگ جهانی دوم صورت گرفت، زمانی که ماشین‌آلات پیچیده‌تر و متنوع‌تر شدند و هزینه‌های نگهداری وتعمیرات آن‌ها رو به افزایش بود. این موضوع سبب شد تا سرمایه گذاری‌ها در حوزه سیستم‌های برنامه ریزی و کنترل نگهداری و تعمیرات افزایش پیدا کند و منجر به توسعه تفکرِ اقدامات پیشگیرانه در جهت حفظ کارایی سیستم شد.

نسل سوم که شروع آن بر می‌گیردد به اواسط دهه 70 میلادی، همراه با پیشترفت‌های زیادی بوده است که اکنون نیز شاهد روش‌ها و تکنیک‌های آن نیز هستیم. در این دوره تفکرات حاکم به سمت پیشبینی کردن رفتار یک سیستم قدم برداشت که این موضوع منجر به افزایش طول عمر دستگاه‌ها، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌های نِت شده است همچنین در این دوره معیارهایی چون سازگاری با محیط زیست و بالابردن کیفیت محصول و خدمات وارد عرصه نِت شد. یکی از تکنیک‌هایی که امروزه از آن استفاده می‌کنند پایش وضعیت یا پایش سلامت یک سیستم می‌باشد که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است.

تعریف پایش وضعیت

در اکثر مراجع شش مدل برای خرابی مطرح شده است که سه مدل از آن وابسته به زمان می‌باشد یعنی با گذشت زمان احتمال خرابی در یک قطعه و سیستم افزایش پیدا می‌کند. این مدل از خرابی‌ها در زمان وقوع از خود نوعی هشدار نشان می دهد. این هشدار شکست بالقوه نامیده می‌شود و به صورت شکست فیزیکی قابل تشخیصی تعریف می‌شود. عموما تغییر شرایط یک سیستم به صورت تدریجی اتفاق می افتد و این انحرافات از شرایط نرمال، عموما ورای حواس بشری هستند. بنابراین نیاز به ابزارهایی برای رصد این تغییرات است که بتواند وقوع یک خرابی در سیستم را پیشبینی کنند تا مهندسین تعمیرات و نگهداری، تدابیر لازم برای آن را بیندیشند. به این مجموع فرآیند پایش وضعیت (Condition Monitoring) و یا در برخی موارد پایش سلامت (Health Monitoring) می‌گویند.

پایش وضعیت در هواپیما

بیشتر خرابی‌های که سبب زمینگیر شدن یک هواپیما به مدت طولانی می‌شود، مشکلاتی است که در موتور یک هواپیما رخ می‌دهد. از طرف دیگر هر چقدر یک پرواز تاخیر داشته باشد و یا کنسل شود هزینه‌های سنگینی می‌تواند برای یک ایرلاین داشته باشد بنابراین لزوم پایش وضعیت موتورهای هواپیما همواره مورد توجه بوده است.

در بحث پایش وضعیت موتور (Engine Condition Monitoring)، نرم افزاهای تجاری در صنعت هوانوردی وجود دارد که عموما توسط کمپانی های بزرگ این صنعت توسعه داده شده است. با توجه به شرایط فعلی کشور دسترسی به این منابع مقدور نبوده و علارغم اهمیت این موضوع، فعالیت‌ها در این زمینه بسیار محدود بوده است.

جدیدترین خدماتی که اکنون برای پایش وضعیت موتور در دنیا انجام می شود، خدمات پایش موتور در لحظه (Real-time) است. این برنامه‌ها به این صورت عمل میکند که اطلاعات حیاتی موتور را از طریق ماهواره‌ها دریافت می‌کنند و وضعیت موتور را بررسی می‌کنند در صورتی که نیاز به تعمیراتی باشد دستورالعمل‌های لازم را برای مهندسین تعمیرات نگهداری اعلام کرده تا بلافاصله بعد از فرود هواپیما اقدامات مورد نیاز بر روی موتور صورت گیرد. این اتفاق باعث می‌شود فرآیند عیب‌یابی پیش از فرود هواپیما انجام شود بنابراین زمان ذخیره شده صرف تعمیرات می‌شود و از این طریق، مدت زمان زمینگیر بودن هواپیما به کمترین میزان خود می‌رسد.

نحوه کارکرد نرم افزارهای پایش وضعیت  ECM

همانطور که پیشتر اشاره شد اساس کارکرد نرم افزارهای ECM پیش‌بینی برخی از داده‌های حیاتی موتور است که نشان دهنده‌ی وضعیت سلامت موتور می‌باشد. اما سوال اینجاست این پارامترها کدام است و چگونه می‌توان این پارامترها رو پیشبینی کرد؟

نکته جالب توجه شباهت پایش سلامت انسان و موتور می باشد. در پایش وضعیت موتور عموما سه پارامتر دمای گازهای خروجی (EGT)، جریان سوخت (FF) و سرعت دوران کمپرسور فشار بالا (N2) جهت عیب یابی توسط مهندسان بررسی می‌شود. این درحالی است که برای بررسی وضعیت سلامت یک انسان سه پارامتر دما، فشار خون و ضربان توسط دکتر بررسی می‌شود که این پارامترها به در موتور به ترتیب معادل EGT، FF و N2 می‌باشد. تمامی این پارامترهای موتور در یک هواپیما در بخش‌های مختلفی ذخیره می‌شود اما قسمتی که اطلاعات به راحتی ذخیره و در درسترس قرار دارد بخش QAR (Quick Access Recorder) هواپیما می باشد. بنابراین اطلاعات از این بخش به راحتی قابل خواندن می باشد. این اطلاعات عموما در فرمت یک فایل متنی قابل بازخوانی است.

در تمامی علوم مهندسی و پزشکی همواره پیش بینی یک رویداد بسیار حائز اهمیت بوده است برای همین از مدت‌ها پیش روش‌ها و الگوریتم‌هایی برای این منظور توسعه داده شده است. برای آنکه بتوان برنامه‌ای با قابلیت پیشبینی ایجاد کرد باید بتوان آن را بر اساس داده‌های پیشین تعلیم داد به نحوی که هرچه داده‌های بیشتری به آن داده شود مهارت پیشبینی آن بهبود یابد به این فرآیند که یادگیری ماشین (Machine Learning) گفته می‌شود اساس پیشبینی یک رویداد می باشد. پژوهش‌های اخیر در بحث پایش وضعیت موتور از الگوریتم‌های ژنتیک، کولونی مورچه،  شبکه عصبی و منطق فازی و… می باشد که هر یک مزایا و معایبی برخوردارند.

به طور مثال الگوریتم شبکه عصبی که اساس کارکرد آن الهام گرفته از نرون‌های مغز می باشد یکی از الگوریتم‌های متداولی است که در پایش اطلاعات از آن استفاده می‌شود. برای بهره بری از این مدل، داده‌های موتور سالم در طول یک بازه‌ی زمانی وارد این الگوریتم شده و مدل مذکور بر اساس این داده‌ها تعلیم داده می شود. بنابراین زمانی که شرایط موتور به سمت شرایط غیرطبیعی سوق پیدا کند، می‌تواند پتانسیل خرابی را تشخیص دهد و به مهندسین جهت انجام اقدام تعمیراتی هشدار دهد.

محدودیت­هایی که شبکه عصبی به همراه دارد این است که تنها زمان اقدام تعمیراتی را اعلام می‌کند و توان تشخیص نوع اقدام تعمیراتی را ندارد. این موضوع سبب شده است که در کنار مدل شبکه عصبی از مدل منطق فازی برای تصمیم‌گیریِ درستِ اقدام تعمیراتی استفاده کرد. برای این منظور الگوریتم منطق فازی کمک می‌کند تا علاوه بر تشخیص زمان ایجاد پتانسیل خطر در یک سیستم، توانایی تشخیص اقدام تعیراتی مورد نظر را وجود داشته باشد. به طور مثال با بهره‌گیری از این مدل می توان فهمید که چه زمانی پارامتر جریان سوخت (FF) رفتار غیرطبیعی از خود نشان می‌دهد و برای رفع این موضوع باید کدام یک از اقدامات تعمیراتی را انجام داد. نکته حائز اهمیت این است که با توجه با قابلیت یادگیری این سیستم، با گذشت زمان مدل ما خبره‌تر شده و پیشبینی‌های آن دقیق‌تر شده‌است. اکنون شرکت های بزرگ صنعت هوانوردی در حال ارائه خدمات پایش وضعیت موتور می باشند که با توجه به بانک اطلاعاتی آن‌ها، این خدمات با دقت بالایی در حال ارائه می‌باشد.

علارغم پیچیدگی‌هایی موجود، استفاده از این مدل‌ها، فرآیند پایش سلامت موتور را بسیار بهبود بخشیده است و دقت آن را افزایش داده است استفاده از این نرم افزارها در مراکز تعمیرات سبب کاهش هزینه‌های تعمیرات نگهداری، افزایش زمان بهره‌برداری از هواپیما و افزایش قابلیت اطمینان و ایمنی پرواز می‌شود و با شرایط کنونی کشور لزوم استفاده از آن بیش از پیش احساس می‌شود.