شبیه ساز پرواز را می‌توان مجموعه‌ای از نرم افزارها و سخت افزار ماشینی برای شبیه سازی مجازی رفتار یک هواپیما دانست که در راستای آموزش و تحقیق در مبحث پرواز و خلبانی می‌توان از آن بهره گرفت.
اولین جرقه تولید شبیه سازهای پیشرفته برای آموزش خلبانان در سال 1920 با شروع جنگ جهانی اول زده شد، دانشمندان این عرصه تصمیم گرفتند ابزار و تجهیزاتی را تولید کننده که بتوان بدون پرواز واقعی، چنین تجربه‌ای را کسب کرد که هدف از این کار آموزش خلبانان جوان بود. البته برخی شواهد وجود دارند که خبر از ساخت شبیه ساز پرواز بلافاصله بعد از تولید هواپیما توسط برادران رایت دارد. دلیل این امر کاملا واضح بوده و آن جلوگیری از آسیب به خلبان در حال آموزش و خسارت‌های گسترده آن است.
استفاده از شبیه سازها موجب شده بتوان با کمترین هزینه، بدون ایجاد آلودگی و ترافیک هوایی پروازی امن و مشابه را شبیه سازی کرد. دانشجویان می‌توانند با استفاده از شبیه ساز پرواز تمامی امکانات داخل کابین و عملکرد هواپیما را به صورت واقعی تجربه کنند. ورود این دستگاه از قرن 20 به عرصه آموزش خلبانی موجب شده جزئی جدایی ناپذیر و ثابت از آموزش خلبانی باشد و استفاده از آن از الزامات فراگیری این علم است.
شبیه ساز پرواز چیست؟
شبیه ساز پرواز را می‌توان مجموعه‌ای از نرم افزارها و سخت افزار ماشینی برای شبیه سازی مجازی رفتار یک هواپیما تعریف کرد که با هدف آموزش و تحقیق در این باره ساخته شده است. از اولین تولیدات شبیه ساز تاکنون پیشرفته‌های عظیمی در این باره صورت گرفته است و شبیه سازهای پرواز در حال پیشرفت بوده و شباهت بسیاری به دنیای واقعی دارند.
استفاده از شبیه ساز پرواز با آخرین تکنولوژی امری ضروری است زیرا که این موضوع از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای ساخت یک شبیه ساز پرواز به دانش‌های مختلفی نیاز است که شامل علم به دینامیک، واقعیت مجازی، برق الکترونیک و کنترل، ساخت و تولید، طراحی صنعتی، هوانوردی و خلبانی و ... است.
کاربرد شبیه ساز پرواز
به طور کلی شبیه ساز پرواز در سه مورد اساسی کاربرد دارد که شامل آموزش خلبانان، تحقیق و بازی و سرگرمی است که در ادامه بررسی شده‌اند.
آموزش
براساس قوانین سازمان بین المللی هوانوردی (ICAO)، گذراندن دوره‌های آموزش با این شبیه سازهای پرواز امری اجباری است و همه خلبانان باید بخشی از دوره خود را با این شبیه سازها بگذرانند. خلبانان در حال آموزش می‌توانند از این طریق حس واقعی پرواز را تجربه کرده و تکنیک‌های پرواز را فراگیرند. کاربردی ترین آموزش در این زمینه آموزش‌های مقدماتی و پیشرفته خدمه پروازی و آموزش شرایط بحرانی و اضطراری پرواز است.
از مزیت‌های چنین آموزشی به خلبانان می‌توان موارد زیر را نام رد:
- کاهش چشمگیر هزینه‌ها شامل حذف هزینه‌های سوخت، فرودگاه و ...
- تضمین جان خلبانان (حذف سوانح آموزش و ...) : دانشجویان می‌توانند با افزایش مهارت و علم خود در این زمینه بر ادوات داخل کابین و عملکرد هریک از آنها مسلط شده که این امر واکنش سریع خلبان در مواجهه با حوادث پرواز را به دنبال دارد.
- تجربه‌ی شرایط بحرانی: منظور از شرایط بحرانی مواردی شامل از کار افتادن هر یک از سیستمهای هواپیما، خاموش شدن موتور، قطع برق هواپیما، آتش‌سوزی در بخش‌های مختلف، باز نشدن ارابه فرود یا شکستن آن، ترکیدن لاستیک روی باند و ... است. البته این شرایط در مورد هواپیمای جنگی متفاوت‌تر است زیرا این خلبان‌ها باید مهارت‌هایی از جمله مدیریت واقعیت‌های مختلف تاکتیکی نظیر نبردهای هوا به هوا، تهدید از جانب انواع ادوات پدافند هوایی، پروازهای جمعی با سایر هواپیماها، اجرای عملیات هوا به سطح و ... را فراگیرند که این امر تنها با شبیه ساز پرواز امکان پذیر است.
- افزایش راندمان: خلبان در حال آموزش می‌تواند با استفاده از شبیه ساز پرواز در هر ساعتی از روز بدون محدودیت و با کاهش هزینه‌ها تجربه پرواز را داشته باشند. با استفاده از شبیه ساز می‌توان در مدت زمانی کوتاه، فازهای پرواز را تجربه و تکرار کرد.
- ارزیابی و ثبت عملکرد: استفاده از شبیه سازهای پیشرفته امکان ثبت عملکرد دانشجو و بررسی آن را دارد.
تحقیق
یکی از کاربردهای شبیه ساز پرواز پشتیبانی از طرح‌های مهندسی است. تست تجهیزات و سیستمهای جدید، بر روی هواپیما کار پرهزینه‌ای است که این مشکل با استفاده از شبیه سازها رفع شده است زیرا این شبیه سازها به مهندسین این امکان را می‌دهند که سیستمهای جدید خود را طراحی و عملکردهای آنان را ارزیابی کنند. همچنین یکی از کاربردهای این سیستم بازسازی حوادث، شناسایی علت آن است. از کاربردهای شبیه سازهای پرواز در زمینه تحقیقات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بررسی و آزمون طرح‌های مختلف بدون صرف هزینه ساخت مدل اولیه
- بررسی رفتار نزدیک به حالت‌های غیر عادی و حادثه آفرین مانند واماندگی هواگرد
انواع شبیه سازهای پرواز
براساس مقررات سازمان هوانوردی اروپا (JAA)، شبیه سازها بر طبق سطح شبیه سازی عملکرد یک هواپیما به چهار دسته کلی تقسیم بندی می‌شوند:
FFS (شبیه ساز متحرک کامل پروازی) : محیط این شبیه ساز کاربردی و تخصصی است. این دستگاه این قابلیت را دارد که کابین هواپیما را به خوبی شبیه سازی کرده تا خلبان بتواند دقیقا شرایط واقعی را تجربه کند. این شبیه ساز می‌تواند آموزش کامل و جامعی را ارائه دهد که از ویژگی آن می‌توان به دارا بودن سامانه حرکتی برای تداعی کردن حس واقعی، سامانه تصویری برای به نمایش گذاشتن محیط پیرامون و سامانه صوتی برای پخش صدای موجود در کابین خلبان و نیز سامانه کنسول استاد خلبان برای کنترل شبیه ساز و بخش‌های سخت افزاری و نرم‌افزاری اشاره کرد. بالاترین رده این شبیه سازها بر اساس هوشمندی، شبیه ساز فضای رزم است که در کنار شرایط محیطی، نیروهای نظامی خودی و دشمن نیز ایجاد شده است.
FTD (شبیه ساز پایه ثابت) : این شبیه ساز پیچیدگی و نیز کامل بودن نوع قبلی را ندارد اما شامل کابینی باز و یا بسته با تجهیزات داخل کابین است. سامانه‌های حرکتی و تصویری در این نوع از شبیه ساز ا وجود ندارد.
FNPT ( شبیه ساز آموزش سیستمهای ناوبری)
BITD ( شبیه ساز سیستمهای اولیه پروازی)
FNPT و BITD از نوع شبیه سازهای ساده تری است که در آن هیچ یک از تجهیزات داخل کابین واقعی نیستند و در آموزش‌های اولیه خلبانی کاربرد دارند.
هزینه ساخت شبیه ساز از سطح BITD تا FFS به صورت صعودی افزایش پیدا می‌کند. البته سطوح ساده‌تری وجود دارند که شامل یک نرم افزار بوده و برای استفاده از آن نیاز به یک کامپیوتر ساده است.
جایگاه ایران در ساخت شبیه ساز پرواز
از ورود شبیه سازهای پروازی به ایران بیشتر از 40 سال می‌گذرد، که نتیجه آن کسب مهارت و تجربه‌های لازم است. اما کار تولید و طراحی شبیه ساز پرواز در ایران از اواسط دهه 70 شروع شده است. تاسیس مرکز طراحی و ساخت شبیه سازهای پروازی در سازمان صنایع هوایی در جهت توسعه، بهینه‌سازی و راه‌اندازی شبیه سازهای پروازی انجام شده است.
این سازمان در طی این سال‌ها توانسته با این فناوری آشنایی یابد و زیرساخت‌ها و لابراتوارهای مورد نیاز را بسازد. همچنین تامین تجهیزات تست و آزمون زیرسامانه‌های شبیه ساز پرواز و تربیت نیروهای متخصص از دیگر فعالیت‌های این سازمان است. یکی از دست آوردهای این سازمان طراحی و ساخت شبیه ساز پرواز هواپیمای مسافر بری در دو نوع FFS و FTD است که مطابق با استاندارد اروپایی JAR-FSTD A بوده و در مرکز طراحی شبیه ساز پرواز سازمان صنایع هوایی تولید شده است.
این شبیه ساز موفق به دریافت گواهینامه صلاحیت از سازمان هواپیمایی کشوری شد. علاوه بر این ساخت اولین شبیه ساز پرواز متحرک هواپیمای سبک سسنا 172 از دیگر تولیدات این مرکز است.
شبیه سازهای غیر نظامی موجود در کشور شامل، ایران 140 (ثابت و کامل)، ایرباس A300-B4، ایرباس A300-600، RJ70-100، بوئینگ 727 است.
شبیه سازهای نظامی موجود در کشور شامل، 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 و بالگردهای مختلفی نظیر بل 206،214، کبری و میل 171 است.
البته به علت محدودیت و استهلاک این شبیه سازها بیشتر آموزش‌ها در خارج از کشور برگزار می‌شود در نتیجه سازمان صنایع هوایی به سبب کاهش هزینه‌ها، تصمیم به راه اندازی بزرگترین مرکز آموزش خلبانی با شبیه ساز پرواز در کشور گرفته است.
منبع :
https://en.wikipedia.org/wiki/Flight_simulator
https://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Flight_Simulator
