Warum konstruieren Passagierflugzeughersteller ihre Flugzeuge mit Strömungsabriss-Verhinderungssystemen?

Ich verstehe, warum Passagierjets Software verwenden, die Piloteneingaben außer Kraft setzt, die dazu führen könnten, dass der Jet den Flugbereich überschreitet. Aber warum konstruieren die Hersteller von Passagierflugzeugen ihre Flugzeuge mit Stall-Verhinderungssystemen? Sollten sich Berufspiloten nicht bewusst sein, dass bei zu geringer Fluggeschwindigkeit oder zu großem Anstellwinkel ein Strömungsabriss möglich ist?

Das ist nicht so einfach, wie es sich anhört, und AF447 hat dies für die Branche wirklich in Gang gesetzt. Das Problem ist, dass bei unterschiedlichen Höhen Ihr AoA zwischen "Fliegen" und "Stall" extrem eng sein kann. Verbinden Sie das ohne visuelle Referenzen und ein Pilot weiß möglicherweise nicht, dass das Flugzeug ins Stocken gerät ...
Seien Sie sich bewusst, besonders bei den fortgeschritteneren, größeren Flugzeugen, obwohl die Anti-Stall-Systeme gegen Piloteneingaben weitgehend selbstständig ziehen und wirken, ist eine Kraft von 20 Pfund ungefähr der Industriestandard (ich glaube aus persönlicher Erfahrung), um dies zu überschreiben.
@ RonBeyer AF447 hatte ein solches System, aber es war aufgrund fehlerhafter Fluggeschwindigkeitsmessungen deaktiviert worden, als die Staurohre vereist waren. Wenn überhaupt, ist AF447 so etwas wie eine warnende Geschichte von Piloten, die sich zu sehr auf solche Systeme verlassen, anstatt zu wissen, wie man das Flugzeug selbst fliegt.
Weil Stände wirklich schlecht sind?
Ich denke, "Stalls verhindern" ist vielleicht nicht die Antwort, nach der Sie suchen, aber ich denke, es ist richtig.
Ich habe nicht genug Wissen, um eine umfassende Antwort zu schreiben, aber ein Teil davon ist, dass das System das Flugzeug in seinem Flugbereich halten sollte. Meistens funktioniert das, aber dann gibt es viele Fälle, in denen es nicht funktioniert, und das Ergebnis sind viele Tote. Ich kann mir nicht vorstellen, dass eine Pilotenwiederherstellung mit diesen neueren übermäßig automatisierten Systemen wie UA 232 en.wikipedia.org/wiki/United_Airlines_Flight_232 möglich ist .

Antworten (5)

Warum bauen Autohersteller Sicherheitsgurte ein? Sollten lizenzierte Fahrer nicht genau wissen, dass sie bei Regen oder Schnee langsamer fahren und nicht über rote Ampeln oder Stoppschilder fahren sollten?

Eine bessere Analogie:

Warum bauen Autohersteller Antiblockiersysteme ein? Sollten Fahrer nicht wissen, dass sie beim Blockieren ihrer Bremsen den Bremsdruck lösen und/oder die Bremsen schnell pumpen sollten, um das Auto zu verlangsamen? *

* Um fair zu sein, ich glaube nicht, dass dies in der Fahrerausbildung (zumindest in den USA) nicht mehr gelehrt wird - meine Kinder haben das von mir gelernt, aber nie berichtet, dass sie unterrichtet und / oder geübt wurden, als sie die Fahrerausbildung belegten. Einer der vielen Gründe, warum Fliegen sicherer ist als Autofahren.

  • Denn Unfälle passieren.
  • Denn Piloten sind Menschen und machen Fehler.
  • Denn wenn Sie ohne visuelle Referenzen in den Wolken fliegen, ist es leicht, verwirrt zu werden.
  • Denn selbst wenn Stall-Warn- und -Verhinderungssysteme vorhanden sind, werden verwirrte Piloten das System bekämpfen. AF447
Und weil auch mit Stall-Prevention-Systemen Stalls noch immer Realität sind. So schlimm ist es
Um fair zu sein, wurde die Stall-Verhinderung des AF 447 wegen falscher Fluggeschwindigkeitswerte deaktiviert. Im Gegensatz dazu war der Absturz der Lion Air 737 so, dass sie nicht deaktiviert wurde ... sterben Sie, wenn Sie es tun, sterben Sie, wenn Sie es nicht tun ...
Ich glaube, einige Flugzeuge haben einen Nasenflügel, der in einem steileren Winkel als der Hauptflügel eingestellt ist, was dazu führt, dass die Nase zuerst abgewürgt wird, wodurch die Nase nach unten gebracht wird, bevor ein echter Stall erreicht wird. (Siehe ainonline.com/sites/default/files/uploads/2018/07/… für ein Beispiel eines Nasenflügels, obwohl ich seinen Zweck auf dem Piaggo nicht kenne.)
@ user3070485 Dieser "Nasenflügel" wird Canard genannt , und ja, ich glaube, Sie haben Recht. Ich würde mir vorstellen, dass es immer noch möglich ist, ein Flugzeug mit Canard-Flügeln abzuwürgen, obwohl das eine gute Frage für sich wäre.
@FreeMan Es ist immer noch möglich, ein Canard-Flugzeug abzuwürgen, aber die meisten sind so konzipiert, wie @ user3070485 erwähnt, wo der Canard zuerst abwürgt. Dies wird jedoch schwieriger, wenn Sie Vorder- und Hinterkantenvorrichtungen einführen, die die Strömungsabrisseigenschaften des Flügels verändern. Sie können eine Situation bekommen, in der der Canard unter bestimmten Konfigurationen zuerst abwürgt und wo der Flügel unter anderen zuerst abwürgt.
Die Systeme von AF447 wurden nicht deaktiviert. Der Hüllenschutz des AF447 ist fehlgeschlagen, weil ein benötigter Sensor ausgefallen ist, oder genauer gesagt, 3 redundante Sensoren, alle derselben Marke und desselben Modells, die unter denselben Bedingungen arbeiten. Auch beitragend: Sie kümmern sich nicht darum, tatsächliche Stallsensoren einzubauen, sie schauen sich nur die Fluggeschwindigkeit, Höhe, Klappen, das angegebene Gewicht usw. an und berechnen, wann ein Stall erwartet wird. Der Verlust von Fluggeschwindigkeits- und Höhensensoren bricht das.
Air France 447 ist eigentlich das schlechteste Beispiel für ein „Sicherheitssystem“. Genau das fragt der OP. "Die Überziehwarnungen hörten auf, da alle Fluggeschwindigkeitsanzeigen vom Computer des Flugzeugs aufgrund des hohen Anstellwinkels nun als ungültig angesehen wurden." Das Stall-System gab Warnungen aus, wenn die Piloten das Richtige taten. Beschissene Software ist genau das, was all diese Leute getötet hat. Ich bin mir ziemlich sicher, dass dies der Kern der Frage des OP ist, warum Software die Piloten außer Kraft setzen darf. Es kann Fälle geben, in denen das Ergebnis vorteilhaft ist, aber es gibt Fälle, in denen dies nicht der Fall ist; wie AF447.
@James Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Piloten auf AF447 nicht das Richtige tun, wenn sie den Steuerknüppel immer ganz zurückziehen . Den Steuerknüppel ganz zurückziehen ist das, was man tut , wenn man böse ist und versucht, das Flugzeug absichtlich ins Meer zu treiben . Es ist allgemein bekannt, dass sich das Flugzeug selbst aufgerichtet hätte, wenn die Piloten einfach die Steuerung losgelassen hätten .
@Harper, dieser Punkt ist irrelevant. An dem Punkt, an dem die Piloten versuchten, sich aus dem Strömungsabriss zu erholen, überschritt die Software die AoA-Schwelle in „angemessene Eingaben“ und die Stall-Warnungen ertönten erneut, wo sie zuvor stumm waren. Das führte zu negativem Verstärkungs-Feedback für die Piloten und verwirrte sie so sehr, dass das Flugzeug abstürzte, wo es eine vollständig wiederherstellbare Situation war. Dieser Fehler im Softwaredesign hat über 200 Menschen das Leben gekostet.
@James Nein. Als die Überziehwarnung zurückkehrte, zog der Idiot den Steuerknüppel wieder voll zurück (ohne dies dem fliegenden Piloten zu erwähnen), was die verbleibende Chance auf Erholung zum Scheitern verurteilte. Bitte erklären Sie mir, warum das alles andere ist als die dümmste, destruktivste Aktion, die möglich ist? Was um alles in der Welt könnte der Typ möglicherweise versucht haben zu erreichen?
Spam-Dosen (leichte einmotorige Flugzeuge wie 172er) haben einen Abwärtslift auf den Aufzügen. Und wenn der Anstellwinkel hoch oder die Vorwärtsfluggeschwindigkeit niedrig ist, nimmt dieser Auftrieb ab und tendiert dazu, das Flugzeug nach unten zu neigen, um einen sichereren Anstellwinkel wiederherzustellen. Es ist stabil, aber es geht zu Lasten des verschwendeten Auftriebs. Die nach vorne gerichtete Canard-Anordnung (Rutan-Designs zum Beispiel) vermeidet den verschwendeten Auftrieb.

Um zertifizierbar zu sein, müssen Flugzeuge eine Art Warnsignal haben, wenn Sie sich einem Stall nähern, und sich während des Stalls anständig verhalten, denn niemand ist perfekt. Flugzeuge mit sehr starken physikalischen Hinweisen vor dem Strömungsabriss, wie das Zittern der gesamten Flugzeugzelle, und gutem Verhalten während eines Strömungsabrisses, wie eine gute natürliche Pitch-Over-Tendenz mit sofortigem Abreißen des Flügels, können ohne Stall-Warn- und -Verhinderungssysteme davonkommen.

Transportflugzeuge mit hochbelasteten Flügeln und Hochleistungsprofilen können vor dem Strömungsabriss ein schlechtes Verhalten (kein Flattern oder Schütteln) und danach eine schlechte Erholungsleistung aufweisen und benötigen ein wenig Hilfe. Die Tragflächen, die für Flugzeuge verwendet werden, die mit nahezu Überschallgeschwindigkeit fliegen, neigen dazu, darunter zu leiden, weil sie dazu neigen, von der Vorderkante abzureißen, an welcher Stelle der Flügel auf einmal aufhört, sich zu heben, und es oft kein vorheriges Flattern oder Schütteln gibt.

Die in den 70er Jahren entwickelten früheren überkritischen (höhere kritische Machzahl) Tragflügel waren dafür besonders schlecht, da sie aufgrund des Profils, das zur Steuerung der Bildung von verwendet wurde, bei hohen Anstellwinkeln eine Strömungsablösungsblase direkt hinter der Vorderkante entwickelten Schockwellen (der Challenger Business Jet und der CRJ200 Regional Jet sind typisch). Sie möchten den natürlichen Strömungsabriss in einem solchen Flugzeug nicht erleben, und es muss eine Art System als Backup für eine falsche Handhabung des Flugzeugs durch den Piloten vorhanden sein.

Bei Flugzeugen mit mechanisch/hydraulischer Steuerung werden zur taktilen Warnung als Ersatz oder Ergänzung zum Flugzeugrütteln (Pre-Stall-Buffet) Stickshaker verwendet, bei denen es sich lediglich um einen Motor mit einem exzentrischen Gewicht an der Steuersäule handelt. Wenn das Post-Stall-Verhalten (nicht viel natürliche Steigung oder schlimmer noch, Einschwingen in einen nicht behebbaren tiefen Strömungsabriss) schlecht ist, wird ein Knüppelschieber installiert, um der Steuersäule einen Schubs zu geben, kurz bevor der natürliche Strömungsabriss auftritt. Wann das alles zu tun ist, errechnet das Stall-Protection-System.

Die meisten Hochleistungsflugzeuge verwenden Shaker, und einige verwenden Steuerknüppel. Bei FBW greifen die FBW-Computer direkt in den Regelkreis ein, um das gleiche Ziel zu erreichen, ohne dass die Regler geschüttelt oder gedrückt werden müssen.

Bei dem Air-France-447-Unfall hatte der Airbus A330 nur eine akustische Warnung ohne physische Warnung, und das Flugzeug war eindeutig so gebaut, dass es nicht ohne Warnung „entkommen“ kann. Warum das?
Es gilt der letzte Satz in meinem Beitrag. Es ist ein FBW-Flugzeug mit Sidesticks und die Computer steuern das Flugzeug an den Rändern, lassen den Piloten nur so weit gehen, mit einer akustischen Warnung, wenn die Dinge näher kommen, aber die Computer erlauben dem Piloten einfach nicht, den ganzen Weg zu gehen in einen aerodynamischen Stall. 447 wurde bei der Fahrt nach unten nicht im aerodynamischen Sinne abgewürgt, es wurde in der maximalen Position gehalten, die die Computer zulassen würden, nicht ganz abgewürgt, weil der rechte Sitzer in einem mentalen Nebelpanikmodus war und den rechten Steuerknüppel ganz nach hinten hielt gesamte Fahrt nach unten.
Und der Typ auf dem linken Sitz war in einem ähnlichen mentalen Zustand und dachte nicht daran, den Überbrückungsknopf des linken Sitzers zu drücken, um das Flugzeug umzukippen. Er drückte seinen Steuerknüppel ein paar Mal nach vorne, aber dies erhält nur eine 50%ige Eingabe, da die beiden Eingaben gemittelt werden, es sei denn, er überschreibt, und eine 50%ige Eingabe war nicht genug, um sich von dem Matschabstieg mit niedriger Geschwindigkeit zu erholen.
Das aufgezeichnete Cockpit zeichnete den Ton der akustischen Überziehwarnung während des gesamten Abstiegs auf, also würde ich zustimmen, dass die Piloten in einem mentalen Nebel waren und überhaupt nicht registrierten, was sie tun mussten.
Das ist eines der größten Probleme der Branche. Piloten durchlaufen Fast-Track-Schulen und landen in Flugzeugen, die zu 95 % mit AP beschäftigt sind und nie wirklich das Fliegen gelernt haben, wie der Typ, der auf Segelflugzeugen gelernt hat, im Busch geflogen ist und mehrmotorige S**boxen geflogen ist Sie schleppen Mist, für ein paar oder Jahre, bis zu dem Punkt, an dem die grundlegenden fundamentalen Instinkte eingebrannt sind. Sie wissen, was zu tun ist, aber es ist nicht ausreichend verinnerlicht. Wenn also seltsame Dinge passieren und das Stresslevel auf 11 steigt, erstarren sie vor Verwirrung .

Sie sagten, Sie verstehen Systeme, die verhindern, dass das Flugzeug den Flugbereich überschreitet. Stall ist nur eine weitere Grenze des Flugbereichs. Die restlichen Hüllkurvenbeschränkungen sind ebenfalls im Flughandbuch aufgeführt. Sollten Piloten nicht wissen, dass sie das Flugzeug nicht abwürgen dürfen, genauso wie sie wissen, dass sie es nicht überlasten oder andere Beschränkungen überschreiten sollen? Natürlich.

Aber Menschen machen Fehler, sie können abgelenkt oder desorientiert werden. Und so wie es wenig Nutzen bringt, einem Piloten zu erlauben, die Tragflächen durch zu schnelles Nicken vom Flugzeug abzureißen, bringt es wenig Nutzen, das Flugzeug ins Stocken zu bringen.

Hier ist eine Auswahl von Flugzeugen, die aufgrund von Strömungsabrissen abgestürzt sind.

South-Airlines-Flug 8971

Air Algerie 5017

AirAsia QZ8501

Internationaler Thai-Airways-Flug 261

Wladiwostokavia Flug 352

N452DA

Yemenia Airways Flug 626

Wenn Stallschutzsysteme implementiert sind und ordnungsgemäß funktionieren, können sie Probleme verhindern. Hier sind nur einige Fälle, in denen der Überziehschutz wie vorgesehen funktioniert hat:

Go Air 338

AirFrance 7662

Jetstar 248

In Bezug auf die Flip-Größe bin ich gespannt, was mit Asiana 214 passiert wäre, wenn es ein Stall-Verhinderungssystem gehabt hätte. Wenn ich mich richtig erinnere, sind sie bei dem Versuch, die Landebahn zu erreichen, in einem sehr kurzen Finale ins Stocken geraten (oder zumindest fast ins Stocken geraten) . Wenn ein Stall-Verhinderungssystem sie daran gehindert hätte, die Nase zu heben, hätten sie dann die Nase an der Ufermauer getroffen und nicht das Heck? Das scheint so, als hätte eine schlimme Situation viel schlimmer sein können .
@reirab Stimmt. Wenn Sie andererseits zulassen, dass das Flugzeug gleichzeitig in zwei Grenzen gerät (außerhalb des Raums und außerhalb der Geschwindigkeit), kann niemand viel tun. Man könnte auch das „entgegengesetzte“ Sicherheitssystem argumentieren und sagen, ein automatisches Geländefluchtmanöver wäre fantastisch, außer bei Asiana 214 hätte es den Strömungsabriss verschlimmern können ...
@CptReynolds Einverstanden. Die eigentliche Ursache des Problems war natürlich ein Energiemangel bei einem sehr kurzen Finale, was ausschließlich auf einen Pilotenfehler zurückzuführen war. Aber angesichts dieser Situation mussten sie sich eher entscheiden, wie sie abstürzen würden, als ob sie abstürzen würden. In einer solchen Situation würde ich persönlich einen menschlichen Piloten bevorzugen, der aus dem Fenster schauen und schnelle Entscheidungen treffen kann, basierend auf der genauen Situation unter Kontrolle. Es ist einfach nicht so einfach, dies zu berücksichtigen, wenn Sie ein Computerprogramm entwerfen.
Ich schlage vor, Colgan 3407 zur Liste hinzuzufügen.
Ich denke, dass einige Fluggesellschaften auch ein kleines Zahlenspiel spielen könnten. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Flugzeug abstürzt, ist sehr gering, und gut ausgebildete Piloten sind teurer (zumindest in der Ausbildung). Ich denke, die gesamte Branche sieht die Ergebnisse von ein paar Jahrzehnten, in denen es sich einfach nicht lohnt, eine Airline-Karriere zu verfolgen, also gibt es nicht genug junge, erfahrene Piloten. Daher führen Länder mit weniger strengen Fliegerzertifizierungs- oder Betriebsstandards dazu, dass weniger erfahrene Piloten weit über ihre Fähigkeiten hinaus operieren.
Flugzeuge fliegen ist einfach. Ich kann jemandem beibringen, ein Flugzeug bei guten Bedingungen in etwa 10-15 Stunden Flugzeit sicher zu fliegen. Aber tatsächlich ein Pilot zu sein, insbesondere in Situationen, in denen ein Flugzeugsystem nicht funktioniert und falsche Rückmeldungen gibt, ist sehr schwierig und kann viele, viele weitere Stunden dauern, um dieses Fähigkeitsniveau zu erreichen.
@reirab Ich glaube, USAir 1549 hatte das gleiche Problem. Ich erinnere mich, dass Sully zugab, dass der Alpha-Schutz ihn daran gehindert hatte, ihn für eine Notwasserung korrekt abzufackeln, was dazu führte, dass das Heck strukturelle Schäden erlitt, einen FA ernsthaft verletzte und Wasser eindrang.

Die relevanten Zertifizierungsanforderungen, die von der FAA/JAA/CAA usw. festgelegt werden, verlangen, dass ein "großes Flugzeug", das in der Lage ist, abzuwürgen, über ein automatisches Abreißwarn- und Wiederherstellungssystem verfügt. Die einfache Antwort lautet also: „weil der Rechtsstaat es so vorschreibt“.

Vielleicht könnten Sie darüber nachdenken, die Frage neu zu formulieren, um zu fragen, warum die traditionellen Stockshaker und -drücker mit einer langen und zufriedenstellenden Geschichte nicht verwendet wurden? Ich gehe davon aus, dass Boeing diese Frage den Behörden beantworten muss.

Ich stimme voll und ganz zu, dass Ihre Umformulierung die Frage verbessert hätte, aber jetzt ist es wahrscheinlich zu spät :(

Nun, Strömungsabriss ist eine Grenze für den Flugbereich, dessen Überschreitung am gefährlichsten ist. Daher ist das Stall-Verhinderungssystem eines der Systeme, das die Eingabe des Piloten außer Kraft setzt, wenn dies zu einer Überschreitung des Flugbereichs führen würde.

Und beachten Sie, dass der Strömungsabriss in direktem Zusammenhang mit der Eingabe des Piloten steht, da in stabilen Flugzeugen¹ der Anstellwinkel direkt durch die Höhenruder- und Stabilisatorposition² gesteuert wird und der Strömungsabriss auftritt, wenn der für eine bestimmte Konfiguration kritische Wert überschritten wird.

¹ Alle Transportflugzeuge sind längsstabil. Nur instabile Flugzeuge sind einige neue Jäger (und einige sehr frühe Experimente).

² Die Stabilität bewirkt, dass das Flugzeug immer so neigt, dass es den „getrimmten“ Anstellwinkel einnimmt, der durch die Steuerflächenposition bestimmt wird. Es ist eine Rückkopplung erster Ordnung, also keine Schwingungen, und es braucht wirklich abrupte Steuereingaben oder starke Turbulenzen, um eine signifikante momentane Abweichung zu erzeugen.

Warum konstruieren Passagierflugzeughersteller ihre Flugzeuge mit Strömungsabriss-Verhinderungssystemen?
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