שיבה טובה

לפני שנתיים בדיוק, דקות לפני שהגיע לנחיתה בבסיס חיל האוויר בפלמחים, נעלם לפתע מסוק קוברה של חיל האוויר מעל מסכי המכ”מ. אחרי שעות של חיפושים נמצאו שברי המסוק עם גופות שני הטייסים סמוך לקיבוץ רבדים, ממזרח לצומת ראם. כמה שבועות אחר כך התברר כי סיבת ההתרסקות הייתה סדק שלא זוהה בגוף המסוק, סדק שהתרחב תוך כדי טיסה וגרם לקריעה של הרוטור האחורי. בחיל האוויר השביתו מיד את כל מערך מסוקי הקוברה והכניסו אותו לבדיקה כללית. כמה חודשים אחרי שחזרו לטוס, החליט מפקד חיל האוויר, האלוף אמיר אשל, לסגור את המערך המזדקן של מסוקי הקוברה וזאת במסגרת תכנית הקיצוצים הנרחבת בתקציב הביטחון.

אבל מתברר, שממש לפני הסגירה הסופית, אימץ חיל האוויר פתרון חדשני של התעשייה אווירית, לזיהוי סדקים וכשלים בגוף מטוסים – (health monitoring Structural) . על גוף המסוק נמתחו סיבים אופטיים, אשר שימשו כחיישני תנודות והצביעו על סדקים במקומות פוטנציאלים בגוף המסוק.

“למעשה עשינו כאן “יבוא” של טכנולוגיה מעולם התקשורת”, מספר לניו טק עידו קרסל, ראש תחום פיתוח טכנולוגיות מבנים במרכז ההנדסה בתעשייה האווירית. “חברנו לאוניברסיטת תל אביב ולחיל האוויר ויחד יצרנו פתרון לעולם התעופה”.

ה-SHM היא למעשה מערכת ניטור בריאות מבנה במטוסים: שתילת “מערכת עצבים” במבנה תעופתי המאפשרת ניטור של מצבו הפיסי של גוף המטוס. מטרת התכנית היא מעבר מביקורות תקופתיות מתוכננות מראש, לתחזוקה ע”פ דרישה, בהתאם לקריאות המערכת המנתחות את המצב בפועל ומספקות התראה בזמן אמת.

כאשר מערכת כזו מותקנת על מטוס, יש לו חתימה ספציפית משלו, חתימה שניתן להשוות באופן תקופתי לאורך זמן. אם אין תקלה במבנה, החתימה תחזור על עצמה בכל טיסה מחדש.

“הטכנולוגיה הזאת מבוססת על סיבים אופטיים המשמשים כחיישני סיבולת מבנה וטמפרטורה וזאת בנוסף ליתרונותיהם המוכחים בתקשורת נתונים”, מספר קרסל. החדשנות שהתעשייה האווירית הכניסה לעולם הזדקנות המבנה התעופתי מתבטאת בשני אופנים:

הראשון, יישום של טכנולוגית חישה מתקדמת על ידי סיבים אופטיים בעולם הנדסת המבנים. הסיב האופטי הוא רציף ומשמש כחיישן לכל אורכו. כך מתאפשר שימוש דואלי בסיב- גם למדידה וגם כקו תקשורת המעביר את הנתונים – יישום הטכנולוגיה נעשה בשיתוף עם אוניברסיטת ת”א. טכנולוגית החישה הזאת נחשבת לאמינה מאד, מדויקת ואינה רגישה להפרעות חשמליות.

האופן השני הוא האלגוריתמיקה המתוחכמת והיכולת לפענח את קריאות המערכת, התוצאות שמתקבלות מהחישוב המתקדם מאפשרות שיפור בקבלת החלטות מעשיות לטיפול בתקלה.

כיום מיושמת טכנולוגיית SHM בכל מערך ה”שובל” וה”איתן” של חיל האוויר. ה”שובל”, מל”ט התצפית העיקרי של צה”ל, מתוצרת התעשייה האווירית צבר עד כה אלפי שעות טיסה עם המערכת, שהביאה לחסכון של כ-20% מעלות האחזקה שלו.

“אנחנו יכולים לספק כיום פתרון לכל פלטפורמה,” ממשיך קרסל “במטוסים חדשים ניתן לשלב את הסיבים כבר בתהליך הייצור בתוך גוף המטוס עצמו. במקרה של שדרוג מערך קיים, אנחנו מותחים את הסיבים לאורך גוף המטוס מבחוץ ומכסים את הסיב בחומרים מרוכבים, כדי למנוע פגיעה בו ולשמר את היכולת האירו דינמית של הפלטפורמה. מבחינת משקל או ביצועים אין שום שינוי בשל המשקל המזערי של הסיב”.

חברת איירבאס הצרפתית יצרנית מטוסי הנוסעים הגדולה בעולם, הביעה התעניינות במערכות ה-SHM למטוסי הנוסעים האזרחיים שלה. הכיוון הוא הוזלת עלות תפעול כלי הטייס ופתוח תכן קל משקל. על פי התעשייה האווירית פוטנציאל הגידול והשימוש ביישום בעתיד הוא רב. בעתיד ייתכן והטייס יקבל חיווי בזמן אמת על תקלות חמורות שקרו למבנה המצריכות תגובה.

“המעבר של עולם התעופה לשימוש בחומרים מרוכבים מצריך גם שינוי בתהליך האחזקה של המטוסים”, מסביר קרסל “במתכת תעופתית קל יותר לזהות את הפגמים משום שלעיתים קרובות הם בולטים לעין. בחומרים מרוכבים הרבה יותר מורכב לזהות את הפגמים. לדוגמא: אזור הדלתות בגוף המטוס סופג לעיתים קרובות זעזוע מהצמדת גרם המדרגות. אלה אזורים שאנחנו יודעים מלכתחילה שהם מועדים לפורענות ולכן פריסת סיבים אופטיים באזורים הללו, יכולה להתריע בזמן אמת על בעיות. זיהוי מוקדם של התקלה מאפשר תיקון נקודתי פשוט וזול ומניעת התקדמות הנזק. באנלוגיה לרפואה “רפואה מונעת”. הסיב האופטי מציין בדיוק מרבי היכן נמצאת הפגיעה במבנה. גלויי מאוחר של נזק מבנה יכול לגרור לעלויות תחזוקה גבוהות. כך למשל, כאשר מטוס יגיע לנחיתה, בין שאר הנתונים שהוא ישדר לקרקע באשר למצבו (דלק, תקינות מערכות וכו’), יכללו גם נתוני תחזוקת מבנה יועברו לצוותי תחזוקה על הקרקע וזמן יקר ייחסך. ייתכן וזה ישנה בכלל את מדיניות האחזקה של ציים שלמים כאשר עד היום, התפיסה היא להיצמד למדיניות תפעול שמרנית המתייחסת למתאר תפעול חמור. כך, בהינתן ומותקנות מערכות חישה מבוססות סיבים אופטיים על המטוס, כל מטוס יקבל תחזוקה לפי צורך המותאם למתאר התפעול האינדיבידואלי שלו. זה יביא לחסכון משמעותי בעלויות ויאפשר הארכת חייהם הכלכליים של מטוסים מזדקנים”.

ומה לגבי מטוסי קרב? האם גם בסוג הזה של מטוסים ניתן וצריך להרכיב את סיבים אופטיים?

“העניין אפשרי אבל לא בהכרח נחוץ”, אומר קרסל. “במטוסי קרב, הטייס חש כל הזמן את ביצועי המטוס. הוא מתריע אם משהו לא בסדר. הטייס יכול לדווח אם הוא הגיע לנחיתה לא טוב וגוף המטוס ספג מכה, במל”טים אין מי שידווח על כך. מל”ט לא יודע שפגע בציפור או הגיע לנחיתה לא טוב. מל”טים עשויים בעיקר מחומרים מרוכבים ועמוסים בציוד יקר. מעבר לפלטפורמה עצמה ישנם הסנסורים האחראים לביצוע המשימה המבצעית. הביקורת במל”טים היא מורכבת. בשל צפיפות המערכות, נדרש לביצוע הביקורת ציוד ייעודי וטכנאים מיומנים שלא תמיד זמינים בתנאי שדה. חסכון בביקורות מתבטא באופן ישיר במבצעיות גבוהה. נקודה חשובה נוספת בעולם המל”טים, שלא כמו במטוסים מאוישים, המטיס נמצא במרחק מהכלי ולא תמיד ער לשינויים/תופעות המשפיעות על תקינות הפלטפורמה. למשל: רעידות, שינוי יכולת היגוי וכדומה, לכן חשוב שיהיה ניטור תמידי על מצבו של המל”ט”.

תכונה מעניינת נוספת של מערכת ה-SHM היא הסבות מל”טים למשימות חדשות. בדרך כלל נבנה המל”ט בתצורה מסוימת למשימה מוגדרת. אם רוצים לשנות לו את הקונפיגורציה, יש להיכנס למכלול בדיקות ארוך ומורכב, כדי לוודא שאין פגיעה ביכולות המטוס ובמערכות שלו. מערכת ה SHM מאפשרת את המעקב המדויק אחרי הביצועים בזמן אמיתי. “למעשה השימוש ב SHM מאפשר ללקוח גמישות מבצעית שלא הייתה לו קודם. במקרים מסוימים היא יכולה לחסוך עלות של מערך פלטפורמות חדש”.

לאן עוד אפשר לקחת את הטכנולוגיה הזאת?

“לכל מקום שמצריך מדידה מדויקת על פני מרחק גדול”, מסכם קרסל. “אנחנו רואים אותה היום בצינורות תת קרקעיים באוקיינוס, בגשרים ארוכים, בגורדי שחקים בתעלות ובקווי חשמל וטלפוניה. בכל מקום שמצריך אינדיקציה מדויקת מאד ואמינה”.