Wie funktioniert der Hüllenschutz in Flugzeugen von Airbus im Vergleich zu Boeing?

Es gibt zwei Arten von "Autopiloten", und es ist wichtig, zwischen den beiden zu unterscheiden. Einer ist für das Verhalten des Flugzeugs um seinen Schwerpunkt (CoG), der andere für die Definition des Pfads des CoG.

1. Der Autopilot der inneren Schleife: Verhalten um CoG herum oder die Fluglagenkontrolle. Dieser Autopilot sollte nicht Autopilot genannt werden, da seine Eigenschaften eigentlich vom Piloten abgeschirmt sind: Er tut seine Arbeit, ohne zu zeigen, was er tut. Es bewegt nur die Steuerflächen (Höhenruder, Querruder) oder Taumelscheibe des Helikopters, nicht aber die Flugsteuerung (Steuerknüppel, Steuerrad). Für den Piloten ist das System unsichtbar und führt nur zu einer stabilen Plattform, im Fall der A320 und B777 zu einer Plattform mit Hüllenschutz, die es dem Flugzeug nicht ermöglicht, in eine gefährliche Situation zu geraten. Bei Hubschraubern wird dieses System als Stability Augmentation System (SAS) bezeichnet.

2. Der Outer-Loop-Autopilot: Definiert den Pfad des CoG, wofür Piloten letztendlich bezahlt werden :). Sie haben die Kontrolle über die Flugbahn und verwalten diese Kontrolle, indem sie die Flugsteuerung (Stick, Pedale) auslenken. Der Pilot kann diese Steuerung an ein Rückkopplungssystem delegieren, das über einen Aktuator mit einer Rutschkupplung Eingaben für dieselben Flugsteuerungen bereitstellt. Mit einer altmodischen mechanischen Verbindung bewegt der Aktuator den gesamten Kreislauf vom Steuerknüppel zu den Oberflächen (oder der Taumelscheibe in einem Hubschrauber); der Pilot kann diese Eingabe aufheben, indem er eine Kraft aufbringt, die größer ist als die Aufhebungskraft der Rutschkupplung.

Normalerweise zeigt der Outer-Loop-Autopilot den Piloten, was er tut, indem er die Flugbahn-Eingabegeräte für sie bewegt, und zwar auf eine Weise, die transparent ist und intuitiv durch Aufbringen einer hohen Kraft übersteuert werden kann. An diesem Punkt hat der A320 eine andere Philosophie: Der Eingabeknüppel bewegt sich nie anders als durch die Hand des Piloten. Dieses Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen den beiden Autopilottypen gibt es bei einem A320 nicht. Dies ist in einer B777 der Fall, die auch über einen Autopiloten mit innerer Schleife plus Hüllkurvenschutz und einen Autopiloten mit äußerer Schleife verfügt, der die Säule / das Joch tatsächlich bewegt. Die B777 ist also in jeder sinnvollen Weise funktional identisch mit der A320 und behält außerdem die Funktion, die Flugsteuerung zu bewegen. Es hat keine mechanische Verbindung und verwendet für diese Funktion zwei separate Sätze von Aktuatoren: einen Satz für die Oberflächen,

Dies ist sowohl bei Airbus > A320 als auch bei Boeing > 777 der Fall, wenn alle Systeme funktionieren. Diese Flugzeuge sind alle dynamisch stabil: Die Aerodynamik sorgt dafür, dass die Fluglage des Flugzeugs wieder in eine neutrale Position gebracht wird. Die F16 zum Beispiel ist aerodynamisch instabil, um eine hohe Manövrierfähigkeit zu bieten: Sie will immer schon Nicken und Rollen, und die Flugsteuerungscomputer liefern ständig schnelle Eingaben an Höhen- und Querruder, um die Fluglage durch aktive Steuerung aufrechtzuerhalten. Anders bei Passagierflugzeugen, die nicht so wendig wie ein Kampfjet sein müssen und die Passagiere nur sicher nach Hause bringen müssen.

Daher können die Flugzeuge sowohl bei Airbussen als auch bei Boeings problemlos ohne die Inner Loop-Autopiloten fliegen. Die Flugzeuge verlieren einfach ihren Hüllenschutz und jetzt ist es möglich, sie in potenziell gefährliche Situationen wie voll entwickelte Stalls zu kommandieren. Bei beiden Typen ist es immer möglich, den Außenschleifen-Autopiloten zu trennen. Für die inneren Schleifen:

• Die B737 hat keine.
• Beim A320 ist es nicht möglich, die Autopiloten der inneren Schleife zu trennen, wenn alle ordnungsgemäß funktionieren, außer durch Ziehen von Leistungsschaltern zum Zurücksetzen der ELACs, wie diese Seite zeigt;
• Im B777 gibt es einen geschützten Schalter, der die Trennung des Hüllschutzes ermöglicht, wie @Cpt Reynolds betonte.

Bei den beiden letztgenannten Typen trennt das System Funktionen selbst, wenn Fehler erkannt werden, um eine Steuerung im eingeschränkten Modus zu ermöglichen. Beide Hersteller haben als niedrigsten Modus einen direkten Modus implementiert, bei dem die Oberflächenauslenkung eine direkte Funktion der Schlägerauslenkung ist. Es gibt jedoch keine direkte mechanische Kabelverbindung zu den Oberflächen, selbst der Direktmodus ist immer noch ein elektrischer Eingang, also technisch immer noch Fly By Wire.

Das obige Bild stammt aus Aircraft Systems Mechanical, electrical, and avionics subsystems integration Third Edition Ian Moir Allan Seabridge, und zeigt den Top-Level-Vergleich der Implementierung der Flugregelkreise. Die Redundanzmerkmale sind unterschiedlich, die Funktionalität ist sehr ähnlich: Beide Implementierungen verhindern eine übermäßige AoA, die das Flugzeug in einen Stall bringt, und eine übermäßige Querneigung.

Obwohl die Funktionalität moderner Airbusse und Boeings sehr ähnlich ist, sehen wir oft den Mythos, dass Airbus die automatisierten Systeme höher einstuft als den Piloten. Es gibt einen Unterschied in der Implementierung der Benutzeroberfläche, da Airbus Sticks hat, die nicht miteinander gekoppelt sind und nur von Hand angetrieben werden können. Zum Zeitpunkt der Implementierung war dies ein neues Feature, an das Piloten nicht gewöhnt waren, ebenso wie das Hüllenschutzsystem. Neue Funktionen können von unerfahrenen Benutzern schlecht verstanden werden, und die Luftfahrtwelt ist konservativ: Als die DC3 ein 3/4-Steuerrad einführte, protestierten Piloten, dass sie möglicherweise den fehlenden Teil des Steuerrads greifen, an den sie gewöhnt waren .

Letztendlich ist die wichtigste Tatsache, dass sowohl Airbus als auch Boeing hervorragende und sehr ähnliche Sicherheitszahlen haben und dass beide Hersteller Flugzeuge herstellen, die es den Piloten ermöglichen, die Passagiere bei 99,9999999 % der Flüge sicher nach Hause zu bringen.