Airbus-Steuerungsarchitektur – wo wohnt der eigentliche Autopilot?

Kurze Antwort : Autopilot ist eine Funktion des Flight Management and Guidance System (FMGS), und insbesondere verwaltet jeder der beiden Flight Management and Guidance Computer (FMGC) seinen Autopiloten.

Sind die ELACs und SECs lediglich Aktuator-Controller für die Steuerflächen?

Richtig, aber sie sind rekonfigurierbar, falls einer der SEC, ELAC oder FAC ausfällt. Zusätzlich werden die ELACs verwendet, um die Auslenkung außerhalb der Flughülle (z. B. Alpha-Prot) zu erkennen. Sie informieren das FMGC über solche Situationen.

Es scheint, dass ELACs und SECs selbst Autopiloten sind

Nein, AP ist eine separate Funktion des FMGC (und des FAC).

FAC, ELAC, SEC sind Flugsteuerungscomputer, aber nicht gleich.

• Insbesondere der FAC (Flight Augmentation Computer) widmet sich in erster Linie der Rudersteuerung und allen damit verbundenen Funktionen (z. B. Gierdämpfer). Es ist eine Hauptkomponente des Autoflight-Systems.

• Querruder und Höhenruder werden direkt vom Flight Management and Guidance System (FMGS) gesteuert, zu dem auch der Autopilot gehört.

Präsentation des Autoflight-Systems von Airbus:

Das im Flugzeug installierte Auto Flight System (AFS) besteht aus zwei Arten von Computern:

• der Flight Management and Guidance Computer (FMGC)
• der Flight Augmentation Computer (FAC)

und zwei Arten von Steuereinheiten:

• die Flight Control Unit (FCU)
• die Multipurpose Control and Display Units (MCDU).

Die Aufgaben des FMGC sind:

• Autopilot (AP)
• Flugdirektor (FD)
• automatische Schubsteuerung (A/THR)
• Flugmanagement.

Die Aufgaben des FAC sind:

• Gierdämpfer
• Ruder trimmen
• Ruderwegbegrenzung
• Berechnung der charakteristischen Geschwindigkeiten und Flugbereichsüberwachung
• Erwerb des Gier-AP-Befehls.

Redundante FMGS sind in zwei Funktionen unterteilt: Befehl (Befehle an Fluglotsen ausgeben) und Überwachen (Überwachen des Ergebnisses der Befehle, z. B. durch Analysieren von Luftdaten und Trägheitsdaten, um Anomalien zu erkennen).

Das FMGS hat verschiedene Funktionen:

• Es verwendet die Navigationsdatenbank, die Flugplätze, Wegpunkte, Navigationshilfen, Verfahren usw. für die Routenführung des Flugzeugs enthält.

• Es berücksichtigt Flugzeugleistungsdaten, um die vertikalen Aspekte der Route zu verwalten.

• Es steuert Navigationshilfeempfänger (VOR, DME, ILS usw.) und verwendet Navigationsdaten.

• Es empfängt Luftdaten (von Pitot, statischem Drucksensor, Nickwinkelsonde) und Trägheitsdaten.

• Es überwacht den Fortschritt des Flugzeugs auf der im Flugplan programmierten Route.

• Es gibt Flugführungshinweise unter Verwendung der Flight-Director-Anzeigen auf dem PFD aus.

• Es berücksichtigt kurzfristige Anweisungen, die von der Besatzung unter Verwendung der FCU eingegeben wurden, und langfristige Anweisungen, die unter Verwendung der MCDU eingegeben wurden.

• Es verwaltet Flugsteuerungsgesetze und die Neukonfiguration von Gesetzen nach Steuerausfällen.

• Es ist mit dem Autothrust-System koordiniert, das mit dem FADEC den Kraftstofffluss und den Triebwerksschub steuert (FMGC ist mit ECUs/EECs verbunden).

Die manuelle Art, das Flugzeug zu steuern, ist :

• FMGC gibt der Besatzung Anweisungen unter Verwendung der Flugleiter-Hinweise und des Gier-Hinweises.

• Der Pilot folgt den Hinweisen mit den Bedienelementen (Seitenruderpedale, Seitenknüppel)

• Pilotenbefehle werden von den Flugsteuerungscomputern (FAC, SEC, ELAC) berücksichtigt, die bestimmen, wie die Steuerflächen bewegt werden, wodurch möglicherweise die vom Piloten befohlene Auslenkung begrenzt wird, um das Flugzeug innerhalb seines Flugbereichs zu halten.

• FAC-, SEC- und ELAC-Befehle werden an die jeweiligen Aktuator-Controller gesendet. Zwei Anmerkungen zu dieser Übertragung:

  • Am Aktuator befindet sich eine Endsteuerfunktion, um eine Aktuatorredundanz für Steuerflächen, z. B. für Aufzüge, zu ermöglichen:

    Jeder Servoheber hat drei Steuerungsmodi: Aktiv: Die Heberposition wird elektrisch gesteuert, Dämpfung: Der Heber folgt der Oberflächenbewegung, Zentrierung: Der Heber wird hydraulisch in der neutralen Position gehalten.
    ( Quelle )

  • ELAC, SEC und FAC können gemäß dem gesetzlichen Verschlechterungsstatus neu konfiguriert werden, die Ausgänge dieser FCC können an verschiedene Aktuatoren gesendet werden, sodass der elektrische Schaltkreis zwischen einem FCC-Ausgang und einem Aktuatoreingang einige Schaltkreise enthält.

Aufgrund der beiden obigen Anmerkungen bedeutet das Senden eines elektrischen Befehls an den Aktuator nicht, dass der Aktuator die Steuerfläche bewegt, es hängt vom aktuellen Modus ab.

Wenn der Autopilot (AP) aktiviert ist :

• Die von den FD- und Gierindikatoren angezeigten Hinweise werden direkt in Befehle an die Flugsteuerungscomputer umgewandelt. AP automatisiert also nur, was der Pilot getan hätte, wenn er den Hinweisen gefolgt wäre.

Während im Reiseflug nur ein AP aktiviert werden kann, erfordert die Landung möglicherweise die beiden AP für den automatischen Anflug und die Landung.

Standort des FMGS-Computers

Quelle aller Bilder: A320-Familie ATA-22 Autoflight Maintenance.

Das Einschalten des Schalters autopilot on/offändert eine Schaltung, genau wie ein Lichtschalter. Ein passives FMGS empfängt das Signal und wird aktiv und übernimmt das Senden von Befehlen, wie es von der Besatzung programmiert wurde.

Wenn der Autopilot (AP) aktiviert ist, sendet der Flight Management and Guidance Computer (FMGC) AP-Befehle an die ELACs (Airbus-Wartungshandbuch).

Normalerweise können Sie keinen Strömungsabriss programmieren, aber Sie können die Schubhebel schließen, während der Autopilot noch aktiviert ist. Nehmen wir an, das FMGS flog gerade und waagerecht, die Geschwindigkeit beginnt zu sinken.

Was macht das FMGS? Lassen wir der Einfachheit halber die Mehrkanalredundanz beiseite und haben von jedem System eine. Das FMGS will geradeaus und waagerecht fliegen, wenn die Geschwindigkeit abnimmt, sagen die Codezeilen, dass sich die Tonhöhe erhöht. Es wird sich weiter aufstellen, bis es kurz vor dem Stillstand steht.

Wer stoppt den Strömungsabriss und schützt den Flugumschlag? Das ELAC tut es.

Aber woher weiß das ELAC? Die ADIRU steht in Kontakt mit ELAC und brüllt Befehle an. ELAC wird verstehen, dass es an der Zeit ist, das FMGS-Licht auszuschalten, auf die ADIRU zu hören und das Schutzprogramm auszuführen.

Hinweis: ELAC ist der Computer, der die Befehle über Kabel an die Motoren (hydraulisch, elektrisch) sendet, nachdem er die Eingänge basierend auf seiner Programmierung fein abgestimmt hat.

Wo wohnt der AP? Es lebt im FMGS , und das AP sollte nicht mit dem Schutz der Flughülle verwechselt werden.