
מערכת ההתנעת המנוע של מטוס ה F-16 סבלה ממספר גבוה של תקלות שחלקן גרמו לביטולי טיסות. הבעיה המרכזית נבעה מחוסר אפשרות מוחלט לאתר את הגורם לכל תקלה וכתוצאה מכך, פעילות תיקון המערכת התבססה על פעילות אקראית של החלפת חלקי חילוף ויצרה השקעה גבוהה בתחזוקתה.
מערכת ההתנעה במטוס F-16 היא מערכת גדולה ומורכבת הכוללת מערכות משנה רבות.

הרכיב העיקרי במערכת הוא מנוע סילון זעיר שנקרא JFS (Jet Fuel Starter) מדגם T-62-40 המותנע ראשון, ותפקידו להתניע את המנוע הראשי של המטוס (P&W F-100 או GE F-110).
המערכות הנוספות כוללות מערכת הידראולית להנעה ראשונית של ה JFS וגם לפתיחה וסגירת הדלתות (לכניסת אוויר וליציאת גזים חמים), מערכת אספקת דלק (המבקרת את פעולתה ה JFS), תמסורת מכאנית הנקראת ADG הכוללת מצמד (המחבר את ה JFS למנוע הראש), ומערכת חשמלית הכוללת בקר אלקטרוני המבקר את כל תהליך ההתנעה.
בתהליך ההתנעה האורך בממוצע כ 60 שניות, מופעלות כל המערכות בסנכרון ובתזמון מדויק. חריגה בתזמון של אחת המערכות יכולה לגרום לכישלון ההתנעה.
היכן הבעיה? מה קורה במקרה שההתנעה נכשלה?
טכנאי העומד ליד המטוס במהלך ניסיון ההתנעה רואה תחילה את פתיחת הדלתות של ה JFS ושומע רעש חד ועולה המציין את תחילת עליית סל”ד ה JFS. כעבור מספר שניות הרעש פוחת בהדרגה והדלתות נסגרות חזרה והתהליך מסתיים.

כל האירוע אורך בין 5 ל 15 שניות. המקרה המתואר קורה ב 80% מהמקרים בהם ההתנעה נכשלה (במקרים אחרים האירוע דומה אבל אורך זמן רב יותר).
כלומר, כל המידע על סיבת הכשלון הוא תהליך קצר של “פתיחה וסגירת דלתות ורעש של ה JFS“.
זהו המידע היחיד העומד לרשותו (למערכת אין היום מתקן בדיקה). במצב הזה לטכנאי אין יכולת להבין את הסיבה לכישלון ומה הוא הגורם במערכת ההתנעה הגדולה והמורכבת שגרם לו. מכאן התהליך הנבחר לתיקון הוא בגדר ניחוש בלבד. רכיבים יוחלפו באופן אקראי ולרוב לא יפתרו את התקלה.
התוצאה – עלות תחזוקת המערכת תהיה גבוהה.
הפרויקט החדש
במהלך 25 שנות שרותי בחיל האוויר הוצבתי בין היתר במטה כקצין האחראי על מערכות בקרה חשמליות רבות של המטוס ובניהן מערכת ההתנעה. במסגרת תפקידי למדתי ב 1980 את המערכת בהשתלמות נץ במפעל של יצרן המערכת בארה”ב.
בתחילת שנת 1988 פרשתי מחיל האוויר והתחלתי לעבוד בחברת אר.אס.אל. אלקטרוניקה (RSL Electronics) איתה הייתי בקשר בעבר (בפרויקט בקר דיגיטלי למנוע J-79 של קורנס וגם בפרויקט הלביא). בתקופה הראשונה בחברה, נזכרתי בבעיה של מערכת ההתנעה במטוס נץ (וגם ברק שהגיעו ב 1986).
פניתי להנהלת החברה, הצגתי את הבעיה של מערכת ההתנעה והצעתי לפתח בקר דיגיטלי חדש שיחליף את הבקר הקיים שהיה בנוי מאלקטרוניקה אנלוגית. לבקר החדש נוסיף יכולת הקלטה של נתוני המערכת בזמן תהליך ההתנעה. במקרה של כישלון, נוכל להעביר את ההקלטה למחשב חיצוני ושם נבצע ניתוח של הנתונים כדי לגלות את הסיבה לתקלה ומהו הטיפול הנדרש כדי למנוע כישלון חוזר. הנהלת החברה החליטה לממש את הפרויקט. אבל קודם, נתבקשתי לבדוק ולהוכיח כדאיות.
עברתי על דו”ח תקלות של 3 שנים במערכת ההתנעה שקיבלתי מחיל האוויר. זיהיתי מספר בעיות בטיפול במערכת. לדוגמה, תקלת התנעה חזרה 5 פעמים על אותו מטוס ובמקביל הוחלפו חמישה רכיבים שונים. זה לא סביר סטטיסטית בתקלה. רק רכיב אחד הוא התקול ולא חמישה. כלומר, ארבעה רכיבים יקרים הוחלפו לשווא. ברור שניתן היה לחסוך אם הייתה מערכת שתזהה את הסיבה האמיתית לתקלה ואת הרכיב שגרם לה. מסקנות הבדיקה הציגו חסכון אפשרי של 80% בעלות תחזוקה ומספר התקלות אם יותקן הבקר המוצע.
הדו”ח הסופי הועבר לחיל האוויר שבדק ואישר את הפרויקט וגם הציע לחברה תמיכה כספית בפיתוח הבקר.בשנת 1989 החל בחברה פרויקט בקר ההתנעה הדיגיטלי החדש. הבקר החדש נבנה בגודל זהה לבקר הישן כדי שיורכב במקומו ללא צורך בשינוי כלשהו במטוס.
אחרי שהבקר הדיגיטלי נבנה בגרסה הסדרתית, הוא הותקן על מטוס F-16 בחיל האוויר. בשלב הזה התחלנו לבצע התנעות שבמהלכן הקלטנו את נתוני המערכת בזיכרון הבקר עצמו וגם במחשב חיצוני. בעזרת הנתונים שהוקלטו קיבלנו תצוגה בשתי צורות – תצוגה מספרית ותצוגה גרפית המתארת את התהליך ההתנעה.

הגרף מוצג לצורך המחשה בלבד – הסבר פעולת המערכת על הגרף ידרוש מאמר נפרד.
אף אחד לא ראה מעולם תצוגה גרפית של התנעה, עכשיו צריך ללמוד ולהבין איך המערכת פועלת באמת. עברתי על מספר רב של הקלטות שצברנו והגעתי למצב בו אפשר היה להבין די בברור את התנהגות המערכת במהלך התנעות שהצליחו ובמקרים שנכשלו, לזהות מה היה הגורם בגללו נכשלה ההתנעה.
משנת 1992 ואילך, הוצג הבקר לחילות אוויר בעולם וחלקם רכשו אותו לשימוש במטוסיהם. נסעתי לבסיסים של מטוסי 16-F במדינות שרכשו את הבקר, והדרכתי את הטכנאים כיצד להוריד את ההקלטות מהבקר למחשב חיצוני, וכיצד לפענח את התנהגות המערכת מהנתונים שהוקלטו במהלך ההתנעות.
בשנים הראשונות תמכנו במשתמשים בבסיסים השונים, בעיקר בארה”ב. במקרים של תקלות, טכנאי הבסיס שלחו אלי במייל את קובץ ההקלטות וקיבלו חזרה הסבר מפורט על הסיבה לתקלה ועל הדרכים לטפל בה. אבל, אז הבנתי כי הטכנאים לא מצליחים לפענח את המידע המוקלט. הסתבר שהידע וניסיון הנדרשים לפעולה כזאת לא קיימים אצל טכנאים בדרג הטייסת. היה ברור שחייבים לבצע מהלך חדש שיאפשר לטכנאים להשתמש ביכולת המלאה של הבקר. שקלתי פתרונות שונים והגעתי למסקנה שהפתרון היחיד הוא פיתוח תוכנה דיאגנוסטית על המחשב החיצוני, שתדע לנתח באופן אוטומטי את התנהגות המערכת מתוך הנתונים שהוקלטו. במקרה שההתנעה נכשלה, תזהה את הסיבה ותציג לטכנאי בטייסת הנחיות ברורות להמשך טיפול במערכת.
כתיבת תוכנת הדיאגנוסטיקה למחשב של הטכנאים
החברה בה עבדתי מתכננת ומייצרת מערכות אלקטרוניות ואנשיה לא עוסקים בתחום התחזוקה של מטוסים. אני הגעתי לחברה מחיל האוויר אחרי 25 שנות שרות בטייסות ובמטה בתחום התחזוקה של מטוסי קרב. צברתי ניסיון בלימוד מערכות חדשות ובאיתור ותיקון תקלות על מספר מטוסים. כחבר בצוות האחראי לפיתוח הפרויקט במחלקת הנדסה (ויוזם הפרויקט) והיחיד בצוות שהכיר את מערכת ההתנעה של ה 16-F, היה ברור שהמשימה של כתיבת תוכנת הדיאגנוסטיקה תהיה מוטלת עלי. חששתי שזו תהיה משימה בלתי אפשרית כי מעולם לא כתבתי תוכנה דיאגנוסטית. הבנתי שאין לי ברירה, בלעדיה הפרויקט חסר ערך. החלטתי לנסות בתקוה שאוכל להשתמש בניסיון העבר שלי בחיל האוויר.
כדי ללמוד את התנהגות המערכת, עברתי וניתחתי בעזרת התצוגה הגרפית מעל 2,000 הקלטות של התנעות ממטוסים שונים שקיבלנו מחילות אוויר שהשתמשו בבקר החדש. כיוון שבבקר דיגיטלי הוקלטו גם פקודות ההפעלה לכל רכיבי המערכת, יכולתי לזהות את תגובת המערכת לכל פקודה. למעשה זה מאפשר לזהות את הנהגות המערכת בכל שלב ושלב בתהליך ההתנעה כדי להבין מתי התנהגות נכונה ומתי היא חריגה שתגרום לכישלון ההתנעה.
קבעתי כ 70 מאפיינים שאיתם ניתן להגדיר את התנהגות המערכת. בכל קטע בתהליך נבדקו אותם מאפיינים ואם הייתה חריגה מהמצב הנורמלי (אותו קבעתי על פי מאות ההקלטות של התנעות שהצליחו), מצאתי מה הסיבה לחריגה ומהו הרכיב שגרם לה (ויהיה צורך להחליפו). כמו כן הכנתי עשרות תרשימי זרימה המתבססים על הנתונים שקבעתי והעברתי לאיש תוכנה. הוא תירגם אותם לשפת מחשב שבסופה תהפוך לתוכנה דיאגנוסטית אוטומטית לשימוש הטכנאי ליד המטוס.

התוכנה הסופית כללה 52 תקלות שונות שהתוכנה הדיאגנוסטית מזהה מתוך הנתונים שהוקלטו במהלך ההתנעה. בדקנו את התוכנה מול 3000 הקלטות. ביצענו תיקונים עד שקיבלנו גרסה שהצליחה ב 99% מהמקרים לזהות בדיוק מה הסיבה לכישלון ומהו הרכיב שדורש תיקון או החלפה (אם היה צורך). בניגוד לחששות המוקדמים המשימה הבלתי אפשרית מומשה במלואה!
כאמור, תוכנת הדיאגנוסטיקה מזהה תקלות על פי ניתוח התנהגות המערכת בהתנעה. אבל, כיון שהבקר החדש המבוסס על אלקטרוניקה דיגיטלית המנוהלת ע”י מחשב, הוספנו מערכת בדיקה חשמלית של האלקטרוניקה הפנימית של הבקר ושל המערכת החשמלית של המערכת במטוס. הבדיקה מבוצעת אוטומטית על הקרקע או באוויר. סה”כ מערכת הבדיקה החשמלית מאתרת 81 תקלות חומרה שונות.
כתבתי מסמך ארוך שכלל 133 הודעות לכל התקלות (52 תקלות התנעה ו-81 תקלות חומרה). כל הודעה הציגה הסבר על הסיבה לתקלה, ומהו הרכיב התקול (במקרה שיש) ומהי הפעילות הנדרשת לתיקון התקלה. למעשה הכנו תוכנה דיאגנוסטית למחשב נייד בגרסה שהותאמה לשימוש של הטכנאים בטייסת ליד המטוס.
בבקר האנלוגי המקורי אין בדיקת חומרה ולא יכולת הקלטה. במקרה של כשלון התנעה, אין לטכנאים שום אפשרות לזהות מי מ 133 התקלות ארעה, מה הוא הגורם שגרם לכישלון ואיך הם אמורים לטפל בפתרון התקלה!
הבקר הדיגיטלי החדש: DESSC
Diagnostic Engine Starting System Controller (for F-16) “בקר דיאגנוסטי של מערכת ההתנעה” של מטוס F-16

הערה: כל התכונות המתוארות בהמשך לא קימות כאשר הבקר ההתנעה האנלוגי הישן בשימוש!
הבקר החדש מתבסס על אלקטרוניקה מודרנית עם רכיבים בעלי אמינות גבוהה. לב המערכת הוא המחשב השולט על כל פעולותיה – ניהול תהליך ההתנעה כולל הפעלת כל רכיבי המערכת לפי סדר ולוח זמנים מדויק.
פעולת הבקרה של תהליך ההתנעה של הבקר החדש זהה לפעולה של הבקר האנלוגי הישן (למעשה בגלל המעבר לאלקטרוניקה דיגיטלית חל שיפור בביצועים). השוני העיקרי הם הוספת יכולת הקלטת נתוני המערכת במהלך התנעה ויכולת בדיקה חשמלית של תכולת הבקר ומערכת המטוס. לבקר נוסף מחבר (קונקטור) חדש שנועד לאפשר תקשורת עם מחשב חיצוני כדי להוריד את ההקלטות שנשמרו במהלך ההתנעות. בנוסף הותקן ליד המחבר החדש גם דגלון תקלות המשנה מצב במקרה של גילוי תקלה.
כאמור, לבקר מערכת גילוי תקלות אוטומטית (BIT) הבודקת את רכיבי האלקטרוניקה הפנימיים של הבקר ואת המערכת החשמלית של מערכת ההתנעה במטוס. במקרה של זיהוי תקלה תופעל התראה ע”י הבהוב מנורת Start (התנעה) בתא הטייס המורה לטייס (או הטכנאי) על תקלה במערכת. במקרה זה לא ניתן להתניע כל עוד התקלה לא תוקנה.
במקביל למנורה, יוקפץ דגלון התקלות. הדגלון מציין לטכנאי על הצורך להתחבר לבקר ולהוריד את ההקלטה למחשב חיצוני כדי לצפות בהודעת הדיאגנוסטיקה.
במהלך הפעולה, הבקר מבצע מדידה של 10 נתונים דינמיים (מהירות, טמפרטורה, זרם, מתח V28 וכד’) ו 64 נתוני מצב פעולה (ON או OFF) של רכיבים שונים במערכת (ממסרים, ברזים, דלתות וכד’) וגם פקודות הנשלחות מהמחשב לתפעול רכיבים במערכת. המדידות מבוצעות בקצב של 33 פעמים בשנייה. כל הנתונים מוקלטים באופן רציף במהלך תהליך ההתנעה. בזיכרון מקום לתשע הקלטות של התנעות באורך 70 שניות כל אחת (התנעה ממוצעת אורכת כ 60 שניות).
הפעלת תוכנת הדיאגנוסטיקה על המחשב החיצוני
לאחר חיבור המחשב דרך כבל תקשורת לבקר, מופעלת תוכנה מתאימה על המחשב המאפשרת ביצוע מספר פעולות מול הבקר. בין היתר בדיקת פעולת דלתות, ברזי דלק והורדת הנתונים שהוקלטו בבקר למחשב. בשלב הבא יכול הטכנאי לבחור את מספר המטוס, מספר ההתנעה (לפי תאריך ושעה) ואז מוצגת הודעה של תוכנת הדיאגנוסטיקה (*) המתארת את סיבת כשלון ההתנעה אם נכשלה (בדוגמה כאן – מחסור בדלק – Fuel supply shortage) ומהו התהליך הנדרש לתיקונה. אם ההתנעה הסתיימה בהצלחה תוצג הודעה בהתאם. בנוסף, יש אופציה להציג את תהליך ההתנעה בצורה גרפית וגם בצורת טבלה מספרית.
(*) ההודעות והספרות הטכנית למערכת החדשה נכתבו באנגלית בלבד. חיל האוויר לא אישר תקציב תרגום לעברית.
תצוגת התוכנה על המחשב החיצוני

דוגמאות של שימוש ב DESSC בחילות אוויר בעולם: חיל האוויר הדני

בסוף 1996 החלה ההתקנה של ה DESSC על מטוסי שתי טייסות F-16של חיל האוויר הדני בבסיס Skrydstrup במרכז דנמרק. הגרף למעלה מראה את ההשפעה של ה DESSC על מספר תקלות ההתנעה בבסיס. בשנת 1997 ירידה של כ 40% במספר התקלות, ב 1998 ירידה של כ 65% והחל מ 1999 ירידה די קבועה של כ 90% לעומת 1995 (אז היה בשימוש בבקר האנלוגי המקורי).
הנתונים התקבלו מחיל האוויר הדני ב 2006.
חיל האוויר האמריקאי
טייסת ה Thunderbirds של חיל האוויר האמריקאי משמשת כטייסת לתצוגה אווירת בכל רחבי בארה”ב. התצוגה מתחילה על הקרקע כאשר הטייסים עולים ביחד למטוסים, מתיישבים בתא ומתניעים את המנועים ביחד בתאום מדויק של שניות. במצב הזה, כשלון התנעה של אחד המטוסים “הורס” את התצוגה כי הטייס נאלץ לצאת ולעבור למטוס חילופי. לצערם מקרים כאלו קרו יותר מדי פעמים ופגמו בתצוגה.
באוקטובר 1996 השתתפו נציגי הטייסת בהדגמה של ה DESSC שערכתי באחד מבסיסי חיל האוויר האמריקאי בארה”ב. הם התרשמו מיתרונותיו והחליטו לרכוש את ה DESSC לכל מטוסי ה 16-F שלהם בתקווה לפתור את בעיית כישלונות ההתנעה בתצוגות של הצוות. בסוף 1996 נרכש ה DESSC ע”י הצוות לכל מטוסיהם.
בינואר 1997 נסעתי לארה”ב לבסיס Nellis AFB הנמצא בצפון לאס וגאס שהוא בסיס הבית של הצוות האירובטי. הדרכתי את הצוות בתפעול ה DESSC והרכבנו אותו על כל 12 מטוסי הטייסת.

(המחבר שני מימין. שני משמאל נציג RSL בארה”ב)
במשך שבועיים אספנו הקלטות של ה DESSC של מערכת ההתנעה מכל המטוסים. עברתי על כל ההקלטות והכנתי דו”ח שנועד להציע “אחזקה מונעת” על כל המטוסים. למעשה הדו”ח הצביע רכיבים שהציגו פעולה גבולית ועלולים להכשיל את המערכת בעתיד. הוחלט להחליפם כדי “לנקות” את כל הבעיות העתידיות. אנשי התחזוה ביצעו במדויק את ההמלצות. מאותו יום, מספר התקלות במערכת ירד כמעט לאפס.
בשנת 1998 הצוות הכין דו”ח מפורט על המערכת לאחר ניתוח פעילות התחזוקה למערכת ההתנעה במשך השנה הקודמת. המסקנה המרכזית בדו”ח היתה כי בשימוש עם ה DESSC נוצר חסכון של 80% בעלות תחזוקה (10,000$ למטוס לשנה), במספר תקלות, במספר חלקי חילוף שהוחלפו ובזמן בו מטוס עמד לצורכי תחזוקה בגלל המערכת. בדו”ח המסכם הצוות הוסיף הערה:
“Any Issue you address, from cost, performance to safety of flight, the DESSC is light years ahead of the current ESS controller“
תרגום: “בכל נושא שאתה מעלה, ממחיר, ביצועים עד בטיחות טיסה, ה DESSC מקדים בשנות אור את בקר ההתנעה המקורי”
דוגמה להבדל בין מטוס הצוות עליהם הותקן ה- DESSC לעומת מטוסים של שתי טייסות באותו בסיס עם הבקר האנלוגי הישן. בתקופה של חצי שנה בשנת 2006, נרשמו 37 מקרים של כשלון התנעה למטוסים עם הבקר האנלוגי שגרמו לביטולי טיסה לעומת מקרה בודד על מטוס עם ה DESSC. למטוסים עם הבקר המקורי היתה תקלה כל 65 שעות טיסה לעומת תקלה כל 1,800 שעות עם ה DESSC. חיל האוויר האמריקאי רכש את ה DESSC וצייד בו את כל מטוסי ה 16-F שלו.
כיום ה DESSC נמצא בשימוש של 18 חילות אוויר בעולם. ה DESSC הותקן גם על מטוסי הסופה (F-16I) של חיל האוויר הישראלי בקו היצור של המטוס בלוקהיד מרטין בארה”ב.
האם אודי שלח לא היה מפקד 116 ב73 החליף אותו שמוליק בן רום גיורא רום החליף את גולדי ב73
מצדיע לך.
יוזמה, חקר, עצמאות, לימוד, הדרכה, פשוט נהדר.
יישר כח גדול
אברהם הוא איש מקצוע מהמעלה הראשונה .
תענוג לקרוא .
הישג מרשים ומאמר מעולה. כל הכבוד!