Sind Helikopter heute dank Computer einfacher zu fliegen?

Vor 4 Jahrzehnten sagte jemand, der sich mit Hubschraubern auszukennen schien, dass das Schweben in einem Helikopter wie das Balancieren auf einem Ball sei (wie es Bären in einem Zirkus tun). Aber es sieht so aus, als ob durch die Verwendung von Computern das Schweben und andere Hubschraubersteuerungen mehr oder weniger automatisiert werden könnten - ist das richtig?

Wie könnten sie es nicht sein?

Antworten (2)

Ja, viele Helikopter sind heute aufgrund der Automatisierung einfacher zu fliegen.

Moderne (höherpreisige) Hubschrauber sind mit Autopilotmodulen ausgestattet, die typischerweise von der Pilotenunterstützung bis zum vollwertigen vierachsigen Autopiloten mit Funktionen reichen, die vom automatischen Folgen von Fluggeschwindigkeit, Steuerkurs und Höhensollwerten über das autonome Fliegen von Wegpunkten bis hin zu Funktionen wie der automatischen Schwebesteuerung reichen. Ein gutes Beispiel ist die Helionix- Suite von Airbus Helicopters, die genau diese Features bietet. Andere Beispiele sind zum Beispiel die Bell 505 , die Bell 525 (die sogar volles Fly-by-Wire bietet ) oder moderne Militärhubschrauber wie der Eurocopter Tiger, der CH-53K (ebenfalls Fly-by-Wire) oder der NH-90 ( der der erste Serienhubschrauber mit einem Full-Fly-by-Wire-System war).

Vielleicht ein Wort dazu, wie die Steuerung ohne ein vollständiges Fly-by-Wire-System am Beispiel der Airbus-Helikopter (die ich zufällig ein wenig kenne) erreicht wird: Diese Steuerung wird durch das Einfügen von Aktuatoren mit begrenzter Bandbreite und Steuerautorität erreicht (daher mit begrenztem Hub) in das Steuergestänge mit dem Zusatz eines Trimmaktuators. Das Setup ist hier SEMA (Smart Electro-Mechanical Actuators) schön beschrieben . Diese eingeschränkte Steuerung wird dann vom Autopiloten verwendet, um alle seine Funktionen bereitzustellen. Sie können diese Aktuatoren (rot markiert als AFCS-Aktuatoren) auch in diesem Bild der Steuergestänge eines Sikorsky S76 sehen:Steuerungsgestänge mit Aktuatoren des automatischen Flugsteuerungssystems (AFCS).

Wird der Helikopter manuell geflogen, ist standardmäßig das Stability Augmentation System ( SAS ) eingeschaltet, was bereits eine große Hilfe ist. Oft können Sie auch einen höheren Steuerungsmodus auswählen, wie z. B. den Attitude Command Attitude Hold (ACAH)-Modus, mit dem Sie die Roll-/Nicklage des Hubschraubers direkt steuern können, während der Autopilot sich um die Feinsteuerung kümmert.

Mit diesen Systemen sind Helikopter viel einfacher zu fliegen. Aus eigener Erfahrung kann ich Ihnen sagen, dass selbst ungeübte Menschen kein Problem damit haben, Helikopter zu fliegen und zu schweben, die mit solchen Autopiloten ausgestattet sind. Wird die Autopilot-Ergänzung jedoch abgeschaltet, befindet sich der Helikopter aufgrund der inhärenten instabilen Dynamik von Helikoptern wieder im „Ballbalancieren“ wie vor 40 Jahren!

Also ja, mit dem richtigen (und teuren) Hubschrauber ist es einfacher als vor 4 Jahrzehnten, Hubschrauber zu fliegen.

Teuer? Ich kann einen Fly-by-Wire-Autopiloten für 100 Dollar kaufen – inklusive Helikopter! Natürlich wird es nur eine Drohne in der Größe eines Esstellers sein, aber die Komplexität und die Materialkosten des Autopiloten selbst steigen nur geringfügig mit der Skalierung. Ob der hohe Preis des Fly-by-Wire-Autopiloten für Hubschrauber in voller Größe ein Marktversagen oder Compliance-Probleme bei bemannten Flugzeugen ist, weiß ich nicht, aber es ist nicht dem Gerät eigen.
@MichaelLorton Redundanz und Regulierung werden sicherlich ein paar Nullen hinzufügen. Fällt ein Drohnen-Autopilot aus, handelt es sich in der Regel nur um einen Gewährleistungs- oder Versicherungsanspruch.
@MichaelLorton Ich denke, das liegt in erster Linie an den wahnsinnigen Kosten für die Zertifizierung, gepaart mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen und niedrigen Produktionszahlen. Aber nachdem ich UAV und manntragende Systeme entworfen und damit gearbeitet habe, denke ich, dass der direkte Vergleich mit den manntragenden Systemen unfair ist. Diese befinden sich in Bezug auf Verarbeitungsqualität, Zertifizierung und Gesamtdesign auf einer anderen Ebene.
Ich hoffe, ich bin nicht der einzige, dem die Ironie auffällt, dass ein Sicherheitssystem aufgrund von Sicherheitserwägungen preislich unerreichbar ist . Zugegeben, wenn ein Autopilot in bestimmten Modi versagt, könnte die Situation schlimmer sein als gar kein Autopilot, aber dennoch scheint es ziemlich klar, dass lockere „Sicherheits“-Prozesse Leben retten würden.
@MichaelLorton: Ich liebe diese Beobachtung: D. Billigere Hubschrauber werden jedoch oft von Amateuren / Enthusiasten betrieben, die Hubschrauber wirklich von Hand fliegen möchten , um die Rohmaschine zu fliegen. Außerdem sind diese Personen normalerweise sehr preissensibel, was auch nicht hilft

Meine Arbeit an Helikopter-Flugsteuerungen begann vor mehr als 30 Jahren, und damals gab es bereits Helikopter mit Automatic Flight Control Systems (AFCS) und Stability Augmentation Systems (SAS). Und Computer waren damals sehr teuer.

Starrflügelflugzeuge sind so konstruiert, dass die Flugzeugzelle von Natur aus stabil ist: Wenn es hart auf hart kommt und alle Systeme ausfallen, kann der Pilot die Kontrolle über eine stabile Plattform behalten. Ausnahmen sind im militärischen Bereich zu finden, eine der ersten war die F-16, die über ausfallsichere Flugsteuerungscomputer für die innere Schleife verfügte (wie in dieser Antwort erwähnt.

Helikopter können nicht so konstruiert werden, dass die Flugzeugzelle immer eigenstabil ist – also wenn der Rotor oben ist. . Hubschrauber sind:

  • Instabil im Schwebeflug, tatsächlich wie das Balancieren auf einem großen Ball. Die Instabilitäts-Eigenfrequenzen haben eine Zeitkonstante, die groß genug ist, damit der Mensch lernen kann, das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.
  • Unterliegt Querkopplungen der Flugsteuerung , weshalb auch größere und teurere Helikopter über mechanische Mischer verfügen.

Automatisierte Helikopter-SAS gibt es also seit diesen 4 Jahrzehnten – in teureren, größeren Helikoptern. Wenn das SAS nicht flugkritisch ist und beim Schweben ohne es, müssen diese Gleichgewichtsfähigkeiten immer noch vom Piloten bereitgestellt werden.

Vollständiges und immer funktionsfähiges SAS erfordert, dass das System ausfallsicher ist, indem redundante Systemfunktionen bereitgestellt werden. Die F-16 hat vier identische Systeme, wenn ein System ausfällt, wählen die anderen drei das ausgefallene System aus, wenn ein zweites ausfällt, können die verbleibenden zwei immer noch das ausgefallene aussortieren, der dritte Ausfall macht das Leben schwer, weil die Flugzeugzelle instabil ist. Es sind diese Überlegungen, die flugkritische automatisierte Systeme teuer machen, nicht die Kosten der Prozessoren und Sensoren.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einBild aus dem Wiki

Fail-passive SAS in einem Robinson R-22 könnte in Zukunft ein Feature werden, aber wird der Markt dieses Feature wirklich in einem Low-Cost-Helikopter benötigen, der zum Unterrichten instabiler Schwebefähigkeiten verwendet wird?

Wie schwer wäre es sogar für einen erfahrenen Piloten, der schwebte, als ein Stabilitätssystem ausfiel (und sich selbst unfreiwillig deaktivierte), in einen stabilen Nicht-Schwebeflug überzugehen und dann sicher zu landen? Wenn ein Fahrzeug für Luftaufnahmen verwendet wurde, war möglicherweise ein automatisiertes Schwebesystem erforderlich, um diesen Zweck zu erfüllen, und ein Fehler könnte verhindern, dass die beabsichtigten Aufnahmen gemacht werden. Wenn der Pilot jedoch die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen und landen könnte, wäre dies ein Fehler sollte kein Sicherheitsrisiko darstellen.
Also hypothetisch soll es auch Ungeübten irgendwann möglich sein, Helikopter problemlos zu starten, zu fliegen und zu landen?
@JonathanReez Es scheint, dass der Schlüssel zu vielen der neuen Flugmaschinen (nicht unbedingt Hubschrauber) darin besteht, einfacher zu bedienen als ein Auto. Herkömmliche Hubschrauber könnten meiner Meinung nach nicht mithalten, ohne viel einfacher zu fliegen zu werden.
@supercat ja, wenn das automatisierte System ausfallsicher ist, kann der Pilot übernehmen und landen. Wenn es in einem Schwebeflug in Bodennähe nicht viel Spielraum gibt, müssen sie gewarnt werden. Die Ausfallsicherheit des Systems und die Alarmierung des Piloten müssten allerdings bei der Zulassung nachgewiesen werden.
@JonathanReez ja, in der Tat, beginnend mit Versuchsfahrzeugen mit einem Piloten, die geringere Sicherheitsanforderungen haben (der Pilot setzt nur sein eigenes Leben aufs Spiel).
@Koyovis: Wäre das ein Problem in Höhen, die für einmotoriges Schweben außerhalb des Bodeneffekts sicher wären?
@supercat wahrscheinlich nicht, es sei denn, es wäre ein Hard-Over-Fehler oder der Fehlermodus würde einen Versatz zu einer Seite verursachen.
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