Autopilot letadla, princip činnosti, foto

Zrod výroby letadel změnil spoustu věcí v konstrukci letadel a jejich ovládání. Ještě před 20-30 lety takové zařízení jako autopilot neznal téměř nikdo. V průběhu let se situace radikálně změnila. Většinu letu řídí autopiloti na obrovských dopravních letadlech pro cestující. Můžeme říci, že pilot se aktivně zapojuje pouze při pojíždění a vzletu, poté předá řízení systému. Při přistávání letadla je také nutný zásah pilota. Palubní počítač letadla výrazně zjednodušuje úkoly řízení a monitorování.

Piloti moderních modelů Airbusů často vtipkují, že k pilotování nových modelů osobních dopravních letadel stačí pes a jeden člověk. Pes je potřeba kousnout pilota, aby nedosahoval na páky a ovládací tlačítka a člověk je potřeba ke krmení psa. Samozřejmě se jedná o vtip, který se objevil díky moderním řídicím systémům typu fly-by-wire, jinými slovy jde o rádiové dálkové ovládání zařízení. Umožňuje přenos signálů od samotného pilota do mechanismů letadla ve formě elektrických signálů. To znamená, že piloti místo staré hydrauliky řídí tak, že posílají signály přes počítač do jednotlivých mechanismů stroje.

Co je autopilot v širším slova smyslu? Jedná se o softwarový a hardwarový systém, který má schopnost řídit vozidlo po dané trase. Každým rokem je v mnoha odvětvích dopravního průmyslu stále více inovací. Přesto letecká doprava zaujímá vedoucí postavení.

Autopilot letadla je navržen tak, aby stabilizoval všechny parametry letu letadla a udržoval jej v daném kurzu. Zároveň se dodržuje rychlost a výška nastavená pilotem. Před přepnutím letadla do režimu autopilota je nutné vytvořit plynulý let bez uklouznutí nebo zablokování. Po stabilizaci letounu ve všech rovinách lze zapnout automatický řídicí systém, je však nutné pravidelně sledovat ukazatele. Stojí za zmínku, že takové systémy mají i vojenská letadla.

Složitější a spolehlivější autopiloti se na domácí letadla začali instalovat koncem 70. let.

Stručná historie vzniku autopilota

První autopilot na světě byl vytvořen již v roce 1912. Vynález patří americké společnosti Sperry Corporation, která dokázala vytvořit systém, který udrží letadlo na dané dráze a zároveň stabilizuje náklon. Toho bylo dosaženo připojením výškoměru a kompasu ke směrovce a výškovce. Komunikace byla zřízena pomocí bloku a hydraulického pohonu.

Diagram ukazuje, jak funguje typický autopilot.

Předem vypočítané letové parametry se zadávají do počítačů letadla (1).

Po vzletu přebírá řízení autopilot.

Dva displeje (2) ukazují polohu letadla, očekávanou trasu a výšku.

Změna polohy malých klapek (3) na vnějším povrchu letadla upozorňuje počítače na sebemenší změnu orientace letadla.

K určení polohy se používá globální navigační systém (GNS).

Přijímač je umístěn na horní straně krytu (5).

Počítače sledují trasu a automaticky provádějí potřebné změny prostřednictvím servomechanismů (6),

které ovládají volant (7),

a nastavení sytiče motoru (11)

V případě potřeby může pilot kdykoli deaktivovat autopilota a přepnout na ruční ovládání (12)

Od 30. let 20. století začala být některá dopravní letadla vybavena autopiloty. Nové kolo ve vývoji automatických řídicích systémů přinesla druhá světová válka, která vyžadovala podobné technologie pro bombardéry dlouhého doletu. Poprvé byl plně automatický let přes Atlantik včetně přistání a vzletu proveden americkým letounem C-54. Stalo se tak v roce 1947.

Současná fáze vývoje automatizovaných systémů řízení letadel dosáhla kvalitativně nové úrovně. Dnes jsou dopravní letadla vybavena systémy VBSU nebo samohybnými děly. Automatický řídicí systém „SAU“ zajišťuje kvalitní stabilizaci plavidla na trase i v prostoru. Kombinace systémových jednotek umožňuje ovládat zařízení ve všech fázích letu. Nejmodernější vývoj umožňuje létat v tzv. kontrolním režimu, což pilotovi maximálně usnadňuje práci a minimalizuje jeho zásahy. Takové systémy nezávisle stabilizují letadlo před unášením, klouzáním nebo hrbolatostí a mohou se dokonce přepnout do kritických letových režimů, přičemž velmi často ignorují akce pilotů.

Autopilot letadla navádí letadlo po dané trase pomocí komplexních informací z vlastních navigačních zařízení a pozemních senzorů, které analyzují let. Tento systém řídí všechny součásti letadla. Existují také systémy trajektorie, které provádějí přiblížení na přistání s vysokou přesností bez jakéhokoli vstupu pilota.

Ovládací zařízení ve standardní podobě (páky, pedály) se prakticky nepoužívají. Vysoký stupeň automatizace přinesl ovládání do dodávání elektrických impulsů do všech částí letadla bez použití hydrauliky v řídicím systému. Elektromechanická ovládací zařízení umožňují pilotům znovu vytvořit známější podmínky. Ovládací prvky typu Sidestick se stále častěji instalují do kokpitů.

Problémy automatického řízení letadla

Samozřejmě primárním a nejdůležitějším problémem při vytváření autopilotů je zachování bezpečnosti letu. Ve většině starších automatických systémů řízení letu má pilot možnost kdykoli nouzově vypnout autopilota a přepnout na ruční řízení. Pokud je autopilot narušen nebo rozbitý, je nutné systém deaktivovat obvyklým způsobem nebo mechanicky. V Tu-134 je možné „střílet“ autopilota pomocí nainstalovaného squibu. Při vývoji autopilota se pečlivě zvažují možnosti jeho vypnutí v případě poruchy bez poškození letu.

Pro zvýšení bezpečnosti pracuje automatické řízení ve vícekanálovém režimu. Čtyři pilotní systémy se stejnými parametry a schopnostmi mohou fungovat paralelně. Systém také neustále analyzuje a monitoruje příchozí informační signály. Let se provádí na základě tzv. kvorum metody, která spočívá v rozhodování na základě dat většiny systémů.

V případě poruchy je autopilot schopen samostatně zvolit další režim řízení. Může to být přepnutí na jiný řídicí kanál nebo přenos řízení na pilota. Pro kontrolu činnosti systémů je nutné provést tzv. předletový běh systémů. Tento test se skládá ze spuštění programu krok za krokem, který poskytuje simulované letové signály.

Žádný test však nemůže dosáhnout 100% záruky bezpečnosti a výkonu za letu. Kvůli neobvyklým situacím ve vzduchu mohou nastat další problémy s automatickým ovládáním. Někteří autopiloti mají různé programy, které umožňují letadlu létat nejbezpečnějším způsobem.

Přesto je létání na autopilota bez lidského faktoru velmi nebezpečné a prakticky nemožné. Lze vyvodit jeden logický závěr, že čím „chytřejší“ letoun a čím složitější je jeho konstrukce, tím menší je pravděpodobnost, že bude létat bez lidského zásahu. Čím více se používají nové automatizované systémy, tím větší je pravděpodobnost jejich selhání za letu. Je téměř nemožné vypočítat všechny možnosti selhání. To je důvod, proč budou pilotní dovednosti i nadále neustále požadovány, protože každý pilot ujde velmi dlouhou cestu k ovládání dopravních letadel pro cestující. Proto dovednosti a rychlé rozhodování zůstávají důležitější než akce počítačových programů.

Nejmodernější systémy automatického řízení typu fly-by-wire umožnily výrazně snížit celkovou hmotnost konstrukce letadla. Zároveň se výrazně zvýšila spolehlivost palubních systémů. Zařízení reaguje bez zpoždění a je také schopno korigovat chyby způsobené lidským faktorem při řízení. To naznačuje, že systém nedovolí pilotovi dostat vůz do situace, která je nebezpečná pro něj i pro cestující na palubě. Moderní letadla, jako je Airbus, již nejsou vybavena standardními pákami a místo nich jsou instalovány ovládací pedály; To vše umožňuje pilotům nepřemýšlet o tom, jaký příkaz a jak předat samostatné jednotce. Není potřeba přemýšlet nad úhlem vychýlení křidélek nebo klapek, stačí naklonit ovládací joystick a počítač si vše udělá sám.

Navzdory celému růžovému obrazu však vinou autopilotů došlo k mnoha nehodám a nehodám, které vedly k obětem na životech. Historie leteckých neštěstí způsobených automatickými řídicími systémy je bohužel velmi bohatá na fakta o nespolehlivosti takových systémů.

Všechna moderní letadla jsou vybavena systémem automatického přistání Autoland.

Jak pracuje?

Přijímače v letadle zachycují signály (paprsky) z pozemní stanice poblíž ranveje. Počítač určuje polohu letadla vzhledem k kursu/sestupové dráze a vysílá signály do řídicích ploch, čímž udržuje letadlo na přibližovací dráze.

Když se letadlo přiblíží k dráze, aktivuje se rádiový výškoměr. Velmi přesně určuje výšku od podvozku k zemi. Ve výšce 10-15m začne autopilot zvedat nos a snižovat vertikální rychlost. Po dosednutí kormidlo samo drží letadlo na ose dráhy.

S letadlem nelze přistát bez účasti pilota. Nespustí podvozek, klapky, nesníží rychlost ani nezařadí zpátečku. Pilotovi pouze odstraní mechanické funkce přistání.

Otec-velitelé budou rozhořčeni: „Za našich časů byli piloti, ale teď jsou operátoři! S letadly jsme přistáli sami!“

Pojďme si problém vyjasnit.

Proč je Autoland potřeba?

• Pro přistání za špatné viditelnosti až na nulu. Ruční přistání je možné pouze při viditelnosti cca 550m a výšce základny oblačnosti 60m. Autoland může přistát s letadlem, když je viditelnost 0 až 0. To znamená, že cestující často letí do svého cíle spíše než na náhradní letiště. Je méně pravděpodobné, že se zpozdí na navazující lety a ztratí čas. Konečně méně riskují.

Přistání za snížené viditelnosti

• Snížená pracovní zátěž posádky. Dříve měla letadla vícečlennou posádku. Navigátor měl na starosti navigaci, radista komunikoval s dispečerem, palubní inženýr odpovídal za chod systémů a motorů. Druhý řídil. Kapitán strhl volant jednou při startu, jednou při přistání a unaveně si otřel pot z čela.

• V kokpitu jsou aktuálně 2 piloti. Pracovní zátěž posádky se výrazně zvýšila. Samozřejmě, když je vše v pořádku, autopilot přebírá některé funkce inženýra a navigátora.

Když se ale podíváte do kokpitu při odstraňování problémů, nebo jednoduše při vjezdu do Domodědova v bouřce, uvidíte, jaká kolosální zátěž na piloty dopadá.

Autoland se doporučuje použít, pokud je posádka velmi unavená, například po nočním letu.

• Pokud některý z pilotů onemocní, doporučuje se také provést automatické přistání. Protože jeden pilot není schopen pojíždět s letadlem, komunikovat, správně sledovat chod systémů a stav letadla jako celku.

V roce 2011 jsem byl povýšen na druhého pilota na A320. Doslova 4.-5.let. Přistávali jsme v Tolmachevu, instruktor, velmi neobvyklý chlapík, předstíral, že omdlí. Nohy a ruce se mi třásly. Vešel jsem dovnitř a posadil se, ale s porušením technologie. Instruktor řekl: „Myslel jsem, že bys mohl být lepší.“ A byl jsem na takovou kontrolu velmi naštvaný!))

Jak často piloti přistávají s letadlem v automatickém režimu?

Velmi zřídka. Neznám jediného pilota, který rád používá Autoland. Obvykle se v kokpitu téměř bojuje o přistání! Zejména u letadel na dlouhé vzdálenosti. Přistání je zvláštní vzrušení! Třešnička na dortu! Ten pocit, když ovládáte tento kolos a jemně se dotýkáte proužku, je nesrovnatelný s ničím.

A sdílet přistání s počítačem? Noooo, díky.

Většinou se Autoland dělá při tréninku, nebo za opravdu špatné viditelnosti.

Letadlo je také potřeba natrénovat. Někdy před letem přijde inženýr: „Mish, vjedeš do Pekingu na automatu? Musíme zkontrolovat systém.“

V mých 3500 přistáních je sotva 30-40 automatických.

Při automatickém přistání piloti nečinně nesedí, řídí chování letadla a činnost systémů. Toto je velmi napjatý okamžik.

Autopilot nemusí na poslední chvíli fungovat a nemusí srovnat letadlo před přistáním nebo se chovat nevhodně. V tomto případě máte doslova vteřinu na to, abyste deaktivovali autopilota a provedli manuální přistání nebo objeli.

Tato situace se loni na Boeingu 747 stala dvakrát.

Z mé zkušenosti. Airbus A320 a A330 přistávají bezchybně, hladce a přesně v linii. Boeing 747 se někdy chová neobratně, drsně a nevhodně.

Doufám, že se mi podařilo vyvrátit mýtus, že letadla vždy přistávají automaticky.

Pilot Misha z rockové kapely SAHALIN byl s vámi, děkujeme za pozornost!