Frage:
Warum gibt es keine vereinfachten Fly-by-Wire-Hubschraubersteuerungen?
Todd Wilcox
2015-12-28 21:29:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ich habe über die Feiertage mit Verwandten über die Hubschraubersteuerung gesprochen, insbesondere darüber, wie schwierig es ist, eine zu fliegen, und wie das Ändern einer Steuerung das Anpassen der beiden anderen Hauptsteuerungen erfordert. Einer meiner Verwandten fragte, ob Hubschrauber über ein Computersteuerungssystem verfügen, das automatisch kompensiert und vereinfachte Steuerungen ermöglicht, die fast jeder fliegen kann.

Ich antwortete, dass ich von so etwas nichts gehört habe und nur raten könne, warum nicht :

  1. Zuverlässigkeitsbedenken und möglicherweise Bedenken hinsichtlich der Pilotenausbildung (dh Sie müssten wissen, wie man im Falle eines Computerausfalls wirklich fliegt, warum also überhaupt den Computer?)
  2. Subtile Komplexität der Steuerungsinteraktionen, die sich nicht für eine vernünftige Computerautomatisierung eignen.
  3. ol>

    Gibt es tatsächlich keine derartigen Systeme? Warum nicht? Waren meine Vermutungen gut?

    In Bezug auf das mögliche Duplikat habe ich diese Frage gesehen und es scheint darauf hinzudeuten, dass automatische vereinfachte Steuerungen möglich wären, aber es scheint nicht vollständig zu sein Beantworten Sie die Frage, warum Sie nicht einen Pseudo-Autopiloten haben, der es einem Piloten ermöglicht, den Zykliker einfach vorwärts zu drücken, um vorwärts zu fahren (zum Beispiel), ohne das Kollektiv und das Ruder gleichzeitig ständig anpassen zu müssen.

Mögliches Duplikat von [Haben Drehflügler wie Hubschrauber Autopiloten?] (Http://aviation.stackexchange.com/questions/15462/do-rotorcrafts-like-helicopters-have-autopilots)
Ich würde sagen, es ist absolut möglich - schauen Sie sich kleine Hubschrauber (RC) und Multi-Rotoren an, die genau das tun. Sie erwähnen einige gute Gründe (Sicherheit, Schulung), warum es nicht verwendet wird, und ich bin gespannt, was die Experten hier sagen :)
Ich habe noch nie von einem solchen System gehört. Das Problem ist, dass es viel komplexer ist. Wie würde ein solches System wissen, dass das Vorwärtsschieben des Zyklikers bedeutet, dass ich vorwärts gehen möchte? Das Vorwärtsschieben des Zyklikers kann zu vielen Änderungen des Flugregimes führen, je nachdem, was ich auch mit der Kraft und den Pedalen mache. Welches Ergebnis möchte ich beispielsweise, wenn ich während der Kreuzfahrt zyklisch vorwärts schiebe? Beschleunigen? Mit konstanter Geschwindigkeit klettern? Mit konstanter Geschwindigkeit absteigen? Klettern und beschleunigen? Eine beschleunigende Linkskurve eingeben? etc.etc. Ein Autopilot ist einfach. Das Manipulieren der anderen Steuerelemente ist nicht möglich.
@Steve Das ursprüngliche Gespräch, das diese Frage aufgekauft hat, begann mit dem Thema Quadcoptor-Drohnen, die meines Wissens aufgrund ihrer Quadcopter-Konfiguration leichter zu steuern sind (was für einen Hubschrauber in Originalgröße wahrscheinlich unpraktisch wäre, und ich denke, diese Frage war es hier gefragt und beantwortet).
@Simon Ihr Kommentar scheint mir eine gute Antwort zu sein.
Sechs antworten:
#1
+33
auxpowerunit
2015-12-29 13:03:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hubschrauberhersteller scheinen Fly-by-Wire-Systeme nur langsam eingeführt zu haben. Ich habe in der General Dynamics-Gruppe gearbeitet, die das Fly-by-Wire-System für die F-16 entwickelt hat. Dies war das erste Serienflugzeug mit Fly-by-Wire-Funktion (ohne mechanische Backup-Systeme). Als ich dort anfing zu arbeiten, aktualisierten sie gerade das System, um einen digitalen Flugsteuerungscomputer einzubauen. Die Produktion erforderte eine umfassende Koordination zwischen mehreren Disziplinen. Als Elektrotechniker habe ich regelmäßig mit Software-Ingenieuren, Konstrukteuren von Kontrollgesetzen, Testingenieuren und "Mechanisierungs" -Ingenieuren zusammengearbeitet. Es hat viele Jahre gedauert, bis das Unternehmen eine solche Kultur entwickelt hat, in der sich jedes Mitglied um die Effizienz und Sicherheit des Flugzeugs kümmert. Ich spekuliere, dass die Hubschrauberhersteller einige Jahrzehnte lang nicht aufgeholt haben, weil die Finanzierung begrenzt war.

Hier ist ein Artikel, der die Erfahrung der Armee beschreibt: Armee langsam, um Fly-by-Wire-Steuerungen anzupassen für Hubschrauber

Abgesehen von der Finanzierung sind Hubschrauber ideale Kandidaten für Fly-by-Wire-Systeme. Das offensichtliche Ziel ist es, ein marginal kontrollierbares Flugzeug zu nehmen und es sowohl stabil als auch wendig zu machen. Dies würde die Arbeitsbelastung der Piloten drastisch reduzieren. Die meisten Fly-by-Wire-Systeme für Hubschrauber ermöglichen freihändige Schwebeflug- und entkoppelte Steuereingaben (dh Seitwärtsflug ohne Rudereingaben).

Der erste Hubschrauber, der ein großartiges Fly-by-Wire-System demonstrierte, war der Sikorsky RAH-66. Es erreichte sogar einen Seitenflug mit 60 Knoten und einen Rückflug mit 25 Knoten, wobei nur zyklische Stick-Eingaben verwendet wurden. Leider wurde dieses Programm im Jahr 2004 eingestellt. Der erste militärische Militär-Fly-by-Wire-Hubschrauber ist der NHIndustries NH90, der 2002 als erster Hubschrauber ohne mechanische Backup-Steuerung geflogen ist und in Dienst gestellt wurde 2007. Der erste zivile Fly-by-Wire-Hubschrauber, der Bell 525, befindet sich derzeit in der Entwicklung.

Aha! Also die Antwort auf die Frage: "Warum macht das niemand?" Es stellt sich heraus, "einige Leute ** sind **!"
Ja. Ich bin gespannt auf die Möglichkeiten. Wenn wir als Beispiel den Tiltrotor Boeing V-22 Osprey betrachten, ist das Flugzeug zu instabil, um ohne Fly-by-Wire zu fliegen. Ähnliche Konzepte wurden in den 1950er Jahren ausprobiert und waren erfolglos, da die Elektroniktechnologie damals nicht verfügbar war. Dieses Flugzeuggenre ist jetzt aufgrund von Fly-by-Wire-Systemen verwendbar. http://www.verticalmag.com/features/features_article/20112-flying-the-v-22.html
Der 525 hatte einen rotierenden Rotorkopf. Ich würde vorsichtig sein, wenn ich seine Tugenden ankündige, bis die Untersuchungsergebnisse von NTSB und Bell vorliegen und Bell dort weitermacht, wo sie geblieben sind, als es sich während eines Testfluges im Flug selbst zerstört hat. Dafür, dass sich die Armee sorgfältig anpasst, gibt es dafür einen guten Grund. Reparieren Sie nicht, was nicht kaputt ist, bis sich herausstellt, dass das, was danach kommt, besser ist. Mit über 2000 Blackhawks in der Flotte wird die "Notwendigkeit", zur FBW zu eilen, NICHT demonstriert. Soweit ich das beurteilen kann, sind der Valor (V-280), der Raider (S-97) und der Defiant alle FBW. Comanche war aber es starb während des Erwerbs.
Ideale Kandidaten? Kaum. Die Starrflügel-Steuerkupplung ist weitaus weniger komplex als beim Drehflügel. Das heißt, es gibt Rotary Wing FBW-Suiten. Wie ich oben erwähnt habe und wie Sie bemerkt haben, war Comanche (RAH-66) FBW und lief gut, bis das Programm in den frühen 00ern aufging. Was den Freisprechschwebe betrifft, könnte ich das 1989 in einem SH-60B ohne FBW tun. AFCS und SAS waren robust genug, um dies im gekoppelten Anflugmodus zu tun. (OK, technisch gesehen war der horizontale Stich eine grobe FBW im Seahawk ...)
#2
+9
Thunderstrike
2015-12-28 23:57:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Es gibt zwei Extreme:

  • Keine erweiterten Kontrollen, d. h. die meisten normalen Flugzeuge. Der Pilot steuert Steuerflächen und Motoren direkt.
  • Stark erweiterte Steuerungen (links, rechts, oben und unten schalten genau so) wie Quadcopter. Der Pilot gibt den Befehl, wie sich das Flugzeug bewegen soll, was durch einen Algorithmus in Steuerflächen- und Triebwerkseingaben übersetzt wird.

Bei beiden Extremen ist das Zeug recht gut verstanden. Wenn Sie dazwischen gehen, wird es problematisch.

Erweiterte Steuerelemente

Es gibt immer einen Konflikt zwischen einer vorteilhaften Änderung, die dem Piloten das Fliegen erleichtert und ein höheres Maß an Abstraktion von den Flugsteuerungen. Ein Ort, an dem dies besonders häufig vorkommt, sind Airbus-Flugzeuge, bei denen Missverständnisse zwischen Pilot, Schnittstelle, Steuerung und Flugzeug zu mehreren Unfällen geführt haben.

Simons Punkt hier - was möchten Sie, dass Sie Oberflächen steuern? do- ist sehr relevant.

Dynamisches System

Hubschrauber sind unglaublich dynamisch. Zum Beispiel drückt eine seitliche Böe den Hubschrauber zur Seite, aber dies würde auch zu einer unverhältnismäßigen Drehung der gesamten Flugzeugzelle führen, die durch die Oberfläche der Heckrotorflosse verursacht wird. Die reine Seitwärtskraft (nicht die Momentkraft) durch Erhöhen der Heckrotorleistung wird jedoch nicht kompensiert und würde eine erneute Einstellung des Hauptrotors erfordern, um in Position zu bleiben. Jede Reaktion und Eingabe des Piloten müsste angemessen gehandhabt werden, um eine vom Piloten induzierte Schwingung zu verhindern.

Stabilitätserweiterung wird beispielsweise beim EC135 verwendet:

Das Auto Flight System ist hierarchisch aufgebaut und umfasst auf G-IWRC ein dreiachsiges Stability Augmentation System (SAS) und einen Autopiloten. Die SAS bestand aus einer Pitch and Roll SAS (P&R SAS) und einer Gier-SAS. Der Hubschrauber war auch mit einem Pitchdämpfer ausgestattet. Diese Systeme werden zur Stabilisierung der Fluglage des Hubschraubers um die Längs-, Quer- und Gierachse verwendet, indem Eingaben mit begrenzten Berechtigungen auf die Hauptsteuerungen angewendet werden.

Das SAS-System ist für den praktischen Betrieb ausgelegt bedeutet, dass der Pilot Steuereingaben über die zyklische Steuerung und die Gierpedale bereitstellen muss, um die Fluglage des Hubschraubers zu steuern. Die SAS wird während des Startvorgangs automatisch aktiviert und kann durch Drücken eines der SAS-DCPL-Schalter oben auf jedem zyklischen Steuerknüppel deaktiviert werden. Das Wiedereinschalten des SAS erfolgt über einen Vierwegeschalter am zyklischen Griff mit der Bezeichnung P&R / P - P / y RST. Eurcopter EC135-Unfallbericht

Pilotrolle und regulatorische Aspekte

Ich habe an UAV-Systemen gearbeitet, die funktionieren "Der ganze Weg" zur Steuerungsautomatisierung. Ich denke, ein Teil des Problems ist die konservative Meinung zur Rolle des Piloten. Airbus wurde wegen seiner Designentscheidungen, die dem Piloten das Fliegen erleichtern sollen, heftig kritisiert. Die Erweiterung der Flugsteuerung ist ein riskantes Geschäft.

Änderungen sind im Luftverkehrssektor schwer umzusetzen und teuer zu testen. Wir könnten letztendlich den Piloten entfernen und wer auch immer an Bord ist (Arzt, Krankenschwester), könnte einfach einen Punkt auf einer Karte als Landeplatz auswählen. Wir haben die vollautomatische Flugsteuerung erstellt, indem wir die von Ihnen vorgeschlagene Steuerung nach oben / unten / links / rechts ... durchgeführt haben. Es ist (vollständig) technisch machbar, da dies der Autopilot tut. Das Ändern der Interpretation aktiver Steuereingaben unter dem Gesichtspunkt der Verwendung, Lizenzierung, Schulung und Ausführung ist eine ganz andere Geschichte.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich all diese Antworten verstehe. Die UAV-Systeme, an denen Sie gearbeitet haben, sind Rotorfahrzeuge oder Starrflügel?
AilifotgndCMT rotor craft
Nur eine Vermutung, aber haben Sie den unbemannten Kmax bearbeitet?
#3
+2
Koyovis
2017-04-27 08:26:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, Fly-by-Wire-Steuerungen werden in Hubschraubern angewendet. Es gibt jedoch eine einfachere und viel ältere Lösung für den mehrdimensionalen Flugsteuerungstanz in Hubschraubern: den mechanischen Mischer.

Betrachten Sie einen Hubschrauber in einem stabilen Schwebeflug. Es sind nur kleine Bewegungen um den neutralen Punkt der Flugsteuerung erforderlich, um kleine Schwankungen des Luftstroms auszugleichen. Ziehen Sie nun am Kollektiv, um an Höhe zu gewinnen, und der Neutralpunkt sowohl der Pedale als auch des seitlichen Steuerknüppels ändert sich: Der Rotor liefert mehr Auftrieb, aber auch mehr Drehmoment. Kompensieren Sie dies mit erhöhtem Heckrotorschub, kompensieren Sie das erhöhte Schwanken mit dem seitlichen Steuerknüppel.

Der mechanische Mischer macht genau das automatisch. Es befindet sich in großen Hubschraubern wie CH-53, UH-60 usw. und befindet sich hinter den Flugsteuerungen, jedoch vor den Taumelscheibenaktuatoren. Es handelt sich lediglich um einen Satz mechanischer Arme und Beine, die das Kollektiv mit der Pedalverbindung usw. verbinden / p>

Beachten Sie, dass der mechanische Mischer nur den Trimmpunkt der Flugsteuerung ändert, nicht jedoch die statische Stabilität des Hubschraubers oder die Kreuzkopplungseffekte der Rotorträgheit usw. Dafür benötigen Sie F-16-like Fly-by-Wire mit redundanten Computern & all.

Um fair zu sein, der UH-60 verfügt über eine Reihe von Roll-Gier-Kopplungseingängen zum AFCS (IIRC, die Signale stammen von den seitlichen Beschleunigungsmessern im Nasenraum), die nicht ausschließlich mechanisch gemischt werden, oder? ;-);
Ja, der Autopilot ist ein weiteres Mittel, um das Fliegen eines Hubschraubers etwas einfacher zu gestalten :)
#4
+1
aeroalias
2015-12-29 02:39:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Die Hauptfolge unabhängiger Steuerungen in einem Hubschrauber ist, dass dieselbe Steuerungsbewegung abhängig von der Bewegung anderer Steuerungen unterschiedliche Ergebnisse hat.

Betrachten Sie beispielsweise den kollektiven Schwebeflug und variieren Sie die Kollektiv führt zu einer Änderung der Höhe, während im Vorwärtsflug dasselbe entweder zu einer Änderung der Höhe oder der Geschwindigkeit führt, je nachdem, wie der Zykliker bewegt wird. Der Betrieb von Cyclic hat ähnliche Ergebnisse, basierend auf dem Betrieb anderer Steuerungen.

Dies ist das Problem bei Pseudo- oder gekoppelten Steuerungen. Die Hubschrauberantwort kann von der beabsichtigten abweichen. Auf der anderen Seite ist der FBW-Computer ziemlich einfach - Sie geben die Steuerelemente ein, die über den Computer an die Aktuatoren gesendet werden. Der Computer muss nicht raten, was Sie hier tun möchten.

Ich denke, es gibt einige Hubschrauber, bei denen bewegliches Kollektiv das Drehmoment automatisch anpasst, obwohl dies der einzige Fall ist, in dem ich denke, dass das Steuerungen sind gekoppelt.

Meinen Sie damit, dass der Kraftstoffregler die Motorleistung beim Bewegen des Kollektivs automatisch anpasst?
#5
+1
PeterT
2017-04-27 18:45:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Das Konzept fortschrittlicher Steuerungen für Drehflügelfahrzeuge gibt es schon seit langer Zeit. Ich habe in den 80er Jahren für McDonnell Aircraft in ihrer Simulationsgruppe gearbeitet, als sie um das LHX-Programm (Light Helicopter eXperimental) konkurrierten. Obwohl ich nicht sagen kann, dass dies die früheste Implementierung solcher Steuerungen ist, muss es eine der frühesten sein.

Die Flugsteuerungen haben im Grunde genommen die zyklische und kollektive entfernt und durch eine Vierwege-Seitenwaffensteuerung ersetzt - Grundsätzlich ein 3D-Joystick mit Drehung. Jede horizontale Bewegung innerhalb der Flugebene wurde gesteuert, indem der Controller in die Richtung gedrückt wurde, in die sich das Fahrzeug bewegen soll, vorwärts, rückwärts oder seitwärts. Der vertikale Flug wurde durch Auf- oder Abwärtsdruck auf die Steuerung gesteuert. Das Plattformgieren wurde durch Drehen des Controllers durchgeführt. - Referenz

Obwohl ich Flugzeuge seit vielen Jahren liebe und (noch) nicht meine PPL bekommen habe, habe ich die Starrflügelsimulatoren geflogen und Spaß gehabt . Da ich noch nie einen traditionell gesteuerten Hubschrauber geflogen war, fand ich das Fliegen mit dem LHX sehr intuitiv.

Es tut mir leid, aber während dies interessante historische Informationen hinzufügt, sehe ich derzeit nicht, wie es den Teil "Warum ist nicht üblich" der Frage beantwortet
#6
  0
Brandon Shoemake
2018-12-08 03:32:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kurze Antwort: Wir haben bereits Fly-By-Wire-Rotorboote von Bell / Sikorsky, Airbus und wahrscheinlich anderen. Verweisen Sie auf die Bell 525, Sikorsky V22, Airbus / Eurocopter NH90

Lange Antwort: Es ist sehr teuer und zeitaufwändig, ein neues Flugzeug oder System zu zertifizieren. Selbst einfache Änderungen an zertifizierten Flugzeugen oder Systemen können aus Sicht der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sehr teuer und zeitaufwändig sein. Dazu müssen die Flugzeuge und Systeme während des Entwicklungszyklus getestet und jedes kleine Detail dokumentiert werden.

Menschen sind generell resistent gegen Veränderungen - Änderungen an etwas, das sie kennen, lieben, respektieren und manchmal fürchten, bringen das Schlimmste in ihnen hervor. Piloten sind nur Menschen mit Gefühlen, Wünschen und Meinungen wie alle anderen auch.

Zum Zeitpunkt dieses Schreibens Ende 2018 sind Fly-By-Wire-Systeme nicht nur technisch machbar, sondern auch ausgereift. Die Elektronik und die Servos sind so kostengünstig, dass Dreifachredundanz nur geringfügige zusätzliche Kosten verursacht. Alle unsere heute komplexesten kommerziellen und militärischen Flugzeuge (2018) verfügen über Fly-By-Wire-Systeme, einschließlich Rotor- und Raumfahrtsysteme.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...