יום שבת, 21 בפברואר 2009

מפגשים עם התעשיה

סמיון סמיונוב

במהלך הסמסטר האחרון נערכו בפקולטה שלוש הרצאות שאורגנו ע"י פרופ' עובדיה הררי. להלן סקירה קצרה על הרצאות אלו. מפאת קוצר היריעה, הסקירה מובאת בראשי פרקים ועם דגשים מרכזיים בלבד. הנתונים המספריים המוצגים מופיעים בספרות פתוחה בנושא.

מערכות הגנה בפני טילי קרקע-קרקע – דור המשך
הרצאותו של מר אריה הרצוג, ראש מנהלת תכניות לוחמה בטילי-קרקע-קרקע, משרד הביטחון

רבים נוהגים לדבר בשנים האחרונות על איומי הטילים והרקטות על ישראל. האיום כפי שמוצג בדרך כלל הוא מוכלל, ויש לחלקו לאיומים במספר רמות. ברמה התחתונה ישנן הרקטות הקטנות שברשותן של מיליציות חמושות בעזה (רקטות ה"קסאם"), שמהוות אמצעי טרור יותר מאשר נשק צבאי. ברמה הבינונית ניתן למנות את הרקטות הארטילריות לטווחים קצרים (רקטות אלו מכונות בארץ "קטיושות", על שמן של רקטות ארטילריות מתוצרת בריה"מ ששימשו אותה במלחמת עולם השנייה), שנמצאות בארסנל של התנועה השיעית הקיצונית "חיזבאללה". בקטגוריה זו נכללות רקטות בגדלים שונים (בקטרים של 100 עד 300 מ"מ בערך), מתוצרת איראנית או סינית, שבהן השתמש החיזבאללה במהלך מלחמת לבנון השניה ואף לפני כן. האיום ברמה הגבוהה ביותר הוא טילים בליסטיים, בעיקר נגזרותיו הצפון-קוריאניות של טיל ה"סקאד" הסובייטי, שנמצאים בשימוש בצבאות סוריה ואיראן. בניגוד לשני האיומים הקודמים – הקסאמים והקטיושות – אין המדובר על נשק טקטי, אלא על נשק אסטרטגי, במיוחד אם לוקחים בחשבון את האפשרות של שימוש בנשק בלתי קונבנציונלי בשילוב עם טילים אלו.

ניתן לראות שמקימי מערכות ההגנה בישראל צריכים להתמודד עם טווח רחב של איומים שונים, והתעשיות אכן מחפשות פתרונות עבור בעיות אלו. בהרצאה הוצגו מספר מערכות הגנה לאיומים הנ"ל שמפותחות בהווה:
"כיפת ברזל" – מערכת מתנייעת ליירוט רקטות קצרות טווח (עד 70 ק"מ) ופגזי 155 מ"מ. מפותחת ע"י חברת רפא"ל.
משגר הטילים של מערכת "כיפת ברזל" (איור)


"קלע דוד" – מערכת ליירוט רקטות לטווחים בינוניים וארוכים (70 - 250 ק"מ). הטיל המיירט הוא דו שלבי, ובחרטומו מותקנות שתי מערכות איכון והכוונה - מכ"ם וחיישן אלקטרו-אופטי. מפותח ע"י חברת רפאל במשותף עם חברת ריית'און האמריקנית. המערכת ידועה גם בשם "שרביט קסמים".
"פרויקט החץ" – מכיוון שאויבנו אינם עומדים במקום, והדיווחים מאיראן מראים כי היא שואפת לשכלל את הטילים ברשותה, גם מתכנני מערכות ההגנה נגד טילים בליסטיים ממשיכים לשדרג את המערכות הללו. אחרי חץ-1 פותח חץ-2, וכבר זמן מה שמעלים בתקשורת את האפשרות של פיתוח החץ-3, אף הוא בשיתוף עם ארה"ב.

הדור הבא של מטוסי המנהלים
הרצאתו של מר צבי גנישר, ראש מנהלת הפיתוח של מטוסי המנהלים בתעשייה האווירית

מטוסי מנהלים אינם מוצר חדש של התעשייה האווירית בישראל – מאז תחילת שנות ה-70 יוצרו מעל ל-800 מטוסים כאלו בישראל. בשנת 2001 חברת Gulfstream האמריקאית רכשה את חברת הבת של התעשייה האווירית, "גלקסי איירוספייס", במהלך שהווה עליית מדרגה מבחינת חדירת התע"א לשוק מטוסי המנהלים. כיום מטוסי-G-100/150 ו-G-200 הינם מהבולטים במטוסי המנהלים בעולם.
מטוס מנהלים Gulfstream G200 מתוצרת התעשייה האווירית


בהרצאה נידון ההיבט המערכתי של הנושא. בתכן של מטוסים נהוג להתרכז במערכות קריטיות, כגון מנועים, הגאים, מערכות בקרה וכו'. מערכות כגון מיזוג אוויר או מערכות חשמל לנוסעים הינן דבר משני. במטוסי מנהלים הדבר שונה במעט. הנוחיות ואבטחת איכות הטיסה עולים למקומות הראשונים בבעיות התכן – שכן גם תקלה לא קריטית תפגע ביוקרתו של המותג, ותגרום לירידה במכירות. לכן נדרש לתת תשומת לב גם לפרטים שבדרך כלל חשובים הרבה פחות בתעשיות הבטחוניות והצבאיות.

שאלה מעניינת אחרת היא לגבי הדור הבא של מטוסי המנהלים. ראשית, נראה את ההמשך של הטרנדים הקיימים – המטוסים יהיו חסכוניים ו"ירוקים" יותר, נוחים יותר, רועשים פחות וגם ממוחשבים הרבה יותר (מחשבים עם אינטרנט לוויני יאפשרו להשתמש במטוס כמשרד מעופף).

נושא אחר, שאולי מלהיב יותר מבחינה הנדסית, הוא הרעיון של מטוס מנהלים על-קולי. כידוע, מטוסי נוסעים על-קוליים, כגון הקונקורד (מיזם בריטי-צרפתי) או ה-Tu-144 הסובייטי כללו חסרונות רבים כגון עלות גבוהה, טווח מוגבל, רעש גבוה והשלכות סביביתיות שליליות. עם זאת ולמרות הניסיון הלא-מוצלח, בשנים האחרונות גוברת האמונה בקרב חברות העוסקות בתכנון מטוסים, כי ניתן להתגבר על חלק מהבעיות במטוס על-קולי אזרחי שישמש כמטוס מנהלים. מדובר אמנם בתחום שדורש מאות מליוני דולרים לפיתוח, אבל קיימות הערכות חיוביות לגבי אפשרות של תכנון מטוס מנהלים על-קולי שיהיה יעיל כלכלית, ולכן מספר חברות גדולות עוסקות בנושא. כחלק מהמחקר בתחום, נעשים גם מאמצים לפתח טכנולוגיות שיקטינו את הרעש האקוסטי שנגרם מהבום העל-קולי, לדוגמה פרוייקט Quiet Spike המשותף לסוכנות החלל האמריקאית NASA ולחברת Gulfstream Aerospace.

החלל בשדה הקרב המודרני
הרצאתו של פרופ' חיים אשד, ראש מנהלת לווינים במשרד הבטחון

המלחמות והמבצעים הצבאיים שמנהלות מדינות המערב ובראשן ארה"ב הופכים עתירי טכנולגיה יותר ויותר. חימוש מדויק, תקשורת מהירה בין גורמים שונים, מידע שעובר מיידית משדה הקרב למפקדים, מודיעין בזמן אמת מלווינים וכטב"מים ברמות האסטרטגיות והטקטיות השפיעו לא מעט על הלחימה. את כל החידושים הללו מקובל לקבץ תחת המושג - RMA (ר"ת של Revolution in Military Affairs), שמבשר על מהפיכה של ממש.
שיגורו של הלוויון אופק 7 על גבי משגר "שביט"


תפקידן של טכנולוגיות חלל ב-RMA הינו חשוב מאוד. לוויני תקשורת, לוויני ניווט ולוויני ריגול שמתחלקים – בצורה כללית – ללוויני צילום בתחומים שונים (אופטי, תת-אדום), לוויני האזנה ולוויני מכ"ם (בייחוד לוויני SAR), כל אלו שינו את שדה הקרב. חלקן של הטכנולוגיות הללו בלחימה רק הולך וגדל, ושכלול ופיתוח גובר של הרכיבים האלקטרוניים ממשיך להעלות את ביצועיהם, שלחלקם אנו יכולים להיחשף בשימושים האזרחיים של טכנולוגיות אלו (מכשירי GPS, תצלומי לווין ועוד). גם מבחינה תפישתית וקונספטואלית הדברים לא עומדים במקום: מיקרו וננו-לווינים מבטיחים לבצע במחיר נמוך יותר חלק מהמטלות שעד כה מולאו ע"י לווינים גדולים ומסובכים, שינוי שיאפשר להיעזר בחלל גם לצרכי לחימה ברמה המבצעית והטקטית, ולא רק אסטרטגית (תפישה זו מכונה Responsive Space).

גם לישראל יש חלק חשוב מאוד ב"מהפכה" בתחום. בנוסף לתרומה הגדולה בתחום המערכות המוטסות למודיעין (למעשה חלוציות בנושא), למדינתו יש חלק לא קטן בשימוש בחלל לצרכים הביטחוניים. יכולת השיגור העצמאית והיכולת לפתח ולייצר לוויינים מורכבים, הפכו את ישראל למעצמת חלל בקנה מידע עולמי. בגלל הגבלות ביטחון המידע רוב ההישגים נותרים עלומים, אך על הרבה מן הפיתוחים והחידושים המשמעותיים בתחום ניתן לשמוע בתקשורת.
דוגמאות לחלקה של ישראל בתחום הן לוויני סדרת אופק (השיגור האחרון נערך ב-2007) ששוגרו על גבי משגר ה"שביט" הישראלי ופיתוחו של הלווין טקסאר (פותח ע"י תע"א, ומצוייד במכ"ם מפתח סינתטי מתוצרת אלתא) ששיגורו נערך בתחילת 2008 בהודו והוגדר כהצלחה רבה. על הפירות של לווינים אלו אפשר ללמוד רק מהצצות נדירות של התקשורת (כמו הכתבה על יחידת הלווינים) או מאקסטרפולציה של היכולות בתחום האזרחי (לוויני ארוס הישראלים או מקביליהם).

אולם, חשוב להדגיש כי אף חידוש טכנולוגי, מתוחכם ככל שיהיה, ואף מכפיל איכות לא יחליפו את הגורם החשוב ביותר במלחמה – את החייל, שצריך להיות הן מגובה מבחינה לוגיסטית, והן להיות מחוייב למטרה.
המשך...

פרספקטיבה

מאת פרנק וויקס
תרגום: לאון מינץ

האירוע אשר חנך את המאה השנייה של התעופה הוא שיגור מטוס ללא טייס מעל האוקיאנוס האטלנטי, מרחק 1,900 מייל מקנדה לאירלנד.

בעוד שעולם התעופה נערך לחגיגות ה-100 לטיסה ההיסטורית של האחים רייט, ניסיונאי אחר, בן 77, שם פעמיו אל ניופאונדלנד, קנדה, על מנת לשגר טיסה משלו. בדומה לאחים רייט, 100 שנה לפניו, גם מיינארד היל זכה לפרסום מועט, אך תרומתו למאה הזו שקולה לתרומתם של האחים רייט למאה הקודמת.

אורוויל ווילבור רייט שיגרו אדם לאוויר בתוך מכונה ששקלה 600 פאונד, וטיסתם הראשונה נמשכה 12 שניות. מיינארד היל שיגר מכונה לא מאויישת ששקלה 11 פאונד, לטיסה בת 38 שעות מעל האוקינוס האטלנטי, מקנדה לאירלנד, מרחק 1,900 מייל.

הדחף אשר הניע את היל לבנות את הטיסן הזה, פרט לתשוקה מילדות, היו שיאי העולם של הרוסי פטרוב וליטצ'קובסקי, והימים היו ימי המלחמה הקרה. וליטצ'קובסקי כבר החזיק בשבעה שיאי עולם לגלשנים ומטוסי ים, בפרט שיא גובה של 7,100 רגל. היל כמעט הכפיל את שיאו של פטרוב על ידי קביעת השיא ל-13,320 רגל, ועד 1970 היל כבר החזיק בשיאי שהות, מהירות ומרחק. ב-1992 היל שיפר את השהות ל-33 שעות ו-29 דקות כאשר בנו טס מרחק של 808 מייל.

המרחק הקצר ביותר מעל האוקיאנוס האטלנטי הוא 1,900 מייל (כ-3,000 קילומטר) מניו-פאונדלנד לאירלנד, וזה היה גם המסלול של הטלגרף הראשון ב-1858 ומסלול הטיסה ההיסטורית של אלקוק ובראון במפציץ דו-מנועי ב-1919.

הרעיון של היל היה להתחיל את הטיסה עם בקרת-רדיו ידנית, להעביר לטייס אוטומטי מעל רוב האוקיאנוס ולחזור לטיסה ידנית להנחתה ע"י צוות שהמתין באירלנד. בעיה "קטנה" שצצה להיל היתה שמנוע ארבע-הפעימות שהוא בחר וביצע סביבו את התכן, כבר לא היה בייצור במשך שני עשורים, ולכן היל פרסם מודעה ב-eBay וכך השיג את המנוע.

לאחר תלאות לא מעטות, שיגר היל את הטיסן הראשון ב-8 באוגוסט 2003. ההמראה היתה חלקה והטיסה היתה יציבה עד שלפתע, כעבור 430 מייל, לא התקבל אף אות מן הטיסן. הניסיון השני התבצע ב-9 באוגוסט אך המטוס החל לבצע תנודות כעבור 560 מייל וכעבור יומיים פסקו האותות להגיע מן הטיסן. באורח פלא, כעבור מספר שעות האות חזר והראה טיסה יציבה.

השעות האחרונות היו קריטיות, שכן כמות הדלק חושבה לפי תנאי מזג אוויר נוחים מכפי שהיו בפועל, אך לבסוף הדלק הספיק למטוס כדי להגיע בבטחה ליעדו. דייב בראון, זוכה 6 אליפויות עולם בטיסני רדיו, הנחית את הטיסן באירלנד, סמוך לאנדרטה שנבנתה לציון הטיסה ההיסטורית מ-1919.

נמסר ע"י פרופסור דוד דורבן

הידעת?

הטיסה הטרנס-אטלנטית הראשונה התקיימה בשנת 1919, אז טס צוות של חיל הים האמריקאי בפיקודו של אלברט ריד, מניו-יורק לפלימות', אנגליה. זמן הטיסה הכולל היה כ-54 שעות, שהתפרשו על-פני 23 ימים וכללו עצירות רבות.

אלקוק ובראון המוזכרים במאמר, היו הראשונים לחצות את האוקיאנוס האטלנטי בטיסה ללא עצירות, במשך כ-16 שעות, כשבועיים בלבד לאחר הגעתם של אלברט ריד וצוותו ליעדם באי הבריטי.

שמונה שנים מאוחר יותר, בחודש מאי 1927, ביצע צ'רלס לינדברג את טיסת הסולו הטרנס-אטלנטית הראשונה, כאשר טס מלונג איילנג לפריז ב-33.5 שעות.

בדיוק חמש שנים אחרי לינדברג, ב-20 במאי 1932, הייתה אמיליה ארהרט לאישה הראשונה לבצע טיסת סולו טרנס-אטלנטית, מניו-פאונדלנד לאירלנד.
המשך...

יום ראשון, 8 בפברואר 2009

Did You Say Avionics?

מיכאל טולדנו

"מה זה אויוניקה?”
זאת שאלה שנשאלה על ידי סטודנט מן המנין מהפקולטה "הקטנה והחמודה" שלנו.
הופתעתי מאוד שלא ידע, אז ניסיתי להסביר לו שזה אחד התחומים המאתגרים, המתקדמים והמתפתחים ביותר בתעשיית התעופה בעשור הקודם, ודאי וודאי בעשור הנוכחי ובעשור הבא. ניסיתי להסביר לו, שבימינו מחצית ההשקעות של תעשיית התעופה העולמית מכוונת למערכות אוויוניקה, ושהצמיחה העתידית בתחום כמעט וודאית...

אבל כאשר הסתבר לו שאוויוניקה זה בעצם קיצור של "aviation + electronics" הוא אמר "אהה! זה חשמל, זה לא קשור אלינו, זה תחום של מהנדסי חשמל!"....
בנקודה הזאת של השיחה, הבנתי שהסטודנט הצדיק הזה יצא כל כך בהלם מהקורס "מבוא" להנדסת חשמל, שהחליט שעד כאן בשבילו. ובעצם מכאן נולד הרצון שלי לכתוב כתבה אחת או שתיים בתחום בעיתון הפקולטי, במטרה להזכיר לכולם שהעתיד כבר כאן, ולצעוק שגם לנו, מהנדסי אווירונוטיקה לעתיד (בתנאי שנעבור בהצלחה את חדווא 1 אוויר) יש הרבה מה להגיד ועוד יותר מה לעשות.

אבל אל תבינו לא נכון. הפקולטה כבר פעילה בתחום וקיימים אצלנו חלוצים בעניין, רק שהסטודנט הפשוט לא חשוף לזה, וחבל. כמו שהתורה ירדה לעם דרך משה מסיני, גם היום ה"תורה" צריכה לרדת מ"פסגת מגדל האקדמיה" אל העם הפשוט (אנחנו, הסטודנטים עם 79 ממוצע מצטבר - כולל כל העוברים המותנים...).

אם נסתכל על העבר הלא רחוק נראה שהפקולטה יודעת לחפש, למצוא ולפתח תחומים חדשניים. היא הבינה מוקדם יחסית את החשיבות של כלי הטייס הבלתי מאויישים ונכנסה לזה חזק, ועד היום אנחנו משקיעים במספר רב של פרויקטי גמר המבטיחים לנו "עולם חדש" של כטב"מים: מל"ט, פזל"ט, מזל"ט ,"המל"ט התוקף של יום הדין" ,"המל"ט המתדלק מל"טים" וכו'...
אבל, מאז העולם השתנה: גם האמריקאים הבינו את יכולות הכטבמ"ים, השקיעו מילארדים ועקפו אותנו בסיבוב (הגלובל האוק למשל ממריא מפלורידה, טס לטיול באיראן וחוזר הביתה דרך תל אביב, וכל זה בלי שום מל"ט תדלוק...)

נסיים עם ההקדמות וניגש לעניין. נתחיל בגיליון הזה בנושא חביב, פשוט וחשוב: מערכות תצוגה במטוסים ("פשוט" ו"חשוב" הם מושגים "בלתי-תלויים", בניגוד למה שחושבים).

תחום התצוגות הוא אחד התחומים שעובר היום מהפכה של ממש, וכדי להוכיח את זה נעשה תרגיל קטן. הביטו בתמונות של תא הטיס באותו מטוס (B737) שנלקחו בהפרש של עשר שנים ומצאו את ההבדלים...



התמונה הראשונה שייכת לשנות ה-80 והשנייה לתחילת שנות ה-90, ולא השתנה כמעט כלום: נוספו שעונים שמילאו את החללים הריקים המעטים שנשארו, והטכנולוגיה נשארה זהה. לא בגלל שלא היו מחשבים, תמיד היו ותמיד רצו להכניס אותם, אלה שתכנולוגית ה-LCD לא היתה מספיק מתקדמת ואמינה.


התמונה השלישית שייכת לתחילת שנות ה-2000, והמטוס אותו מטוס.
כדי להבין מה קרה, נתחיל עם קצת היסטוריה. לפני 30 שנה, תא הטייס של מטוס אזרחי ממוצע כלל בתוכו יותר מ-100 מכשירי מדידה. מכשירי הטיסה היו עמוסים במחוונים, קווי רוחב וכל מיני סימנים משונים. קשה להאמין שטייסים הצליחו להבין משהו בתוך הבלגן הזה. בסוף שנות ה-90, תא הטייס התחיל להיות כל כף צפוף בפרמטרים, שהטייסים התקשו לייצר לעצמם תמונה כוללת של מצב הטיסה (situational global awareness).
מסיבה זו NASA השקיעה מאמצים רבים כדי לפתח תהליך שיאפשר למדידות המקוריות (raw data) להיות משולבות בתוך תצוגות ברורות יותר ומיוצגות באופן יעיל יותר, כך שהמצב ייקלט במבט אחד. כך נולד ה-PFD (primary flight display).



המהלך היה כל כך מוצלח שבסוף שנות ה-2000 ה-"glass cockpit" הפך להיות תקן במטוסי נוסעים ומנהלים, ואפילו מעבורות החלל עברו לתצוגות דיגיטליות.
וזאת היתה רק התחלה.
כיום, כמות המידע הנגיש לטייס יכולה להיות כל כך עצומה, שללא אנליזה ואינטגרציה אי אפשר להפיק ממנו אינפורמציה שימושית. צריך לזכור שבסופו של דבר תפקיד התצוגות האלה הוא לעזור לטייס לקבל החלטות. בעצם, בגלל כמות המידע הגענו למצב שהוספת פרמטרים לתוך ה-PFD יכול אפילו לשבש את תהליך קבלת החלטות אלו.
מהנדסים המשיכו לחפש פתרונות, וכך הוחלט שלצד ה-PFD יתוסף MFD (multi functional dispay), שפירושו במילים פשוטות "משחקיית המהנדס".



למה משחקייה? כי החל מעכשיו המהנדס עושה מה שמתחשק לו, כאשר את הקו המנחה מכתיבה חוות הדעת של הטייס, שהוא למעשה מעין לקוח. הטייס יקבע אם התוכנה שימושית, יעלה צורך מבצעי ויבקש פתרונות, אבל הוא לא מודע לפונקציונליות המלאה של המערכת ומה עוד ביכולתו של המהנדס לעשות. מתוך כל הנתונים הנמדדים או הנקלטים במערכת המהנדס יכול לחשב (כמעט) הכל. הוא יכול לדוגמה לחשב מסלול אופטימלי לנחיתה, טווח מקסימלי, ביצועי מנוע, ביצועי מסלול, מיקום במעטפת טיסה ובמעטפת משקל וכו' – וכך שהכל מיוצג בזמן אמת לטייס.
הוא יכול להציג לטייס שערוך של המסלול שלו לפי פרמטרי ה-GPS ,להזהיר אותו מפני פעולה מסוכנת, להציג לו dynamic check list שמתעדכנת כתלות במצב הטיסה...
הכל אפשרי, וכל המחברת של טייס 2 יכולה להשתלב במסך הקטן.
ונכון להיום המצב במטוסים נראה ממש כך:


אז אתם עדיין חושבים שזאת עבודה של מהנדסי חשמל? אני טוען שזה 100% עבודה של מהנדסי אווירונוטיקה וששלב התכנות הוא רק מכשול טכני נוסף בין אחרים! רק לנו יש את הידע הפיזיקלי וההבנה המערכתית הדרושה. לכן עלינו למלא את החלל הריק! יש כל כך הרבה מה לעשות בתחום ה- situational awareness שזה יכול להיות מקור לפרויקטי גמר מאתגרים ורבים בשנים הבאות. אולי זה מה שיעזור לנו להפוך את הפקולטה "הקטנה והחמודה" שלנו ל"גדולה וחזקה".

לסיום, אני רוצה לעורר את הדימיון שלכם. להלן דוגמה של רעיון בשם “GOD'S VIEW” הנמצא עדיין בשלבי מחקר:


הרעיון הוא לשלב את כל המידע מכל המדידים, מערכות ניווט, פקודות בקרה, מפות טופוגרפיות ונתוני GPS בתוך תצוגה אחת המראה את הכל.
זכרו את התמונה הזאת טוב טוב כי זה מה שהולך להיות בכל המטוסים בעתיד הלא רחוק.

המשך...

World of Goo

לאון מינץ

המשחק המקסים הזה הוא עולם עשיר על מסבכים ומבוכים...
World of Goo הוא שילוב מוצלח מאוד של אמנות, הנדסה וקוד-פתוח, בתוך משחק מחשבה אחד, שנוצר על ידי שני מפתחים לשעבר של EA. האתר המפורסם Eurogamer קרא למשחק זה "Physics' latest, purest, and most brilliant gift."


המשחק מבוסס על הסימולציה Tower of Goo, אשר זמינה להורדה חופשית מכאן.

מטרת המשחק הינה לבנות מסבך יעיל ככל האפשר, תוך שימוש במספר מזערי של "אבני בנין". בכל שלב יש מגבלה תחתונה אחרת על כמות אבני הבנין שבאפשרותכם להשתמש.

"גו", על פי מילון רב-מילים, הינו "חומר צמיג או דביק". גושי הגו, כאשר שמים אותם זה לצד זה, יוצרים קשרים אלסטיים בין אחד לשני ומאפשרים בניית מבנים מורכבים כגון גשר, גלגל, מגדל וכדומה. המטרה הינה לבנות מסבך כזה אשר יגיע לצינור השאיבה וישאוב לתוכו את כל כדורי הגו שנשארו.

כל השלבים מעוצבים בטעם טוב ומהווים חלק מסיפור מסגרת מרגש על חלקיקי הגו שמנסים לעזוב את הביוב ולצאת אל העולם הגדול, בעזרת כושר בנית המסבכים שלכם.
המשחק מחולק לחמישה פרקים, ובכל פרק שלבים שונים כאשר לכל שלב גרפיקה ומוזיקה משלו.

מגדלי בבל


המשחק זוכר כמה אבני בנין חסכתם, ואיתם עליכם לבנות את המגדל הגבוה ביותר בעולם. בו-בזמן ניתן לראות לאיזה גובה כבר הגיעו אנשים אחרים על פני הפלנטה (דורש חיבור לרשת).

שני שיאים ראויים לציון (נכון לרגע כתיבת שורות אלו) הם 41 מטר עם 300 גוו, של watson מגרמניה, ו-37.1 מטר עם 293 גוו של herminator מהולנד. טבלת ההישגים המלאה.

קוד פתוח

המשחק נבנה על גבי תוכנות קוד-פתוח רבות, כגון: SDL למנוע הגרפי, Open Dynamics Engine לסימולציה הפיזיקלית, irrKlang לסאונד ו-TinyXML לאנימציה ושמירת נתונים.[מקור: ויקיפדיה]

רכישה

המשחק, בגרסתו החלונאית, נחת ממש עכשיו על המדפים, ומחירו אחיד בעולם ועומד על 20$.
גרסאות לינוקס ומקינטוש תשוחררנה בקרוב.

ה-Goos תלויים בכם!

המשך...

מן המסד עד הטפחות: הפעלה ישירה של מנוע סרבו דרך המחשב

לאון מינץ

כולנו כותבים תוכניות במחשב. זה מתחיל בסמסטר הראשון בקורס שפת C ולא מסתיים כמעט אף פעם. במאמר זה נלמד איך לחבר בין שורות הקוד הצבעוניות לבין ה"ברזלים" אותם הן אמורות להפעיל...


במסגרת הקורס "בעיות נבחרות במכניקה הנדסית" של הפקולטה להוראת המדעים, הייתי צריך לגרום למנוע סרבו להסתובב על ידי פקודה מהמחשב. פונקציונליות שכזו היא די טריויאלית בעולם שלנו, ולראיה: הגאי הטיסנים מופעלים באמצעות שלט רחוק. אז כן, אפשר לקנות בקר שיעשה את זה, אבל המגבלה היחידה שהיתה לי היא, מן הסתם, העלות.

מהו מנוע סרבו?

מנוע סרבו הוא מנוע מיוחד אשר קובע את האוריינטציה שלו לפי אות הכניסה, בשיטת אפנון רוחב דופק (מוסבר בסעיף הבא). המנוע מורכב ממנוע DC, מפחת, חיישן מיקום ומעגל אלקטרוני המבקר את פעולת המנוע.
לדוגמה, אם אנו מעוניינים להטות את הגה הכיוון של הטיסן שלנו ב-°5, נשלח פקודה מתאימה למנוע. כעת התפקיד של המנוע לשמור על הטיה של 5 מעלות, על אף שמופעלת התנגדות של הרוח. לצורך זה המנוע מודד את הסטייה של ההגה מ-5 מעלות ומתקן בהתאם, על ידי משוב.
תחום התזוזה הטיפוסי הינו °120, ואכן, רוב השימושים של הסרבו הם של בקרת מיקום. לעומת זאת, במעבדה מדעית רוב הניסויים יצריכו שימוש במנועים עם תנועה רציפה. על מנת לאפשר תנועה רציפה, ניתן לבצע שינוי במנגנון הבקרה (קצר במערכת המשוב).

אפנון רוחב דופק (Pulse Width Modulation)

בשיטת אפנון רוחב דופק (PWM), אספקת הזרם לצרכן אינה רציפה אלא בצורה של דפקים קצרים. הערך הממוצע של ההספק תלוי ביחס הזמנים של הפעלה/הפסקה באספקת האנרגיה לצרכן[1]. פעולה זו מתוארת באיור הבא.

בשיטת PWM, לעצמת הזרם יש רק שני מצבים: I=Imax ו-I=0.
כפי שניתן לראות באיור, הגל הריבועי מתאפיין במשך זמן בו הוא מקבל את ערכו המקסימלי, ובמשך זמן שבו הוא מקבל את ערכו המינימלי, וסכומם הוא זמן המחזור של הגל.
טווח הזמנים של Imax עבור מנוע סטנדרטי הוא 920μs – 2120μs, כאשר 1250μs מציין את מצב האמצע, והזמן המומלץ עבור I=0 הוא‏ 14ms-20ms[2].

בקרה בשיטת PWM באמצעות מחשב מבוססת על לולאות השהייה לפרקי זמן קצובים, המתאימים לצורת הגל הרצויה.
אם כן, הקלט של מנוע הסרבו הוא גל ריבועי אשר צורתו מציינת את המיקום הזוויתי שבו ציר המנוע צריך להיות.

חיווט

למנוע הסרבו הטיפוסי שלושה מגעים – שניים למקור מתח (5-6V) ועוד אחד לבקרה, אשר "נסגר" בהדק השלילי של מקור המתח (או באדמה – ויחובר להארקה).
לכל סרבו יש אורכי גל אופיניים משלו, אשר משתנים מיצרן ליצרן.

אזהרה: אספקת מתח הגבוה ממתח העבודה של הסרבו או החלפה רגעית של הקוטביות עלולה לשרוף את המנוע מיידית.

חיבור LPT – מוטיבציה


מדובר ביישום שלא דורש השקעה כספית מעבר לרכישת המנועים.
היישום הוא פשוט ולא דורש שום אלקטורניקה נוספת.
האמיצים במיוחד יכולים לנסות להפעיל את הסרבו דרך כרטיס הקול של המחשב...

חסרונות

היציאה המקבילית הינה מיושנת ואינה מופיעה יותר במחשבים חדישים.
חיווט רשלני עלול לשרוף את לוח-האם של המחשב.
ביצועי המחשב משפיעים על פעולת המנוע.

כללית, עקרון הפעולה הוא[3]:
  1. שליחה של 1-לוגי ליציאה דיגילית.
  2. המתנה של מספר מילישניות.
  3. שליחה של 0-לוגי ליציאה דיגיטלית.
  4. המתנה של מספר מילישניות.
  5. חזרה על כך כמה עשרות פעמים בשניה.

מבוא לתכן לוגי...

כל אחד מ-8 הפינים של היציאה המקבילית יכולים להיות בשני מצבים לוגיים – 1,0 – ולכן 8 הפינים מסוגלים לייצג מספר בן 8 סיביות. כמות המספרים שניתן לייצג היא אפוא 28=256 ולכן טווח המספרים המתאים להפעלת 8 מנועי סרבו שונים במקביל הינו0-255.













































#ביטדצימליבינארי
2D0100000001
3D1200000010
4D2400000100
5D3800001000
6D41600010000
7D53200100000
8D66401000000
9D712810000000

דוגמה: נניח כי לכל פין של היציאה המקבילית מחוברת נורת LED. על מנת להאיר את ה-LEDs ה-3,5,9, עלינו לשלוח את המספר הבא ליציאה המקבילית:

‏ (2+8+128)d=(138)d=(10001010)b

היות שבערוץ הפלט של יציאת LPT יש 8 סיביות, מחשב אחד יכול לבקר בו-זמנית את פעולתם של 8 צרכנים, שכל אחד מהם פועל בבקרה דו-מצבית. בדוגמה זו נפעיל צרכן אחד בלבד, דרך המחבר הראשון (D0).

התממשקות אל היציאה המקבילית

במערכות הפעלה מיושנות (non-multitasking, 16bit) כגון MS-DOS, Win3x, ניתן להריץ קוד פשוט אשר ניגש ישירות אל היציאה המקבילית[4].
אולם רק מערכות הפעלה של 16 ביט מאפשרות גישה ישירה ליציאות המחשב. מערכות לינוקס וחלונות NT ומעלה לא יאפשרו גישה ישירה ליציאה המקבילית. לכן יש לאפשר גישה זו עם דרייבר מתאים (giveio בחלונות והרשאת root בלינוקס).

פייתון וחבילת pyParallel

פייתון הינה שפת תכנות עילית מודולרית המריצה פקודות בשיטת interpreter וזמינה עבור מערכות ההפעלה הנפוצות (חלונות, לינוקס, מק).
חבילת pyParallel[5] מאפשרת גישה נוחה מאוד ליציאה המקבילית והינה למעשה החבילה הבלעדית, ככל הידוע לי, עם פונקציונליות כזו.

התקנה

1. התקינו את פייתון[6].
2. התקינו את pyParallel.
3. התקינו את giveio[7].
4. רוב משתמשי לינוקס יצטרכו להקליד את הפקודה הבאה על מנת לאפשר גישה ליציאה: rmmod lp

הפעלה

הכנסו לפייתון על ידי הקלדת python בשורת הפקודה.
הפעולה הראשונה היא import, בדומה ל-include המוכר משפת C. לאחר מכן נתחיל לשלוח ביטים ליציאה:
>>> import parallel
>>> p = parallel.Parallel()
>>> p.setData(1)
הדוגמה הבאה מזיזה סיבית 1 ב-4 סיביות ימינה:
>>> p.setData(1 << 4)

קוד לדוגמה

בדוגמה הבאה נגדיר פונקציה המקבלת כפרמטרים שני זמנים: אחד עבור I=0 ואחד עבור I=Imax.
#!/bin/env python

import time
import parallel

p=parallel.Parallel()
p.setData(0)

def my_sleep(sec):
c = time.clock()
while time.clock() - c <>
pass

def startInfLoop(Time1,Time0):
time1=float(Time1)
time0=float(Time0)
while(1):
p.setData(0)
my_sleep(Time0)
p.setData(1)
my_sleep(Time0)

מקביליות

על מנת לשלוט על יותר מסרבו אחד, יהיה צורך בתכנות מקבילי ובקרת תהליכים עם סמפורים וכדומה. לפייתון יש את האפשרויות האלו, אך נושא זה מורכב למדי.

לקריאה נוספת

סימוכין

[1] וקס, שלמה, בקרת תהליכים באמצעות מחשב, מהדורה ניסויית, הטכניון, 1988.


המשך...

Phun: לא רק כיף...

לאון מינץ

Phun התחיל בתור פרויקט מאסטר לתזה של אמיל ארנרפלדט, סטודנט לתואר שני במחלקת מדעי המחשב של אוניברסיטת Umeå, שוודיה. אך המשחק הממכר הזה זכה לקהל יעד רחב הרבה יותר מקהל ה-Science center המקומי, לו יועד הפרויקט במקור.


נוסחאות לא תראו כאן...


המפתח מגדיר את הפרויקט בתור "2D physics sandbox", אך אם להיות יותר מדויקים, מדובר למעשה במשחק דינמיקה אינטראקטיבי, שבו הציורים שלכם קמים לתחייה ומתנהגים כמו בעולם דו-מימדי אמיתי (או לפחות מאוד משתדלים).

בינתיים, חברת Algoryx Simulation מיהרה לרכוש את הזכויות וכעת ארנרפלדט מועסק שם בהמשך הפיתוח של ה"משחק".
בגרסה החדשה התווסף פקד pen-tool שמצייר שובל של האוביקט בתנועה, ו-sketch-tool שהוא פקד מתוחכם אשר מבצע פעולות תלויות-הקשר.

מטוס דו מימדי?


בעקרון, זה לא ישים. מה שכן אפשר לעשות זה פרופיל בזרימה, כאשר הזורם הוא מים שנופלים בהשפעת הכבידה.
הרעיון הוא לחבר פרופיל ל"עוקץ" (כמו במנהרה), כאשר העוקץ מעוגן במרחב ע"י ציר. כדי שהקרוסלה הזו לא תתחיל להסתובב בהשפעת הכבידה חיברתי קפיצים לעוקץ.
מה אני אגיד לכם..? מציאותי זה לא.
אז הנחת הרצף לא תקפה, ויש החזרה מהסביבה, והקפיצים לא ממדלים בצורה טובה את המציאות, ומהירות המים לא קבועה, תנאי קוטה לא מתקיים ואפקט קואנדה לא מתרחש. אבל לפחות קיבלנו שיש עילוי ולא ההפך, וזה מה שחשוב בדו"ח ניסוי...
אני משאיר לקוראים הסקרנים להוסיף זנב ולאמת את הנוסחאות של טיס 2. או שלא.

מודלים מוצלחים יותר...

עלעול קצר בתוצאות החיפוש של youtube חושף עולם מורכב ומגוון של אפשרויות.

מחשבון אנלוגי


שעון דיגיטלי-אנלוגי


מחזור קרנו (הפוך)


אקדח – הכל כולל הכל


סימולציה של מלחמה ו-3 שביתות ברצף



המשך...

באוויר העולם

ולדימיר קרפ

לא פחות מאשר הדברים הנשארים באוויר, הגיליון הנוכחי של "באוויר העולם" יעסוק בדברים שלא הצליחו להישאר באוויר, אולי כתזכורת לכולנו להקפיד ולעשות עבודה וטובה, ואולי שיש דברים אותם לא ניתן למנוע עם כל הרצון הטוב.

זה התחיל בנובמבר שעבר כשמטוס F-15C של המשמר הלאומי האווירי של מדינת מיזורי בארה"ב התפרק באוויר בזמן טיסה. הטייס הספיק לנטוש, אך נחבל קשות בזמן הנטישה. החקירה הראתה שהסיבה להתפרקות הייתה כשל מבני של קורת אורך בגוף המטוס. ייתכן והדבר נבע מפגם באותו המטוס הספציפי, אך בחיה"א האמריקאי קרקעו את כל המטוסים מאותו הדגם לזמן ממושך, והתחילו לזעוק לקונגרס על הצורך בקניית מטוסים נוספים מדגם F-22 שיחליפו את מטוסי ה-F-15 שנעשה בהם שימוש רב במשימות הביטחון השוטף בעוד והמטוסים ההולכים ומזדקנים. עד כה לא אושר תקציב נוסף, וצי החמקנים החדשים עומד להגיע ל-183 מטוסים בלבד.

התגלתה הסיבה להתרסקות נוספת - מפציץ חמקן מסוג B-2 באי גואם בסוף פברואר השנה. הסיבה הייתה הימצאות מים במספר חיישני המטוס, דבר אשר גרם למערכת השליטה לקבל נתונים שגויים על מהירות הטיסה, ולתת היגוי לגלגול ו"אף למעלה" מוגזם בהמראה. כתוצאה מכך המטוס הזדקר והתרסק. לאחר שלא הצליחו להשתלט על המטוס, נטשו אותו שני הטייסים ונחתו לאחר שסבלו מפצעים. התרסקות זו היא הראשונה למטוס מסוג זה, אחרי 75,000 שעות טיסה ללא התרסקויות ב-20 שנות שרותו. מחירו של מטוס B-2 הוא 1.4 מיליון דולר.

B-2
מפציץ אמריקאי נוסף התרסק לאחרונה, הפעם מדגם ה-B-52 הוותיק, גם הוא בסמוך לאי גואם. ב-21 ליולי המטוס יצא לטיסת אימונים, אך התרסק עם כל אנשי הצוות על הסיפון. הסיבות המדויקות לתאונה לא ידועות, אך ההתרסקות שברה רצף יוצא דופן של הפעלה בטוחה, שכן הפעם האחרונה בה התרסק מטוס מדגם זה הייתה בשנת 1994, אז התרסק מטוס שהתכונן לתצוגה אווירית עקב טעות אנוש.
B-52H
אולי במקריות תזמון מעניינת, באותו החודש התחילו בהוצאה משירות של 18 מטוסי B-52H, הדגם היחיד של המטוס שעדיין בשימוש. בסופו של עניין יישארו בשירות האמריקאי 76 מטוסים כאלו בלבד. הטיסה הראשונה של מטוס B-52 התקיימה בשנת 1952, ודגם H, החדש ביותר, נכנס לשירות בשנת 61'.

שני המקרים הללו מסכמים שנה לא מוצלחת למפציצים האמריקאים ומצטרפים לאיבודו של מפציץ מדגם B-2B באפריל. המטוס שחזר מטיסת אימון עלה באש לאחר נחיתתו בבסיס בקטאר, ועל פי דיווחים נשרף כליל, לאחר שהתחמושת שנשא התפוצצה. לצוות שלום.

חיל האוויר החליט להחליף את מטוסי ה"צוקית" (פוגה מאגיסטר) הותיקים במטוסי T6 מתוצרת "הוק ביצ'קרפט" האמריקנית. המטוסים החדשים ישמשו לאימון פרחי הטיס בשלבים המתקדמים של הקורס, וכן ירכיבו את הצוות האווירובאטי של חיל-האוויר. אם תאושר העסקה, צפוי מטוס ראשון להגיע לישראל כבר בחודשים הקרובים.
T6
מטוסי ה"צוקית" יוצרו והגיעו ארצה בראשית שנות ה-60, ובנוסף להחלפת מטוסים ישנים בחדשים, העסקה צפויה להוזיל את עלויות התפעול של טיסות האימון בצורה משמעותית. המטוסים החדשים מסוגלים לבצע טיסה אווירובטית מלאה ומצוידים במערכות ניווט משולבות GPS, תא טייס מדוחס וכיסאות מפלט.

לווין ששיגרתם התקלקל, מסרב לענות לפקודות, ועומד ליפול בחזרה לכדור הארץ. מה אתם עושים? אם אתם ארה"ב, אתם יורים בו. וכך קרה שלווין ריגול ששוגר ב-2006 החל לאבד גובה. ממשלת ארה"ב, בטוענה שמיכל ההידראזין שעל הלווין עלול להיפרץ ולסכן אנשים באזור הנחיתה (שלא לדבר על הסכנה הגדולה יותר לחשיפת הטכנולוגיה הסודית שבלווין במידה וייפול במדינת אויב) הורתה לצי האמריקאי ליירט את הלווין. הימאים נענו לקריאה, ובפברואר השנה הלווין יורט ע"י טיל SM-3 ששוגר מספינת הטילים USS Lake Erie. המעניין בדבר הוא שהטיל נועד במקור ליירט טילים בליסטיים, אך הפרשה שימשה גם להוכחת יכולת הטיל ליירט עצמים בחלל.
SM-3 start from USS Lake
בסוף יולי הוצג לציבור מטוס ה-White Knight 2, ממשיכו של הWhite Knight- בתוכנית החלל הפרטית של חברת Scaled Composites. המטוס ישמש "ספינת אם" לשיגור מטוס החלל Space Ship 2, שמיועד לשאת תיירים למסלול תת-אורביטלי נמוך (כ-110 ק"מ).
טיסות מסחריות צפויות להתחיל אחרי ניסויי טיסה, לקראת 2010, ובשלב הראשון ישלמו נושאי החלל הנלהבים ,000$200 על טיסה בת שעתיים וחצי. לאחר מכן המחיר צפוי לרדת לכמה אלפי דולרים בודדים.
והבטיחות? לדברי מתכנן המטוס, ברט רוטאן, "[המטוס] מתוכנן להיות בטוח לפחות כמו מטוס נוסעים משנות ה-20. אל תצפו לרמות בטיחות של מטוסים בני ימינו שהתפתחו במשך 70 שנה".
White Knight 2
ובעוד שאחדים מבני הכוכב שלנו חושבים איך לצאת מהאטמוספרה, ביפן דווקא חושבים איך לשגר משהו בחזרה. ליתר דיוק, איך לשגר בחזרה משהו העשוי מנייר. מדענים מהפקולטה לאווירונאוטיקה באוניברסיטת טוקיו תכננו ובנו מטוס מנייר מיוחד עמיד לחום, ובחנו אותו במנהרת רוח שמהירויות של מאך 7 וטמפרטורות של 230 מעלות צלסיוס. התכנון הוא לשגר מטוסי נייר רבים ממעבורת חלל, בתקווה שינחתו בשלום על היבשה, ויצליחו להגיע בחזרה למעבדות האוניברסיטה בעזרת אנשים נדיבים. טרם נקבע תאריך לשיגור שכזה.


המשך...

פרוייקט הלביא: מנייר השרטוט לאבטיפוס

מערכת זמן-אויר

ב-1979 התעשייה האווירית החלה לעבוד על מטוס קרב ישראלי חדש. 8 שנים אחר כך, על חודו של קול בממשלה, בוטלה התוכנית ונסתם הגולל על אחד הפרוייקטים הגדולים והשאפתניים בתולדות התעשיות הבטחוניות בישראל. ראיון עם פרופסור עובדיה הררי, מנהל פרוייקט הלביא מהרעיון ועד לביטולו.

שלום עובדיה. נתחיל מההתחלה – מתי החל למעשה תכנון המטוס?

העבודה על הלביא התחילה בעצם ב-1979. בתעשייה האווירית ביצעו בדיקות היתכנות למטוס חדש והוגדרו הדרישות הבסיסיות – כדי שבשלב מאוחר יותר ניתן יהיה להעביר למקבלי ההחלטות. תהליך זה קרוי בעגה המקצועית "תיכון קונספטואלי" – הוא נמשך כמעט שנתיים לפני ההכרזה על הפרוייקט. חייבים להשקיע כסף בתיכון מוקדם, רק בשביל הסיכוי לזכות במכרז. כשהפרוייקט יוצא לדרך, הרבה דברים כבר צריכים להיות מוכנים. אני ניהלתי את נושא התיכון המוקדם, ולאחר ההכרזה מוניתי גם למנהל הפרוייקט. למעשה השתתפתי בפרוייקט במשך כמעט עשור – מהתיכון המוקדם ב-1979 ועד הביטול ב-1987.

החלום שלנו היה למעשה לפתח מטוס אידיאלי בהתאם לצרכים של חיל האוויר. כל ממשק האדם-מכונה, זה משהו שאי אפשר לעשות במטוס קנוי, אלא רק בפיתוח. הכוונה היא לאופן שבו הטייס יכול, עם יד אחת על הסטיק והשנייה על המצערת, לתפעל את כל המכשירים. הקמנו אז צוות עבודה שהורכב מעשרות טייסים בחיל האוויר ואספנו מהם את כל הדרישות. זה מה שמתאים לצרכים של חיל האוויר שלנו, וזה מה שחיפשנו.

צריך להבין שהאנשים היום, הם אותם האנשים שהיו במלחמת העולם השנייה, כלומר לא חלה התקדמות פיזיולוגית. לעומת זאת המורכבות של מטוסי הקרב השתנתה ללא היכר. אז היה רק סטיק, מצערת ותותחים – היום בכל מטוס יש המון חיישנים, קוקפיט זה עולם ומלואו. החוכמה היא לשלב את כל היכולות האלו באדם שלא התקדם באותה המידה. מה שדרוש הוא לתת לטייס רק את הכלים הכי חשובים, את המינימום, כי הטייס לא יכול להתמודד עם כל המערכות בו זמנית. התאמת המטוס לצרכים שלנו זה דבר מאוד חשוב.

הצירוף הנכון של מקבלי ההחלטות הגיע כאשר עזר וייצמן היה שר הביטחון ונתן דחיפה לפרוייקט. הוא האמין שישראל צריכה מטוס קטן שישלים את ה-F15 וה-F16, לא יבוא במקומם. הרעיון לא היה לפתח מטוס דומה להם, כי הם היו קיימים בארה"ב ועלויות הפיתוח יקרות מאוד.

בניגוד ללימודים שלנו, בהם אנו מקבלים כלים לפיתרון בעיות הנדסיות, העבודה על פרוייקט הלביא הייתה במובנים רבים התחלה מאפס, וכללה התמודדות עם דברים חדשים שטרם נראו בתחום.
נשמח אם תוכל להציג חלק מההאתגרים ההנדסיים והטכנולוגיים שעמדו בפני צוות פרוייקט הלביא.

במהלך התיכון המוקדם הוכנסו אלמנטים שהיו חדשים גם בישראל וגם בקנה מידה עולמי. למשל נושא פיתוח מערכת בקרת טיסה דיגיטלית. רק ל-F16 היה את זה בזמנו. כמובן שלא היה לנו שום דבר להתבסס עליו – הכל היה מסווג, וחברות מסחריות לא משחררות מידע כזה, גם לא בתשלום. זה באמת היה אתגר רציני. ישראל פיתחה לפני זה מטוסי מנהלים, את הערבה (מטוס תובלה קל – המערכת) – זאת אומרת שהיה ניסיון בפיתוח, אבל לא מטוסים מורכבים. מטוס קרב הוא המטוס המורכב ביותר וכולל הרבה מערכות ודרישות.
פיתוח מערכת בקרה זה דבר מאוד רציני המלווה בסיכונים, מכיוון שבניגוד לרוב המערכות במטוס, זו מערכת קריטית לטיסה (Flight Critical), שבה טעות אחת יכולה לגרום לאובדן המטוס. השקענו המון במערכת הזו ועשינו את זה בארץ לבד. היה קבלן משנה אמריקאי שעשה את המחשב, אבל התכנון והלוגיקה היו שלנו.

חידוש אחר היה בתחום השח"מ (שטח חתך מכ"מ – המערכת). זה נושא שהיה בחיתוליו בכל העולם, היה עד אז רק בארה"ב והוגדר סופר-מסווג. ידענו שזה קיים ושלא נוכל לשים את היד על זה, אז התחלנו לפתח את זה לבד. השפענו על התצורה של המטוס כדי להקטין את החתימות – הקטנו את הכונס, פיתחנו כיפת מכ"מ שמקטינה את הקרינה שלו.
נושא חשוב נוסף שהיה הוא גילוי ירי טילים על המטוס. עד התקופה ההיא היו מגלים טילים באופן ויזואלי בלבד, מה שהשאיר זמן קצר מאוד לתגובה, ובדרך כלל היה מאוחר מדי. בתעשייה האווירית באו עם רעיון לפתח מכ"מ ללא אנטנה מסתובבת, שמכסה את כל החרטום. המכ"מ תוכנן כך שיתן התראה על כל דבר בטווח של 360 מעלות שיש לו מהירות סגירה ביחס למטוס, ברדיוס של קילומטרים רבים. המכ"ם עצמו תוכנן בצורה שונה מהמכמים הרגילים בעלי אנטנות מסתובבות. במבנה הזה של מכ"ם הזו האנטנה קבועה ולא מסתובבת – השינוי של הקרן נעשה ע"י שינוי פאזה ולא ע"י סיבוב פיזי של המכ"מ. היום הטכנולוגיה הזו שנקראת Phased Array (מערך מופע) מאוד נפוצה בעולם, אבל לפני 25 שנים, היינו בין הראשונים להציב את זה על מטוס.

דרישה נוספת שנאלצנו להתמודד איתה הייתה נשיאת חימוש רב. יותר חימוש גורם להגדלת הגרר, שמקטין את מהירות הטיסה, ומוריד את שרידות כלי הטיס. עבדנו על חימוש קונפורמי – זה היה תחום קיים, אבל לא מאוד מפותח. הכוונה היא שמחמשים שני טילים בטור, בזה אחר זה, והגרר קטן בהרבה ביחס לתצורה של שני טילים זה לצד זה. ככל שמדובר ביותר טילים – החיסכון בגרר גדל. פיתחנו מטוס עם כמעט ארבעה טון חימוש, מטוס קטן שיכול לחדור ב-0.85 מאך.

עוד תחום שחידשנו בו היה השימוש בחומרים מרוכבים. החלטנו להשתמש בחומרים מרוכבים עבור אלמנטים גדולים כדי לחסוך במשקל. כל הכנף ומייצב הכיוון היו מחומרים מרוכבים. בישראל זה היה חידוש אדיר. נעזרנו בנושא הזה בקבלן משנה אמריקאי – חברת Grumman, למדנו בעזרתם איך לפתח את הנושא.

גם אינטגרציית המערכות הייתה יחסית חדשה בשבילנו. מדובר בהמון מערכות מורכבות – למשל מערכת האוויוניקה שכוללת מכ"מ, צגים, תקשורת, ניווט, לוחמה אלקטרונית – וצריך שהכל יעבוד ביחד. זו רמת מורכבות גדולה ועתירת תוכנה. רוב המערכות הללו לא קריטיות לטיסה, אבל הבעייתיות באיבוד אחת מהן ברורה. התחלנו אז לשלב את המערכות והקמנו את מעבדת האינטגרציה. בעצם בנינו אז את היכולת בנושא הנדסת מערכות.

ניהול קבלני משנה היה אתגר בפני עצמו. התמודדנו עם המון קבלני משנה שעבדו על מאות מערכות מורכבות ויקרות, שצריכות היו להשתלב יחד. לא פשוט לנהל את הכל כך שזה יעמוד בלוח הזמנים ויתחבר כמו שצריך. היום זה נשמע בסיסי, אז זה היה מורכב, בעיקר כשמדובר במערכות חדשות בפיתוח – לא מערכות קיימות שרק צריך לאחד. זה דרש מהנדסים טובים במחלקות הרכש שינהלו את הנושא. נדרשו מהנדסים שיפקחו על כל ספק וספק – מהנדסים ברמה גבוהה מאוד, ומדובר על מאות ספקים בו זמנית.

למה הפרוייקט בוטל בסופו של דבר?

ראשית, צריך להבין שמדובר היה בפרוייקט גדול מאוד, מעבר למה שמצופה היה ממדינת ישראל. הרבה דברים במדינה שלנו לא פרופורציוניים לגודל ולאוכלוסיה, למשל חיל האוויר שלנו שגדול מזה הצרפתי או האנגלי. הרי עוד צריך לזכור שהעבודה על הלביא הייתה לפני העלייה הגדולה מבריה"מ, והאוכלוסיה הייתה קטנה יותר.

מי שדחפו במקור את הפרוייקט היו עזר וייצמן, משה ארנס ומנחם בגין. בשלב מסוים הגענו למסקנה שאין מספיק מימון. ארנס פנה לארה"ב והצליח לשכנע אותם לתת אישור להמרת חלק מכספי הסיוע שמועברים לישראל לשקלים, על מנת שניתן יהיה להשקיעם בתעשייה בארץ. למעשה עד אז הכסף הועבר רק בדולרים, והוגבל לרכישות מארה"ב. ארנס שכנע את האמריקאים שזה אינטרס שלהם, הדבר התקבל והם הסכימו להמיר חלק מהכסף, 250 מיליון דולר בשנה. זו הייתה למעשה תמיכה אמריקאית ישירה בפרוייקט הלביא, זה היה הישג אדיר.

אחרי שבגין פרש קמה ממשלת אחדות לאומית בראשות יצחק שמיר, ויצחק רבין מונה לשר הביטחון. רבין היה ידוע בכך שהוא לא אהב פרוייקטים גדולים, הוא האמין שאת הדברים האלו צריך לקנות מארה"ב. את הלביא הוא קיבל בירושה ואישר להמשיך בפרוייקט, אבל בשלב מסויים החלו בעיות בתקצוב הפרוייקט. התקצוב לפרוייקט היה בצורת Cost – לא היה תקציב מוגדר מראש, אלא הועבר תקציב כל הזמן בהתאם להוצאות. היו המון שינויים בדרישות ועלות גדלה מ-700 – 800 מיליון דולר ל-1.5 מיליארד. לא היה אז גורם מטעם משרד הביטחון עם מספיק עוצמה, שיכל להתנגד ללחץ חיל האוויר לבצע שינויים, שגרמו לעלייה הדרמית בעלות. הממשלה בצדק החליטה לבדוק את הנושא מחדש.

גם בארה"ב התחלף אז הממשל. הממשל החדש לא רצה לתמוך בפרוייקט והעדיף שישראל תרכוש מטוסים אמריקאים. מצד שני, הם גם לא רצו לעצור את הסיוע הכלכלי. במקום זה הם נתנו אפשרות בחירה, הם הציעו את ה-F16, הציגו אותו כמטוס שעומד כמעט בכל הדרישות של הלביא, ובמחיר נמוך יותר. הם גם הבטיחו להגדיל את ההקצבה בשקלים מ-250 מיליון ל-400 מיליון, בתנאי שהלביא יבוטל. עד הלביא הם אפשרו שימוש בכספי הסיוע רק בארה"ב, ופתאום הציעו 400 מיליון דולר בארץ.

למעשה נוצר מצב ששר הביטחון לא היה בטוח בנחיצות הפרוייקט, והאמריקאים התחילו לפתות אותנו בכל מיני דרכים לבטל את הפרוייקט, ובמשרד הביטחון לא היה מישהו שיפקח כמו שצריך על הברז של הכסף. השילוב הזה הביא לכך שהבינו שהפרוייקט לא הולך לשום מקום. באוגוסט 1987 הייתה הצבעה בממשלה, והפרוייקט בוטל עם רוב של 12 מול 11 קולות. זו הייתה החלטה קשה. כבר היו אז שני דגמי אב-טיפוס באוויר והשלישי היה בדרך. מיליארד דולר שכבר הלכו לפיתוח.

אבל פותחו בכסף הזה גם טכנולוגיות שימושיות, לא הכל בוזבז.

ללא ספק, היה ידע שנרכש וטכנולוגיות שפותחו, אבל יכולנו להגיע אליהם בהשקעה של 300 או 400 מיליון דולר, בהחלט לא הסכום שהושקע בפועל. ידע רוכשים באמצעות עשייה – אתה יכול לדעת את התאוריה אבל עדיין לא לנהוג ברכב, זה לא מביא לשום מקום.

האם לדעתך ישראל של היום מסוגלת להוציא לפועל פרוייקט כזה?

עברו מאז הביטול עשרים שנה והעולם הולך לכיוונים של מטוסים עוד יותר מסובכים ומורכבים. במציאות הזו, פשוט אין לנו את התקציב להתחרות בדברים האלו. היום הייתי מציע לחשוב פעמיים לפני פרוייקט כזה, במיוחד לאור העובדה שאפשר לשים פחות כסף בתחום המל"טים, שמסוגלים לעשות הרבה מהעבודה הזו.

לפני מספר שנים, גורם מתעשייה בטחונית רוסית, הצהיר בראיון טלוויזיוני שרק ארבע מדינות – ארה"ב, רוסיה, צרפת ובריטניה – מסוגלות לפתח מטוס קרב באופן עצמאי לגמרי, על כל חלקיו. האם לדעתך זה נכון גם היום?

אותן ארבע מדינות עדיין מסוגלות לכך, אבל היום גם סין והודו כבר בשוק הזה. הודו מפתחת במשך שנים מטוס – הוא עדיין בפיתוח, אבל ראיתי אותו באוויר. גם הסינים מפתחים מטוסים חדשים. האם ישראל יכולה? אולי, אבל עם הרבה כסף – אני לא הייתי מפתח.

בתחילת פרוייקט הלביא עלו הרבה שיקולים. האם לדעתך היו גם שיקולים מעבר לצורך המבצעי? דוד עברי, מפקד חיל האוויר, אמר שלפעמים פיתוח מקומי מאפשר לפתוח חלקים מהשוק הבטחוני האמריקאי.

השיקול העיקרי לפרוייקט הוא כדאיות כלכלית – כמות ההזמנות. בהתחלה דובר על 150 – 200 מטוסי לביא לחיל האוויר, ותכננו להשתמש במטוסים אמריקאים להשלים צרכים נוספים. בלי כמות הזמנות גדולה אין טעם לפתח את המטוס, כי עלויות הפיתוח יקרות מדי. בדיעבד הביטול של הלביא הביא לרכישה מסיבית יותר מהמתוכנן של מטוסים מארה"ב.

שיקולים נוספים בפרוייקט היו הסיכוי לפיתוח הטכנולוגיות, שיכולות לשמש לצרכים נוספים, וגם האפשרות לייצא אותו בעתיד.

אחד הלקחים העיקריים מהפרוייקט הוא שגם פרוייקטים גדולים ויפים מתים בגלל כסף. אפילו אם יש צורך, תכנון ופיתוח –יכולים לבטל את הפרוייקט, פשוט כי אין מספיק כסף. אפילו האמריקאים קנו 180 מטוסי F22 במקום 700 שדובר עליהם. בגלל זה ה-F35 גם מתוכנן מראש לייצוא, ארה"ב לבדה לא מצדיקה כלכלית פיתוח של מטוס כזה.

מה דעתך על פיתוח פרוייקט בסדר גודל כזה? האם הפרוייקט היה שווה את ההשקעה מבחינה טכנולוגית?

מדינת ישראל היא לא מדינה רגילה. בשום מדינה דומה לא היו מפתחים מטוס קרב כפי שעשינו. ישראל הבינה מוקדם מאוד שהעתיד הוא בפרוייקטים טכנולוגיים – המוביל הארצי, הקמ"ג – אלו פרוייקטים משנות ה-50. כבר אז הבינו את החשיבות של זה, למרות תקופת הצנע שהייתה. בשנות ה-80 היו לנו הרבה יותר כלים. ישראל היום נמצאת במקום הרבה יותר מתקדם ממה שהייתה מגיעה בלי ההחלטות האלו.

אבל ללביא הייתה הצדקה, אם היה צרכן. זו הייתה הבעיה המרכזית – הממשלה לא הייתה בטוחה בעצמה. שמיר ורבין לא הנחו את הצבא לאמץ את הלביא, ולמעשה השוק צומצם מאוד והפך ללא כדאי. עם זאת, מובן שהרבה טכנולוגיות היום מבוססות על טכנולוגיות שפותחו עבור הלביא.

הרבה אנשים אומרים שאין הבדל מהותי בין הלביא, ל-F16 ול-J10 הסיני. תוכל להצביע על ההבדלים?

את ה-J10 הסיני אני לא מכיר מבחינת מערכות. ה-F16 לעומת זאת היה אצלנו מתחילת שנות השמונים, היה לנו הרבה מידע עליו. אני חושב שכשעובדים בפרוייקט כזה, צריך להתחיל מ"להעתיק" את המערכות הבסיסיות – דלק, הידראוליקה, אין בזה דבר רע. אין טעם לפתח מערכות כאלו, את הכסף הגדול צריך לשים במערכות המתקדמות, אלו שיצעידו אותנו קדימה.

פרופסור עובדיה הררי הוא בוגר מסלול העתודה האקדמית ולמד לקראת תואר ראשון ושני בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון. ב-1970 הצטרף לתעשייה האווירית, והיה המנהל והמהנדס הראשי של פרוייקט הלביא. לאחר ביטול הפרוייקט, שימש כמנהל מפעלי "להב" ו"מלמ" ומאוחר יותר מונה לסמנכ"ל התעשייה האווירית ומשנה למנכ"ל לתפעול. בשנת 2006 פרש מהחברה והצטרף כפרופסור לסגל הפקולטה. פרופסור הררי הוא חתן פרס ביטחון ישראל ב-1969 וב-1975, וחתן פרס ישראל לטכנולוגיה והנדסה ב-1987.
המשך...

The passion for everything that flies

Niek Beckers

The title of this article covers it all; everybody who has come in contact with an air- or spacecraft immediately loves it. It is certainly the case for the students of the Faculty of Aerospace Engineering of Delft University of Technology in the Netherlands. I would like to give you an impression of our faculty; covering its students, facilities and student projects.

Flying classroom

Educating more than 1,800 students and having 228 staff members and 91 PhD students, the faculty is one of the largest faculties entirely devoted to Aerospace Engineering of Delft University of Technology. Every year, approximately 400 freshmen enroll for the study and this figure is growing by the year! Moreover, the faculty is strongly internationally oriented. An increasing number of Aerospace Engineering students studies abroad for a semester, participates in an internship or conducts the graduation project in a foreign company. Thanks to the many partnerships all over the world, students can go almost anywhere. A partnership even exists with Technion – Israel Institute of Technology.

Besides the three year bachelor programme, the faculty offers several specific educational programmes for the master degree, ranging from aerodynamics to dynamics and control of aerospace vehicles and space engineering. These master programmes aim to educate the student to the typical ‘Delft Engineer’, an engineer that has a broad knowledge and experience in working in teams.

Facilities

The faculty has a large variety of facilities for eductional and research purposes. These facilities are used for students throughout the total bachelor and master curriculum. Even in the first year, the students will make use of these facilities, which will be elaborated more lateron. As you can imagine, this practical experience really gives students an idea of how, for instance, their calculations on a centre wing box work in 'the real world'.

One of the most prestiguous facilities is the SIMONA flight simulator. This is a six-degrees-of-freedom simulator which is built by several groups of the university. In this unique simulator, research is done with respect to new flight control algorithms or man-machine interactions. And therein lies one of the unique points of SIMONA; it has a glass cockpit which can be programmed to the researchers' wishes: It can resemble a large airliner or a small helicopter. Researches such as the ‘Tunnel in the Sky’, in which a tunnel is projected for the pilot through which he needs to fly, are conducted in SIMONA.

SIMONA
Next to the simulator, the faculty has, in cooperation with the Dutch Aerospace Laboratory, a Cessna Citation II ‘Flying Classroom’. In the second and third year, two test flights are conducted for students, in which they assess several Eigen-modes of the aircraft, as well as a parabolic flight, an unforgettable zero-g experience!

The students can also make use of a cleanroom, which is located in the faculty. In this cleanroom, a mini-satellite has been recently built by students, and later launched. The cleanroom is a valuable asset in order to give students a hands-on experience in building space systems.

Moreover, we have several wind tunnels, ranged from a large open-jet wind tunnel to a hypersonic wind tunnel and an aircraft hangar, in which a large collection of aircraft parts is used for education. Students can have a look at how some structural pieces are made by the aircraft manufacturer. Amongst others, the collection consists of an F-16 ‘Fighting Falcon’, an F-104 ‘Starfighter’ and several pieces of Fokker-27 Friendship and Fokker-100, aircraft developed and built by the bankrupt Dutch aircraft manufacturer Fokker. As you may know, Fokker was one of the first manufacturers to design aircraft with bonded instead of riveted parts, for example parts of the Fokker-50 turboprop wing, which was ahead of its time in 1985.

The aircraft hangar also houses lots of equipment for material manufacturing and testing. Recently, a specialised composites lab has been opened, providing excellent facilities for developing composite structures or fibre metal laminates. For instance GLARE, used for the upper fuselage part of the Airbus A380, was developed at the Aerospace Engineering faculty

Student projects

Students use the facilities mainly for education purposes, but they can also be used for student projects. In order to give an idea in which branches these projects are, a short overview of a selection of projects is given in the next section.

The faculty has several engineering projects started and led by students. On April 28, 2008 the first Dutch university satellite was launched. This satellite was built to a large extent by master students in the faculty's cleanroom, and carries three experimental subsystems on board, amongst which are ultra thin solar cells.

At the moment, a team is developing a micro aerial vehicle (MAV), called Delfly. This MAV, using flapping wings in order to fly, is on the first hand designed by students. The first Delfly had a wingspan of approximately 20 cm; the next generation will be scaled down to about five centimetres! Eventually, the aim of Delfly is to be used for rescue operations or espionage.

The Delfly micro aerial vehicle
At the moment, students are working on a similar project: the RoboSwift. This MAV has the appearance of a swift and is used for crowd surveillance. The swift is known for its very efficient wings, which it transforms for different types of flight. The RoboSwift also has mechanical morphing wings, which can be transformed symmetrically as well as asymmetrically, for steering.

The faculty also has two main projects focused on sustainability. The first is Eco-Runner Team Delft. This team is building a hydrogen-fuel-cell-powered car, planned to compete in the Shell Eco-Marathons, in which cars try to drive as much distance as possible with one litre of fuel equivalent. The team uses ultra light constructions, as well as high efficiency components and aerodynamic design. This year, they are aiming at a distance of 1,800 kilometers.

The other sustainability project is the Nuna solar car, which participates in the Panasonic World Solar Challenge. This is a 3,000 kilometre long race for solar powered cars across Australia. Many universities participate, but Delft University of Technology has won the World Solar Race this year for the fourth time in a row!

Nuna
The key to success is, obviously next to the efficient design and usage of efficient components, the team which builds the Nuna solar car. It is a team of students from different faculties of Delft University of Technology which sacrifices an entire year of their study to the Nuna, designing it every year from scratch, complying with the ever changing rules of the challenge organisation. This year, the cars had to have an upright seating position for the driver, affecting the aerodynamic design dramatically. Eventually, the solar cars will have to have the same function as the cars we know today.
Aerospace Engineering is a fantastic study, not only due to the passion for flying, but also for the extreme challenges which lie ahead of us. As an aerospace engineer, you are broadly educated and wanted in all sorts of industries. Studying aerospace engineering in Delft gives us, as students, the possibility to gather knowledge, but also to participate in extracurricular activities, such as student projects. The fact that the faculty offers her research facilities and highly supports these projects is very motivating. The implementation of hands-on experience keeps aerospace engineering tangible, instead of only theoretical modeling and engineering. After all, we do it all for the passion for everything that flies.

Niek Beckers is an Aerospace Engineering student at the Delft University of Technology.
המשך...

בלוני שמש

נעם לייטר

לאחרונה התבשרנו על מהפכה קטנה במשק החשמל. כעת יכול כל אדם להתקין על גג ביתו תאים פוטו-וולטאים ולהזין חשמל לרשת. אמנם האנרגיה הסולרית לא תוכל לספק בטווח הקצר את כל צריכת החשמל בישראל, אך החשיבות המיידית שלה טמונה ביכולתה להקטין את שיאי ביקוש החשמל, הכוללים את המרכיבים היקרים והמזהמים ביותר במשק החשמל שלנו...



משק החשמל בישראל הוא אצן מאה מטר שבונה מסת שריר אדירה ל-10 שניות ריצה פעמיים בעונה. השרירים המנופחים הם תחנות כח פחמיות גדולות ממה שנדרש בשגרה ומלוות במערך טורבינות גז יקרות מאוד להפעלה. הספרינטים העונתיים שלנו הם שיאי הביקוש בקיץ, אז כולנו מפעילים בו זמנית את מערכות המיזוג. כדי להפוך מבן ג'ונסון להיילה גבריסלאסי, משק החשמל שלנו חייב ראשית להקטין את שיאי הביקוש. כיום יש התאמה טובה בין שיא צריכת החשמל לשעות השמש בימים החמים של הקיץ.

גם מערך של תאים פוטו-וולטאים יהיה בשיא תפוקת החשמל בימים אלו, ובכך יקזז את הצריכה הביתית ממיזוג ויקטין את שיא הביקוש. אבל מה לעשות, רובנו גרים בבנייני דירות, ולא יכולים לסייע למאמץ הסביבתי והכלכלי הזה כפי שיכולים בעלי הוילות וצמודי הקרקע. גם להיות עשיר וגם לשמור על הסביבה זה כבר חוסר צדק משווע. למזלנו אין שום דבר סביבתי בבית צמוד קרקע גם אם על כל שטח הגג מותקנים תאים פוטו-וולטאים.

בנוסף לשטח שהוא תופס ביחס למספר הדיירים, בזבוז המים במדשאה הראוותנית וכמויות חומרי הבניין הגדולות יותר הנדרשות לבנייה, בית צמוד קרקע הוא גם צרכן חשמל גדול משמעותית מדירה בבניין, בעיקר לטובת מיזוג החללים הגדולים והלא מבודדים בבית.

אם כולנו נמשיך לשאוף לצורת המגורים הזו, גם אם נייצר בכל בית חשמל נקי מהשמש, הנזק הסביבתי יהיה גודל וצריכת החשמל הכללית גדולה הרבה יותר. בניין דירות לעומת זאת קל לבודד היטב, להתקין בו מערכות מיזוג מרכזיות יעילות ובסך הכל להפכו לחסכוני מאוד אנרגטית.

מצד שני, התקנה של מערכת סולרית פרטית על גג בניין משותף היא לא דבר מעשי. כל דייר חולק עם שכניו את שטח הגג, שפעמים רבות גם מוסתר מהשמש ע"י בניינים אחרים בסביבתו.

אז איך בכל זאת ניתן לנצל גם בסביבה עירונית אנרגיה סולרית?

שיתוף פעולה בין ד"ר פיני גורפיל מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל ובין האדריכל יוסי קורי מהפקולט לארכיטקטורה ובינוי ערים מנסה לתת מענה לבעיה הזו בדיוק. במקום להיצמד לשטח הגג, מתנתקים ממנו ועוברים למימד נוסף ובלתי מוגבל כמעט, האוויר.

החזון של גורפיל ושל קורי הוא אלפי בלונים עטופים ביריעות פוטו-וולטאיות שירחפו מעל גגות הערים ויספקו חשמל ללא מגבלות נדל"ן. מעל שטח גג מצומצם ניתן להתקין מספר בלונים בגבהים שונים וכך לספק חשמל למספר דירות בבניין. כך על גגות הבניינים בישראל ימוקמו כמו דוודי שמש יחידות מתח ובקרה, אליהן יחוברו הבלונים וימירו אנרגיה סולרית לחשמל נקי להמונים.


למעשה לא יהיה שום צורך להיות בעלי הבית, וגם השוכרים שבינינו יוכלו ליהנות מחוקי החשמל החדשים ולהעביר את המערכת איתם מדירה לדירה. על מנת להפוך את הרעיון לטכנולוגיה ישימה, התנאי הראשון והחשוב ביותר הוא העלות הכלכלית ביחס למערכות סולריות סטנדרטיות, ולכן המערכת מתבססת על אינטגרציה של טכנולוגיות ומוצרי מדף קיימים וזולים.

התכנון של גורפיל וקורי הוא לעטוף אשכולות של בלוני לאטקס במעטפת בה משולבים התאים הפוטו-וולטאים. אל המעטפת מתחבר כבל קואקסלי הכולל במרכזו צינור ממערכת בקרת לחץ הליום אל הבלונים, ובהיקף שזורים קווי מתח מהתאים אל הממיר על הגג. האתגר הגדול הוא אופן הטיפול בבעיות הנובעות מהשימוש בהליום, תוך שמירה על מחיר מערכת נמוך.

ההליום הוא הגז הסטנדרטי כיום לשימוש בבלונים מרחפים מכל הסוגים והגדלים. יתרונותיו הם במשקלו הנמוך ובהיותו גז אינרטי ובלתי דליק. לרוע המזל להליום יכולת פעפוע מצויינת וכאשר הוא מוחזק בבלון בסביבת אוויר הוא לא נשאר בו לנצח. ככל שהבלון גבוה יותר הלחץ בו קטן וכך גם הפעפוע, אך לבלונים יש נטייה להתפוצץ, ולכן יש לבחור גובה שיהיה פשרה מתאימה בין הפעפוע לפיצוץ ולדחוס ולשאוב כל הזמן הליום בהתאם לשינויים בלחץ האטמוספרי ופעפוע הגז.

בעיות נוספות שעולות בתכנון הן גזירה של הבלונים והמעטפת בהדבקה, עמידות אוירודינמית של המבנה ועמידות כללית של המערכת לאורך זמן באופן שיצמצם למינימום דרישות אחזקה ותקלות לאורך החיים כפי שמתאפיינות מערכות תאים פוטו-וולטאים רגילות. שני מדגימים ראשונים של הרעיון כבר נוסו בהצלחה וריחפו מעל הפקולטה לתקופה קצרה. תכנון עתידי יותר הוא ליצור בלון עדשה בו ההליום הוא התווך האופטי ובמוקד ממוקם תא פוטו-וולטאי קטן בנצילות גבוהה.



המשך...

פרויקטי תכן 2007/8

מערכת זמן אוויר

סקירת כל פרויקטי התכן בשנה שחלפה.
כל התמונות באדיבות צוותי הפרויקטים.

פרויקט ILAS

סטטוס: PDR
צוות: אלון צין, גיא להבי, נתנאל וידמאייר, גנאדי יאחניס, עמנואל בניטה, אדוה יצחק.
מנחה: דרור ארצי.


ה-ILAS הוא מל"ט נייד בעל חתימה אקוסטית נמוכה (Intelligence, Low Acoustic Signature UAV) לאיסוף מודיעין.

מטרות הפרויקט:
  • נחיתה והמראה נוחות וקלות לתפעול.
  • חתימה אקוסטית נמוכה בגובה 1000 רגל.
  • שהייה של 4 שעות.
  • מטען ייעודי: 2.5 ק"ג (חיישן אלקטואופטי).
שתי הדרכים המרכזיות להפחתת החתימה האקוסטית הן שימוש במנוע חשמלי בסל"ד נמוך ובמדחף עם 3-4 להבים משוכים לאחור, לצורך החלקת הזרימה.

שיטת ההמראה היא שיגור ע"י Bungee Catapult ונחיתה עם מצנח וכריות אוויר.


בסמסטר הבא, בין השאר, יבנה מודל למנהרת רוח.

HYDRA – נחיל מזל"טים

סטטוס: PDR
צוות: יגאל בן-דוב, אורית בר-אור, זיו ג'מצ'י, שרון יאסוביץ', דור פלדמן, יבגני קומיסרצ'יק, איליה רייק.
מנחה: רוברט ציקל.


מטרות הפרויקט:
תכן נחיל מזל"טים לביצוע משימות מורכבות אשר מזל"ט אחד או מספר מזל"טים בלתי תלויים אינם יכולים לבצע.
שיגור מספינה להטעיית מכ"מים וטילים תוקפים באזורי לחימה.

השימוש בנחיל מזל"טים יפחית עומס תקשורת (פרוטוקול AODV), יקטין עומס מפעיל, ויגדיל את חסינות המערכת.

דרישות:
  • הרמת נחיל מזל"טים לאוויר ממשגרים קצרים ושמירה על מסלול ומבנה המתעדכנים מדי פעם.
  • טווח מהירויות: 20 - 25 מ/ש (ללא מדפים) לצורך דימוי ספינה נעה.
  • טיסה בגובה נמוך של עד כ-100 מטר על מנת להיקלט במכ"ם כספינה או כשייטת. אחרת, מכ"ם האויב יזהה את המטרה כמטרה מוטסת.
  • כל המל"טים יתוכננו בצורה זהה מבחינת משקל, טווח טיסה ותצורה.
  • זמן טיסה: לפחות 2.5 שעות (קרב ימי סטנדרטי).
  • משקל מינימלי תחת אילוצי משך זמן המשימה ומטען מועיל הנדרש לכך.
  • הטיית כנפיים מקסימלית בפנייה של 45 מעלות.
  • אחסון המזל"ט יהיה באריזה שגודלה לא יעלה על 1 מטר.
שיטת הנחיתה תהיה תפיסה ברשת שתוצב בספינה, מה שמחייב התקנת מדחף בגב התצורה.

בסמסטר הבא תפותח, בין השאר, תקשורת בין המזל"טים ובקרת טיסה למזל"ט בודד.

סולם יעקב – מעלית חלל לירח

סטטוס: PDR.
צוות: גאורגי בזרודני, נתן גרינפלד, רן קידר, אורטל ראובן, אלכסנדר טטיבסקי.
מנחה: ד"ר אלכסנדר קוגן.


המערכות המסורתיות לשיגור לחלל (מבוססות רקטות) הינן יקרות מדי לצרכים יומיומיים.
מעלית החלל היא רכב שינוע על כבל בין הירח לכדור הארץ.

הראשון שהציע לבנות מעלית לחלל היה יורי ארצוטאנוב, בשנות ה-60 של המאה ה-20. בשנת 1979 הוא הגיש הצעה יחד עם ג'רום פירסון למעלית לירח.
ב-2005 הגיש פירסון דוח לנאס"א על פיתוח מעלית שכזו:
  • 290,000 ק"מ של כבל מסוג M5 שיעוגן לצד המואר של הירח.
  • 100 רכבים רובוטיים שינועו ב-100 קמ"ש על גבי הכבל.
מטרות הפרויקט:
  • קו תחבורה בין כדה"א למכרות 3He על הירח.
  • נסיעה מהירח לכדה"א ללא צריכת דלק: שיגור עם LSE ונחיתה באמצעות גרר אוויר.
  • נסיעה מכדה"א לירח עם רקטה למסלול הקפה גבוה סביב כדה"א ונחיתה עם LSE.
  • תובלה של לפחות 20 טון בשנה ע"י כל רכב-חלל.
  • מהירות רכבים של 2500 קמ"ש – משך נסיעה של 10 ימים.
  • הפחתת כמות רכבים והפחתת משקל הכבל.
  • דיכוי תנודות הכבל.
לפי אנליזת משקלים, המשקל של כלי הרכב והכבל יהיה כ-1.5 טון.

בהנחה שעלות השיגור של טון למסלול של 200 ק"מ הינה $3M (מעוניינים לשגר 1500 טון סה"כ) ושעלות הפיתוח והבניה הינה $10B, ושההכנסה ממכירת הליום-3 היא $1.5M לק"ג (ייאספו 2 טון בשנה), אז ההשקעה תחזיר את עצמה תוך 5 שנים.

בסמסטר הבא תפותח מערכת בקרת פרטובציות של הכבל, ופיתוח הכבל, רכב החלל והעוגן הירחי. לפרטים נוספים:
http://lunarjacobsladder.webs.com/

כנען – טיל שיוט אוויר קרקע

סטטוס: CDR
צוות: אורן אלוש, רעי אליאב, נתן אלפרן, נועה וקסלר, הילה לרמן, עפר סיון, מיכאל פרס, ולדי קרפ.
מנחה: ד"ר מיכה בועזון.


"כנען" הוא טיל שיוט אוויר קרקע לטווח של 300 ק"מ, שתוכנן עבור חתימת מכ"ם נמוכה לנשיאה על מטוסי F-15 ו-F-16.

בוצעה אנליזת CFD לבדיקת כונס ה-S ועיוותי זרימה בכניסה למנוע.
בוצעה אנליזת שח"ם עבור 3 תצורות שונות של הטיל. נמצא כי תצורה של חתך אליפטי היא בעלת תחום רחב זוויות בהן השח"ם נמוך וזוהי התצורה הנבחרת.


תוכננה מערכת לפתיחת כנף ופתיחת כונס.


טל"מ – טייס ללא מטוס

סטטוס: CDR
צוות: יאיר שגב, יואב גרין, יפים יבלוצ'קין, לאון מינץ, עומר נאמן, רומן לוין.
מנחה: פרופ' גיל יוסילבסקי.


טל"מ הוא למעשה חליפת כנף רכה לצורך גלישה ממושכת בעת צניחה, כאשר המטרה היא תכנון רציונלי של חליפה, בניגוד למצב כיום, בו חובבי הספורט תופרים חליפות מהיבטים אסתטיים.

מגבלות עיקריות:
  • הגאומטריה הבסיסית סביבה יבוצע הפיתוח היא גוף האדם.
  • סיבולת שרירי גוף האדם.
  • חליפה רכה.
דרישות:
  • יציבות.
  • יכולות ניהוג סבירות.
נבנה דגם מנהרה עם דרגות חופש רבות (כל המפרקים), והשלד מכיל 4 מאזניים משניים בנוסף למאזניים ראשיים. במהלך ניסויי המנהרה נוסו חליפות שונות, עשויות מיילר.

בוצעו שתי סדרות ניסויים – לראשונה נחקרו לעומק ובאופן מדעי הביצועים האווירודינמיים של חליפות כנפיים ובתום הסדרה הראשונה נבחרה התצורה הבסיסית (שני קרומים נפרדים), ובסדרה השניה נאסף מאגר נתונים אווירודינמיים לצורך בדיקת יציבות ואיכות הטסה בסימולציה.

תוצאות:
  • התקבלה חליפה שמגיעה לטווחים טובים יותר מהחליפות הקיימות בשוק.
  • לפי דירוג Cooper – Harper, התצורה בעלת דרגת קושי 2 (לשימוש למקרי חירום בלבד), אז שקלו היטב לפני שאתם קופצים...


אהרימן

סטטוס: CDR
צוות: גלעד אוסקר, גלי אלון, שילה בדיחי, נדב בלהנס, יונתן וקסלר, צליל ויגדור, סוניה טיומקין, איילת נתיב, אלי קטן.
מנחה: ד"ר נתן פרבר.

אהרימן הוא טיל לטווח בינוני – 2000 ק"מ עם מטען מועיל של 1000 ק"ג, אשר יהיה מבוסס על טכנולוגיות קיימות.
שיטות ההתחמקות ממערכת ההגנה של האויב הן:
  • גילוי והתחמקות בשלב ה-End-Game.
  • שיבוש הערכת נקודת היירוט.
  • דמיון בין שלב II של הטיל וגוף החדירה.
הטיל מתוכנן להיות דו-שלבי בדלק מוצק.
גוף החדירה, במשקל של כ-1000 ק"ג (500 ק"ג רש"ק), יהיה בעל כושר תמרון בחלל, יכולת שיבוש נקודת היירוט, ומערכת אלקטרואופטית לגילוי אוטונומי.


Bottlefly

סטטוס: CDR
צוות: שגיא ווליאנסקי, גיא מרום, נועה קטלב, מאור ים, נעם להב, תומר מורן, גיל בלר, יוני רוזן, יוסי גואטה.
מנחה: שלמה צח.


ה-Bottlefly הוא טיסן דו-מנועי שהשתתף בתחרות ה-DBF – Design, Build, Fly, שמארגן ה-AIAA מדי שנה. התחרות נערכה בארה"ב, וזו השנה הרביעית שהטכניון מיוצג בתחרות, כחלק מפרויקט סיום. מתוך 60 הקבוצות שנרשמו לתחרות רק 46 ביצעו טיסות.

מטרות:
  • מספר הקפות מקסימלי של המסלול ב-5 דקות.
  • על המטוס להיות מנוהג ברדיו ובעל הנעה חשמלית.
  • על המטען להיות סגור ומיוצב בחלקו הפנימי של המטוס, ואסור שיהיה חשוף לזרימה.

נבחרה תצורה מודולרית: המשטחים האווירודינמיים מחוברים לבום, כאשר נושא המטען מתנתק מהבום. השיקולים שנבחנו בבחירת שיטות הבניה היו: עמידה בעומסים, קלות בניה או תיקון (במקרה של ריסוק), זמינות חומרים ומשקל המבנה המתקבל.
ה-Bottlefly שוקל 8.8lb ובעל יכולת נשיאת מטען של 7.1lb. בדיעבד התברר כי אחד הגורמים שיכלו להפחית במידה משמעותית את משקל הטיסן הוא משקל הסוללה, אשר היתה כבדה הרבה יותר משל המתחרים.


בבוקר יום התחרות התפרסמו תוצאות הדו"ח, הקבוצה קיבלה ציון של 88 ודורגה במקום ה-17. בטיסת המהירות המטוס ביצע 7 הקפות מלאות של המסלול כאשר רק קבוצה אחת ביצעה 8 והממוצע של יתר הקבוצות עמד על 4.

היום השלישי התאפיין ברוחות חזקות (משבים של עד 50 קמ"ש). בטיסת המטען הראשונה, המטוס כמעט סיים את שתי ההקפות אך הסוללה נגמרה מוקדם מהמצופה עקב טיסה ממושכת כנגד הרוח והמטוס נחת 40 מטר לפני קו הסיום.
בנסיון אחרון הוחלט לנסות מדחף שלא נוסה בעבר, אך הוא לא פיתח מספיק דחף כדי להמריא.

ביום השלישי רק 8 קבוצות סיימו את המשימה בהצלחה. רוב הקבוצות התרסקו.

Hamster

סטטוס: CDR
צוות: ראשון דיבקר, מרדכי בן-אליהו, אלעד וקס, אופק אוחנה, ולריה צ'רשצ'וק, שרה איפרגן, עמרי שמש, אבי קויפמן, שגיא צירלין, מיכאל גכט.
מנחים: ד"ר דוד משנה, ד"ר פרד אוטנברג.


המסטר (Heliosynchronous Autonomous Micro Satellite TerraSAR Escorting & Recording) הינו לוויין מדגים קל משקל (פחות מ-100 ק"ג) שמיועד להוכיח טכנולוגית טיסות מבנה של לוויינים במרחקים קצרים של כמה מאות מטרים זה מזה.

מטרות:
  • הבטחת ייצוב הלוויין במסלול.
  • בקרת טיסת מבנה על ידי צילום לוויין הייחוס, אשר נושא מערך SAR.
  • צילום פני שטח כדה"א כתמונה משלימה לצילום SAR של לוויין הייחוס.


ביצועים:
  • שינוי מהירות מקסימלי של 0.66 מ/ש במשך 20 שניות.
  • קצב העברת נתונים אל הקרקע של 82 מגהבייט לשנייה.
  • הספק קבוע של 70 ואט.
בנוסף להוכחת טיסות מבנה שונות, הלוויין גם נועד לאסוף מידע אופטי כדי לשלב את הצילום האופטי וצילום SAR לצורך איסוף רחב יותר של מידע.
מכיוון שהלוויין מהווה רק בסיס לפרויקטים גדולים יותר, אורך חייו מתוכננים לשישה חודשים, שבמהלכם ייבדקו תצורות שונות של טיסות מבנה, ללא צורך בבקרה מן הקרקע.

המשך...