Warum addieren Airbus-Sidesticks ihre Eingaben?

Ich glaube, dass das Design tatsächlich eine gewisse Logik hat, auch wenn ich es nicht wirklich mag. Wenn Sie sich das traditionelle Joch als ein Steuerelement vorstellen, bei dem eine bestimmte Kraft (oder besser ein Moment ...) zu einer bestimmten Änderung der Flugbahn führt, dann, wenn beide Piloten die gleiche Kraft aufbringen (anstatt auf die gleiche Auslenkung zu zielen), Die resultierende Flugzeugreaktion ist ausgeprägter, als wenn nur ein Pilot diese Kraft aufbringt, wenn auch wahrscheinlich nicht mit linearer Beziehung. Das Sidestick-gesteuerte Flugsteuerungssystem tut dasselbe.

Was meiner Meinung nach viel mehr fehlt, ist die Rückmeldung an einen Piloten darüber, was der andere mit dem Steuerknüppel macht. Ich glaube, dass es wahrscheinlich keine so schlechte Idee gewesen wäre, sie miteinander zu verbinden oder zurückzutreiben.

Warum addieren Airbus-Sidesticks ihre Eingaben? Ich arbeite nicht für Airbus und bin nicht in ihre Konstruktionsdokumente eingeweiht, aber hier ist, was ich auf der Grundlage der über 50 Echtzeit-Simulationsmodelle von Flugsteuerungen für Flugzeuge, die ich geschrieben und abgestimmt habe, rechne:

• Das Summieren der Ausgänge ist am sinnvollsten, um Diskontinuitäten bei der Positionseingabe zu vermeiden, und bietet die größte Flexibilität, wenn jeweils nur ein Pilot seinen Sidestick bedient. Ein Steuerknüppel in Mittelstellung ergibt keine Leistung. Wenn ein Pilot die Steuerung an den anderen Piloten übergibt und kein Prioritätsknopf gedrückt wird, haben die Flugsteuerungseingaben von den beiden Steuerknüppeln keine Diskontinuität. Die Eingabe von einem beliebigen Piloten plus Nulleingabe vom anderen Piloten funktioniert in beide Richtungen, unabhängig vom Status der Prioritätstaste.

• Es sollte immer nur ein Pilot seinen Seitenknüppel bedienen. Wenn der nicht operierende Pilot eine Steuerknüppeleingabe bereitstellt, führt das Summieren der beiden Ausgaben zu einer Änderung der Fluglage, die den PF auf die Aktion des anderen Piloten aufmerksam macht. Eine Mittelung der Eingaben würde dies zu einem viel geringeren Betrag oder überhaupt nicht bewirken. Dem linken Stick Priorität zu geben, kann kontraproduktiv sein: Was ist, wenn der Kapitän einen Herzinfarkt erleidet, während der FO fliegt?

Solange das richtige Verfahren befolgt wird und jeweils nur ein Pilot einen Steuerknüppel handhabt, funktioniert das Summieren der Ausgänge am besten. Die Situation bricht jedoch zusammen, wenn das richtige Verfahren nicht befolgt wird: in Not- und Dringlichkeitszeiten, wenn ein klarer Kopf fehlt. Zwei Piloten liefern weiterhin jeweils sehr unterschiedliche Steuerknüppel-Ausgänge – welchen soll das Flugzeug nutzen? Wie kann es entscheiden, welche der beiden Eingaben die gültige ist, wenn die Menschen es nicht angewiesen haben? Dafür gibt es keine narrensichere Lösung, daher ist es sinnvoll, die beste Lösung auszuwählen, wenn das Verfahren befolgt wird (Summierung der Ergebnisse), und bietet Flexibilität und Kontinuität.

Es gab einige Airbus-Katastrophen, bei denen beide Piloten in der Verwirrung vor dem Absturz versuchten, das Flugzeug gleichzeitig mit ihren Sidesticks zu steuern.

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Betrachten Sie den Fall von QZ8501. Der Kapitän ist ein ehemaliger Militärpilot, erkennt den Strömungsabriss und gibt dem Steuerknüppel die richtige Erholungseingabe. Hätte er den FO angewiesen, den Stock nicht zu berühren, hätte er sich möglicherweise erfolgreich erholt. Aber sein zweideutiger Gebrauch von Englisch (nicht seine Muttersprache) veranlasste den FO, wahrgenommenen Anweisungen zu folgen und eine Eingabe zum Hochziehen zu machen, von der der Kapitän nichts wusste.

Das Summieren der Knüppelausgänge hat sie nicht gerettet, noch hätte man die Ausgänge gemittelt. In diesem Fall hätte es eine Übertragung der Autorität an den Kapitän getan, aber jetzt würden wir auf Murphys Gesetz warten: Der Kapitän gerät in Panik, während der FO die richtigen Eingaben macht. Ich habe anekdotische Beweise für einen solchen Fall gehört, bei böigen Bedingungen bei der Landung mit einem FO, der in schlechtem Wetter sehr erfahren ist, während der Kapitän aus einem warmen und sonnigen Land stammte.

Die Grundlage Ihrer Frage ist eine Situation, in der aufgrund eines Notfalls nicht ordnungsgemäß verfahren wird, und in dieser Situation funktioniert keine der Optionen sehr gut. Die einzige wirkliche Lösung besteht hier darin, die Sticks zu koppeln und einen Ausgang als Ergebnis widersprüchlicher Krafteingaben bereitzustellen, wie in der Physik. Wenn das rationale Gehirn keine Zeit zum Handeln hat, besteht die einzige Lösung darin, die schnell reagierenden Sinnesorgane zu nutzen, die in alle Menschen eingebaut sind.

Dies wird eine theoretische Antwort sein, aber wenn die Site nicht von jemandem aus dem Airbus-Steuerungsdesignteam besucht wird, ist das wahrscheinlich das Beste, was wir bekommen werden. Lassen Sie mich die äußerst wünschenswerten Merkmale des „Summen“-Ansatzes für Sie auflisten.

• In den normalen Betriebsmodi, dh wenn ein Pilot „hands on“ und der andere „hands off“ ist, bewirkt die Summenfunktion, dass sich die Steuerung genau so verhält, wie es der Pilot erwartet. Ich kann nicht betonen, wie wichtig diese Eigenschaft ist. Noch wichtiger ist, dass es keine Umschaltung oder einen „Sonderfall“ gibt. Zu diesem Fehlen des „Sonderfalls“ wird später noch mehr gesagt.
• In der Frage wird vorgeschlagen, dass die Eingaben "gemittelt" und nicht summiert werden. Dies bedeutet jedoch, dass ein Pilot, der versucht, das Flugzeug unter normalen Umständen zu fliegen, nur die Hälfte der Eingabe erhält, die er erwartet - ein voller Ausschlag des Steuerknüppels erhält nur einen halben Ausschlag der Steuerung (weil der andere Steuerknüppel zentriert ist). Dies ist natürlich völlig inakzeptabel und bedeutet, dass wir entweder immer die Prioritätstasten verwenden oder als „Sonderfall“ erkennen müssen, dass der andere Stick mittig ist. Die Gründe, warum dies eine schlechte Idee ist, werden unten erläutert.
• Der „Sonderfall“-Ansatz, bei dem sich der Stick normal verhält, wenn der andere Stick zentriert ist, aber mit dem anderen Stick mittelt, wenn dies nicht der Fall ist, führt zu einigen potenziell katastrophalen Problemen. Wenn der „zentrierte“ Steuerknüppel ganz leicht bewegt werden würde – vielleicht, weil der nicht fliegende Pilot ihn versehentlich mit seinem Ärmel streifte, oder weil es einen Turbulenzstoß gab – dann würde der Modus umschalten. Die Reaktion der Steuerungen würde sich plötzlich von der vom fliegenden Piloten angeforderten Eingabe auf die Hälfte dieser Eingabe ändern (Durchschnitt der Eingabe des fliegenden Piloten mit dem fast zentrierten anderen Steuerknüppel). Eine plötzliche große Änderung der Kontrollposition aufgrund einer solchen winzigen Änderung ist absolut inakzeptabel und kann unter Umständen lebensbedrohlich sein.
• Der andere Vorteil des „Summen“-Ansatzes besteht darin, dass jede Bewegung jedes Steuerknüppels immer eine ähnliche Reaktion im Flugzeug erzeugt, egal was der andere Pilot tut. Ein gewisser Ausschlag des Steuerknüppels erzeugt immer ungefähr das gleiche Steuerverhalten, unabhängig davon, ob der andere Pilot mitsteuert oder nicht. Das ist extrem wichtig. Wenn die Steuerung unterschiedlich reagiert, je nachdem, was der andere Pilot tut, kann dies äußerst verwirrend sein.
• Die (in der Frage vorgeschlagene) Funktion „Mittelung“ macht es einem Piloten unmöglich, den vollen Ausschlag der Steuerknüppel zu bekommen, wenn beide Steuerknüppel aktiv sind. Der maximale Einsatz beider Piloten ist erforderlich (es sei denn, der „Prioritäts“-Knopf wird verwendet – mehr dazu später, warum das eine schlechte Idee ist). In dem Szenario, in dem der nicht fliegende Pilot eine Notsituation sieht, die sofort maximalen Steuereinsatz erfordert, ist alles, was ihn daran hindert, lebensbedrohlich.
• Die „Summe“-Funktion ermöglicht es einem Piloten, geringfügige Korrekturen an den Eingaben des anderen Piloten vorzunehmen. Wenn beispielsweise der Erste Offizier fliegt und die Nase etwas zu niedrig hält, kann der Kapitän dies korrigieren, indem er eine kleine Steuereingabe macht. Wie wir oben gesehen haben, würde die Eingabe des Kapitäns, wenn der Ansatz „Mittelung mit Moduswechsel“ gewählt wird, zu einer großen Antwort des Flugzeugs führen, nicht zu der kleinen, die er will.
• Es kann argumentiert werden, dass alternative Modi funktionieren können, wenn der „Prioritäts“-Schalter immer verwendet wird. Dies erfordert jedoch, dass der Knopf jedes Mal gedrückt wird, wenn ein Pilot die Kontrolle übernimmt oder abgibt. Das Einfügen einer zusätzlichen Aktion – selbst eine so einfache wie das Drücken eines Knopfes – in ein bereits etabliertes Verfahren wird gefährlich sein. Bei keinem anderen Flugzeug müssen Sie einen Knopf drücken, um die Kontrolle zu erlangen, und in einer Krise ist es wahrscheinlich, dass die zusätzliche Aktion ausgelassen wird. Wenn ein Pilot, der nicht fliegt, plötzlich ein anderes Flugzeug auf Kollisionskurs sieht oder sieht, dass der fliegende Pilot zusammengebrochen ist, wird seine Reaktion darin bestehen, die Steuerung sofort zu bewegen - nicht einen Knopf zu drücken und dann die Steuerung zu manipulieren. In jedem anderen Flugzeug, das sie geflogen sind, wird diese Aktion funktioniert haben. Die Kosten dieser Differenz könnten in verlorenen Leben gemessen werden.
• Sehr problematisch ist auch die Idee, dass der linke Sitz bevorzugt wird, wenn die Prioritätstaste nicht verwendet wird. Verkehrsflugzeuge werden fast 50 % der Zeit vom richtigen Sitzplatz aus geflogen. Die Prioritätstaste müsste zu 50 % der Zeit verwendet werden. Die Probleme mit der Prioritätstaste wären immer noch da, wenn auch zugegebenermaßen halb so oft. Die einzig sichere Möglichkeit, im Notfall eine Steuereingabe vorzunehmen, wäre immer noch das Drücken der Prioritätstaste (mit den oben aufgeführten Problemen), es sei denn, Sie haben den zusätzlichen Schritt durchlaufen, nachzudenken, „auf welchem ​​​​Sitz bin ich und muss ich drücken der Knopf?", ein Schritt, der die Reaktion nur verlangsamen würde, mit potenziell katastrophalen Folgen.