Stallwarn- und -schutzsysteme an praktisch allen Flugzeugen arbeiten mit mehreren schwenkbaren Flügeln an der Seite des Rumpfs (normalerweise mindestens drei und vorzugsweise mehr), die sich mit dem Luftstrom über der Flugzeugoberfläche ausrichten und somit eine Messung liefern des aktuellen Anstellwinkels des Flugzeugs. Die Computer des Flugzeugs vergleichen dann den Anstellwinkel des Flugzeugs mit einem voreingestellten Wert, der geringfügig unter dem normalen Stallwinkel des Flugzeugs liegt. wenn der Anstellwinkel kleiner als dieser Schwellenwert ist, passiert nichts, während, wenn der Anstellwinkel größer als der Schwellenwert ist, die Computer die akustische Überziehwarnung ertönen lassen und den Stickshaker aktivieren. 1
Diese Systeme haben, obwohl sie mechanisch einfach sind, den Hauptnachteil, dass sie einen bevorstehenden oder tatsächlichen Strömungsabriss nicht selbst erkennen; Stattdessen erkennen sie, wenn sich das Flugzeug seinem üblichen Stallwinkel nähert, und nehmen an, dass der übliche Stallwinkel auch der aktuelle Stallwinkel ist . Was schön und gut ist, wenn Ihr Flugzeug unverwundbare Flügel ohne Hochauftriebsvorrichtungen hat, die auf magische Weise immun gegen Dinge wie Eis und Insektenansammlung sind, aber die meisten Flugzeuge haben solche Flügel
Stallwarnsysteme in neueren Flugzeugen versuchen dies zu berücksichtigen, so dass die Stallwarnschwelle eines Flugzeugs auf (sagen wir) 25º eingestellt werden kann, wenn es sauber ist, auf 45º mit ausgefahrenen Lamellen und auf 5º, wenn Vereisung festgestellt wird. Obwohl der Clean-Stall-Winkel des Flugzeugs während des Flugtests leicht gemessen werden kann, ebenso wie der Stall-Winkel mit verschiedenen Konfigurationen von Hochauftriebsvorrichtungen, kann der Stall-Winkel eines vereisten, insektenbefallenen oder beschädigten Flügels auf diese Weise nicht sinnvoll bestimmt werden, da es hängt von der genauen Menge, Form, Textur usw. des Eises/Insekten/Schadens ab, die eine nahezu unendliche Anzahl möglicher Konfigurationen haben; Daher ist die Schwelle bei Vereisungsbedingungen meistens eine Schätzung und kann leicht viel niedriger oder viel höher sein als der tatsächliche Stallwinkel eines bestimmten vereisten Flügels, und die meisten Stallwarnsysteme versuchen es nicht einmalum Insektenabstriche oder Flügelschäden zu berücksichtigen. Um die Sache noch schlimmer zu machen, sind Vereisung, Insekten und Schäden selten symmetrisch zwischen den beiden Flügeln, so dass ein Flügel leicht einen erheblich höheren Strömungsabrisswinkel als der andere haben könnte; ein winkelbasiertes Überziehwarnsystem wird darauf keinen Hinweis geben.
Es ist jedoch möglich, einen bevorstehenden oder tatsächlichen Strömungsabriss direkt zu erkennen. Wenn sich der Anstellwinkel eines Flugzeugs seinem Strömungsabrisswinkel in diesem bestimmten Moment nähert, beginnt sich der Luftstrom über der oberen Oberfläche des Flügels vom Flügel zu trennen. diese Strömungsablösung beginnt an der Hinterkante, und der Bereich der abgelösten Strömung erstreckt sich nach vorn, wenn das Flugzeug dem Abwürgen immer näher kommt, bis, wenn das Flugzeug schließlich abreißt, die Strömungsablösung nahezu die gesamte obere Oberfläche des Flügels bedeckt. Diese Strömungstrennung und die damit verbundene starke Turbulenz kann leicht von einem Druck- und/oder Schallsensor oben auf dem Flügel erkannt werden, und diese Technologie war erstmals vor über einem Vierteljahrhundert verfügbar; um das NTSB zu zitieren :
Es ist eine neue Technologie verfügbar, die Luftströmungsablösung auf aerodynamischen Oberflächen erkennen kann. Ein neues System misst den Druck im Luftstrom über der oberen Flügeloberfläche mit einer Sonde, die sich bei etwa 70 Prozent Sehne (variiert je nach Flugzeug) innerhalb der Querruder befindet. Es hat sich gezeigt, dass das System Turbulenzen an der oberen Flügeloberfläche, die mit einer Luftstromablösung verbunden sind, sowohl im Flug als auch während des Startlaufs effektiv erkennt, sobald das Flugzeug auf mindestens 50 Knoten beschleunigt hat. Laut einem technischen Artikel der Society of Automotive Engineers (SAE) haben 77 Entwicklungstests Folgendes ergeben:
Herkömmliche Stall-Warnsysteme, die einen am Rumpf angebrachten AOA-Sensor verwenden, messen nicht den tatsächlichen Stall-Zustand am Flügel. Der Schlüssel zur Bestimmung eines frühen Strömungsabrisses aufgrund vorhandener Verschmutzung ist die Messung des Durchflusses direkt an der Auftriebsfläche. Lokale Geschwindigkeitsänderungen in einem Bereich über der oberen Fläche des Flügels liefern eine konsistente Anzeige eines sich nähernden aerodynamischen Strömungsabrisses, selbst wenn eine Verunreinigung vorhanden ist. Diese Methode der Stall-Warnung bietet auch ein neues Maß an Sicherheit bei der Wiederherstellung nach Windscherung auf niedrigem Niveau und bei der Überwachung der Startleistung.
ATR hatte vor diesem Unfall ein Testprogramm erstellt, das die Wirksamkeit dieses Geräts bewertete. Das System wurde im Januar 1994 auf einem ATR 72 getestet; und es wurde im Dezember 1994 auf ATR-42-500 getestet. Zusätzlich zu ATR-Flugzeugen wurden Tests mit dem Erkennungsgerät durchgeführt, das auf einer Cessna 421 (Kolben-Zwilling der Kabinenklasse), einem NASA-Sabreliner (Geschäftsflugzeug) und montiert war eine Fokker 100 (Passagierjet). Zusätzlich wurden Windkanaltests mit unterschiedlichen Oberflächenrauhigkeiten und Eisformen auf verschiedenen Tragflächendesigns durchgeführt.
Ein zweiter neuer Typ von Luftstromablösungserkennungssystem misst die Schalländerung (Amplitude und Frequenz) des Luftstroms über der Oberfläche eines Strömungsprofils. Dieses System war vor diesem Unfall nicht im Flug getestet worden, aber nachfolgende Windkanaltests im NASA Lewis Research Center zeigten eine konsistente Zuverlässigkeit bei der Erkennung von Luftstromablösungen.
77 SAE Technical Paper 922010, Stall Warning Using Contamination Detection Aerodynamics, von Paul Catlin, BF Goodrich Aerospace Avionics Systems, präsentiert auf der Aerotech '92, Oktober 1992.
(Seiten 156-157 [Papierbericht]/174-175 [PDF-Bericht].)
Obwohl Systeme, die einen Strömungsabriss oder einen bevorstehenden Strömungsabriss direkt erkennen, seit Jahrzehnten verfügbar sind, sind solche Systeme in der Lage, einen Strömungsabriss zuverlässig zu erkennen, unabhängig davon, wie groß der Strömungsabrisswinkel des Flugzeugs 2 ist ( was ein flügelbasiertes System niemals auch nur annähernd erreichen könnte). zu tun), verwendet die überwältigende Mehrheit der Flugzeuge (selbst die großen Verkehrsflugzeuge, bei denen ein Strömungsabriss am potenziell katastrophalsten wäre) immer noch Anstellwinkel-Flügel als Grundlage ihrer Strömungsabriss-Erkennungs- und -Warnsysteme, anstatt Systeme zu verwenden, die darauf basieren auf Luftstrom-Ablösungs-Detektoren.
Warum?
1 : Flugzeuge mit T-Leitwerk haben sowohl einen Stickpusher als auch einen Stickshaker, da das Flugzeug in einen schwer zu überwindenden tiefen Strömungsabriss gerät , wenn die Stall-Warnung ignoriert wird. Der Stickpusher wird in einem etwas höheren Angriffswinkel aktiviert als die akustische Warnung und der Stickshaker.
2 : Oder wenn das Flugzeug nicht weiß, in welchem Anstellwinkel es fliegt (und daher nicht einmal annähernd bestimmen kann , wo es relativ zur Schwelle liegt) - zum Beispiel, weil es nicht weiß Ich weiß nicht, wie schnell es geht .
Die kurze Antwort ist, dass wir die Piloten lange vor einem tatsächlichen Strömungsabriss vor einem bevorstehenden Strömungsabriss warnen wollen . Aus sicherheitstechnischer Sicht ist es bereits zu spät, abzuwarten, bis sich der Luftstrom ablöst oder ein Buffeting einsetzt.
Durch die Verwendung von AOA können wir einen sehr konservativen Schwellenwert festlegen. Diese AOA-Schwelle kann angepasst werden, indem viele Faktoren wie die Konfiguration der Landeklappen/Vorflügel, die Fluggeschwindigkeit (Mach-Zahl) usw. berücksichtigt werden.
Naturgemäß können Sensoren, die eine Luftstromablösung erkennen, nicht verwendet werden, um diese Frühwarnung bereitzustellen.
Um den Punkt von Peekay zu erweitern, ist das Fazit, dass das Warten auf das Auftreten einer tatsächlichen Strömungsablösung viel zu spät für ein Stall-Warnsystem ist, außer bei Flugzeugen mit extrem mildem und gutartigem Stall-Verhalten. Für Flugzeuge, die ein sehr gutartiges Strömungsabrissverhalten haben, haben Sie bereits ein Strömungsabriss-Erkennungssystem, bekannt als Pre-Stall-Buffet (Sie können dies in einem 1-26-Segelflugzeug auf die Spitze treiben, das einen schön progressiven Strömungsabriss mit starkem Zittern hat Buffet zu Beginn, knapp unter der minimalen Sinkgeschwindigkeit. Sie heizen eine 1-26 gerade am Rand des Buffets auf, zittern und rumpeln sich Ihren Weg herum).
Aber für viele Flugzeuge möchten Sie einfach nicht in die Nähe von AOA kommen (Flugzeuge mit Knüppelschiebern haben sie, weil der Stall selbst potenziell tödlich ist und der Schieber eine letzte Chance ist, dies zu vermeiden) und sich auf die Erkennung einer Strömungsablösung zu verlassen, ist nutzlos. Man muss Margin haben, und das bedeutet, dass man AOA haben muss.
Und nicht nur AOA bei komplexen Flugzeugen. Stall Protection Computer verwenden den AOA als eine von mehreren Dateneingaben. Verzögerungsraten des Flugzeugs und andere Faktoren sind alle in der Berechnung einer Lösung enthalten, die die Spitze des Friseurstabs festlegt und die Zündpunkte des Schüttlers und des Schiebers (falls installiert) mit einem angemessenen Spielraum für eine bestimmte Flugbedingung festlegt.
Es gibt wirklich gute Gründe, andere AOA-Anzeigen als die Stallwarnung zu haben, also sind sie bereits vorhanden. Wahrscheinlich ein Element des Wunsches, die Systeme einfach zu halten?
Für die meisten Operationen sind die AOA-Indikatoren großartig. Bei Fällen wie Vereisung wissen Sie hoffentlich, dass es Vereisung gibt, und Sie fliegen mit Marge. Bei einem vereisten Flügel kann die Stallwarnung zu spät sein. Trotzdem würde ich mich nicht beschweren, wenn ich einen echten Stallsensor hätte.
Wenn die FAA sie verlangte, würden wir sie sehen. Also wahrscheinlich ein großes politisches Element in all dem ebenso wie ein technisches Element.
Sdenham
Teichleben
Vikki