Ұшақты басқару кабинасы

Кіріспе

Ұшқыш ұшақ немесе көлік басқаратын аймақ – ұшақтың ұшу палубасы.

Ұшқыш кабинасы немесе ұшу палубасы – ұшақ немесе ғарыш кемесінің алдыңғы бөлігіндегі, ұшқыштың ұшақты басқаруына арналған аймақ. Ұшақтың пилот кабинасында аспаптар панелінде орналасқан ұшу аспаптары және ұшқышқа ұшақты ұшуға мүмкіндік беретін басқару құралдары болады. Көптеген жолаушылар ұшақтарында пилот кабинасы мен ұшақ салоны есікпен бөлінеді. 2001 жылдың 11 қыркүйегіндегі терактіден кейін барлық ірі әуе компаниялары пилот кабинасына қаскөйлердің кіруіне қарсы қорғанысын күшейтті.

Этимология

Кокпит сөзі 17 ғасырда әтеш шайқасына сілтеме жасамай, теңіз термині ретінде қолданылған сияқты. Ол кемедегі борт операторының орнын білдіретін, ал борт операторы кеменің кішігірім "қайығы" болған – осы қайықпен кеме басқа кемеге жуыса алатын немесе адамдарды жағаға жеткізе алатын. "Cockswain" сөзі өз кезегінде "қайық қызметшісі" деген көне ағылшын терминдерінен шыққан (coque француз тілінде "қабық" деген мағынаны білдіреді; ал swain көне ағылшын тілінде жігіт немесе қызметші деген сөз). Кейіннен мичмандар мен мастерлердің шәкірттері кокпитте орналасты, ал ол шайқас кезінде кеме хирургы мен оның көмекшілерінің жұмыс орны ретінде пайдаланылды. Осылайша, 18 ғасырға қарай "кокпит" сөзі жарақат алғандарды тасымалдайтын соғыс кемесінің артқы төменгі палубасындағы аумақты білдіретін болды. Кейінірек осы термин желкенді кемені басқару орынды білдіретін болды, себебі ол да артқы жағында орналасқан және көбінесе шұңқырда немесе "ұяда" болады. Дегенмен, конвергентті этимологияда әтеш шайқасының да қатысы бар. Барнхарттың этимологиялық сөздігіне сәйкес, Лондонда король кабинеті жұмыс істеген ғимараттар (Қаржы министрлігі және Жеке кеңес) "Кокпит" деп аталды, өйткені олар "Кокпит" деп аталған театрдың орнында салынған (1635 жылы бұзылған), ал ол театр 1580 жылдарға дейін әтеш шайқасына арналған "кокпит" тұрған жерде салынған. Осылайша "кокпит" сөзі басқару орталығын білдіретін болды. "Кокпит" сөзінің бастапқы мағынасы 1580 жылдары алғаш рет анықталған, ол "әтеш тауысқайлардың күрескен орны" дегенді білдіреді. Бұл мағына сөздің дамуының екі бағытына да әсер еткені сөзсіз, себебі осы мағынадағы кокпит – үлкен стресс немесе кернеу туындайтын тығыз жабық кеңістік болды. Кокпит, әсіресе жоғары өнімділік көліктерінде, жүргізушінің кабинасын көрсету үшін бейресми түрде қолданыла бастады, және бұл Формула-1 көлігінде жүргізуші отыратын бөлікті сипаттау үшін қолданылатын ресми терминология болып табылады. Әдетте, ұшақтағы кокпит "ұшу палубасы" деп аталады, бұл термин RAF-тың ұшқыш пен екінші ұшқыш отырған үлкен ұшқыш қайықтарындағы жеке жоғарғы платформаны пайдалануынан туындаған. Алайда, АҚШ және көптеген басқа елдерде "кокпит" термині жолаушылар ұшақтары үшін де қолданылады. Моторлы қайық жарысының орындығы да "кокпит" деп аталады.

The word cockpit seems to have been used as a nautical term in the 17th century, without reference to cock fighting. It referred to an area in the rear of a ship where the cockswain's station was located, the cockswain being the pilot of a smaller "boat" that could be dispatched from the ship to board another ship or to bring people ashore. The word "cockswain" in turn derives from the old English terms for "boat servant" (coque is the French word for "shell"; and swain was old English for boy or servant). The midshipmen and master's mates were later berthed in the cockpit, and it served as the action station for the ship's surgeon and his mates during battle. Thus by the 18th century, "cockpit" had come to designate an area in the rear lower deck of a warship where the wounded were taken. The same term later came to designate the place from which a sailing vessel is steered, because it is also located in the rear, and is often in a well or "pit". However, a convergent etymology does involve reference to cock fighting. According to the Barnhart Concise Dictionary of Etymology, the buildings in London where the king's cabinet worked (the Treasury and the Privy Council) were called the "Cockpit" because they were built on the site of a theater called The Cockpit (torn down in 1635), which itself was built in the place where a "cockpit" for cock fighting had once stood prior to the 1580s. Thus the word Cockpit came to mean a control center. The original meaning of "cockpit", first attested in the 1580s, is "a pit for fighting cocks", referring to the place where cockfights were held. This meaning no doubt influenced both lines of evolution of the term, since a cockpit in this sense was a tight enclosure where a great deal of stress or tension would occur. cockpit came to be used informally to refer to the driver's cabin, especially in high performance cars, and this is official terminology used to describe the compartment that the driver occupies in a Formula One car. In an airliner, the cockpit is usually referred to as the flight deck, the term deriving from its use by the RAF for the separate, upper platform in large flying boats where the pilot and co pilot sat. In the USA and many other countries, however, the term cockpit is also used for airliners. The seat of a powerboat racing craft is also referred to as the cockpit.

Эргономиялық

Тұңғыш жабық кабиналы ұшақ 1912 жылы Avro Type F үлгісінде пайда болды; алайда 1920-шы жылдардың басында көптеген жолаушылар ұшақтарында экипаж жолаушылар кабинасында отырғанда ауаға ашық болатын. Әскери бипландар мен алғашқы бір қозғалтқышты ұшақтар мен шабуылдау ұшақтарының пилот кабиналары да ашық болды, кейбіреулері тіпті Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін жабық пилот кабиналарының қалыпты жағдайға айналуына дейін ашық болды. Жабық кабиналар жасаудағы ең үлкен қиындық – терезелерді жасауға қолданылатын материал болды. 1933 жылы Perspex қолжетімді болғанға дейін терезелер ауыр қауіпсіздік шынысынан немесе тез сарғайып, өте тұтанатын целлюлоза нитратынан (яғни, мақтадан) жасалған. 1920-шы жылдардың ортасында көптеген ұшақ өндірушілер алғаш рет жабық пилот кабиналарын қолдана бастады. Жабық пилот кабиналары бар ертедегі ұшақтарға 1924 жылғы Fokker F. VII, 1926 жылғы неміс Junkers W 34 көлігі, 1926 жылғы Ford Trimotor, 1927 жылғы Lockheed Vega, Spirit of St. Louis және 1930-шы жылдардың ортасында Douglas және Boeing компаниялары өндірген жолаушылар ұшақтары жатты. 1950-шы жылдардың ортасына қарай ашық пилот кабиналы ұшақтар, оқу ұшақтары, егін шаңдаушылар және жеке құрастырылған ұшақтарды қоспағанда, дерлік жойылды. Пилот кабинасының терезелері күннен қорғайтын қалқанмен жабдықталуы мүмкін. Көптеген пилот кабиналарында ұшақ жерге қонғанда ашылатын терезелер бар. Ірі ұшақтардың барлық терезелері шағылысқа қарсы жабынмен және мұзды ерітуге арналған ішкі қыздыру элементімен жабдықталған. Кіші ұшақтарда ашық шатыр болуы мүмкін. Көптеген пилот кабиналарында ұшқыштың басқару бағанасы немесе джойстик орталықта (орталық таяқ) орналасқан, бірақ кейбір әскери жылдам ұшақтарда бүйір таяқ оң жақта орналасқан. Кейбір коммерциялық ұшақтарда (мысалы, Airbus, шыны пилот кабинасы тұжырымы) екі ұшқыш та сыртқы жағында орналасқан бүйір таяғын қолданады, сондықтан капитанның бүйір таяғы сол жақта, ал бірінші офицердің орындығы оң жақта болады. Тікұшақтарды қоспағанда, ұшақтың пилот кабинасындағы оң жақ орындық - екінші ұшқыштың орындығы. Капитан немесе командир ұшқыш сол жақ орындықта отырады, осылайша газды және басқа да аспаптарды оң қолымен басқара алады. Бұл дәстүр бүгінгі күнге дейін сақталып келеді, екінші ұшқыш оң жақта отырады. Пилот кабинасының орналасуы, әсіресе әскери жылдам ұшақта, ұшақтардың өндірушілері мен тіпті елдер арасында да стандартталуға ұшырады. Маңызды жетістік – 1937 жылдан бастап Корольдік әуе күштері әзірлеген "Негізгі алты" үлгісі, кейіннен "Негізгі Т" үлгісі, ұшқыштардың аспаптарды сканерлеуін оңтайландыруға арналған. Қазіргі заманғы пилот кабиналарын жобалауда эргономика және адам факторының маңызы зор. Пилот кабинасы дисплейлерінің орналасуы мен функциясы пилоттың жағдайды түсінуін арттыруға арналған, бірақ ақпаратты артық жүктемелемейді. Бұрынғыда, әсіресе истребительдерде, пилоттардың кіре алатын мөлшері шектелген пилот кабиналары болды. Қазір пилот кабиналары әйелдердің ең кішкентай дене өлшемінен бастап ерлердің ең үлкен дене өлшеміне дейін бейімделеді. Әскери жылдам ұшақтың пилот кабинасын жобалауда дәстүрлі "түймелер мен диалдар" көбінесе жоқ. Аспаптар панельдері қазір электронды дисплейлермен толықтай алмастырылды, олар кеңістікті үнемдеу үшін қайта конфигурацияланады. Кейбір қатты сыммен жабдықталған арнайы коммутаторларды тұтастығы мен қауіпсіздігі үшін әлі де пайдалану керек болса да, көптеген дәстүрлі басқару элементтері көп функциялы қайта конфигурацияланатын басқару элементтерімен немесе "жұмсақ пернелер" деп аталатын элементтермен ауыстырылды. Басқару элементтері таяқ пен газға қосылған, бұл ұшқышқа басын жоғары ұстауға және көзін сыртқа бағыттауға мүмкіндік береді – Throttle And Stick (HOTAS) тұжырымы. Бұл басқару элементтері басқа басқару құралдарымен де толықтырылуы мүмкін, мысалы, Helmet Mounted Sighting System (HMSS) көру жүйесімен баспен бағыттау немесе тікелей дауыспен (DVI) басқару. Аудиторлық дисплейлердегі жетістіктер ұшақтың жай-күйі туралы ақпаратты тікелей дауыспен шығаруды және ұшақтың жүйелерін жақсарту үшін ескерту дыбыстарын кеңістікте орналастыруды қамтамасыз етеді. Қазіргі заманғы әуе кемелерінің басқару панельдерінің орналасуы барлық салада біркелкі болып келеді. Жүйеге байланысты басқару элементтерінің көпшілігі (мысалы, электр, отын, гидравлика және қысым) әдетте төбеде, үстіңгі панельде орналасады. Радио құрылғылары әдетте ұшқыштың орындықтары арасындағы тақтаға орнатылады. Автопилот сияқты автоматты ұшу басқару құралдары әдетте жел әйнегінің астына және айнек қалқанының негізіне орналасады. Пилот кабинасын жобалаудағы маңызды тұжырым – Design Eye Position (DEP), яғни барлық дисплейлердің көрінуі тиіс нүкте. Көптеген қазіргі заманғы пилот кабиналарында да интеграцияланған ескерту жүйесі болады. 2013 жылы пилот кабинасының пайдаланушы менюларын навигациялау әдістерін бағалау үшін жүргізілген зерттеуде сенсорлық экран ең жақсы нәтижелер көрсеткен. 2001 жылғы 11 қыркүйекке жасалған шабуылдан кейін барлық ірі әуе компаниялары пилот кабиналарын ұшақ қорғаушылардың кіруіне қарсы нығайтты.

The first airplane with an enclosed cabin appeared in 1912 on the Avro Type F; however, during the early 1920s there were many passenger aircraft in which the crew remained open to the air while the passengers sat in a cabin. Military biplanes and the first single engined fighters and attack aircraft also had open cockpits, some as late as the Second World War when enclosed cockpits became the norm. The largest impediment to having closed cabins was the material used to make the windows. Prior to Perspex becoming available in 1933, windows were either safety glass, which was heavy, or cellulose nitrate (i. e.: guncotton), which yellowed quickly and was extremely flammable. In the mid 1920s many aircraft manufacturers began using enclosed cockpits for the first time. Early airplanes with closed cockpits include the 1924 Fokker F. VII, the 1926 German Junkers W 34 transport, the 1926 Ford Trimotor, the 1927 Lockheed Vega, the Spirit of St. Louis and the passenger aircraft manufactured by the Douglas and Boeing companies during the mid 1930s. Open cockpit airplanes were almost extinct by the mid 1950s, with the exception of training planes, crop dusters and homebuilt aircraft designs. Cockpit windows may be equipped with a sun shield. Most cockpits have windows that can be opened when the aircraft is on the ground. Nearly all glass windows in large aircraft have an anti reflective coating, and an internal heating element to melt ice. Smaller aircraft may be equipped with a transparent aircraft canopy. In most cockpits the pilot's control column or joystick is located centrally (centre stick), although in some military fast jets the side stick is located on the right hand side. In some commercial airliners (i. e.: Airbus—which features the glass cockpit concept) both pilots use a side stick located on the outboard side, so Captain's side stick on the left and First officer's seat on the right. Except for some helicopters, the right seat in the cockpit of an aircraft is the seat used by the co pilot. The captain or pilot in command sits in the left seat, so that they can operate the throttles and other pedestal instruments with their right hand. The tradition has been maintained to this day, with the co pilot on the right hand side. The layout of the cockpit, especially in the military fast jet, has undergone standardisation, both within and between aircraft, manufacturers and even nations. An important development was the "Basic Six" pattern, later the "Basic T", developed from 1937 onwards by the Royal Air Force, designed to optimise pilot instrument scanning. Ergonomics and Human Factors concerns are important in the design of modern cockpits. The layout and function of cockpit displays controls are designed to increase pilot situation awareness without causing information overload. In the past, many cockpits, especially in fighter aircraft, limited the size of the pilots that could fit into them. Now, cockpits are being designed to accommodate from the 1st percentile female physical size to the 99th percentile male size. In the design of the cockpit in a military fast jet, the traditional "knobs and dials" associated with the cockpit are mainly absent. Instrument panels are now almost wholly replaced by electronic displays, which are themselves often re configurable to save space. While some hard wired dedicated switches must still be used for reasons of integrity and safety, many traditional controls are replaced by multi function re configurable controls or so called "soft keys". Controls are incorporated onto the stick and throttle to enable the pilot to maintain a head up and eyes out position – the Hands On Throttle And Stick or HOTAS concept. These controls may be then further augmented by control media such as head pointing with a Helmet Mounted Sighting System or Direct voice input (DVI). Advances in auditory displays allow for Direct Voice Output of aircraft status information and for the spatial localisation of warning sounds for improved monitoring of aircraft systems. The layout of control panels in modern airliners has become largely unified across the industry. The majority of the systems related controls (such as electrical, fuel, hydraulics and pressurization) for example, are usually located in the ceiling on an overhead panel. Radios are generally placed on a panel between the pilot's seats known as the pedestal. Automatic flight controls such as the autopilot are usually placed just below the windscreen and above the main instrument panel on the glareshield. A central concept in the design of the cockpit is the Design Eye Position or "DEP", from which point all displays should be visible. Most modern cockpits will also include some kind of integrated warning system. A study undertaken in 2013, to assess methods for cockpit user menu navigation, found that touchscreen produced the "best scores". After the September 11, 2001 attacks, all major airlines fortified their cockpits against access by hijackers.

Ұшу аспаптары

Қазіргі заманғы электронды пилот кабинасындағы негізгі электронды ұшу құралдары MFD, PFD, ND, EICAS, FMS/CDU және қосалқы құралдар болып саналады.

МКК

Режимді басқару панелі, әдетте ұшқыштың алдында орталықта орналасқан ұзын, тар панель, бағытты, жылдамдықты, биіктікті, тік жылдамдықты, тік навигацияны және бүйірлік навигацияны басқару үшін қолданылуы мүмкін. Ол сондай-ақ автопилотты және автогазды (автошокерді) қосу немесе өшіру үшін де қолданылуы мүмкін. Панельдің өзі әдетте "көзге жарық түспейтін панель" (glareshield panel) деп аталады. MCP – Boeing компаниясы берген атау (бұл атау бұрынғыда аталған бірлік/панельдің жалпы атауы ретінде бейресми түрде қабылданған), ол әртүрлі автоұшу функцияларын таңдауға және параметрлерін орнатуға мүмкіндік беретін құрылғы. Airbus ұшақтарындағы осы құрылғы FCU (Flight Control Unit – Ұшуды басқару бірлігі) деп аталады.

PFD

Басты ұшу дисплейі әдетте пилот кабинасының ортасында немесе екі жағындағы көрнекті жерде орналасады. Ол көбінесе көлбеу индикаторының, ауа жылдамдығы мен биіктік көрсеткіштерінің (әдетте, таспа түрінде) және тік жылдамдық көрсеткішінің цифрлық бейнесін қамтиды. Көп жағдайда бағыт көрсеткіші мен ILS/VOR ауытқу көрсеткіштерінің де түрлері болады. Көп жағдайда қосылған және дайын тұрған автоматты ұшу жүйесі режимдерінің көрсеткіші, сондай-ақ биіктік, жылдамдық, тік жылдамдық және бағыт үшін таңдалған мәндердің белгісі де болады. Пилот бұл дисплейді навигациялық дисплеймен (ND) ауыстыруға мүмкін.

ND

Навигациялық дисплей, PFD-мен жанында орналасуы мүмкін, бағытты және келесі жол нүктесі, желдің жылдамдығы және желдің бағыты туралы ақпаратты көрсетеді. Оны пилот PFD-мен ауыстыруға таңдауы мүмкін.

EICAS/ECAM

Boeing және Embraer компаниялары қолданатын қозғалтқыштарды көрсету және экипажға ескерту жүйесі (EICAS) немесе Airbus компаниясы қолданатын электрондық орталықтандырылған ұшақ мониторы (ECAM) ұшқышқа келесі ақпаратты бақылауға мүмкіндік береді: N1, N2 және N3 көрсеткіштері, отын температурасы, отын ағыны, электр жүйесі, кабина немесе салондағы температура және қысым, басқару беттері және тағы да басқалар. Ұшқыш түйме арқылы көрсетілетін ақпаратты таңдауға болады.

FMS/MCDU

Ұшуды басқару жүйесі/бақылау және/немесе дисплейлік құрылғы арқылы ұшқыш келесі ақпаратты енгізіп, тексеруі мүмкін: ұшу жоспары, жылдамдықты реттеу, бағытталған басқару және т.б.

Сақтық көшірме құралдары

Кокпитте, ең маңызды емес бөлігінде, егер басқа аспаптар жұмысын тоқтатса, жылдамдық, биіктік, кеңістіктегі орналасуы және бағыт сияқты қажетті ұшу туралы ақпаратты көрсету үшін аккумулятормен жұмыс істейтін біріктірілген резервтік аспаптар жүйесі және магниттік компас орналасады.

Аэроғарыш өнеркәсібі технологиялары

АҚШ-та Федералдық авиация басқармасы (FAA) және Ұлттық аэронавтика және ғарыш басқармасы (NASA) пилот кабинасының эргономикалық аспектілерін зерттеді және авиакомпания саласындағы апаттарды тергеді. Кокпит дизайнының ғылымдары: когнитивтік ғылым, нейроғылым, адам-компьютерлік өзара әрекеттесу, адам факторының инженериясы, антропометрия және эргономика. Ұшақтардың дизайны толыққанды цифрлық "шынылы кокпит" қабылдады. Мұндай дизайндарда аспаптар мен өлшегіштер, соның ішінде навигациялық карталар, ARINC 661 деп аталатын пайдаланушы интерфейсінің белгілеу тілін пайдаланады. Бұл стандарт әдетте бір өндіруші жасаған тәуелсіз пилот кабинасы дисплейі жүйесі мен авиаэлектроникалық жабдықтары және қолданушылық бағдарламаларды, көбінесе әртүрлі өндірушілер жасаған дисплейлер мен басқару құралдары арқылы қолдауды қамтамасыз ететін интерфейсті анықтайды. Дисплей жүйесінің жалпы тұжырымы мен оны басқаратын бағдарламалардың арасындағы айырмашылық мамандану мен тәуелсіздікке жағдай жасайды.