Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Рейс 006 China Airlines поврежден при выходе за пределы зоны полета, чтобы получить контроль после падения с высоты 3000 м за 20 секунд.

Защита зоны полета - это расширение интерфейса "человек-машина " системы управления самолета, которое не позволяет пилоту самолета делать команды управления, которые вынудили бы самолет выйти за пределы его конструктивных и аэродинамических эксплуатационных ограничений. [1] [2] [3] Он в той или иной форме используется во всех современных коммерческих самолетах с дистанционным управлением . [4] Заявленное преимущество систем защиты зоны полета заключается в том, что они ограничивают чрезмерное управление пилотом, будь то внезапная реакция на чрезвычайную ситуацию или иным образом, от преобразования в чрезмерную поверхность управления полетом.движения. Теоретически это позволяет пилотам быстро реагировать на чрезвычайную ситуацию, одновременно подавляя эффект чрезмерного управляющего воздействия, возникающего в результате «вздрагивания», посредством электронного ограничения чрезмерных движений поверхности управления, которые могут вызвать чрезмерную нагрузку на планер и поставить под угрозу безопасность самолета. [5] [6]

На практике эти ограничения иногда приводили к непреднамеренным ошибкам, связанным с человеческим фактором, и собственным авариям.

Функция

У самолета есть диапазон полета, который описывает пределы его безопасных характеристик в отношении таких вещей, как минимальная и максимальная эксплуатационная скорость, а также его эксплуатационная прочность конструкции. [1] [2] [3] Защита диапазона полета вычисляет этот диапазон полета (и добавляет запас безопасности) и использует эту информацию, чтобы не дать пилотам вводить управляющие сигналы, которые могут вывести самолет за пределы этого диапазона полета. [5] Помехи системы защиты зоны полета командам пилота могут происходить двумя разными способами (которые также можно комбинировать):

  • Игнорирование части или всего управляющего ввода, который может приблизить состояние полета самолета к его рабочим границам или даже выйти за их пределы. Этот метод применяется в большинстве самолетов с дистанционным управлением и управлением по скорости .
  • Сообщите пилоту, что соответствующая команда приближает самолет к расчетным рабочим границам; это общение может происходить с помощью простых сигналов тревоги или тактильной обратной связи . Этот метод часто применяется в самолетах с обычным управлением.

Например, если пилот использует заднюю боковую палку , чтобы шаг нос самолета вверх, управляющие компьютеры , создающие защиту полета конверта могут помешать пилоту качка воздушного судна за пределами буксуют угла атаки :

  • В первом случае, если пилот попытается применить еще более сильное управление назад, защита диапазона полета заставит самолет игнорировать эту команду. [4] [5] Таким образом, защита зоны полета может повысить безопасность воздушного судна, позволяя пилоту применять максимальные управляющие усилия в аварийной ситуации, в то же время непреднамеренно не выводя воздушное судно за пределы его эксплуатационной безопасности. Примеры того, где это может остановить воздушные происшествия, - это когда это позволяет пилоту совершить быстрый маневр уклонения в ответ на предупреждение системы предупреждения о сближении с землей или в быстрой реакции на приближающийся самолет и возможное столкновение в воздухе . [4]В этом случае без системы защиты зоны полета «вы, вероятно, воздержитесь от маневрирования изо всех сил из-за боязни вырваться из-под контроля или того хуже. Вам придется подкрасться к нему [2,5 G, расчетный предел] и когда вы туда попали , вы не могли бы сказать, потому что очень немногие коммерческие пилоты когда - либо летали 2,5 G. Но в A320 , вы не должны стесняться: вы можете просто хлопнуть контроллер всего пути к сбоку и немедленно уходите оттуда так быстро, как вас доставит самолет ". [5] Таким образом, создатели Airbus утверждают: «Защита оболочки не ограничивает пилота. Она освобождает пилота от неуверенности - и, таким образом, повышает безопасность». [5]
  • Во втором случае, например, при использовании системы обратной связи по усилию для связи с пилотом, если пилот пытается применить еще более сильное управление назад, защита диапазона полета будет представлять возрастающие противодействующие силы на органах управления, так что пилот должен применять увеличивающиеся усилие, чтобы продолжить ввод управления, который воспринимается защитой зоны полета как опасный.

В то время как большинство дизайнеров современной летать по проводам воздушной палки к одному из этих двух решений ( «боковой ручка управления-контроля и без обратной связи» или «обычного управления и обратной связи», см также ниже), существует также подходы в науке , чтобы объединить и из них: Как продемонстрировало исследование, силовая обратная связь, применяемая к боковой рукояти самолета, управляемому с помощью ролевой скорости и перегрузки (как, например, современный самолет Airbus), может использоваться для повышения соблюдения режима сохранения диапазона полета и, таким образом, уменьшения риск того, что пилоты войдут в опасные состояния полетов за пределами эксплуатационных границ, при этом сохраняя окончательные полномочия пилотов и повышая их осведомленность о ситуации . [7]

Airbus и Boeing

Airbus A320 был первый коммерческим самолетом , чтобы включить полную защиту летного конверта в его программное обеспечение управления полетом. Это было инициировано бывшим старшим вице-президентом Airbus по техническим вопросам Бернардом Зиглером . В Airbus нельзя полностью отменить защиту диапазона полета, хотя экипаж может вылететь за пределы диапазона полета, выбрав альтернативный «закон управления». [4] [8] [9] [10] Боинг применил другой подход к 777 , позволив экипажу преодолевать ограничения диапазона полета, применяя чрезмерную силу к органам управления полетом. [4] [11]

Инциденты

Рейс 006 китайских авиалиний

Одно возражение против защиты полета конверта является случай , который произошел с China Airlines Flight 006, в Boeing 747SP-09 , к северо - западу от Сан - Франциско в 1985 году [5] В этом полете инцидента, экипаж был вынужден перенапряжением (и структурно повреждение) горизонтальное оперение для восстановления после крена и почти вертикального пикирования. (Это было вызвано автоматическим отключением автопилота и неправильной обработкой рыскания, вызванной срывом пламени двигателя). Пилот восстановил управление, оставшись на высоте около 10 000 футов (от первоначального крейсерского полета на большой высоте). Для этого пилот должен был тянуть самолет с расчетной силой 5,5 G, что более чем вдвое превышает расчетные пределы. [5] Если бы в самолете была установлена ​​система защиты зоны полета, этот чрезмерный маневр не мог быть выполнен, что значительно снизило шансы на восстановление.

На это возражение Airbus ответил, что A320 в ситуации рейса 006 «никогда бы не выпал из воздуха с самого начала: защита оболочки автоматически удерживала бы его в горизонтальном полете, несмотря на сопротивление остановившегося двигателя. ". [5]

FedEx Flight 705

Рейс 705 FedEx, в апреле 1995 года, McDonnell Douglas DC- 10-30, был случай, когда бортинженер FedEx , столкнувшись с увольнением, попытался угнать самолет и врезаться в штаб-квартиру FedEx, чтобы его семья забрала его. полис страхования жизни. После нападения и тяжелых ранений летный экипаж смог дать отпор и благополучно посадить самолет. Чтобы вывести нападающего из состояния равновесия и вывести его из кабины экипажа, экипаж должен был выполнять экстремальные маневры, в том числе крен ствола и пикирование с такой скоростью, что самолет не мог измерить скорость полета .

Если бы экипаж не смог выйти за пределы диапазона полета самолета, экипаж, возможно, не добился успеха [ необходима цитата ] .

Рейс 587 American Airlines

Рейс 587 авиакомпании American Airlines, самолет Airbus A300 , разбился в ноябре 2001 года, когда вертикальный стабилизатор сломался из-за чрезмерных усилий руля направления, сделанных пилотом.

Система защиты от зоны полета могла бы предотвратить эту аварию, хотя все же можно утверждать, что кнопка отмены должна быть предусмотрена на случай непредвиденных обстоятельств, когда пилоты осознают необходимость превышения нормальных пределов.

Рейс 1549 US Airways

Рейс 1549 Airbus A320 авиакомпании US Airways испытал отказ двух двигателей после столкновения с птицей и впоследствии благополучно приземлился в реке Гудзон в январе 2009 года. В отчете об авиационном происшествии NTSB [12] упоминается эффект защиты зоны полета: «Скорость полета самолета в последние 150 футов снижения были достаточно низкими, чтобы активировать режим альфа-защиты функций защиты оболочки самолета от полета по проводам ... Из-за этих функций самолет не мог достичь максимально достижимого угла атаки (AoA) по нормальному по тангажу закону для веса и конфигурации самолета; тем не менее, самолет действительно обеспечивал максимальные характеристики для веса и конфигурации в то время ...

Защита полетного конверта позволяла капитану тянуть штангу на корму без риска остановки самолета ».

Рейс 72 Qantas

Qantas 72 потерпел неконтролируемое снижение тангажа из-за ошибочных данных с одного из компьютеров ADIRU .

Рейс 447 Air France

Рейс 447 Air France, Airbus A330 , вошел в аэродинамическое сваливание, из которого он не оправился, и в июне 2009 года упал в Атлантический океан, в результате чего погибли все находившиеся на борту. Временное несоответствие между измеренными скоростями, вероятно, в результате закупорки трубок Пито кристаллами льда, вызвало отключение автопилота и изменение его конфигурации на альтернативный закон; Вторым следствием перенастройки на альтернативный закон было то, что защита от сваливания больше не работала.

Экипаж произвел несоответствующие управляющие действия, что привело к сваливанию самолета и не распознало, что самолет остановился.

MCAS на Boeing 737 MAX

В октябре 2018 года и снова в марте 2019 года ошибочная активация системы защиты полетов MCAS вынудила два авиалайнера Boeing 737 MAX совершить безвозвратное пикирование, в результате чего погибли 346 человек и приземлился авиалайнер по всему миру.

См. Также

  • Система управления полетом самолета
  • Конверт полета

Примечания

  1. ^ а б Пратт, Р. (2000). Системы управления полетом: практические вопросы проектирования и внедрения. Институт инженеров-электриков. ISBN  978-0-85296-766-9
  2. ^ а б Абзуг MJ, Ларраби Э. (2002). Устойчивость и управляемость самолета: история технологий, сделавших возможной авиацию. Издательство Кембриджского университета, ISBN 978-0-521-80992-4 
  3. ^ а б Рисухин В. (2001). Контроль ошибки пилота: автоматизация. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-137320-3 
  4. ^ a b c d e Север, Дэвид. (2000) "Поиск точек соприкосновения в системах защиты конвертов". Авиационная неделя и космические технологии , 28 августа, стр. 66–68.
  5. ^ a b c d e f g h Уолдроп ММ. (1989). Полет в электрическом небе. Наука, 244: 1532–1534. JSTOR  1704109
  6. ^ Ализарт Р. Фулфорд GA. (1989) Электрические авиалайнеры. Наука, 245: 581–583. JSTOR  1704444
  7. ^ Флориан Дж. Дж. Шмидт-Скипиол и Питер Хеккер (2015). «Тактильной обратной связи и ситуации Повышение Повышение Приверженность к конверту в Controlled-боковая ручка управления Fly-на-Wire Самолеты [ так в оригинале ]» . Пятнадцатый АИАА Aviation Technology, интеграция и эксплуатация Конференция : 2905. DOI : 10,2514 / 6.2015-2905 .
  8. ^ Traverse П. И. Lacaze Souyris J. (2004). Airbus Fly-By-Wire: комплексный подход к надежности. IFIP Международная федерация обработки информации: Построение информационного общества. 156: 191–212. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-8157-6_18
  9. ^ Briere Д. и траверс, P. (1993) « Airbus A320 / A330 / A340 Электрических Летные управления: Семейство отказоустойчивых систем Архивированных 2009-03-27 в Wayback Machine » Proc. FTCS, стр. 616–623.
  10. ^ Роджерс Р. (1999). Полномочия пилотов и средства защиты самолетов. Кабина (выпуски за январь-март). 4–27.
  11. ^ Аплин JD. (1997). Первичные бортовые компьютеры для Boeing 777. Микропроцессоры и микросистемы. 20: 473–478. DOI : 10.1016 / S0141-9331 (97) 01112-5
  12. ^ https://www.ntsb.gov/investigations/AccidentReports/Reports/AAR1003.pdf, в частности, в разделах 1.6.3 и 2.7.2.