המקרה המוזר בו מטוס קורנס נכנס לסחרור וירטואלי

בשנים 1969-71 שרתי כטכנאי בכיר במקצוע חמ”מ (חשמל ומכשירים למטוסים) על מטוסי קורנס בטייסת 201 בבסיס חצור. באותה תקופה טיפלתי בתיקון תקלות רבות במערכות השונות שבאחריות חמ”מ.

תקלה אחת זכורה לי במיוחד, כיון שנחשבה לבלתי אפשרית – תקלה כל כך מוזרה והזויה שלא האמנו שיכולה לקרות ולמעשה מעולם לא קרתה. הטייס תאר את התקלה בקצרה: “במהלך הטיסה מחוון האופק המלאכותי (“הבול”) החל פתאום להסתובב במהירות סביב ציר הכיוון”.

סיבוב כזה מייצג כביכול מצב בו המטוס נכנס לסחרור שטוח ובמהירות גבוהה -מה שכמובן לא קרה – המטוס המשיך בטיסה ישרה ואופקית. כלומר היה ברור שזו תקלה חשמלית במערכת חיווי מצב טיסה.

הבול שייך למערכת חיווי מצב טיסה. המערכת מקבלת נתוני מצב מהמרכז הג’ירוסקופי (דגם AN/AJB-7A)  או מהמערכת האינרציאלית (דגם AN/ASN-63). בנוסף, נתוני כיוון בלבד מתקבלים מהמשדר המגנטי (הבודק כיוון מגנטי). הנתונים מגיעים לקופסת בקרה ראשית של המערכת, ומשם נשלחים לבול, למחוון כיוון טיסה (HSI), למערכת הניווט, למערכת בקרת טיסה וגם למחשב הפצצה ולכוונת הירי והפצצה.

למערכת ג’ירוסקופית יש חסרון בסיסי – המערכת נסחפת באיטיות מהכיוון של המצב הראשוני, והסחיפה תלויה בזמן. ככל שהטיסה מתארכת, הסטייה מהמצב הראשוני גדלה.

המערכת האינרציאלית (בקיצור INS) בקורנס מתבססת גם היא על מרכז ג’ירוסקופי, אלא שהיא מקבלת נתונים נוספים ממדי תאוצה, המודדים את תנועת כדור הארץ המאפשרים תיקון הסחיפה של הג’ירוסקופים,ובכך מקטינים את הסטייה למינימום (אם כי לא לגמרי). ה- INS נחשבה למערכת חדישה ומתקדמת בהשוואה למערכת הג’ירוסקופית הוותיקה (7-AJB).

אבל, כיוון שלשתי המערכות יש סטיה מהכיוון הראשוני, מבוצע תיקון לכיוון הקוטב המגנטי שהוא די קבוע (יחסית לזמן הטיסה).

בתא הטייס היה בוחר בעל שני מצבים: PRIM ו- STBY.במצב PRIM המערכת האינרציאלית סיפקה נתונים למערכת החיווי. לעומת זאת, ובמצב STBY  המערכת הג’ירוסקופית הישנה סיפקה את הנתונים. במצב הרגיל הבוחר היה תמיד על מצב PRIM (המעבר ל STBY בוצע במקרה של תקלה במערכת האינרציאלית).

בדיקה עם הטייס אישרה שהתקלה המוזרה קרתה במצב  PRIM מכאן המסקנה שהאות המשובש שגרם לבול להסתובב הגיע מה INS ולא מהמרכז הג’ירוסקופי (ה AJB-7).

איתור התקלה הועבר לטיפול טכנאי מחלקת “מערכות קשר וניווט” שהיו אחראים על תחזוקת המערכת האינרציאלית (ולא לטכנאי חמ”מ האחראים למערכת הישנה ה-(AJB-7. הם ביצעו בדיקה מקיפה למערכת ה INS והתקלה המוזרה לא חזרה על הקרקע. לכן הם ביקשו להחליף את הבול (רכיב באחריות חמ”מ) מתוך הנחה שהתקלה היתה בתוכו. הבול הוחלף והמטוס שוחרר לטיסה בתקווה שהתקלה המוזרה תוקנה.

אבל, כעבור מספר טיסות אותה תקלה חזרה. הבול התחיל להסתובב ולא נעצר עד הנחיתה. שוב בדיקות ללא ממצאים ואז הוחלט להחליף את הפלטפורמה האינרציאלית כי כזכור זה קרה במצב PRIM בו הנתונים לבול מגיעים מהמערכת האינרציאלית.

המטוס שוחרר לטיסות אבל אותה תקלה חזרה אחרי מספר טיסות. המערכת נבדקה שוב באופן יסודי, וכרגיל התקלה לא חזרה בבדיקות על הקרקע, ואז שוב הוחלף רכיב כלשהו השייך למערכת האינרציאלית.

המטוס טס מספר טיסות והפעם חזר עם תקלה עוד יותר הזויה. בגיחת אימונים, תוך צלילה לביצוע תרגיל הפצצה, החל הבול להסתובב אבל בנוסף התצוגה בכוונת החלה “לרקוד” ימינה ושמאלה מקצה לקצה ובמהירות. גיחת ההפצצה בוטלה והמטוס חזר לנחיתה.

בשלב זה ביקשתי להשתתף באיתור התקלה למרות שכולם עדיין האמינו שהבעיה היא במערכת האינרציאלית שאיננה בתחום חמ”מ. טענתי שהתקלה כנראה במערכת הבקרה של חיווי מצב טיסה ולא במערכת האינרציאלית (וגם לא במערכת הג’ירוסקופית הישנה). חשבתי שמצב הבורר על PRIM  הוא מקרי ואינו קשור לתקלה.

יש לי עקרון שאימצתי לעצמי – “כשקורת תקלה לא הגיונית הדרך היחידה לאתרה היא על ידי ניתוח תאורטי ולא בבדיקה של המערכת”.

כלומר לתקלה בלתי אפשרית שנוגדת כל היגיון, הדרך היחידה לאתרה היא ע”י ניתוח תאורטי של המערכת ושימוש בשיטת האלימינציה. לעבור על שרטוטי המערכת ולקלקל “תאורטית” מעגל אחרי מע,גל ולחשב מי יכול לגרום לתקלה הספציפית. להוריד את אלו שלא יגרמו לתקלה, ולהתמקד בבדיקת אותם מעגלים שיכולים.

מעבר על השרטוטים הרבים של מערכת החיווי לא היה קל, כי היא אחת המורכבות והמסובכות במטוס.

זה קרה בשנת 1970 לאחר שחזרנו מהשתלמות קורנס בארה”ב. למזלי, בהשתלמות קורנס שנערכה שנה קודם בארה”ב בחיל האוויר האמריקאי, ההדרכה היתה ברמה גבוהה. ירדנו עד לפרטים הקטנים ביותר בכל מערכת כולל לימוד מלא של האלקטרוניקה הפנימית של כל קופסה במערכת.

כיון שהמערכת מאוד מורכבת, אנסה לקצר כדי להגיע לעיקר.

בתוך הבול היו שלושה מנועים חשמליים, שיצרו את התנועה בשלושת הצירים – עלרוד, גלגול וסיבסוב. ציר הסיבסוב הוא בעצם ציר המיצג את כיוון הטיסה של המטוס. הבול הסתובב קבוע, ולכן היה ברור שהמנוע של ציר הסיבסוב פעל באופן רציף וגרם לסיבוב הבול. כיון שבול אחד כבר הוחלף, אז ברור שהתקלה איננה בבול, לכן הלכתי אחורה לקופסת הבקרה המרכזית של המערכת המקבלת נתונים ממערכת INS (או מה AJB-7) ומהמשדר המגנטי ומשם הם נשלחים לבול ושאר המערכות.

מתחקור עם הטייסים התברר, שהתקלה מופיעה באופן מפתיע אחרי תמרון של 180 מעלות המתבצע תוך נסיקה אנכית, והמשך עד התהפכות על הגב ואחר כך גלגול ומעבר לטיסה ישרה בכיוון ההפוך.

זהו תמרון בציר העלרוד (והגלגול בסוף) בו לא מבוצעת תנועה בציר הסיבסוב, כך שהג’ירוסקופ לא רואה שינוי כיוון אבל המטוס טס למעשה ב 180 מעלות מהכיוון ההתחלתי.

הסקתי שהתקלה קשורה למעגל שהופך את כיוון הטיסה בתמרון שתואר.

התחלתי לעבור על המעגל הזה בשרטוטים. מסתבר שהמערכת מזהה את התמרון המיוחד, ומפעילה ממסר שהופך את הכיוון של המרכז הג’ירוסקופי בקופסת הבקרה, וגורמת לו לנוע במהירות ב 180 מעלות לכיוון החדש. באופן מעשי, פעולת הממסר מחליפה תפקידים בין שני חוטים, כשהאחד הוא האות (הסיגנל) החשמלי המועבר במערכת לחישוב הכיוון, והחוט השני מחובר לגוף המטוס (המינוס המשותף). במצב ההפוך של הממסר, החוט שהעביר את האות מתחבר למינוס, וזה שהיה מחובר למינוס הופך למוליך האות למערכת. היפוך התפקידים “אומר” למערכת להפוך כיוון.

במצב אחד של הממסר הקו הזה הוא ממילא מינוס, ואז לא קורה כלום וזה מסביר מדוע היו מספר טיסות ללא תקלה. אבל בהיפוך תפקידים, שקורה כל מספר טיסות באופן אקראי, אם החוט שמעביר את האות לקופסת הבקרה יקוצר למינוס, האות מנוטרל ופעולת מערכת חיווי הכיוון עלולה להשתבש.

כפי שצינתי קודם, למערכת החיווי מגיעים שני נתוני כיוון. הכיוון הגאוגרפי מהמערכת הג’ירוסקופית (INS או 7-AJB) והכיוון המגנטי מהמשדר המגנטי (המצפן המגנטי שמורכב בכנף שמאל).במהלך הטיסה, אם נוצר הפרש קטן בין נתון הכיוון הג’ירוסקופי לכיוון המגנטי, מתבצעת פעולה לשינוי הכיוון הג’ירוסקופי לכיוון המגנטי. במקביל, מתוך קופסת הבקרה נשלחת פקודה למערכות האחרות ולבול לנוע לכיוון המגנטי.

כאשר הכיוון הג’ירוסקופי מגיע לכיוון המגנטי (בתוך קופסת הבקרה), ההפרש נסגר ומתבטלת הפקודה לשנות כיוון לכל המערכות, וכולן נעצרות על הכיוון המגנטי.

אבל, במקרה של הטיסה המדוברת, בה המטוס מתהפך וטס לכיוון ההפוך, המרכז הג’ירוסקופי לא רואה שינוי כיוון, אבל הנתון המגנטי משתנה ב 180 מעלות. המערכת מזהה שינוי ב 180 של הכיוון המגנטי ומפעילה את הממסר שהופך בין שני החוטים, ומורה לקופסת הבקרה לשנות כיוון גיאוגרפי ב 180 מעלות (כדי לעבור למעשה לכיוון המגנטי).

ואז ניסיתי לחשב מה יקרה אם החוט העובר דרך הממסר מקוצר למינוס, והפקודה לשנות כיוון ב 180 מעלות לא מגיעה לקופסת הבקרה? הבנתי שהמשמעות היא שההפרש בין הג’ירוסקופי והמגנטי לא מתוקן ונשאר קבוע, ולכן הפקודה לשינוי כיוון למערכות האחרות ולבול לא מתבטלת, כולם ימשיכו לנוע בתנועה מתמדת.

 עכשיו מגיע השלב של ההוכחה. איך מוכיחים שהתאוריה מתאימה למציאות ושהקצר הספציפי הוא אכן הגורם לתקלה?

חברת מקדוננל דגלס, יצרנית המטוס, הוסיפה למערכת המדוברת מספר פלאגים (“קונקטורים” או “מחברים” חשמליים) המאפשרים בדיקה של המערכת עם ציוד בדיקה (טסטר) חיצוני. לפלאגים הגיעו חוטים שהתחברו לנקודות רבות במערכת, ובין היתר היה חיבור לאותם שני חוטים שעברו דרך הממסר המדובר. ביום יום הפלאג לא היה בשימוש אלא נסגר עם מכסה תואם. מצאתי פלאג נגדי שיכול להתחבר לפלאג הבדיקה, חברתי שני חוטים – אחד לפין שמתחבר לחוט החשוד והשני לגוף המטוס (למינוס) וביניהם חיברתי מפסק חשמלי.

עכשיו לבדיקה.

פרקתי את המרכז הג’ירוסקופי (AJB-7) ממקומו במטוס, חיברתי אותו בעזרת כבלים מאריכים, והצבתי במצב בו הכיוון של המרכז מעט שונה מכיוון המטוס (ומכיוון המשדר המגנטי). העברתי את הבוחר למצב STBY כדי להעביר פיקוד מה INS למרכז הג’ירוסקופי AJB-7. הפעלתי את המערכת והיא התיצבה לכיוון המגנטי לפי כיוון המשדר. כלומר בגלל ההפרש בין הכיוון הגאוגרפי של המרכז הג’ירוסקופי (שהנחתי בכוונה בכיוון שונה מכיוון המטוס) לכיוון המגנטי, התבצע תיקון והמערכת והבול עברו לכיוון של המשדר המגנטי וההפרש בוטל. פעולה תקינה.

עכשיו הפעלתי את המפסק שחיברת לפלג הבדיקה, וקיצרתי למינוס את האות לשינוי הכיוון הג’ירוסקופי. לא קרה כלום כי לא היה הפרש בין הכיוונים, כי שניהם כבר היו בכיוון המגנטי.

ואז סיבבתי את המרכז הג’ירוסקופי בתנועה למעלה על הגב ואז בגלגול חזרה למצב אופקי, ועצרתי כך שהמרכז היה למעשה פיזית בכיוון ההפוך ב 180 מעלות. הג’ירוסקופ לא הבחין בשינוי כיוון (כי לא ביצעתי תנועה של סיבסוב אלא עלרוד וגלגול בלבד). למעשה יצרתי הפרש של 180 מעלות בין הכיוון הג’ירוסקופי והכיוון המגנטי. כעת כיון שהאות לשינוי הכיוון הג’ירוסקופי לא הגיע (החוט קוצר על ידי למינוס), ההפרש של 180 מעלות נשאר קבוע, וכך גם הפקודה למערכות האחרות ולבול נשארה קבועה, וגרמה לכולם להמשיך להסתובב.

הבול החל להסתובב ללא הפסקה – דימוי התקלה אימת את התאוריה!

בתקופה הזאת עדיין נכחו בטייסת המומחים האמריקאים של מקדוננל דגלס שהיו מעורבים בניסיונות איתור התקלה ביחד עם אנשי ה INS. לא שיתפתי את האמריקאים בניתוחים התאורטיים, ואת הבדיקה האחרונה ביצעתי עם אנשי החמ”מ של הטייסת.

כעת קראנו למומחי החברה ולאנשי מערכת ה INS וביקשתי להפעיל גם את הכוונת.

הפעלתי את המערכת, וסגרתי את המפסק שחיברתי לפלג הבדיקה, ואז הזזתי את המרכז הג’ירוסקופי בתנועה דומה לזו שקרתה בטיסה ויצרתי שינוי הפרש של 180 מעלות בין במגנטי לג’ירוסקופי. הסתכלתי על האמריקאים, הם היו בהלם – התופעה הבלתי אפשרית ארעה מול עיניהם – הבול החל להסתובב והתצוגה בכוונת החלה לרקוד מצד לצד!

זה סתר את כל התאוריות שהם פיתחו בימים האחרונים לגבי הסיבה האפשרית לתקלה, אבל השחזור המדויק לא השאיר מקום לספק – המקור לתקלה הוכח.

כעת התלבשנו על החוט החשוד וחיפשנו את הקצר, אבל לא איתרנו את הנקודה, אז הוחלט לנתק את החוט בשני קצותיו ולחבר חוט חדש במקביל לחוט החשוד. החלטנו שבהזדמנות שהמטוס יכנס לביקורת במוסך, הקצר יאותר ויתוקן, והחוט המקורי יחובר מחדש. המטוס הוחזר לטיסה והתקלה לא חזרה מעולם.

כעבור מספר חודשים המטוס נכנס למוסך לביקורת תקופתית. ראש מחלקת חמ”מ במוסך החליט לנסות לאתר את הקצר ולאחר ניסיונות חוזרים הקצר אותר. הוא טילפן לטייסת וקרא לי לבוא מייד למוסך כי הם “תפסו” את הקצר. אבל עד שהגעתי, “הקצר הממזרי” נעלם והוחלט להשאיר את החוט העוקף.