Autopilot
Et automatisk, normalt programmerbart kontrolsystem omtales som en autopilot , som automatisk styrer bevægelsesmidler efter anmodning, uden at folk skal gribe ind i kontrollen, mens autopiloten er aktiv. Typisk er det en computer, der behandler miljøoplysninger fra køretøjernes instrumenter for at bestemme, hvordan køretøjet skal kontrolleres.
Hvis der opstår problemer, afgives visuelle eller akustiske advarselssignaler.
definition
Udtrykket "autopilot" er en forbindelse af de to udtryk " automat " og " pilot ".
Ordet pilot, der kommer fra det franske "pilote" [1] , har sit udspring i det græske udtryk " pedotta " [1], der frit kan oversættes som styrmand , pilot. I dag bruges denne definition imidlertid ikke længere. Luftfartsleksikonet definerer en pilot "som en del af besætningen om bord på et fly". "[Mere præcist] er det piloten" [2], der kontrollerer flyet. Duden definerer "pilot som en person, der [professionelt] kontrollerer et fly", [3], hvilket også skyldes, at udtrykket i dag hovedsageligt er forbundet med luftfartsindustrien. Ifølge Duden [4] er der imidlertid andre betydninger af dette udtryk, f.eks. B. racerkører eller "nogen, der kører en bobslee". [3] Her bruges en pilot i sømandssprog også som pilot kaldet. Tidligere blev udtrykket pilot ofte brugt mere bredt til at referere til en chauffør, der kørte enhver køretøjstype. [5]
Det andet udtryk, "automat", kommer fra det franske "automatisere", som igen kommer fra det græske "autómatos" [6] . Oversat betyder det noget i retning af at "bevæge sig af sig selv". Automata er derfor maskiner, der uafhængigt, dvs. automatisk, udfører forudbestemte processer.
Den amerikanske føderale luftfartsadministration , FAA forkortet, definerer en autopilot som et "[...] flyvekontrolsystem, der automatisk henvender sig til vingen, elevatoren og i nogle tilfælde den lodrette stabilisator for at guide ruten [givet af piloten]. "eller følg højde, nedstigning / stigning og kurs". [7]
Men dens definition er kun gyldig inden for luftfart, og selv er der generelt ikke gyldig for alle systemer. Så deres definition er ikke helt tilstrækkelig. Så hvis du kombinerer de to udtryk som defineret ovenfor, kan du definere "autopilot" som et system, der automatisk træffer uafhængige beslutninger baseret på eksterne påvirkninger og oplysninger og derefter et køretøj, det være sig et fly eller en anden type køretøj Køretøj, kontroller. Det kan således påvirke køretøjets position, retning og hastighed. [8.]
anvendelsesområder
Autopiloter bruges i dag på en meget bred vifte af felter og til forskellige formål. Dette omfatter først og fremmest lindring af mennesker, som er blevet stadig mere nødvendige på grund af stadig mere komplekse systemer. I dag er autopiloter stort set kun forbundet med luftfart, og de fleste mennesker kender kun autopiloter, der bruges i fly . Andre systemer og køretøjer er imidlertid allerede udstyret med en autopilot. Bortset fra luftfart bruges autopiloter, der svarer til ovenstående definition, også inden for rumfart , maritim , bilindustri og robotik til at styre køretøjer. [8.]
Autopiloter i forsendelse
Autopiloter på skibe overtager kontrollen i henhold til en fast kurs, i henhold til en bestemt rute (waypointliste) eller, i tilfælde af sejlskibe, efter vinden (vindskovkontrol). På større skibe er de integreret i et omfattende elektronisk navigationssystem (ECDIS) .
Autopiloten beregner den nødvendige kurskorrektion fra forskellige datakilder. Den styrede kurs ( kompasskurs eller kurs over jorden ) måles, hvilket sammenlignes med den givne kurs over jorden. Et kontrolsignal genereres fra forskellen, som virker mekanisk eller hydraulisk på styresystemet og får skibet til at ændre kurs via rorbladet.
Moderne enheder bestemmer skibets kurs med et gyrokompas eller via GPS . De tager også højde for rullende og stribende bevægelser på grund af hævelse og vindstød, vindrotationer, strømme ( afdrift : forskel mellem kurs gennem vand og kurs over jorden ) og ændringer i jordens magnetfelt. Ruter kan indtastes via en waypointliste eller ved at klikke direkte på søkortet, som autopiloten derefter automatisk følger. Når et waypoint er nået, gives der akustisk information, og enheden skifter automatisk til det næste waypoint.
På store skibe er autopiloten en integreret del af et omfattende elektronisk navigationssystem ( ECDIS ), som også omfatter ekkolod , radar , AIS , elektronisk søkort og meget mere. På grund af den fremadskridende miniaturisering og prisfaldet på den teknologi, der kræves hertil, finder ECDIS -lignende systemer - hovedsageligt bestående af en notebook med navigationssoftware og perifere enheder forbundet via NMEA -grænseflader - i stigende grad vej til mindre skibe og endda på fritidsaktiviteter håndværkskøretøjer.
Forkert programmerede eller "ude af hånd" autopiloter kan have alvorlige konsekvenser. Sidstnævnte forekommer især med systemer, der er for svagt dimensioneret, eller med særlig voldsomme bølger og vinde eller med sejlbaner foran vinden , når den automatiske kontrol reagerer for svagt eller for stærkt.
Vindskovl kontrol
Mekanisk vindskovlstyring
Den mekaniske vindskovlstyring bruger en vindfløj ved skibets akter , hvormed vindretningen måles i forhold til skibet. Det reagerer på både vindrotationer (ændring af vindretning) og skibsrotationer (ændring af kurs). Denne retningsændring overføres mekanisk til skibets rorblad på en sådan måde, at vinklen mellem skibet og den tilsyneladende vind altid forbliver den samme. Som et resultat bevæger skibet sig lige frem med vindretningen forblev den samme. Banen skal kun rettes i tilfælde af større vindskift.
Mekaniske vindskovlkontroller bruges ofte, når man sejler rundt i verden. De er robuste og kræver ingen elektrisk energi.
Elektronisk vindskovlstyring
Med den elektroniske vindskovlstyring føres vindskovlens rotation på toppen af masten til autopiloten som et elektrisk signal. Dette beregner derefter den nødvendige korrektion herfra under hensyntagen til skibets givne og faktiske forløb. I moderne lystbåde er vindmåler, autopilot og navigationssystem normalt normalt forbundet med hinanden alligevel, så der ikke kræves yderligere udstyr for at betjene autopiloten i vindvinge -tilstand.
Styremaskinestyring
Med styrestyringen virker det elektriske styresignal mekanisk direkte på styrestangen via en elektrisk drevet skubbestang. De fleste af de såkaldte styre-piloter har et elektronisk kompas indbygget, så der kræves ikke ekstra udstyr for at holde skibet på en kompasbane, bortset fra en strømforsyning. Indgange til NMEA -data muliggør regulering i henhold til vindretning eller waypoints, som også kan bruges til at kompensere for strømme og drift.
Hjulstyring
Forskellige drivmodeller bruges på skibe med hjulstyring. Fælles for dem alle er, at en kraftig drivmotor drives af en styreenhed i cockpittet. Drivmotoren virker enten på styrekablerne eller direkte på rorkvadranten via et stempel. Dette system har den fordel, at i tilfælde af skader på styresystemet (f.eks. Brud på styrekablet), kan skibet stadig styres ved hjælp af autopiloten. Drev med hydrauliske cylindre er sjældne på mindre skibe, men de er almindelige inden for kommerciel skibsfart.
I bilen
Autopiloter i motorkøretøjer kaldes normalt førerassistentsystemer . Per definition griber en autopilot ind i kontrollen med køretøjet. Individuelle autopilotfunktioner er f.eks.
- Advarsel om afgang fra vognbane: Holder køretøjet i den markerede vognbane.
- Baneændringsassistent: skifter bane på kommando af føreren. (Men vær normalt ikke opmærksom på trafikken).
- Kollisionsundgåelsesassistent: Advarer om forestående kollisioner og bremser i bagenden automatisk i forbindelse med nødbremseassistenten.
- Assistent til undgåelse af sidekollision: Undgår sidelæns, hvis et andet køretøj kommer for tæt på.
- Bremseassistent : genkender en nødbremsesituation baseret på den hastighed, hvormed bremsepedalen trækkes ned og derefter bremser hurtigere og hårdere end personen gør.
- Fartpilot : regulerer køretøjets hastighed.
- Sidevindassistent: Stabiliserer banen i kraftig sidevind.
- Parkeringsassistent: registrerer parkeringspladser og parkerer på langs eller på tværs.
Graden af automatisering af en autopilot er beskrevet af autonominiveauer fra niveau 0 til niveau 5 (se autonom kørsel ). Testkøretøjer fra Google har i nogen tid nået niveau 4. Det betyder, at køretøjerne kan køre helt autonomt. Af sikkerhedsmæssige og juridiske årsager er der dog stadig en (ansvarlig) chauffør i bilen. Der er også bestræbelser i Europa på at etablere selvkørende køretøjer . Et projekt, der allerede er blevet testet med succes i Spanien, er SARTRE (Safe Road Trains for the Environment). [9] Dette er et konvoysystem, der automatisk forbinder alle køretøjer med hinanden i et netværk og styrer dem fuldautomatisk. I testen i Spanien kontrollerede en lastbil alle køretøjer bag den, som overførte alle deres målte data til kontrolkøretøjet. [8.]
Et andet skridt i retning af autonom kontrol er Highway Pilot System, der bruges i Freightliner Inspiration Truck . Lastbilen er baseret på den amerikanske produktionsmodel Freightliner Cascadia Evolution, som er udstyret med Detroit Connect (indbygget diagnostik og flådeovervågningssystem) og Highway Pilot-teknologi. Sidstnævnte omfatter frontradar, et stereokamera og dokumenterede assistance -systemer (afstandskontrol). Fra maj 2015 havde to lastbiler af denne type licens til vejtrafik i Nevada, USA. [10]
Tesla, Inc. yder førerassistance i sine køretøjer kaldet "autopilot". Disse er funktioner i niveau 2 -autonomi. B. banen kan ændres automatisk ved at trykke på blinklysarmen. Konkurrencecentret sagsøger Tesla, fordi Tesla giver det misvisende indtryk, at dets biler kan køre autonomt på tyske veje. [11] [12]
Rumrejse
Autopiloter er blevet uundværlige i luftfartsindustrien i disse dage. Uden dem ville forskning og kommerciel brug af universet være umuligt. Autopiloter bruges i raketter , satellitter og sonder til at kontrollere dem under start, for at holde dem i en stabil bane og for uafhængigt at udforske planeter eller andre objekter i dybden af rummet. Et eksempel er NASAs Curiosity rover , der i øjeblikket er i brug på Mars .
Fly
Den støt stigende kompleksitet af fly og den stadig tættere trafik ville kræve en høj grad af koncentration og arbejde fra piloten, hvis han skulle styre flyet manuelt. ”En autopilot kan aflaste piloten fra sin monotone og trættende opgave med at kontrollere flyet [...]. Piloten er således fri til at koncentrere sig om andre opgaver [...] ”. [13] Ud over den præcise styring af flyet kan autopilot udføre andre opgaver og hjælpe piloten ikke kun under normal flyvning. Moderne systemer er i stand til at støtte besætningen under landinger og start i dårlige vejrforhold, såsom stærk vind og tåge. Men også "fuldautomatiske landinger i dårligt udsyn op til nul sigtbarhed" [13] (nul sigtbarhed) er blandt systemets anvendelsesområder. Autopiloter bruges også i moderne helikoptere. "At styre en stor helikopter [...] kræver meget arbejde og koncentration fra piloternes side, da de er baseret på forskellige krav". [14] Evnen til især at svæve stiller meget høje krav til helikopterautopilotsystemer. [8.]
historisk udvikling
De første systemer, kaldet "autopilot", blev udviklet til forsendelse, inden de fandt vej til fly. Dette begyndte med opfindelsen af gyrokompasset af Hermann Anschütz-Kaempfe (i 1904) og Elmer Sperry (i 1908). Denne tekniske præstation gjorde det muligt at opnå en pålidelig reference til kurset. Dette var tidligere svært ved hjælp af et kompas på skibe bygget af stål på grund af ferritets magnetiske egenskaber. Disse gyrokompasser blev hurtigt vedtaget af flåden. Elmer Sperry udviklede derefter det første gyrokompass-kontrollerede automatiske kontrolsystem, som hurtigt etablerede sig i shippingbranchen. Sperrys autopilot var imidlertid "en massiv enhed, der kun var praktisk mulig inden for skibsfart, [...] men hurtigt etablerede sig som standarden på nye skibe" [15] Elmer Sperrys søn Lawrence bragte endelig sin fars opfindelse på flyet. Den 18. juni 1914 i Frankrig demonstrerede han det første system, der kunne holde og stabilisere en Curtiss C-2 i flyvning uden indblanding fra en pilot. “Denne autopilot bestod af fire separate gyroer, der hver roterede med 7.000 omdrejninger i minuttet. Disse gyroer blev indstillet til nulposition for alle kontrolflader og var mekanisk forbundet til dem ”. [16] Selv da var denne tidlige autopilot i stand til at foretage landinger uden indgriben fra piloten. [15] I 1930'erne udviklede Siemens et "automatisk flystyringssystem" under mærket "Autopilot II", som efter "flere hundrede timers testflyvninger" også blev brugt i Deutsche Lufthansas almindelige rutetrafik. [17]
På grund af den hurtige tekniske udvikling, især inden for elektronik, styrede den første elektroniske autopilot i 1947 en C-54 Skymaster fra det amerikanske luftvåben over Atlanterhavet fra USA til England helt autonomt fra start til landing i Brize Norton . [18] På det tidspunkt var den britiske fagpresse ikke rigtig begejstret for udførelsen af den fuldautomatiske flyvning. Det var også klart dengang, at et sådant system ville tage lang tid at blive fast etableret. [19] I oktober 1947 -udgaven af fly- og flyingeniørbladet blev autopiloten beskrevet som et "glorificeret elektrisk vækkeur [], der behandlede foruddefinerede indstillinger [...], når et bestemt tidspunkt gik og dermed videregav input til autopilot [så den kunne Flystyret] og også kontrolleret andre systemer, såsom landingsudstyr, flapper og motor ”. [19] Dette eksempel viser imponerende, at nogle af de tidligste autopilot systemer, der allerede mestrer mange ting, som man kan forvente af et moderne edb-system i dag, såsom autothrottle , Autotrim , yaw damper og automatiske landinger. [8.]
Moderne autopiloter
Fra den første rent mekaniske til den fuldt elektriske autopilot blev der udviklet flere og mere fuldstændigt edb -systemer, der blev styret af komplekse algoritmer på stadig hurtigere mikroprocessorer . Denne proces begyndte i midten af 1950'erne med den første fly-by-wire- teknologi (FBW) i militærfly, dengang kun i USA. I Europa begyndte FBW først at arbejde i slutningen af 1960'erne, da Tyskland, Frankrig og England i fællesskab udviklede PA-200 Tornado . Airbus- gruppen nød godt af de tekniske præstationer og erfaringer med udviklingen af dette multi-purpose jagerfly og udviklede derefter Airbus A-320 , et af de første kommercielle fly, der udelukkende blev kontrolleret af FBW-det første var Concorde . [14]
På grund af den stigende computerisering og netværk voksede autopilotens opgaver støt. Moderne systemer, som de bruges i dag, hjælper endda med at reducere støjforurening og spare brændstof. Desuden går tendensen mod en central enhed i stedet for som før separate eller uafhængige systemer. Tidligere var der separate computere til positionskontrol , dvs. en til hver rumakse og en anden til styring af motorens trykstyring. I dag er det imidlertid allerede almindeligt, at alt udføres på den samme processor. Et sådant centralt system giver en række fordele: Det sparer vægt, og det overordnede system kan påtage sig langt mere komplekse opgaver, da flere data er tilgængelige for det. Som følge heraf kan autopiloter allerede flyve flyet automatisk under hele flyvningen, dvs. inklusive start og landing. Et eksempel er Northrop Grumman X-47 , et eksperimentelt fly udviklet til den amerikanske flåde . Ingen producent har dog endnu turdet indføre et sådant pilotløst system inden for civil luftfart.
Nogle systemer, såsom dem fra producenten Airbus, har endda myndighed til at tilsidesætte kommandoer fra piloten, dvs. at træffe beslutninger mod piloten i nødsituationer. Om dette faktisk er ønskeligt, er stadig tvivlsomt, men en computer reagerer hurtigere end et menneske. På den anden side bekymrer eksperter sig over, at piloter i stigende grad bliver nedbrudt til observatører og kun bør gribe ind i en nødsituation, selvom computerteknologien endnu ikke er perfekt i dag. [8] [20]
Klassifikation
Autopiloter er opdelt i tre kategorier. Der skelnes mellem, hvor mange akser af flyet autopiloten kan styre. Der skelnes mellem
- enkeltakset autopilot,
- to-akset autopilot (med eller uden forudindstillet højde),
- tre-akset autopilot og
- fire-akset autopilot.
Med enkeltakset autopilot styrer dette kun aileronerne for at styre længdeaksen (lodret akse). Dette er også kendt som roller . Kun vingerne holdes vandret.
Den to-aksede autopilot aktiverer også elevatoren for at styre flyet rundt om dens tværgående akse (engelsk pitch ). Det betyder, at højden også kan kontrolleres under flyvning.
Den tre-aksede autopilot styrer alle kontroloverflader på flyet for at styre det i alle tre akser. Her kommer til de to andre akser yaw axis tilføjet (engelsk yaw).
Nogle gange vises udtrykket fire-akset autopilot i speciallitteraturen. Imidlertid henvises der ikke til en akse i rummet her, men trykvektoren tælles som den fjerde akse. Sådanne systemer kan specifikt styre motorernes stød for at opretholde en indstillet hastighed eller automatisk regulere fremdriften under landing.
Enkeltakset autopilot
Den enkleste form for autopiloten er den enkeltakse autopilot, også kendt som en "vingestyring" (betyder på tysk: "juster vinger vandret"). Det styrer kun rotationen omkring længdeaksen (rulleaksen) - valsningen . Han kan holde vingerne vandret ved at kontrollere aileronerne. Den enkeltakse autopilot har kun den vandrette tilstand. Aileron kan kun bruges til at ændre retning, men ikke til at ændre flyvehøjden.
Bendix / King KAP 140 er en udbredt autopilot til små fly og tvillingemotorer. Dens modelvariant som enakset autopilot har fem betjeningsknapper. KAP 140 tændes med AP -knappen (for: Autopilot). ROL -tilstanden (rulletilstand) er aktiveret, hvilket holder vingerne i en vandret position. Dette forhindrer flyet i at vælte til den ene side. Hvis piloten tidligere har indstillet en passende hastighed, og flyet er trimmet, flyver det i en meget stabil tilstand.
De fire andre tilstande, der skal tændes separat, er:
- HDG (overskrift; at flyve og vedligeholde et kursus på kursens gyro)
- NAV (navigation; at flyve og holde et kursus, der er indstillet på VOR eller GPS)
- APR (Approach; fungerer som NAV -tilstand, men er meget mere følsom, så en meget præcis landingsbane kan flyves)
- REV (omvendt kurs; fungerer som APR -tilstand, men autopiloten reagerer på kursnålens nedbøjninger på præcis den modsatte måde; mange autopiloter refererer også til denne tilstand som BC - tilbage kurs, omvendt kurs eller omvendt kurs)
De fire knapper - HDG, NAV, APR, REV - aktiveres ved at trykke på og deaktivere ved at trykke igen. Kun en af de fire knapper kan aktiveres ad gangen. Hvis alle fire knapper er deaktiveret, falder autopiloten tilbage i ROL -tilstand - forudsat at autopiloten er tændt. ROL-tilstanden er fælles for alle enkeltakse autopilot-tilstande.
To-akset autopilot
Ud over rulleaksen styrer to-aksede autopiloter pitchaksen, det vil sige pitching omkring den tværgående akse. Du kan også lade flyet kaste rundt om den tværgående akse (eng. Pitching ) - flyets næse hæves eller sænkes. Denne anden akse i autopiloten muliggør højdekontrol, den lodrette tilstand. For at gøre dette styrer de en pitch -servo og en pitch -trim -servo.
Enkeltakse autopiloter kan kun styre flyet sidelæns (lateral navigation), mens to-aksede autopiloter kan styre flyet sidelæns og opad (lodret navigation).
I en enkel version er den toakse autopilot en "vingestyring" med den begrænsede evne til at korrigere afvigelserne omkring den tværgående akse, dvs. pitchingen. I den anden ende af produktsortimentet med toakse autopiloter er der meget komplekse designs, der er egnede til automatisk flyvevejledning, idet de modtagne signaler fra radionavigationsmodtagere om bord (VOR, NDB, GPS) evalueres.
Ud over de fire knapper til de vandrette tilstande (HDG, NAV, APR, REV) har KP 140 en femte knap til den lodrette tilstand - ALT (Altitude). Når ALT -tasten er aktiveret, opretholder autopiloten den aktuelle flyvehøjde.
Ved at trykke på UP -knappen startes en stigning på cirka 500 ft / min, som opretholdes, så længe der trykkes på knappen. Når der trykkes på DN -knappen (ned), finder der tilsvarende en nedstigning sted.
Der er også to-akse autopiloter med højdeforvalg, hvormed en flyvehøjde kan specificeres. Den lodrette hastighed, hvormed flyet flyver til denne højde, kan også justeres. I tilgangstilstand kan autopiloten følge ILS -glidebanen lodret.
KAP 140-modellen med højdeforvalg har også en todelt drejekontakt til indtastning af højden og ARM- og BARO-knapperne.
Da autopiloten ikke styrer trykhåndtaget på disse modeller, skal piloten stadig påtage sig denne opgave. Under indflyvningen skal han kontrollere den korrekte indflyvningshastighed. Ved klatring skal han sikre, at autopiloten ikke styrer flyet ind i en bås med for stor stigningshastighed. Pilotens kontrol og opmærksomhed er stadig påkrævet.
Endnu bedre udstyrede autopiloter tilbyder en højdeadvarsel ud over højdeforvalget, hvilket giver piloten et akustisk eller visuelt advarselssignal 1000 eller 100 ft, før en forudindstillet flyvehøjde nås.
Konstruktion af moderne autopiloter
De moderne systemer, der i daglig tale kaldes autopilot, er faktisk et væld af forskellige, delvist uafhængigt virkende systemer i et fly. Alle disse systemer betegnes for det meste som autopilot af lægfolk, men kun et af disse kombinerede undersystemer kaldes autopilot. I betragtning af systemets kompleksitet og det faktum, at andre undersystemer også træffer autonome beslutninger, der styrer flyet, er dette imidlertid ikke overraskende. Arkitekturen i dette system er heller ikke ensartet, da hver producent sætter sine egne prioriteter og fremgangsmåder ved implementering af luftfartssystemer . "Der er undertiden en vis forvirring om indbyrdes forhold mellem den primære flyvekontroller, autopilot / flydirektørsystemet ( AFDS ) og flystyringssystemet ( FMS )". [21] Den primære flyvekontrol omfatter FBW og alle andre komponenter, der er nødvendige for at kontrollere flyet. Auto Flight System ( AFS ), på den anden side, indeholder alle funktioner til automatisk og autonom flykontrol. FMS er ansvarlig for navigations- og flypræstationsdata. [8.]
Auto Flight System (AFS)
"Avionics System Autopilot" er nu et undersystem til "Auto Flight System" (AFS), som i engelsk litteratur omtales som "Autopilot" eller "Flight Director System" (AFDS) [21] . Ud over autopiloten inkluderer dette system også andre undersystemer. Afhængigt af producenten er visse systemer imidlertid også forbundet uden for AFS eller integreret i andre systemer. Især i den engelsksprogede faglitteratur er for det meste kun arkitekturen fra producenten Boeing beskrevet, som har en lidt anden struktur end Airbus.
AFS er det egentlige hjerte for autonom flyvning i moderne maskiner. Individuelle systemer påtager sig forskellige opgaver for at holde flyet stabilt eller for at følge en bestemt kurs. Dette system er fast integreret i fly-by-wire- systemet. AFS består af flere undersystemer, hvoraf nogle kan fungere som uafhængige enheder. Disse kan også slås til eller fra af piloterne efter eget ønske for at overdrage delopgaver til AFS. Piloten kan således starte en drejning med flyet og lade AFS regulere flyvehøjden. Piloten behøver ikke længere bekymre sig om at opretholde den ønskede flyvehøjde, da computeren gør dette for ham. [8.]
Autopilot
Afhængigt af det system, der er integreret, skelnes der mellem flere typer autopilot (AP). Disse er kategoriseret efter, hvor mange akser de kontrollerer. [22] Den enkleste AP regulerer kun flyveindstillingen omkring rulleaksen ved at styre aileronerne. "Disse enkle systemer kaldes også ofte" vingelivere "". [22] Eine Ebene höher gibt es noch AP mit zwei Achsen, hier kommt neben der Rollachse noch die Gierachse zum Regelkreis des AP hinzu. Diese Systeme können somit auch einen festen Kurs halten und folgen. Die letzte Kategorie von AP sind Systeme, die das Flugzeug um alle drei Achsen steuern können. Hier kommt die Nickachse hinzu, welche die Flughöhe, Steig- und Sinkgeschwindigkeit bestimmt. Diese Systeme werden in allen modernen Airlinern verwendet, da sie eine autonome Landung ermöglichen.
Der AP ist ein essentielles Avioniksystem, da es das Flugzeug präzise in einer stabilen Fluglage hält. Das System besteht aus zwei Regelkreisen. [21] Der innere Regelkreis, Inner Loop , ist verantwortlich für eine stabile Fluglage. Hierbei erhält der AP-Computer Daten, in diesem Beispiel vom Höhensensor. Ist eine Abweichung zur gewünschten Flughöhe gegeben, so steuert der Computer die Aktuatoren der jeweiligen Steuerfläche an; zum Beispiel (siehe Abbildung) das Höhenruder. „Ein Feedback vom Aktuator gewährleistet, dass die Servomotoren die gewünschte Position erreichen und halten“. [21] Durch die Bewegung der jeweiligen Steuerflächen ändert sich die Lage des Flugzeuges, was wiederum vom jeweiligen Sensor aufgenommen wird, aerodynamischer Feedback, und wieder an den AP-Computer weitergeleitet wird. Manuelle Eingaben des Piloten werden direkt an den AP-Computer gesendet und überschreiben somit die geltenden Bedienungen des Systems, so kann der Pilot jederzeit eingreifen. Ein schematischer Aufbau des inneren Regelkreises ist in der Abbildung zu sehen, dieser ist jedoch nicht allgemeingültig und hängt von der verwendeten Fachliteratur ab. Ein Beispiel ist bei Civil Avionics Systems von Ian Moir und Allan Seabridge zu sehen. Hierbei greift die manuelle Steuerung direkt die Steuerflächen an vorbei an den AP-Computern. [21] Dieser innere Regelkreis ist für alle drei Achsen gleich, nur die angesteuerten Flächen und Sensoren sind anders. Der zweite Regelkreis ist der äußere Regelkreis, Outer Loop . Dieser erzeugt die Kommandos für den inneren Regelkreis. Somit ist der Outer Loop nicht zuständig für eine stabile Fluglage, sondern erzeugt die Befehle, die nötig sind, um das Luftfahrzeug so zu steuern, dass es einem gewünschten Kurs folgt oder das gewünschte Manöver ausführt. Die nötigen Berechnungen, die dafür nötig sind, werden vom Flight Director ( FD ) erzeugt. [7] Im Folgenden bekommt der AP -Controller die Daten der jeweiligen Sensoren und vergleicht diese mit den gewünschten, wie in diesem Beispiel den Kurs. Der Computer erhält Daten des aktuellen Kurses und vergleicht diese mit den gewünschten. Ist ein Kursfehler zu erkennen, errechnet der FD welches Manöver nötig ist, um diesen zu korrigieren. Die nötigen Befehle für das Manöver werden dann an den AP -Computer über den Controller weitergeleitet. An diesem Punkt übernimmt der innere Regelkreis alle weiteren Befehle und spricht die benötigten Aktuatoren der jeweiligen Steuerflächen an. Neben Kurs können auch Sink- bzw. Steiggeschwindigkeit und Höhe dem System mitgeteilt werden. Diese erlauben dem System das Flugzeug um alle drei Achsen stabil in der Luft zu halten. [8]
Flight Director
„Der Flight Director (FD) ist das Gehirn des Autopiloten-Systems“. [7] Die meisten Autopiloten können eine stabile Fluglage garantieren; kommen jedoch andere Faktoren ins Spiel wie Navigation, Wind und Kurs so sind komplexere Berechnungen notwendig. „Der FD und AP sind so entworfen, dass diese sehr eng zusammenarbeiten, jedoch ist es möglich den FD zu benutzen, ohne den AP zuzuschalten und umgekehrt“. [7] Der FD und Autopiloten werden als getrennte Systeme betrachtet, man kann aber auch beide Systeme als ein einheitliches System betrachten. Bei ausgeschaltetem Autopiloten und aktiviertem FD wird den Piloten auf ihrem Primary Flight Display (PFD) durch Symbole gezeigt, wie sie das Flugzeug manuell steuern sollen, um eine gewünschte Flugroute oder Manöver zu folgen. „Es erzeugt eine einfache interpretierbare Anweisung für den Piloten“. [7] So wird auf dem PFD die gewünschte Position der gewünschten Fluglage schematisch abgebildet, meist als großes Kreuz in Rot oder einer anderen auffälligen Farbe. Somit muss man nur das Flugzeug so steuern, dass dieses über der dargestellten Position liegt. Der Pilot muss dabei das Flugzeug manuell steuern, dies macht das Fliegen jedoch nicht einfacher, da „dem FD mitgeteilt werden muss, was passieren soll und dieser zeigt dann an wie zu fliegen ist“. [7] Die FAA empfiehlt daher den FD zu deaktivieren [7] und per Instrumentenflug zu fliegen, da dies weniger Arbeitsbelastung mit sich bringt. Befinden sich beide Systeme in einem Flugzeug, so ist es auch möglich je nach System den AP ohne FD zu aktiveren. [8]
Stability Augmentation System
In modernen AP-Systemen ist auch immer ein weiteres System für eine bessere stabile Fluglage integriert, das „Stability Augmentation System“. Dieses ist eigentlich eine Zusammenfassung von zwei autonomen Systemen, dem Autotrimsystem und dem Yaw-Damper. Wo früher zwei physikalisch getrennte Systeme zu finden waren, sind diese heute fester Bestandteil des Autopiloten. [8]
Autotrimsystem
„Um einen Flugzustand […] über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, muss stets ein Kräfte- und Momentengleichgewicht am Flugzeug herrschen“. [23] Dieses Gleichgewicht muss beim Flug andauernd nachjustiert werden, da es aufgrund von Treibstoffverbrauch zu einer Änderung des Schwerpunktes kommt. Um nicht andauernd dies durch manuelle Steuereingaben auszugleichen, gibt es die Trimmung . Hierbei werden kleine Steuerflächen – sogenannte Trimmruder oder auch Trimmklappen genannt – am jeweiligen Ruder angewinkelt. Diese erzeugen eine aerodynamische Kraft, um das gewünschte Kräftegleichgewicht wiederherzustellen. Um dies nicht manuell vom Piloten über die gesamte Flugzeit durchführen zu lassen, gibt es das Autotrimsystem. „Das Autotrimsystem ist in der Lage, automatisch […] Justierungen zur Pitch-Trimmung durchzuführen um das Flugzeug auf der gewünschten Höhe zu halten […]“. [7] Dieses System wird wiederum vom Autopiloten gesteuert und kontrolliert, sobald der Computer erkennt, dass, um eine gewünschte Fluglage zu halten, ein andauernder Ausschlag der Steuerflächen nötig ist. So steuert dieser die Trimmruder, um dies auszugleichen und die Steuerflächen in ihre neutrale Lage zurückzuführen. Das ist wünschenswert, um den Widerstand zu verringern. Abgesehen von einer Trimmung über Trimmruder gibt es auch das Verfahren zur Gewichtstrimmung von Airbus. [23] Hierbei werden keine Trimmruder verstellt, um ein Kräftegleichgewicht herzustellen, sondern Treibstoff von einem Tank zu einem anderen umgepumpt, um dem Schwerpunkt des Flugzeuges im Flug zu verschieben. Dies hat einen Vorteil, da es zu keinem zusätzlichen Luftwiderstand von den Trimmrudern kommt. Somit erhöht man die Reichweite, aber verringert die Längsstabilität , da man Treibstoff aus den Flügeltanks entnimmt. [8]
Yaw Damper
Das zweite System zur Verbesserung der Stabilität ist der Yaw-Damper oder auch Gierdämpfer . Dieses System hat nur die eine Aufgabe, die sogenannte Dutch-Roll-Schwingung zu dämpfen, die vor allem bei großen Flugzeugen auftritt. Diese wird durch Böen erzeugt, die das Flugzeug von der Seite treffen. Da das Leitwerk eine große Angriffsfläche bietet, entsteht ein Drehmoment um die Hochachse. Die darauffolgende Kette von Ereignissen erzeugt dann die „Dutch Roll“-Schwingung. Diese ergibt eine Sinuswelle um die Hochachse. Jedes Luftfahrzeug hat seine eigene „Dutch Roll“-Frequenz. Würde kein Ausgleich erfolgen, um dieser entgegenzuwirken, so würde das Flugzeug die Schwingung weiter ausführen und auch an Höhe verlieren. Dieses Schwingungsverhalten ist besonders für Passagiere unangenehm und verlangt den Piloten viel Arbeit ab, um diese auszugleichen. [13] Der Yaw-Damper übernimmt somit diese Aufgabe und lenkt das Seitenruder so aus, dass es schon gar nicht zu solch einer Schwingung kommt. Zur Erkennung dieser Schwingung erhält der Computer die Yaw-Rate-Signale des Flugzeuges. Diese werden durch einen Bandpassfilter gefiltert, um die flugzeugspezifische Dutch-Roll-Frequenz zu erkennen. Dies ermöglicht, auch einen Kurvenflug von dieser zu unterscheiden. Sobald der Computer erkennt, dass eine Dutch-Roll-Schwingung vorliegt, steuert er die Servomotoren des Seitenruders an, um dieser entgegenzuwirken. Meist ist der Yaw-Damper teilweise bis vollständig im AP-Computer integriert. Dies muss nicht unbedingt der Fall sein, so ist bei der A320 der Yaw Damper ein eigenständiges System, das außerhalb des AP-Systems liegt. [8] [21]
Auto Throttle System
Ein weiteres wichtiges System der autonomen Flugregelung ist das „Auto Throttle System“ (ATS) oder auch „Auto Thrust System“. Dieses System regelt die Triebwerke so, dass diese jederzeit den nötigen Schub, welcher zur jeweiligen Fluglage benötigt wird, erzeugen. Die Vorgaben dafür werden durch den Autopiloten erzeugt und an die Triebwerke weitergegeben. Das ATS bietet eine Vielzahl von Vorteilen und entlastet die Piloten vor allem bei Start und Landungen, wo sie sich nicht mehr um die Triebwerksleistung kümmern müssen. Heutzutage befinden sich noch zwei unterschiedliche Systeme in Verwendung. In manchen älteren Maschinen findet man noch das klassische ATS. Hierbei wird das Triebwerk nicht direkt vom AP angesteuert, [21] sondern dieser steuert einen Servomotor an, welcher die Schubhebel im Cockpit mechanisch verstellt. [23] Die Schubhebel stellen somit die Verbindung zu den jeweiligen Reglern des Triebwerks her. Diese überwachen und steuern sämtliche Vorgänge des Triebwerks, um die geforderte Leistung zu bringen. Diese Regler sind hochkomplexe feinmechanische Computer verbunden mit einer elektronischen Steuerung. [23] Aufgrund ihrer Komplexität und mit steigender Digitalisierung, vor allem durch reine FBW-Systeme, verschwinden diese langsam. „Moderne Triebwerke […] werden [heute] mit einem digitalen elektronischen Triebwerksregelsystem FADEC (full authority digital engine control) ausgerüstet“. [23] Diese Systeme arbeiten nun nicht mehr mithilfe mechanischer Schnittstellen, sondern rein digital. „Ihre Aufgaben gehen weit über die Regelung hinaus […] und sorgen immer für die optimale Leistung oder optimalen Schub bei maximaler Wirtschaftlichkeit“. [23] Bei der Verwendung des FADEC-Systems haben die Piloten jedoch keine Eingriffsmöglichkeit in das Betriebsverhalten der Triebwerke. Hier werden nur die Eingangsgröße des AP und der Schubhebel verwendet. In einem geschlossenen Regelkreis wird dann über die jeweiligen Sensoren innerhalb des Triebwerkes, welches Daten wie Temperaturverteilung, Druck, Abgastemperatur und Drehzahl liefert, der Treibstoffzufluss geregelt. An diese Systeme werden sehr hohe Anforderungen gestellt, da sie der rauen Umgebung am Triebwerk standhalten müssen. Je nach Triebwerk und Aufbau müssen diese sogar Temperaturen zwischen −60 °C und 120 °C verkraften. [23] Auch Ausfallsicherheit ist bei ihnen von sehr hoher Bedeutung, da ihr Versagen zu einem totalen Triebwerksausfall führen würde. [8]
Flight Management System
Das Flight Management System (FMS) ist für einen wichtigen Teil des Fluges verantwortlich, die Navigation. Das FMS erleichtert den Piloten die Planung ihrer Flugstrecke und berechnet aus mehren Sensoren die aktuelle Position. In früheren Systemen musste der Pilot alle Wegpunkte seines geplanten Fluges manuell eingeben. Dies führt jedoch immer wieder zu Falscheinträgen und somit zu Kursabweichungen. Gekoppelt mit einer ungenauen Positionsbestimmung war dies nicht vorteilhaft. Schon 1976 träumten Visionäre der Avionik-Industrie von einem „Master Navigation System“, das autonom das Flugzeug durch sämtliche Phasen des Fluges navigieren kann. [24] Ab 1982 wurde dann das FMS eingeführt. Das FMS beinhaltet eine Datenbank mit Wegpunkten und Prozeduren, die benötigt werden, um eine Flugroute zu planen. Der Pilot wählt somit nur noch die Punkte aus, die er anfliegen möchte und erstellt somit seinen Flugplan. „Der Computer errechnet dann die Distanz und Kurs für jeden dieser Punkte welche auf der Flugroute liegen“. [24] Mithilfe aller Informationen „[…] stellt das FMS eine präzise Navigation zwischen jedem Paar von Wegpunkten während des Flugs bereit und gibt in Echtzeit weitere Informationen zum Flug, wie Geschwindigkeit über Grund, Distanz, erwartete Flugzeit, Kerosinverbrauch und maximale Zeit in der Luft“. [24] Jedoch ist das FMS nicht nur dazu da, die Planung zu erleichtern, sondern gibt auch sämtliche benötigten Informationen an den AP und das Autothrottle-System weiter. Hier sieht man die eigentliche Aufgabe des FMS für das AFS. Es errechnet den nötigen Kurs und die Höhe, die der Autopilot halten muss, um der gewünschten Flugroute genau zu folgen. Sobald ein Wegpunkt erreicht wurde, wird dem AP ein neuer Kurs mitgeteilt, welchem dieser dann folgt. Moderne Systeme erlauben eine autonome Navigation um alle drei Achsen und Anpassung der Fluggeschwindigkeit. Diese Systeme können sehr genaue Berechnungen durchführen und erlauben es, einen Wegpunkt in einem sehr kleinen Zeitfenster von ca. ± 6 s [21] zu erreichen. Außerdem können sie auch die Triebwerke ansteuern, um eventuelle Verzögerungen auszugleichen. Das FMS steuert aber nicht nur Navigation, sondern stellt auch die nötigen Receiver im Flugzeug auf die jeweiligen Frequenzen, zur Kommunikation und Leitstrahlfrequenzen, ein. Das FMS besteht im Ganzen aus zwei redundanten Computern, die sämtliche Berechnungen durchführen. Bei der A320 ist das FMS noch ein eigenständiges System mit eigenem Computer. Aber je mehr die Fly-by-wire -Systeme und Digitalisierung im Flugzeug fortschreiten, desto mehr verschmelzen einzelne Systeme. So findet sich in der Familie der A330 und A340 der AP und FMS in einem System. [14] Und in der neuesten Generation, wie der A380, sind sämtliche Systeme des AP im FMS-Computer untergebracht und bilden ein ganzes System. [8] [14]
Flight Envelope Protection
Alle Systeme im AP müssen natürlich überwacht werden, und falls abnormales Verhalten eintritt, muss dies den Piloten kenntlich gemacht werden, damit diese eingreifen können. [25] Diese Aufgabe übernimmt das Flight Envelope Protection System. Dieses System ist ein fester Bestandteil des FBW. Es gewährleistet einen sicheren Flug in den Grenzbereichen des Flugzeuges. So wird sichergestellt, dass keine strukturellen Schäden durch zu hohe Beschleunigungskräfte auftreten. [25] Dies erhöht die Sicherheit während des Flugs, da Fehler in einem Computer im Idealfall nicht zu einem Ausfall eines Systems oder der Struktur führen können. [8]
Landung mit Autopilot
Eine Landung mit Autopilot auf der Landebahn und das anschließende Ausrollen auf der Landebahnmittellinie wird als CAT-III-Landung oder Autoland bezeichnet. Eine CAT-III-Landung erfordert ein entsprechend ausgerüstetes und zugelassenes Flugzeug, eine dafür geschulte und zugelassene Besatzung und einen entsprechend ausgerüsteten und zugelassenen Flugplatz. CAT-III-Landungen dürfen, abgesehen von bestimmten Flugzeugmustern, nur noch mit dem Autopiloten aufgrund dessen etwa viermal höherer Reaktionsgeschwindigkeit geflogen werden. Derzeit sind Landungen nach CAT IIIa und IIIb möglich. CAT IIIc umfasst zusätzlich zum Abbremsen auf der Bahn noch das Abrollen von dieser.
Standardtätigkeiten des Autopiloten
Wenn das Flugzeug nach dem Start bis zur gewünschten Höhe gestiegen ist, geht es in den horizontalen Reiseflug über.
Solange sich das Flugzeug unter konstanten inneren und äußeren Bedingungen (Gewichtsverteilung, Erdatmosphäre usw.) geradeaus bewegt, bleibt die Flughöhe konstant. Das Flugzeug wird jedoch schon durch den Verbrauch von Treibstoff leichter und beginnt zu steigen. Deshalb wird die barometrische Höhenmessanlage bald eine Abweichung von der vorgewählten Höhe feststellen. Der Pitchkanal , der den Anstellwinkel regelt, gibt an das Höhenruder ein Signal zur Ausregelung der Differenz, bis die als Sollwert vorgegebene Höhe wieder erreicht ist. Da durch den Gewichtsverlust der Auftrieb und deshalb der Anstellwinkel verringert werden kann und somit der Widerstand sinkt, steigt die Fluggeschwindigkeit, weshalb nun der Geschwindigkeitskanal (Auto Throttle Computer) die Motorleistung so nachregelt, dass die vorgewählte Höhe bei der ebenfalls vorgewählten (optimierten) Sollgeschwindigkeit eingehalten wird.
Die Flug richtung wird über den Rollkanal geregelt. Angenommen, der Pilot stellt 315° als Kurs ein, also genau nach Nordwesten . Ändern sich die Außenbedingungen, wie zum Beispiel die Windrichtung, wird das Flugzeug aus dem berechneten Kurs abdriften , wenn nicht gegengesteuert wird. Eine Kompassanlage misst nun die Abweichung vom vorgewählten Kurs und gibt zum Ausgleich ein Signal an die Querruder – das Flugzeug kippt ein wenig (dreht sich seitlich um die Längsachse). Das Seitenruder arbeitet wie ein Falschkiel und das Flugzeug dreht sich zusätzlich um die Hochachse, bis der Kurs 315° wieder anliegt. Danach steuert der Rollkanal wieder in eine mittlere Lage. Während der seitlichen Bewegung hatte das Flugzeug aber einen höheren Widerstand und nahm dadurch die Nase nach unten – worauf sofort der Pitchkanal angesprochen und die Nase wieder nach oben gesteuert hatte. Auch diese Korrektur hatte zusätzlichen Widerstand verursacht und die Fahrt verringert, weshalb der Fahrtregler die Motorleistung wieder erhöhen musste.
Über diese Standard-Routinen hinaus gibt es eine große Zahl weiterer Regelfunktionen, die unerwünschte Bewegungen abfangen und den Passagieren den Flug angenehmer machen. Die Piloten wiederum können sich in anspruchsvollen Flugphasen – wie etwa vor der Landung oder bei Planänderungen durch die Flugsicherung – ihren Tätigkeiten widmen, ohne das Flugzeug dauernd nachsteuern zu müssen.
Positionsbestimmung
Die Position liest ein moderner Autopilot aus einem Inertialen Navigationssystem (INS) aus und zusätzlich, soweit empfangbar, aus mehreren Drehfunkfeuern (sog. VOR-Stationen) und immer häufiger auch aus GPS-Signalen. Besonders über Ozeanen stand vor der GPS-Ära nur das INS zur Verfügung. Mit dem Fortschreiten der Flugdauer sammelte sich ein Positionsfehler im INS. Zur Fehlerreduzierung hatte das INS ein Karussell-System, das sich jede Minute drehte, so dass die Fehler in verschiedene Richtungsvektoren geteilt wurden und sich so gegenseitig aufhoben. Die Messfehler der Gyroskope, welche die Positionsdaten immer mehr verfälschen, werden als Drift bezeichnet. Dieser Fehler beruht auf den physikalischen Eigenschaften des Systems, unabhängig davon, ob es sich um mechanische Gyroskope oder Lasergyroskope handelt.
Mittels digitaler Datenverarbeitung und eines 6-dimensionalen Kalman-Filters werden die Diskrepanzen zwischen beiden aufgelöst. Die sechs Dimensionen sind Längengrad, Breitengrad, Flughöhe, Querneigungswinkel (Rollneigung), Nickwinkel und Gierwinkel.
Auf vielen transozeanischen Flugrouten muss das INS eine bestimmte Positionsgenauigkeit gewährleisten (englisch performance factor ). Deshalb wird im Flug auch die Größe des möglichen Positionsfehlers überwacht. Je länger der Flug dauert, umso größer wird der Fehler, der sich im System kumuliert. In Landnähe kann dann die Flugzeugposition mit Zusatzinformationen von Radionavigationsanlagen (VOR, VOR/DME) aktualisiert werden, außerhalb der Reichweite von VORs kann die Position über GPS korrigiert und aktualisiert werden. Das primäre System zur Positionsbestimmung bleibt aber das INS, da es als unabhängiges Bordsystem am sichersten ist und nur vom eigenen System abhängt (Software, Stromversorgung). Das INS kann zwar immer ungenauer werden, aber es kann nicht von außen abgeschaltet werden, während VOR oder GPS durch deren Betreiber abgeschaltet werden können.
Das INS besteht meist aus drei IRUs (also die Gyroskope), die als Eingabegröße lediglich die Schwerkraft und die Erdrotation benötigen. Vom Piloten muss die Anfangsposition des Flugzeuges in das System eingegeben werden.
Computersystem
Die Hardware eines Autopiloten für ein typisches großes Flugzeug besteht aus fünf 80386 -CPUs, dabei ist jede CPU auf einer eigenen Leiterplatte . Die 80386-CPU ist preisgünstig, hat ein ausgereiftes Design und ist durchgetestet. Auf dem 80386 kann ein echter virtueller Computer implementiert werden. Neuere Versionen sind sogar strahlenresistent und für die Verwendung in der Luftfahrt zusätzlich verstärkt. Es wird bewusst auf das sehr alte Design der 80386 zurückgegriffen, da es zuverlässig ist und sein Softwareverhalten ausführlich getestet und beschrieben ist.
Das Betriebssystem des Kunden stellt eine virtuelle Maschine für jeden Prozess zur Verfügung. Die Software des Autopiloten kontrolliert die Elektronik des Computers also immer über den Umweg und nie direkt, stattdessen steuert sie die Softwaresimulation, die auf der 80386-CPU abläuft.
Die meisten schwerwiegenden fehlerhaften Softwareoperationen führen zu einem Systemabsturz der jeweiligen CPU.
Meist läuft auf jeder CPU ein Prozess mit niedriger Priorität, der kontinuierlich den Computer testet. Prinzipiell läuft jeder Prozess im Autopiloten in identischer Form als Kopie an drei oder mehr Stellen in verschiedenen CPUs ab. Das System entscheidet dann, welche der Ergebnisse akzeptiert werden. Dabei wird der Mittelwert übernommen, wobei extrem abweichende Werte verworfen werden.
Bei einigen Autopiloten kommt als zusätzliches Sicherheitsmerkmal noch ein unterschiedliches Design (englisch design diversity) hinzu. Dabei werden kritische Softwareprozesse nicht nur auf verschiedenen Computern ausgeführt, sondern auf jedem Computer läuft Software, die von verschiedenen Entwicklungsteams erstellt wurde, da es nicht sehr wahrscheinlich ist, dass verschiedene Entwicklungsteams den gleichen Fehler machen. Wegen der Zunahme der Komplexität der Software und der steigenden Kosten für die Software rücken aber viele Entwicklungsfirmen von dieser Sicherheitsvorkehrung durch Diversität ab.
Stand der Technik und Ausblick
Bei modernen „Fly-by-Wire“-Systemen (Tornado, Airbus, F-16, Eurofighter) verschwimmen die Grenzen der einzelnen Systeme. Moderne, wegen ihrer Agilität instabil konzipierte Kampfflugzeuge können ohne Rechnerunterstützung nicht mehr geflogen werden. Zusätzlich wird durch die implementierten Flugsteuerungssysteme eine Einhaltung des Flight Envelopes erzwungen. Eine Überschreitung der physikalischen Grenzen (Aerodynamik und auch strukturelle Belastungen) wird dadurch weitgehend unterbunden. Die Umsetzung von unbemannten Flugzeugen ist heute schon Realität. Allerdings scheitern diese Systeme an ihren noch recht eingeschränkten Einsatzmöglichkeiten. Spezielle Manöver (Aufklärung, Übernahme von einzelnen Flugphasen wie „Cruise“ oder sogar die vollautomatische Landung) sind bei entsprechender Peripherie aber heute schon Stand der Technik.
Autopiloten in der Militärluftfahrt
In der Militärluftfahrt werden heute Autopiloten verwendet, die ein Abfangen aus einem unkontrollierten Flugzustand auf Knopfdruck ermöglichen, so beim Eurofighter Typhoon . Dies kann manchen Verlust an Mensch und Material verhindern helfen und erhöht zudem die Überlebenschance in einer Gefechtssituation .
„Automatische Terrainverfolgung“ (häufiger „Terrain Following Radar“ (TFR) genannt) ermöglicht Tiefflug und Tiefstflug. [26]
Siehe auch
- Boeing X-45 Unmanned Combat Aerial Vehicle (UCAV).
- Unbemanntes Fahrzeug
- Lenkautomatik der V1 und A4/V2
- Irmgard Lotz lieferte Beiträge zur Regelungstechnik der Autopiloten
Einzelnachweise
- ↑ a b [1]
- ↑ Lexikon der Luftfahrt, 3. Auflage: Niels Klußman, Armin Malik, Springer Verlag 2012
- ↑ a b [2]
- ↑ Dudens
- ↑ Wortschatz ( Memento vom 18. Januar 2015 im Internet Archive )
- ↑ [3]
- ↑ a b c d e f g h Advanced Avionics : Federal Aviation Administration, US Dep of Transportation 2009, (SG-2), übersetzt aus dem englischen
- ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p Der Autopilot, eine kurze Einführung: Nikolai Reed, Universität Würzburg 2013, PDF , (mit Zustimmung des Autors überarbeitet)
- ↑ The SARTRE Project ( Memento vom 27. November 2010 im Internet Archive )
- ↑ Weltpremiere auf US-Highway: Daimler Trucks bringt ersten autonom fahrenden Lkw auf öffentliche Straßen ( Seite nicht mehr abrufbar , Suche in Webarchiven ) Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
- ↑ Your Autopilot has arrived – Tesla Motors Deutschland . In: teslamotors.com . 14. Oktober 2015. Abgerufen am 6. Juli 2016.
- ↑ Wegen „Autopilot“-Werbung: Wettbewerbszentrale verklagt Tesla . ISSN 0174-4909 ( faz.net [abgerufen am 29. Oktober 2019]).
- ↑ a b c Introduction to Avionics System, 2. Auflage: Collinson, Kluwer, RPG Academic Publisher 2003
- ↑ a b c d Aircraft Systems, Mechanical, electrical, and avionics subsystems integration, 3. Auflage: Ian Moir, Allan Seabridge, Wiley 2011
- ↑ a b Aviation History magazine: William Scheck, Aviation History magazine 2003, veröffentlicht online 2007 , übersetzt aus dem Englischen
- ↑ Autopilot Systems, An Investigation of the C4I Methodologies Used in Autopilot Systems: Matthew C. Posid (2007)
- ↑ KH Kunze: Ein Roboter als Flugzeugpilot. In: Reclams Universum 51 (1934/35), Heft 14 vom 3. Januar 1935, S. 491–492 (mit 4 Abb.)
- ↑ Radioübertragung England 1947, History.com ( Memento vom 18. Januar 2015 im Internet Archive )
- ↑ a b Flight and Aircraft Engineer No 2024 Vol LII, Ausgabe vom 9. Okt. 1947: G. Geoffrey Smith, London, übersetzt aus dem englischen, PDF
- ↑ Gerald Taufretter: Die Ohnmacht der Piloten . In: Der Spiegel . Nr. 31 , 2009, S. 106–118 (online – 27. Juli 2009 ).
- ↑ a b c d e f g h Civil Avionics System: Ian Moir, Allan Seabridge, Professional Eng. Publishing UK 2003, S. 273.
- ↑ a b Principles of Avionics Avionics Communications 3. Auflage: Albert Helfrick, 2004
- ↑ a b c d e f g Technologie des Flugzeuges, 5. Auflage: Klaus Engmann, Vogel-Verlag 2005
- ↑ a b c Instrument Flying Handbook : FAA, Federal Aviation Administration, US Dep. of Transportation. 2012 (übersetzt aus dem Englischen)
- ↑ a b D. Briere, P. Traverse: Airbus A320/A330/A340 electrical flight controls – A family of fault-tolerant systems . In: IEEE (Hrsg.): FTCS-23 The Twenty-Third International Symposium on Fault-Tolerant Computing . 1993, ISSN 0731-3071 , doi : 10.1109/FTCS.1993.627364 (englisch, ieee.org ).
- ↑ siehe auch englische Wikipedia
