برای مشاهده ویدیوی «خلاصه تصویری» این اختراع اینجا کلیک نمائید
اختراعات علمی: علی پوراحمد | طبقه بندی: اختراعات جدید در ایران و جهان | دسته: اختراعات ثبت شده در ایران و جهان
فرود بدون چرخ هواپیما | فرود اضطراری هواپیما | دستگاه فرود اضطراری هواپیما
◉ مقدمه و اهداف:
در این مقاله بطور مختصر به بررسی اختراع ماشین فرود اضطراری هواپیما میپردازیم.
از 17 دسامبر سال 1903 که اولین هواپیمای سرنشین دار (هواپیمای برادران: اورویل و ویلبر رایت) به هنگام فرود دچار سانحه شد و متلاشی گشت, تا به امروز همچنان سوانح هوایی ناشی از فرود ناموفق ادامه داشته است. یکی از خطرات تهدید کننده در هر پروازی, احتمال فرود اضطراری بدلیل رخ دادن عواملی نظیر وخامت شرایط آب و هوایی، کمبود سوخت, نقص فنی در موتور, سیستم های الکترونیکی و ناوبری یک هواپیما می باشد.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
آمار های تحلیلی تهیه شده از سوانح هوایی نشان میدهد که نزدیک به ۸۰ درصد از کل سوانح هوایی می تواند بصورت مستقیم و یا غیر مستقیم با خطای انسانی مرتبط باشد. محتمل ترین و خطرناکترین زمان رخ دادن سوانح هوایی به لحظه تیک آف (برخاستن) و لندینگ (فرود آمدن) یک هواپیما و همچنین بازه های کوتاه زمانی قبل و بعد از این دو دوره مربوط میشود. طبق برآورد های استخراج شده از آمار هوانوردی , خطای خلبان ۵۳ درصد, نقص مکانیکی 21 درصد و شرایط آب و هوایی 11 درصد از کل حوادث هوایی را تا بحال تشکیل داده اند.
با بررسی لیست تمام سوانح هوایی که تابحال اتفاق افتاده و توجه بر جزئیات هر یک از مراحل پرواز که در آن سقوط رخ داده است، یک حقیقت انکار ناپذیر برای من نمایان شد و آن این بود که عملیات مربوط به فرود و برخاستن هواپیما یکی از پیچیدهترین مراحل تکنیکی و فنی در هر پروازی است که در صورت بروز مشکل فنی در این مراحل, ضریب احتمال بروز حادثه بسیار بالا می رود. بعنوان مثال تقریباً نیمی از کل سوانح هوایی اتفاق افتاده در بین سالهای 1983 تا 2019، مربوط به بازه زمانی تیک آف یا لندینگ هواپیما بوده است. از سوی دیگر در بازه زمانی برخاستن و فرود, حجم بالایی از فعالیتهای فنی و تخصصی بر دوش خدمه داخل هواپیما(crew) و تیمهای فنی هماهنگ کننده و پشتیبان بر روی زمین می باشد که خود نشانگر اهمیت بسیار بالای این دو مرحله در عملیات هر پروازی است.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
ترکیب نقص فنی در سیستمهای ناوبری الکترونیکی, کار نکردن سیستمهای هآیدرولیکی ارابه فرود(Landing gear) و یا شرایط نا پایدار و بد آب و هوایی،
احتمال وقوع یک وضعیت پیش بینی نشده را برای هر پروازی افزایش میدهد. در چنین وضعیت هایی هواپیما مجبور به فرود اضطراری و گاها فرود بدون چرخ بر روی باند میشود که در غالب فرودهای اضطراری, هواپیما دچار سانحه شده و حوادث جبران ناپذیر و ناگواری برای مسافرین رخ می دهد.
علیرغم استفاده از روش های کاهش اصطکاک بدنه نظیر آغشته کردن باند به فوم (کف) برای فرود هواپیمایی که چرخ آن باز نمیشود, اما تاکنون این روش ها در عمل کارایی بالایی نداشته و تضمین کامل و قاطعی برای جلوگیری از بروز حوادث مرتبط با درگ و انحراف هواپیما بر روی باند نبوده اند. دلیل عدم کارایی مناسب چنین روشهایی سرعت بسیار بالای هواپیما در لحظه فرود است که همزمان فشار و اصطکاک گرمایی بالایی در بدنه زیرین هواپیما بوجود می آید. در اکثر مواقع این افزایش دمای ناشی از اصطکاک بدنه با باند, باعث بالا رفتن ضریب فشار و حتی آتش گرفتن بدنه می شود که گاها منجر به انفجار مخازن سوخت هواپیما نیز گردیده است.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
هواپیما های تجاری با توجه به مدت زمان و کلاس پروازی دارای انوع مختلفی هستند که وزن هر یک از آنها بر دو اساس محاسبه میشود. وزن ترافیکی یا «وزن سوخت صفر» (Zero Fuel Weight) که متشکل از مجموع وزن مسافر، چمدان و بار است و «وزن برخاستن» (Take Off Weight) که با اضافه کردن سوخت مورد نیاز هواپیما به وزن سوخت صفر به دست می آید. توجه به وزن یک هواپیما قبل از برخاستن و در هنگام فرود از این نظر حائز اهمیت است که این وزن فشار بسیار زیادی بر روی سازه هواپیما وارد می کند و در صورت ترکیب وزن با عوامل محیطی مانند دما، فشار و رطوبت احتمال آسیب های سازه ای در فرود های بدون چرخ بسیار بالا می رود و گاها حتی هواپیما از وسط به دو نیم میشود.
یکی از دغدغه های همیشگی من در طول سی سال کار کردن در ایر لاین ملی ایران "هما", پیدا کردن یک روش موثر برای جلوگیری از بروز حوادث ناشی از فرود اضطراری هواپیما بود که در نهایت منجر به ترغیب من برای خلق ایده ساختن «ماشین هوشمند لندینگ بدون چرخ هواپیما» شد. هدف من از این اختراع بالا بردن امنیت فرود هر نوع هواپیما و کاهش کامل ریسک خطر بروز حادثه در لندینگ های اضطراری است. با تجهیز فرودگاه ها به «ماشین لندینگ» می توانیم سطح امنیت سلامتی مسافرین و خدمه پرواز را تا حد بسیار مطلوبی بالا ببریم زیرا با توجه بر عدم امکان تضمین صد در صدی کارکرد بدون نقص هواپیما و احتمال بروز نقص های فنی, تجهیز فرودگاه ها به «ماشین فرود اضطراری» می تواند بعنوان یکی از مؤلفههای مهم زیر ساخت حمل و نقل هوایی در حوزه ایمن سازی مورد توجه و استفاده قرار گیرد.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
◉ توضیحات فنی اختراع:
همانگونه که در شبیه سازی کامپیوتری ویدیوی انتهای این مقاله قابل مشاهده است در تعریفی کوتاه, «ماشین لندینگ» دستگاهی است که با بهره گیری از 2 موتور توربوفن, 4 اهرم هآیدرولیکی نگهدارنده و 4 سنسور هوشمند تشخیص سرعت و ارتفاع, امکان فرود امن هر نوع هواپیمایی را بر روی عرشه خود فراهم می کند. بعبارتی «ماشین لندینگ» با حرکت در سرعتی مشابه با سرعت فرود هواپیما امکان آن را بوجود می آورد تا هواپیمای بدون چرخ پس از نشستن بر روی عرشه, توسط 4 بازوی هآیدرولیکی هوشمند سریعا در حالت تعادل نگه داشته شود و سپس سیستم هوشمند «ماشین لندینگ» کنترل سرعت و حرکت را تا زمان توقف کامل بدست می گیرد که در ادامه مقاله به جزئیات نحوه عملکرد قسمتهای مختلف «ماشین لندینگ» می پردازیم.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
من طراحی سازه «ماشین لندینگ» (Automatic Landing Machine) را بر پایه تحمل «وزن برخاستن» (Take Off Weight) یک ایر باس A380 انجام دادم تا سازه «ماشین لندینگ» با داشتن قابلیت تحمل وزن بزرگترین هواپیمای تجاری جهان, امکان فرود بدون چرخ و ایمن سایر هواپیماها را نیز داشته باشد. علاوه بر این وزن خود سازه نیز میبایست با رعایت تعادل ایرودآینامیکی نسبت به ترکیب فشار هواپیما و فشار شتاب حرکت خود سازه بر روی باند محاسبه شود تا در سرعت های بالا ضمن حفظ حالت چسبندگی به باند از انحراف احتمالی «ماشین لندینگ» جلوگیری شود. در حقیقت «ماشین لندینگ» یک نشیمنگاه مستحکم و هم اندازه ابعاد طولی و عرضی یک هواپیماست که توانایی تحمل اضافه شدن وزن هواپیما پس از فرود بر روی عرشه خود را دارد.
بطور کلی سرعت یک هواپیما در هنگام فرود بیشتر از سرعت لحظه برخاستن است. دلیل این موضوع مرتبط است با عواملی نظیر شناور بودن و کاهش اصطکاک در هوا, وجود نیروی شارژ کننده و بالابرنده لیفت در هنگام پرواز, تاثیر سرعت ثابت ارتفاع کروز بر سرعت مرحله کاهش ارتفاع یا نزول و تاثیر سرعت مرحله نزول تا مرحله فرود یا همان تماس چرخها با سطح باند. بعبارتی هر مرحله از سرعت تاثیر کششی و شارژ کنندگی بر روی مرحله بعدی می گذارد و بدلیل قوانین فیزیک میزان کمی از درگ شتاب به مرحله بعد منتقل میشود. در کنار این موارد عوامل آب و هوایی نیز بر کاهش یا شتاب سرعت تاثیر گذار است از اینرو سرعت فرود در هر پرواز بسته به شرایط ذکر شده دارای نرخ متفاوتی بوده و بین ۲۷۵ تا ۲۹۰ کیلومتر در ساعت متغیر است.
◉ برای بزرگ نمایی بر روی هر یک از تصاویر گالری زیر کلیک نمائید:
این موضوع از این جهت حائز اهمیت و توجه است که سرعت حرکت «ماشین لندینگ» میبایست با سرعت بالای هواپیما در لحظه فرود یکسان باشد تا بدنه هواپیما بتواند بدون درگ شدن و در تعادل هم عرض با سرعت «ماشین لندینگ» بر روی عرشه آن قرار گیرد. برای رسیدن به این هدف من از دو پیشرانه توربوفن RB-۹۶۷ (از کمپانی رولزرویس) با کششی برابر با ۲۷۲ هزار پوند (معادل ۱۲۱۰ کیلونیوتن) در این طرح استفاده کردم. با بهره گیری از این دو پیشرانه قدرتمند «ماشین لندینگ» میتواند در کمترین زمان از لحظه شتاب به سرعتی برابر با 290 کیلومتر بر ساعت (معادل 180 مایل بر ساعت) که دقیقا سرعت هم عرض با لندینگ هواپیما است دست یابد. هرچند شتاب دو پیشرانه توربوفن قدرتمند RB-۹۶۷ توانایی رساندن «ماشین لندینگ» به سرعتی برابر با 400 کیلومتر بر ساعت (248 مایل بر ساعت) با حفظ شاخص چسبندگی (Grip) بر روی باند را دارد, اما حرکت در سرعت 290 کیلومتر بر ساعت برای یک فرود بی نقص و ایمن (بعنوان یک استاندارد هوانوردی) قابل قبول و کافی می باشد.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
در بخش سازه, «ماشین لندینگ» به صورت یک عرشه صاف بهمراه چهار بال کنترل کننده تعادل ایرودآینامیکی برای فرود ایمن طراحی شده است. طول این عرشه برابر با 278.87 فوت معادل 85 متر, فاصله دو سر بالهای بزرگ جلو برابر با 262.46 فوت معادل 80 متر, فاصله دو سر بالهای کوچک عقب برابر با 164 فوت معادل 50 متر , ارتفاع عرشه از سطح زمین برابر با 4.92 فوت معادل 1.5 متر , پهنای عرض عرشه برابر با 26.24 فوت معادل 8 متر و پهنای عرض بالها برابر با 4.92 فوت معادل 1.5 متر است. بر روی عرشه 4 بالشتک پلاستیکی (2 عدد در جلو و 2 عدد در عقب) نصب شده است که انعطاف پذیری و تحمل بالایی نسبت به وزن هواپیما دارد. برای حفظ تعادل و چسبندگی هواپیما به عرشه 2 اهرم هآیدرولیکی نگهدارنده بدنه هواپیما در جلوی عرشه و 2 اهرم هآیدرولیکی نگهدارنده در عقب عرشه نصب گردیده است تا هواپیما پس از نشستن بر روی عرشه و قفل شدن اهرم بازوها به دور بدنه, در حالت تعادل کامل قرار گیرد.
««ماشین لندینگ» دارای 4 بال مجهز به چرخ است که وظیفه حفظ تعادل در هنگام نشستن هواپیما بر روی عرشه را بعهده دارند. در زیر هر سمت از دو بال جلو 4 چرخ وجود دارد که کمک می کند عرشه در سرعتهای بالا در خطی مستقیم و بدون انحراف حرکت کند. همچنین برای کاهش ریسک انحراف, دو بال در قسمت عقب عرشه نیز طراحی شده که این دو بال عقب نیز به 4 چرخ مجهز هستند. با بهره گیری از این 4 بال عرشه در وضعیت کاملا متعادل در هنگام ضربه ناشی از فرود قرار می گیرد زیرا به هنگام تماس بدنه هواپیما با بالشتک های عرشه احتمال کمی انحراف و درگ وجود خواهد داشت که با تجهیز عرشه به این چهار بال, احتمال رخ دادن انحراف منتفی و برطرف گردیده است.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
بر روی عرشه 4 اهرم متصل به بازوهای مکانیکی قرار گرفته است. عملیات ترکیبی این 4 بازوی نگهدارنده با دریافت سیگنال الکترونیکی از سوی سیستم هوشمند تشخیص تماس بدنه هواپیما با بالشتک های پلاستیکی انجام می گیرد. همچنین بطور همزمان سیستم تشخیص تماس بدنه با عرشه, متصل است به اتاقک خلبان (Cockpit) تا با هماهنگی بیشتر و بهتر عملیات باز شدن و چرخش 90 درجه ای بازوی مکانیکی به قصد قفل کردن اهرم ها به دور بدنه هواپیما صورت گیرد. علاوه بر آن برای تشخیص بهتر و ایمن تر فرود بر روی عرشه, یک میله الاستیکی (الاستیسیته) با خاصیت ارتجاعی مجهز به چراغ هشدار دهنده و رادار تشخیص فاصله بعنوان ابزاری جهت مکان نمایی و سنجش تراز محورهای عمودی و افقی در جلوی عرشه نصب شده است. عملکرد مهم این میله بدین صورت است که خلبان با هم راستا کردن و تراز کردن وسط دماغه هواپیما با نوک میله مکان نما, مطمئن خواهد شد که هواپیما در موقعیت مناسب برای کاهش سرعت و قرار گیری بر روی بالشتک های پلاستیکی قرار دارد.
«ماشین لندینگ» مجهز به 4 دوربین مدار بسته و کنترل از راه دور بر روی عرشه است. این دوربین ها عملیات فرود را مانیتورینگ نموده و داده ها را آن لاین به برج مراقبت ارسال می کنند تا پشتیبان زمینی بتواند بهتر خلبان را در جریان عملکرد سیستمهای مکانیکی در لحظه فرود قرار دهد. همچنین در این بخش می توان سیگنال های تصویری دوربین ها را بطور همزمان به کاکپیت خلبان نیز ارسال نمود تا خلبان با مشاهده کامل عملیات تماس بدنه زیرین هواپیما با بالشتک ها, تصمیم گیری بهتری برای کاهش سرعت انجام دهد.
◉ اختراع: ماشین فرود بدون چرخ هواپیما
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
با احتساب تعداد 22 عدد چرخ (از نوع پروازی) و نیز تجهیزاتی که بر روی عرشه نصب شده است, «ماشین لندینگ» وزنی معادل 44092 پوند برابر با 20000 کیلوگرم دارد. با این وزن قابلیت لازم برای شتاب گرفتن سریع «ماشین لندینگ» و رسیدن به سرعتی متناسب با سرعت هواپیمایی که در حال فرود است فراهم می شود. این تنظیم سرعت توسط رادار هوشمندی که در جلوی عرشه نصب شده انجام می شود, علاوه بر آن با استفاده از سیستم کنترل از راه دور امکان تغییر سرعت توسط تیم پشتیبان زمینی نیز وجود دارد تا «ماشین لندینگ» و هواپیما به حداکثر میزان برابری در سرعت برسند.
با توجه به حوادث ناگوار و زیادی که بر اثر فرود ناموفق هواپیماهای تجاری و غیر تجاری رخ داده, بهره گیری از «ماشین فرود اضطراری» می تواند بعنوان یک زیر ساخت با اهمیت جهت ارتقای سطح ایمنی در حوزه حمل نقل هوایی مورد توجه و استفاده بهینه قرار گیرد. با تجهیز تمامی فرودگاه ها به «ماشین لندینگ», در حقیقت ما تضمینی متقابل به اعتماد و اطمینان تمام مشتریانی داده ایم که خطوط هوایی را برای سفر انتخاب کرده و انتظار دارند در انتهای سفر خود هیچگونه نگرانی بابت یک فرود امن (حتی در صورت بروز نقص فنی در چرخها) وجود نداشته باشد.
بمثابه سایر اختراعات, این اختراع نیز قابلیت توسعه و ظرفیت بهینه سازی بیشتر را داشته و با تجاری سازی آن می توان کمک شایانی به کاهش حوادث هوایی ناشی از فرودهای اضطراری نمود.
پایان مقاله//
◉ ویدیوی ماشین مخصوص فرود بدون چرخ هواپیما / از دسته «اختراعات علی پوراحمد»
◉ سازنده انیمیشن این ویدیو: علی پوراحمد
◉ سازنده موسیقی این ویدیو: علی پوراحمد
◉ گوینده: علی پوراحمد
◉ زبان: انگلیسی
◉ زیر نویس فارسی: ندارد
درباره مخترع و نویسنده این مقاله 👇 :
سایر مقالات علی پوراحمد :
◉ آیا هوش مصنوعی میتواند خالق هنر و جایگزینی برای هنرمند و خلاقیت انسانی باشد؟
◉ چرا در سینمای ایران ژانر علمی تخیلی وجود ندارد!
◉ عوامل تاثیر گذار در خلق اختراعات, چگونه میتوانیم یک مخترع شویم!
◉ آیا خدا وجود دارد؟ آیا وجدان می تواند جایگزین خدا شود؟
تبلیغات
