Repülőgép

Repüljön a drótból: Tények versus Science Fiction

Az a gondolat, hogy a repülésvezérlő számítógépek egy modern, légi úton közlekedő repülőgépen minden alkalommal felelősek, még mindig több mint 25 év múlva veti fel a pilótákat, miután a technológia lett az Airbus repülőgépek de facto szabványa. Az a gondolat, hogy a számítógépek figyelmen kívül hagyhatják a pilóta bemeneteit, ha ezt választják, de a pilóta soha nem tudja felülírni a számítógépeket, nehéz megérteni. Azonban, mivel a fly-by-wire vezérlési filozófiák egyre inkább átterjednek az általános repülésre, nem lesz más választásunk, mint megismerni - és végső soron - az új repülési módot. Aggódnunk kell?

Gondolj vissza, amikor egy új diákpilóta volt, aki megpróbálta megérteni a pálya, a hatalom, a bankszög és a tucat egyéb, de létfontosságú dolog kapcsolatait, amelyek a repülőgép elindításához kapcsolódnak. Ha egy tipikus könnyű edzőben indult, néhány korai nehézség valószínűleg azzal a ténnyel kapcsolatos, hogy a repülőgép irányítását a hangmagassági pozíció és a teljesítmény-beállítás alapján végezte. Miután elvégezte a műszeres edzés elvégzését a motorháztető alatt, hamar rájött, hogy a precíziós vezérlés kényes sorozatot igényel a többszörös vezérlések és egy komplex szkennelés elvégzéséhez, hogy a vezérlést elveszítse. Bizonyos ponton valószínűleg azt gondoltad magadnak, hogy jobban kell lenned.

Nem lenne sokkal könnyebb a repülés, ha egy olyan irányítási rendszert alakíthatnánk ki, amely lehetővé tenné számunkra, hogy egy kívánt pályát repülhessünk, anélkül, hogy minden eszköz interpoláció és végtelen vezérlőbeállítás lenne? Egy ideális világban egyszerűen visszahúzhattuk az üreget vagy a botot, hogy elérjük a kívánt emelkedési hozzáállást, elengedjük a botot, miután elérkeztünk erre a magatartásra, és nyerünk magasságot anélkül, hogy elveszítenénk egy csomó légsebességet, vagy meg kellett érnünk a hangmagasságot kerék.

A hagyományos mechanikus repülésvezérlőkről repülés-vezetékes architektúrára való áttérés lehetővé teszi a repülőgép-tervezők számára, hogy kreatívak legyenek a szárny kialakításával, és a hatékonyság növelése érdekében természetes stabilitást folytassanak.|

Ez természetesen az, amit egy rendkívül érzékeny tehetetlenségi érzékelőkhöz és az autothrottle-hez kapcsolt digitális vezetés-vezérlő rendszer architektúra lehetővé teszi a pilóta számára. A számítógépek utasítják a repülésvezérlő felületeket, hogy ennyire enyhén mozogjanak, hogy a repülőgépet a kijelölt pályán tartsa, és a repülési sebességen kívül ne irányítsa el a sebességet. Ez a sci-fi dolgai, de ma is létezik.

Ahogy a kifejezés azt sugallja, a drótkötélpálya (FBW) a hagyományos mechanikus repülésvezérlőket elektronikus csatolóval helyettesíti. A repülésvezérlők pilóta mozgását elektromos jelekké alakítják át, amelyeket a repülésvezérlő számítógépek értelmeznek. Meghatározzák, hogy hogyan mozdítsák el az egyes vezérlőfelületeket a hajtóműveken, hogy a repülőgép megtegye a pilóta parancsokat. Az FBW különböző előnyöket kínál, a legnyilvánvalóbb a mechanikai összetettség jelentős csökkenése, mivel a repülőgépek tervezői már nem kényszerülnek arra, hogy a vezérlőkábeleket a szíjtárcsákon és a fúrókon keresztül a szárnyon vagy a farokon levő vezérlőfelületekre vezessék.

A kompromisszum természetesen az, hogy egy másik, hihetetlenül bonyolult rendszert kell kidolgozniuk, amely számítógépes szoftvert használ, hogy ugyanazokat az eredményeket érje el mechanikus kapcsolatok nélkül. Figyelembe véve a nehézséget, vajon megéri?

Bár a fly-by-wire rendszerek összegyűjti a figyelmet, a technológia mögötti varázslat valóban a repülőgép digitális repülésvezérlő rendszerére és az integrált avionikára összpontosít, mint például a Gulfstream G650-ben lévő PlaneView pilótafülke.|

Man vs Machine

Mielőtt felveszi az elmédet, kérdezzünk meg egy másik kérdést. Melyik szerinted lenne a jobb pilóta - egy kivételesen tehetséges ember (mondjuk Bob Hoover az ő elsődleges helyén), vagy az érv másik oldalán egy teljesen digitális repülésvezérlő rendszer, amely több tucat hidraulikus szervóhoz kapcsolódik a hajtóművek és a villámgyors repülési számítógépek minden rendelkezésre álló repülésvezérlő felületre? Ez egy kemény hívás. Végtére is, a legtöbbünk nehezen tudna fogadni Bob Hoover ellen a repülőgéppel szemben.

Kezdjük az emberi pilótával - ebben az esetben az üzlet egyik legjobbjával. Sean Tucker a piros-fehér Oracle Challenger III-as kétfedelű munkáját elvégzi, ami úgy tűnik, hogy a fizikát sértő. Ő az egyetlen légi repülőgép a világon, négy szárnyonként. Részben szövetből van borítva, mert Tucker azt mondja, hogy a levegőt úgy érezheti, ahogy a szárnyakon és a törzsön átmossa, ahogy az égen keresztül zuhan. A Challenger III pilótafülke szűk határaiban ülve, Tucker karjai és lábai a kontrollfelületek igazi kiterjesztésévé válnak, amikor erőszakos antennát táncol Pasodoble a légbemutató tömegeinek örömére.

Most fontolja meg a számítógép által vezérelt repülőgépet. Természetesen hiányzik egy lélek - az ember és a gép között létrejövő veleszületett kapcsolat, amely lehetővé teszi az állkapocs művészi virágzását. De gondolj a számítógép előnyeire az emberi pilótával szemben. A fénysebességgel működő digitális repülésvezérlő rendszer interfész számtalan információt képes asszimilálni, összeszerelni azokat értelemszerűen, és a kívánt eredmény elérése érdekében jár el. A modern számítógépes repülőgépek, mint például a Dassault Falcon 7X, a Gulfstream G650 vagy az Embraer Legacy 500, képesek a választott vezérlőfelületeket egymástól függetlenül mozgatni, ideértve a két távtartó egyidejű mozgatását vagy a gyorsfékeket egy rövid pillanatra, ha ez így van a leghatékonyabb munkát végzi. A pilótának soha nem kell aggódnia, hogy a számítógépek hogyan mozgatják a vezérlőfelületeket, csak azt, hogy a repülőgép fenntartja a kívánt pályát.

Az Embraer Legacy 500 az első középméretű üzleti sugárzó, amely teljes repülésvezérléssel rendelkezik. A sima és könnyű vezérléshez optimalizált kialakítás a beépített jármûvek és a fejrészek fejlett avionikával való integrálásával.|

Természetesen az FBW repülőgépen lévő repülésvezérlő rendszer megakadályozhatja azt, hogy a repülőgép burkolatának bármelyik területére ne kerüljön vagy elhulljon, amelyet nem kívánatosnak tart. Az F-16 és más aerodinamikailag instabil harcosok ugyanakkor FBW-rendszereik nélkül nem lennének alkalmasak, ami másodpercenként több ezer mérést vesz igénybe, és a vezérlési felületeket mozgásirányban manipulálják az ellenőrzött repülés fenntartása érdekében. Ha valaha figyelte, hogy egy vadászrepülőgép egy légi felvétel rutinját hajtja végre, akkor megérti, hogy a számítógépek túlórák. Ahogy a mondás elmondja, nem repülsz egy F-16-ra - ez repül téged.

Automatizálási buktatók

Az egyik olyan érv, amely az emberi bemenetet támogatja a számítógépes vezérlésen, természetesen arra az elképzelésre összpontosít, hogy az emberi pilóta néha értékes extra teljesítményt préselhet ki a szárnyból, amit a számítógép egyszerűen megtagad. Mint feltételezett bizonyíték, az FBW kritikusai arra mutatnak rá, hogy egy Airbus A320 videofelvételét lezuhan egy tűzgolyóba a fákra 1988. júniusában Franciaországban, nem pedig lehetővé tette pilótáinak, hogy még egy hüvelykes távolságra emeljék az orrát egy alacsony sebességű menet közben. Egy másik kritikája a repülésnek a repülőgépek számára a repülőgépek játékszerkezetére támaszkodik, amelyet az Air France 447-es légi járata az Atlanti-óceánra 2009-ben összeomlott, miután az Airbus A330-as pitot-csövek zivatarra esettek. Amikor a repülési számítógépek a védett módról „közvetlen jogra” váltottak át - a repülőgép-utasszállító repülőgépet úgy viselkedik, mint egy hagyományos repülőgép, a legénység nem tudott megbirkózni a vészhelyzettel.

A Dassault, a Gulfstream és az Embraer nagyszerű hosszúságúak voltak annak érdekében, hogy a pilóták a hurokban maradjanak, miközben repülnek az FBW modelljeikkel. Ez lehetővé teszi, hogy bizonyos típusú vészhelyzetek könnyebben kezelhetők legyenek, miközben továbbra is megfelelő kísérleti technikát igényelnek. Az egyik eset egy motorhiba a felszálláskor. Lehetőségem volt megismerkedni a V1-es vágásokkal a szimulátorban mind a Falcon 7X-ben, mind a Legacy 500-ban. Ez egy jelentősen eltérő tapasztalat a motor elveszítésében egy hagyományos üzleti sugárban, mivel a repülési számítógépek automatikusan kompenzálják az egyik vontatási veszteséget oldala és biztosítsa a megfelelő vezérlőfelület bemenetet. Mégis, tudod, hogy valami rossz, és még mindig megfelelően kell reagálnod a lépcsőn. A számítógépek egyszerűen segítenek abban, hogy a munkát ilyen vészhelyzetben könnyebbé tegyék - sőt, sokkal könnyebb.

A Gulfstream G650-ben a fly-by-wire kialakítás számos távoli „intelligens működtetőt” tartalmaz, amelyek bármely vezérlőfelületet egymástól függetlenül tudnak mozgatni.|

Dassault volt az első üzleti jet-készítő, aki elkötelezte magát az FBW-technológia iránt, és először az EASy-vel felszerelt Falcon 7X-hez, és most a fejlesztés alatt álló Falcon 5X-hez vezetett. Paradox módon, Dassault elhagyta a fly-by-wire nómenklatúrát marketing- és képzési irodalmából. Inkább a francia cég, amely igazán büszke a gazdag törzskönyvezésére, katonai harcosok építését részesíti előnyben, egyszerűen csak a Falcon digitális repülésvezérlő rendszerét említi. És tényleg van értelme. Végül is, a technológia fly-by-wire összetevői nem közel olyan fontosak, mint amit a tervezők képesek számítógép-vezérléssel megvalósítani. És a legújabb FBW fúvókákban ez elég sok.

A mai FBW rendszerek közös vonásai vannak, mivel úgy működnek, mintha az autopilot mindig a háttérben lenne. Ez a koncepció jól ismert lehet, ha a dugattyús repülőgépek legújabb biztonsági rendszereit, például a Garmin ESP-t (elektronikus stabilitás és védelem) fejlesztette ki, amely a háttérben működik, hogy az autopilotot óvatosan „irányítsa” megakadályozzák, hogy a pilóta meghaladja a hangmagasság, a bank vagy a légsebesség határértékeit. A Garmin-alapú rendszernek semmi köze az FBW-hez, de ötleteket kölcsönöz az FBW repülőgépein. A jövőben több crossover-re számíthat, mivel az automatizálási eszközöket egyre inkább a könnyű GA repülőgépeken fogadják el, amelyek megtartják a hagyományos mechanikus vezérléseket, de egyre inkább kifinomult repülésvezérlő szoftverek.

Mégis, még a csúcskategóriás üvegdobozokkal ellátott, könnyű dugattyús repülőgépek sem nyújtanak előnyöket a repülési irányjelzőknek a légi jármű pályáján alapuló szállítására. Ez egy áttörés, ami a Falcon 7X-et jobban hasonlítja, mint egy HUD-vel felszerelt Mirage harcos, mint sok más jelenlegi generációs üzleti fúvóka. „A drótkötéllyel való beszélgetéshez valóban meg kell beszélnünk az utat és a repülési pálya fogalmát” - mondja Woody Saland, a Dassault Falcon Jet technikai programjainak és kísérleti képzésének vezetője. „Amikor az EASy repülőtéri fedélzet jött létre, sok új filozófiát vezetett be, de a repülőgép repülése szempontjából az, hogy a HUD repülési útvonalat kell használnunk.”

A Garmin G1000-es avionikai rendszere, a Saland jegyzetei, az elsődleges repülési kijelzőn egy zöld fánk látható, amely a repülőgép repülési útvonalát ábrázolja, de nem nyújt útvonalat az útvonal alapján. Inkább a Garmin pilótafülke egy hangalapú rendszer, amely a pilóták hagyományos V-bar repülési igazgatói parancsát adja. „Ha egy 3 fokos pályát szeretnénk elérni a földre, akkor miért adnátok feljegyzéseket a pilótának, amely megmutatja neki, hogy hová kell állítani a repülőgépet, ellentétben a HUD-hez hasonló útvonalakkal?” Ez az, ahol az EASy és a G1000 filozófiailag eltér mondja. Saland azt állítja, hogy az általános repülési dugattyús flottának az FBW-gondolkodás teljesebb előnyének megszerzéséhez elképzelhető, hogy megváltoztatni kell.

Technológia leválasztva

A Falcon 7X a Dassault digitális repülésvezérlőrendszerének alapos alapjaira húzva három fő repülésvezérlő számítógépet tartalmaz, amelyek mindegyike beszél egymással és „szavazhat”, amelyen helyes adatokat szolgáltat, ha a szoftver összeomlik bármelyikhez ok. Abban a valószínűtlen esetben, ha mind a három számítógép meghibásodik, három tartalék számítógép van - mindegyik külön gyárban épült, és más szoftver kódot használ. A Falcon 7X repüléshez a „degradált módban”, a hat számítógép közül öt meghibásodhat, és a pilóták nem tudják megmondani, hogy bármi nem volt rendben. Ha mind a hat számítógép meghibásodik, van egy utolsó hetedik biztonsági mentésű számítógép, amely lehetővé teszi a pilóták számára, hogy a szokásos módon vezérelt repülőgépen továbbra is eléggé hasonlíthassanak a repülőgépeknél, a bukás és a túlsebesség figyelmeztetésekkel, de nem borítékvédelemmel. A Gulfstream és az Embraer hasonló elbocsátásokra épült. Például a Gulfstream G650-ben egy teljes FBW-rendszer meghibásodásának esélye 100 milliárdból 1-re van tervezve.

|

Ellentétben az Airbus utasszállító repülőgép-logikai logikájával, a Falcon, a Gulfstream vagy a Legacy jet-ekben sokkal kevesebb elektronikus nannies van. Ahol a repülőgépek Airbus családja megakadályozza, hogy a pilóták több mint 67 fokos bankot dolgozzanak fel normál jogban, a Falcon 7X, G650 vagy Legacy 500 pilóta egész nap képes hordócsapokat készíteni. A Dassault vezetékes filozófiája egy adott banki bemenetet 35 fokig tartja meg, de automatikusan visszatér, ha 35 foknál hosszabb bankot tölt be. Egyébként, az Airbus, a Dassault Falcon és az Embraer mindannyian járdaszerkezettel rendelkeztek a teljes légijármű-alkalmazásokban, míg a Gulfstream és a Boeing megtartotta a csapokat. Miután mindkettőnk megszerzett egy csomó tapasztalatot, nem rendelkezem határozott preferenciával, bár nyilvánvaló, hogy a sidestick felszabadít egy szép darabot a pilótafülkéből.

Korábban említettük, hogy számos előnye van az FBW technológiának. Kezdők számára az FBW lehetővé teszi a tervezők számára, hogy egy olyan repülőgépet építsenek, amely jobban kezeli, ugyanakkor kevésbé lényegében stabil, mint a hagyományosan szabályozott repülőgép. Az instabil repülőgép mind manőverezhetőbb, mind hatékonyabb, mint egy stabil. A természetes stabilitást növelő tulajdonságok is húzással járnak. Ez azt jelenti, hogy egy instabil repülőgép minden szempontból jobb, kivéve, hogy az embernek nehezebb repülni.

A Diamond Aircraft Skunk munkái Ausztriában teszteltek egy DA42-et egy repülésvezérlő rendszerrel, amely képes a borítékvédő eszközök teljes körét biztosítani, valamint autoland képességekkel.|

Az FBW lehetővé teszi egy olyan repülőgép tervezését is, amely a súlytól és a súlyponttól függetlenül állandó kezelési tulajdonságokkal rendelkezik. Egy Gulfstream, amelyet CG-vel a legnagyobb súlyra töltöttek, például a hátsó határokra tolódott, lényegében nem fog különböztetni a pilótáktól, akik egy könnyedén betöltött G650-et repülnek előre CG-vel. Hasonlóképpen, a Falcon 7X és a Falcon 5X vagy a Legacy 450 és 500 lényegében ugyanolyan érzés lesz a pilótáknak, mert a beépített vezérlési visszacsatolás és a számítógép által végzett munka a repülőgép nyugodt stabilitásának és más aerodinamikai különbségeinek korrigálására szolgál.

Az FBW-vel ellátott borítékvédelem kiküszöböli a rúd-rázó vagy akár a vágókapcsoló szükségességét. Függetlenül attól, hogy a pilóták milyen bemenetekkel rendelkeznek, az FBW repülőgép mindig tökéletesen megmunkálva marad. Általában egy új pilótát vesz igénybe az FBW-hez, körülbelül 10 másodpercig a pálcát vagy az igát mozgatva, hogy megvalósítsa a technológia által a hagyományos vezérlésekkel szembeni javulást. Add hozzá az egyenlethez a repülőgépgyártó képességét, hogy megtakarítsa a súlyt és csökkenti a bonyolultságot, és nem csoda, hogy az FBW technológiája az üzleti jet gyártókkal foglalkozik. (Ez nem jelenti azt, hogy nem végezték el először a házi feladatot. Például a Gulfstream több mint 7000 órányi „vas-madár” földi próbát végzett, mielőtt az első G650-es vizsgálati repülést elvégezte.)

Fly-by-Wire előnyök

A Gulfstream döntése, hogy az FBW-t beépíti a G650-be, meglepte néhány megfigyelőt, amikor a repülőgépet 2008-ban vezették be. A Gulfstream mérnökei a G650 számítógépes modelljeit is létrehozták hagyományos és FBW vezérlőkkel. A drótkötélpálya sok okból kifogott, és a két legfontosabb, hogy a javasolt mechanikus repülési rendszer rendkívül bonyolult volt, és az FBW vezérlés kiemelkedő volt a luxus sugárhajtású csúcssebességnél, 0,925 Mach-on. „Ezekben a sebességekben néhány vicces dolog megkezdődik a vezérlőfelületek körüli sokkhullámokkal” - mondja John Mayo, a Gulfstream fejlett technológiai programjainak igazgatója. „A huzalozással biztosítani tudtuk, hogy a jobb kezelhetőség és a hatékonyság érdekében mindig pozitív pozitív oldallapú gördülőnyomaték volt.

Az Embraer a legújabb üzleti jet-készítő, amely a legmodernebb modelljeihez, ebben az esetben a közepes méretű modellekhez, teljes repülésvezérlő rendszereket választ ki, így a Legacy 450 és 500 a legkisebb bizjetek még nem kínálják a technológiát. A brazil gyártó szerzett tapasztalatot az FBW képességekkel kapcsolatban az E-Jets regionális repülőgépek családjában alkalmazott részrendszerekben. Az Embraer azt mondja, hogy két teljesen új FBW középméretű fúvóka tervezése költségesebb volt, mint a hagyományos vezérléssel, de a technológia elfogadása segített abban, hogy a piacon szétváljon. „Sok drótkötelezettséggel rendelkezünk már, és 2007-ben, amikor eljött a döntéshozatal ideje, rájöttünk, hogy valódi áttörés lesz a középméretű szegmensben” - mondja Marco Tulio Pellegrini, az Embraer Executive Jets vezetőhelyettes. elnök és COO.

Higgye el vagy sem, az első elektronikus jelzőrendszert egy repülőgép vezérlőfelületeire az 1930-as években, a Tupolev ANT-20-ban, egy nyolcmotoros szovjet repülőgépen dolgozták ki, amelynek Boeing 747-es szárnya volt. mechanikus és hidraulikus csatlakozások elektromos készülékekkel. Az első tiszta, elektronikus mechanikus vagy hidraulikus biztonsági mentés nélküli repülőgép volt az Apollo Lunar Landing Research Jármű, amelyet először 1964-ben repültek. Később a Concorde analóg repülésvezérlő rendszert, valamint tolóerőt hajtott végre. - vezetékes technológia.

A Dassault megtervezte az első repüléstechnikai rendszert egy üzleti sugárhajtómű számára, a harci jet örökségére építve, hogy a digitális repülésvezérlő koncepciókat a Falcon 7X-hez hozza. Az átmenet kulcsa a pálya helyett a pálya helyett a pálya irányítása volt.|

Napjainkban több pilóta nélküli légi járművet állítanak elő, amelyeket vezetékes vezérléssel állítanak elő, ami arra utal, hogy egy GA dugattyús repülőgép egy nap képes lenne-e a technológiát alkalmazni. A Diamond Aircraft felfedezte az FBW-t a DA42 ikeréhez. A 2012-ben megkezdett tesztprojektek során a vezérlőfelületek működtetéséhez a repülési számítógépeken keresztül összekötött hagyományos botot használtak az elektromos szervókhoz. A technológiát a borítékvédelem javítására, valamint a teljes autoland képességre használják. Christian Dries gyémánt alapítója ezt a fogalmat „elektronikus ejtőernyősnek” nevezte el, amely lehetővé tenné a pilótának, hogy sürgősségi segítségnyújtó gombot nyomja meg az automatizálás átvételére. A számítógépek biztonságosan megtarthatják a repülőgépet a repülési borítékban, egészen a megszakításig, ha szükséges.

Mivel a könnyű általános repülésű repülőgépek kicsiek és egyszerűek, nehéz elképzelni egy teljesen digitális FBW rendszert, amely gazdasági értelemben van. De ha a könnyűgépek készítői visszavonhatják az UAV-világban elért nyereségeket, és a szervo-hajtóművek mérete és ára eléggé csökken, a technológia jövőbeli alkalmazásaira vonatkozó feltételezéseinket fejükre lehet fordítani. Még a repülésvezérlők és a vezérlési felületek közötti mechanikai kapcsolat megszakítása nélkül is elvárható, hogy az általános repülés során újabb lépéseket tegyenek a vezetékek és a vezetékek között. És ha a repülőgépgyártók párosíthatják a technológiát az automatikus ütközővel, akkor a könnyű GA-repülőgépek pilótái a jövőben jelentősen megváltoznak.

Üdvözöljük észrevételeit a flyingmag.com-on. A tiszteletre méltó környezet megőrzése érdekében kérjük, hogy minden hozzászólás témakörben legyen, tiszteletteljes és spammentes. Az itt megfogalmazott összes megjegyzés nyilvános, és a Repülő közzéteszi.

Загрузка...