خلبان خودكار

 هواپیماي مسافربري مي تواند به طور خودكار در جهت درست و ارتفاع صحيح پرواز كند، و در مقابل وزش بادهاي احتمالي عكس العمل مناسب نشان دهد. خلبان خودكار هواپيماي مسافربري هواپيما را مطابق يك سري دستور العمل خاص، كنترل مي كند. همچنين سيستم هدايتي وجود دارد كه براي مسيرهاي مشخصي برنامه ريزي شده است. "سيستم هدايت" در هر لحظه موقعيت هواپيما را مي داند، و به خلبان خودكار فرمان مي دهد تا در صورت لزوم جهت يا ارتفاع را تغيير دهد. سيستم هدايت ممكن است اطلاعات موقعيت را توسط امواج راديويي از ماهواره يا ايستگاه زميني نيز دريافت نمايد.

 برخي سيستم ها، به نام سيستم هدايت داخلي، به طور داخلي كنترل مي شوند و موقعيت اوليه هواپيما را دارند و حركت هاي بعدي آن را در هوا اندازه گيري مي كنند.

جهت ياب

سيستم هدايت داخلي از يك سري شتاب سنج استفاده مي كند. اينها حركت را در جهات مختلف آشكار مي كنند به طوري كه هواپيما مي تواند موقعيتش را پيدا نمايد. يك شتاب سنج ساده بسازيد كه چهار جهت شتاب را آشكار كند.

   توصيه مي شود براي اين فعاليت پژوهشي اولياء محترم نيز كمك كنند.

آنچه شما نياز داريد: چسب، مقواي ضخيم، باتري ٤.٥ولتي، سيم روكش دار، كاتر، كاغذ، پيچ گوشتي، مقواي چند لايه گرد با قطري كمتر از بطري، پرگار، خط كش، خط كش فلزي، بطري به قطر ٦سانتيمتر، سيم پيانو، سيخ آهني، مداد، چسب نواري، چاقو، دم باريك، مقواي چند لايه گرد به قطر ٢- سانتيمتر، چهار جا لامپي به همراه لامپ، ورق آلومينيوم، نوار چسب دو طرفه ، توپ لاستيكي متراكم به قطر (حدودي) ٤سانتيمتر (شبيه توپ شيطانك) ، قيچي، سيم لخت كن
١- دايره كوچك را به وسط دايره بزرگ بچسبانيد. ضربدري در وسط دايره بزرگ رسم كنيد و تا كناره آن امتداد دهيد. به كمك نوار چسب دو طرفه، پيكان هاي كاغذي را به انتهاي ضربدر ها بچسبانيد. به كمك سيخ، سوراخي در مركز دايره و چهار سوراخ در اطراف ضربدر (به فاصله ٢.٥سانتيمتر از مركز) ايجاد نماييد.
٢- نيمه بالايي بطري را ببريد. سيم لختي را به دور بطري بپيچيد و به كمك آن محيط بطري را بدست آوريد.  چهار تكه مقوا به بلندي ٥ سانتيمتر و به عرض يك پنجم محيط بطري ببريد. ٥ميليمتر از كناره هر تكه مقوا را خم كنيد.
٣- بين دو لبه خم شده از هر تكه مقوا، نوار چسب دو طرفه بزنيد. انتهاي سيم ٣٠ سانتيمتري را لخت كنيد و روي تكه چسب ها بچسبانيد. روي تمام نوار چسب ها، ورق آلومينيومي بكشيد. هر كدام از اين چهار تكه را با چسب ره داخل بطري بچسبانيد به طوري كه طرف ورق آلومينيومي آن به سمت داخل باشد.
٤- ١٥ سانتيمتر از سيم پيانو را ببريد. به كمك دم باريك، سيم را نگه داريد، با دقت يك طرف سيم را داخل توپ لاستيكي فرو كنيد. اين كار را تا زماني ادامه دهيد كه سيم از كل توپ عبور كند و نسبت به سيم شل نباشد. توپ و قسمتي از سيم (در نزديكي بالاي توپ) را با ورق آلومينيوم بپوشانيد.
٥- سيم پيانو را ابتدا از سوراخ وسطي دايره كوچك و سپس از سوراخ وسطي دايره بزرگ عبور دهيد. سيم را روي سطح بالايي دايره خم كنيد تا محكم شود. چهار سيم (مربوط به چهار ورق آلومينيومي) را از چهار سوراخ باقيمانده روي دايره عبور دهيد. بطري بريده شده را روي دايره كوچك فشار دهيد و با نوار چسب آن را محكم كنيد.
٦- به كمك نوار چسب دوطرفه، جا لامپي ها را در پشت پيكان ها (روي دايره بزرگ) بچسبانيد. ٥ تكه سيم به طول (حدودي) ١٢سانتيمتر ببريد و انتهاي آنها را لخت كنيد. انتهاي يك سيم را به سيم پيانو بپيچيد و با نوار چسب محكم كنيد (همانند شكل روبرو)
٧- باتري را روي دايره بزرگ بچسبانيد. سيم متصل به سيم پيانو را به سر باتري وصل كنيد. هر يك از سيم هاي اتصال را به لامپ (در طرف مقابل) وصل كنيد. سر آزاد لامپ ها و سر باتري را همانند شكل زير وصل نماييد.
٨- شتاب سنج را در دست بگيريد و آن را به ناگاه در يك جهت حركت دهيد. لامپ در جهتي كه شتاب اعمال شده روشن مي گردد.

سيستم خلبان خودكار چگونه كار مي كند؟

سيستم خلبان خودكار به وسيله چند ژيروسكوپ تغييرات در جهت و ارتفاع پرواز را آشكار مي كند. اين ژيروسكوپ ها به چرخش در مي يايند، به طوري كه هميشه يا افقي يا عمودي باقي مي مانند. وقتي هواپيما جهت يا ارتفاعش تغيير مي كند قاب ژيروسكوپ حول محور و چرخ دوار مايل مي شود، و بدين ترتيب سيگنالي به موتور فعال كننده سيستم كنترلي فرستاده مي شود.

شتاب سنج

شتاب سنج ها نقش مهمي در سيستم هدايت داخلي به عهده دارند، و شامل محوري هستند كه به شكل فنري رو سه سيم پيچ قرار گرفته اند.   يك سيگنال ورودي به سيم پيچ وسطي باعث القاي سيگنال خروجي در دو سيم پيچ بيروني مي شود. يك تغيير در سرعت، جهت يا ارتفاع پرواز ، باعث مايل شدن محور به يك سمت مي شود و در نتيجه به يكي از سيم پيچ ها نزديك تر مي شوند. اين جريان خروجي از آن سيم پيچ را تقويت مي كند.  يك كامپيوتر تغييرات سيگنال خروجي را اندازه مي گيرد و بر اساس آن شتاب هواپيما در يك راستا محاسبه مي شود.  سه عدد از اين شتاب سنج ها در هواپيما نصب شده و شتاب در سه راستاي اصلي را اندازه مي گيرند. بدين ترتيب كامپيوتر مركزي دائماً اطلاعات مربوط به ارتفاع، طول و عرض جغرافيايي را بدست مي آورد.