Warum haben große Flugzeuge (größer als ~ 737) nicht einmal eine teilweise manuelle Umkehrfunktion?

Im Wesentlichen alle Großflugzeuge 1haben Flugsteuerflächen, die entweder direkt oder indirekt von hydraulischen Stellgliedern angetrieben werden, wie dies bei den meisten mittelgroßen und einigen kleinen Flugzeugen der Fall ist. Kleine bis mittelgroße Flugzeuge mit hydraulisch betätigter Flugsteuerung haben im Wesentlichen immer eine Form der manuellen Umkehrfunktion, bei der die primären Flugsteuerflächen (immer Höhen- und Querruder und manchmal auch das Seitenruder) manuell von den Piloten bedient werden. normalerweise durch Steuerkabel, die an den Jochen der Piloten befestigt sind und (je nach Flugzeug) entweder direkt an den Steuerflächen oder an Servolaschen ziehen, die dann aerodynamische Kräfte erzeugen, die die Steuerflächen bewegen. Dadurch bleiben die Flugsteuerflächen auch bei einem Totalausfall der Flugzeughydraulik funktionsfähig,

Andererseits haben große Flugzeuge im Allgemeinen überhaupt keine manuelle Umkehrfunktion. Dies liegt angeblich an den größeren aerodynamischen Kräften, die bei Reisegeschwindigkeit auf ihre Flugsteuerflächen wirken , die übermenschliche Kraft erfordern würden, um sie vollständig zu überwinden (trotz der Tatsache, dass viele, viele große und schnelle Flugzeuge vor der Verbreitung der hydraulischen Flugsteuerungsverstärkung viele, viele große und schnelle Flugzeuge hatten wurden durch eine Reihe von kraftreduzierenden Tricks erfolgreich mit rein manueller Steuerung geflogen ). In einer Situation ohne Hydraulik wäre es jedoch eine äußerst nützliche Ergänzung zur Drosselklappensteigungssteuerung, überhaupt eine manuelle Steuerungsfähigkeit zu haben, selbst mit einer erheblich bis erheblich reduzierten Steuerungsautorität und einem Bewegungsbereich im Vergleich zu einem hydraulisch verstärkten Betrieb und Lenkung (die – insbesondere Gassteuerung – schwierig, träge, klobig und nur für grobe Höhen- und Flugbahneinstellungen wirklich brauchbar sind ). Warum also haben große Flugzeuge nicht zumindest teilweise die Fähigkeit zur manuellen Umkehrung, obwohl selbst eine kleine Flugkontrollbehörde weitaus besser ist als gar nichts?

1 Ich verwende „groß“ hier im Sinne von „größer als eine 737 MAX 10“.

Boeing-Flugzeuge wie die B737 können nach einem vollständigen Hydraulikausfall / -verlust mit manueller Umkehrung für Querruder und Höhenruder geflogen werden. Andere große Flugzeuge können auch mit manueller Umkehrung geflogen werden (z. B. MD 80 usw.)
@ 757toga: 737er und DC-9-80er sind keine großen Flugzeuge. 767, A330, 747, A380 usw. sind große Flugzeuge.
Es könnte hilfreich sein, den Flugzeugtyp anzugeben, auf den Sie sich in Ihrer Frage beziehen. In Bezug auf die FAA-Richtlinien sind eine B737 und eine MD 80 beide "große" Flugzeuge. Siehe Absatz 2-8 in FAA JO 7360.10 . Flugzeugtypbezeichner. Dies ist das Dokument, das für Funktionsbeschreibungen, Gewichtsklassen, ATC-Trennung usw. von Fluglotsen, Betreibern usw. verwendet wird. Ich versuche nur, hilfreich zu sein.
Kabel und Riemenscheiben sind nicht ohne ihre eigenen Probleme. Siehe auch Air Moorea Flug 1121 .

Antworten (3)

Das Hinzufügen einer manuellen Steuerungsmechanik für ein großes Flugzeug hat schwerwiegende Nachteile:

  • Gewicht: Bei einem großen Flugzeug summiert sich das Gewicht von Rollen, Kabeln usw. schnell. Dies kostet Geld an Treibstoff und durch die Reduzierung der Nutzlast des Flugzeugs.
  • Komplexität: Das manuelle System müsste durch das gesamte Flugzeug geführt werden, einschließlich durch Druckschotts und andere Strukturen. Dies erfordert viel Zeit für Design, Installation und Wartung. Es gibt zwar sicherlich Möglichkeiten, mit den hohen beteiligten Kräften umzugehen, aber das erhöht nur die Komplexität.
  • Schwachstelle: Es gab mehrere Unfälle, bei denen manuelle Steuersysteme unsachgemäß eingerichtet oder blockiert waren. Das manuelle System müsste so ausgelegt sein, dass das Fly-by-Wire-System auch dann noch funktioniert, wenn das manuelle System ein Problem entwickelt. Wenn ein Ereignis katastrophal genug ist, um alle hydraulischen/elektrischen Systeme lahmzulegen, besteht eine gute Chance, dass auch ein manuelles System deaktiviert wird.

Die Alternative besteht darin, ein Hydrauliksystem zu entwerfen, das die Zuverlässigkeit eines manuellen Systems erreichen oder übertreffen kann. Natürlich ist dies nicht ohne seine eigenen Komplexitäten und Probleme, aber praktisch alle modernen Verkehrsflugzeuge sind diesen Weg gegangen. Das Gewicht und die Komplexität eines manuellen Systems sind die entfernte Wahrscheinlichkeit nicht wert, dass ein solches System sowohl notwendig als auch nützlich wäre.

In Bezug auf die Anfälligkeit funktionieren manuelle Steuerkabel auch dann noch, wenn die Kabel zu einer anderen Steuerfläche ausfallen, während ein Ausfall des Hydrauliksystems ohne spezielle Fehlerisolierungskomponenten im Hydraulikkreis alles deaktiviert, was ausschließlich von diesem Hydraulikkreis angetrieben wird.
@ Sean, weshalb es mehrere unabhängige Hydrauliksysteme gibt und das Flugzeug immer noch steuerbar ist, wenn zwei ausfallen. Das ist wohl besser als ein System, bei dem Sie nach zwei Fehlern nur noch eine Art von Kontrolle haben.

Für Flugzeuge, die keine manuelle Steuerungsfähigkeit haben, ist die erforderliche Redundanz in das Systemdesign mit redundanten hydraulischen Stellgliedern eingebaut, die von redundanten Hydrauliksystemen angetrieben werden.

Man kann es sich nicht ansehen und sagen, dass ein schlimmster Fall theoretisch möglich ist und man dafür entwerfen muss. Die Industrie verwendet eine Ausfallanalyse und einen Risikowahrscheinlichkeitsansatz für Ausfälle mit 4 Hauptrisikokategorien; Minor (keine allzu große Sache, nur zusätzliche Arbeitsbelastung – Wahrscheinlichkeit von 1:1000), Major (Erhebliche Erhöhung der Arbeitsbelastung oder Schwierigkeit für die Besatzung – 1:10.000), Hazardous (Jemand wird verletzt – 1:10.000.000) und Catastrophic (Verlust der Flugzeugzelle) (1:1000.000.000).

Bei Katastrophenereignissen muss die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls einer einzelnen Komponente, die zum Verlust einer Flugzeugzelle führt, also besser als eins zu einer Milliarde sein, und wenn nicht, müssen Sie ein Backup hinzufügen, um sie darunter zu halten. Einer von einer Milliarde ist ziemlich unwahrscheinlich, aber nicht unmöglich, und Ausreißerfehler treten von Zeit zu Zeit auf, und manchmal liegt es daran, dass die Systemsicherheitsanalyse selbst fehlerhaft war (das passiert in vielen Fällen).

Dies bedeutet, dass, wenn die vollhydraulischen Steuerungen mit ausreichender Schadenstoleranz und Redundanz ausgelegt sind, um potenzielle Ausfälle innerhalb dieses Risikoprofils zu halten, kein weiteres Backup erforderlich ist und diese zusätzliche Ausrüstung aus einer risikoorientierten Designperspektive effektiv als „Ballast“ betrachtet wird.

An der Oberfläche ist es ein kaltherziges Zahlenspiel, aber man muss irgendeine Art willkürliches mathematisches Modell erstellen, oder nichts davon würde funktionieren, weil Flugzeuge zu Tode überdesignt werden müssten, um allen möglichen Eventualitäten gerecht zu werden. Tolles Futter für Prozessanwälte.

Boeing-Flugzeuge wie die B737 können nach einem vollständigen Hydraulikausfall / -verlust mit manueller Umkehrung für Querruder und Höhenruder geflogen werden. Auch andere Großflugzeuge können mit manueller Umkehrung geflogen werden (zB MD 80, etc.).

Viele Referenzen vorhanden. Hier sind einige Informationen von Seite 16 eines NTSB-Unfallberichts für eine B737: Link

Von Seite 16 des Unfallberichts, identifiziert durch den obigen Link :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mir ist bekannt, dass die 737 über eine manuelle Umkehrfunktion verfügt. Allerdings ist die 737 auch bestenfalls ein mittelgroßes Flugzeug. Mit "groß" dachte ich an Dinge wie 767er oder A330er oder ähnliches oder größer.
Warum haben große Flugzeuge (größer als ~ 737) nicht einmal eine teilweise manuelle Umkehrfunktion?
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