Wie gehen „grundsätzlich instabile“ Flugzeuge mit dem Risiko eines Computerausfalls um?

Mit fortschreitender Technologie werden Flugzeuge immer weniger stabil. In der Flugschule habe ich gelernt, dass es gefährlich ist, eine Cessna außerhalb ihres CG-Bereichs zu laden, und jetzt lerne ich auf dem College (für Luft- und Raumfahrttechnik) etwas über moderne Jäger und ihre grundlegend instabilen Konstruktionen.

Viele dieser instabilen Flugzeuge sind supermanövrierfähig, verlassen sich jedoch mehr auf Computer, um sie zu fliegen, als auf den menschlichen Piloten im Cockpit.

Ich bin sicher, dass diese Flugzeuge vor jedem Flug gründlich überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Computersysteme entsprechend funktionieren, aber welche Art von Nebenwirkungen könnte ein Pilot im Falle eines Ausfalls haben?

Die zwei Bedingungen, die ich mir vorstellen kann, sind

  1. Keine Computerhilfe, aber die Bedienoberflächen sind immer noch "ansprechbar"
  2. Der Pilot verliert jegliche Kontrolle über das Flugzeug und keine der Eingaben funktioniert.

X-29

Militärflugzeuge kümmern sich nicht um Sicherheit. Sie haben Schleudersitze.
@JanHudec stimmt nicht. Überlebensfähigkeit ist wichtig, da Piloten (und Flugzeuge) teuer und langsam zu ersetzen sind, ihre Reparatur wird viel bevorzugt.
Tatsächlich enthält die (oben gezeigte) Wiki-Seite der X-29 einen ausgezeichneten Absatz, in dem die 6 (!) Computer besprochen werden, die zur Steuerung des Flugzeugs über FBW verwendet werden.
Kurz gesagt, sie tun es nicht. Viele moderne Flugzeuge (normalerweise Spitzenjäger) würden sich ohne ständige, aktive korrigierende (Computer-)Steuerung innerhalb von Sekundenbruchteilen selbst zerfetzen. Sogar die Stabile würden sterben, aufgrund von unkontrolliertem Turbinenverhalten, falscher computerangewandter Trimmung usw.

Antworten (3)

"Grundsätzlich instabile", aber überaus reaktionsschnelle Flugzeuge verfügen über mehrere Computer, die über alles abstimmen, was der Pilot tun möchte. Fällt ein Rechner aus, übernehmen die anderen. Es gibt oft keine direkte Verbindung zwischen der Steuersäule und den Flugflächen, so dass die Situation "keine Computerhilfe" die gleiche wäre wie #2.

Wenn alles schief geht, ist die Checkliste eher kurz: Sofort auswerfen .

Leider scheinen Sie zwei verschiedene Probleme in einer Frage zu verschmelzen.

  1. Computersteuerung von Flugzeugen.
  2. Instabiles Flugzeugdesign.

Zuerst Umgang mit Computersteuerung oder Flugsteuerungssystemen. Viele moderne militärische und zivile Designs verwenden digitale Fly-by-Wire-Systeme (FBW). Dies hat wenig oder nichts mit der Flugzeugstabilität zu tun. Diese Systeme haben oft kein mechanisches Backup, sodass der Pilot den Computer in Wirklichkeit nur anweist, wie er das Flugzeug fliegen soll. Moderne FBW-Systeme verwenden ein Quadraplex-System, dh es gibt 4 doppelte Rechner. 3 sind aktiv und einer überwintert. Wenn dann ein System duff geht, können die anderen 2 das duff eins ausschalten und das 4. aus dem Ruhezustand holen. Wenn Sie nur 2 Computer hätten, woher wissen Sie, welcher falsch ist? - daher werden 3 verwendet. Vor der Flugfreigabe werden diese Systeme mit Tausenden von Stunden Rig-Tests, Sicherheitschecks usw. getestet. Ganze Bände wurden zu diesem Thema geschrieben.

Zweites Problem - instabiles Flugzeugdesign. Nochmals ein paar Anmerkungen: Die ersten Instabilitätsgrade von Flugzeugen werden nicht von Manövrierfähigkeitsanforderungen bestimmt - moderne Militärflugzeuge sind aerodynamisch instabil für Überschallleistung, nicht für Manövrierfähigkeit. Moderne FBW-Systeme ermöglichen es Designern, instabile Designs zu untersuchen, aber es gibt eine Grenze. Ursprünglich befassten sich die FBW-Systeme mit Pitch-Instabilität, aber jetzt wird es für einige der neuartigeren Stealth-Designs auf laterale Instabilität erweitert.

In Bezug auf Ihre beiden vorgeschlagenen Bedingungen können sich Piloten bei einem mechanischen Backup anpassen und sind in der Lage, im Falle eines Ausfalls leicht instabile Konfigurationen zu steuern, obwohl sie sich möglicherweise ein wenig über die Fahreigenschaften beschweren. Für ein vollständig digitales FBW-System würde es dann für Ihre vorgeschlagenen Bedingungen zu einer allmählichen Verschlechterung der Flugqualitäten kommen, wenn die Systeme ausfallen, aber es gäbe immer noch ein Backup-System, das eine Rückkehr zur Basisfähigkeit ermöglicht. Um einen totalen Kontrollverlust zu haben, müsste eine Reihe von mehreren Fehlern auftreten. Auch hier sind Risiko- und Sicherheitsbewertungen ein weiteres ganzes Arbeitsvolumen.

"Flugzeuginstabilität hat nichts mit Manövrierfähigkeit zu tun" Wirklich??
Ja - die aerodynamische Instabilität wird verwendet, um den durch die Trimmung verursachten Luftwiderstand im Überschallbereich zu reduzieren. Wenn Sie auf Überschallgeschwindigkeit gehen, bewegt sich das aerodynamische Zentrum nach achtern. Wenn Sie von einem stabilen Design im Unterschallbereich ausgehen, erfordert dies große Winkel zum Trimmen im Überschallbereich und eine Leistungseinbuße. Wenn Sie im Unterschallbereich instabil sind, benötigen Sie im Überschallbereich nicht den gleichen Klappenwinkel zum Trimmen, daher eine bessere Leistung. Es gibt ein Argument, dass ein instabiles Design der Manövrierfähigkeit abträglich ist. Alles, was der Pilot möchte, ist, die Nase zu zeigen, und ein instabiles Design ist schwerer an der richtigen Stelle zu stoppen.
Ich habe nur Ihre allgemeine Aussage in Frage gestellt, dass Flugzeuginstabilität nichts mit Manövrierfähigkeit zu tun hat, was nicht stimmt. Im Allgemeinen gilt: Je wendiger ein Flugzeug ist, desto instabiler ist es. Per Definition
Entschuldigung, aber wir scheinen über subtil unterschiedliche Aspekte zu sprechen, daher die Unterschiede. Ich habe die Antwort bearbeitet, um zu versuchen, klarer zu machen, was ich im Kontext der Frage gemeint habe. Die ursprüngliche Frage ist nicht klar und spezifisch, daher ist es schwierig, den Detaillierungsgrad korrekt zu ermitteln. Ich stimme zwar zu, dass es bei einem konventionellen Flugzeug eine Verbindung zwischen Manövrierfähigkeit und Stabilität gibt, sobald Sie ein vollwertiges FBW-System eingebaut haben, können Sie das System effektiv an Ihre Anforderungen anpassen. Es ist durchaus möglich, ein instabiles Flugzeug unempfindlich oder weniger manövrierfähig zu machen.
Mit FBW können Sie ein natürlich instabiles Design wie ein sehr stabiles Flugzeug fliegen lassen, aber das Gegenteil ist nicht der Fall. Sie können einen Typhoon so modifizieren, dass er sich wie eine Cessna Citation verhält, die Citation wird niemals wie ein Typhoon rollen und nicken. +1 Für die Entkopplung von FBW von der Grundstabilität. Sie können instabile Flugzeuge ohne FBW fliegen und stabile Flugzeuge werden oft mit FBW hergestellt.
Die meisten modernen Kampfflugzeuge sind nicht mechanisch verbunden. Ein massiver Ausfall aller Computersysteme (wahrscheinlich als Folge von Kampfschäden) würde dem Piloten keine andere Wahl lassen, als auszusteigen.
@ Adrian: Oder Sie können den Massenmittelpunkt des Flugzeugs mit Überschallgeschwindigkeit an einen anderen Ort verschieben (z. B. durch Bewegen des Kraftstoffs wie bei der Concorde), wodurch Sie bei Überschallgeschwindigkeit eine große Trimmwiderstandsstrafe vermeiden können, aber immer noch haben ein inhärent stabiles Flugzeug bei Unterschallgeschwindigkeiten.

Im Falle eines Computerausfalls läuft es auf zwei Faktoren hinaus,

  1. Manuelle Steuerung - Bei einem von Natur aus instabilen Flugzeug hängt die manuelle Steuerung von den Fähigkeiten des Piloten ab, von denen ich sicher bin, dass sie darauf trainiert sind. Die sicherste Methode wäre, manuell die Kontrolle und Notlandung zu übernehmen.
  2. Auswerfen - Wenn das Flugzeug trotz Bemühungen des Piloten völlig unkontrollierbar ist, muss der Pilot aussteigen.
Dies ist keine schlechte Antwort und wäre tatsächlich der Entscheidungsprozess, den der Pilot treffen muss. "Instabile" Flugzeuge können stabiler gemacht werden durch: 1. Reduzierung der Geschwindigkeit, bis sie stabiler ist (Überschall zu Unterschall). 2. Hinzufügen von Widerstand zum Heck mit Geschwindigkeitsbremsen, Landeklappen, Heckfahrwerk oder sogar einem Fallschirm.
Es wiederholt effektiv auch die 2 Punkte, die in der ursprünglichen Frage gemacht wurden, und liefert daher keine wirkliche Antwort.
@Robert, ja, das kommt vor, aber eher ausnahmsweise. Sehen Sie , wie ein Testpilot eine instabile MiG-AT mit einem ausgefallenen Steuersystem und einem beschädigten Heck landet.
Wie gehen „grundsätzlich instabile“ Flugzeuge mit dem Risiko eines Computerausfalls um?
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