飛行機の自動化が多すぎるのでしょうか?

航空機エンジンコントローラーソフトウェア(FADEC)のエラーを見つけることに関する私の記事を議論する過程で、その記事のトピックに直接関係しない多くの問題が提起されました。 読者が航空コンピューターのトピックにかなり興味を持っているのを見て、私は狭い円でよく知られている別の物語について話すことにしました。そこでは、システムロジックのエラーが乗組員にいくつかの非常に興味深いポイントをもたらし、メーカーにとっては大きな頭痛の種でした。 念のため、警告-エアフォビアを捕まえることができる(または既に持っている)と思われる場合は、ページをめくらない方が良いでしょう。



したがって、2005年にダッソーファルコン7X航空機の最初の飛行が行われ、数年後、このタイプの最初の航空機が顧客に移されました。 Falcon 7Xは、1つの非常に重要な機能を備えた超長距離ビジネスジェット(現在は6,000万ドル未満)の代表です。これは、Fly-By-Wire(FBW)の原理に基づいて構築された最初のビジネスジェットです。 この技術は長い間旅客機で使用されてきましたが、7Xはすべての主要な制御が一般的にFBWアーキテクチャに従って機能する最初のビジネス航空機でした。



私は7Xのかなり一般的な考えを持っています(これまでのところ、残念ながら、このモデルを操縦するための評価はありません)ので、微妙な点でいくつかのニュアンスについて話せない場合は事前に謝罪しますが、ここでは必要ないようです。



FBWテクノロジーは、(ほとんどの場合)駆動機構(ステアリングホイール/サイドスティック、ペダル)と操縦面(エルロン、舵、エレベータ)の直接接続の欠如だけでなく、パイロットと飛行機との相互作用におけるまったく異なるアプローチも意味します。

古典的な航空機では、パイロットは直接操縦面の位置を制御し、航空機が必要な進化をするように強制します。 FBWアーキテクチャでは、パイロットは飛行機(またはむしろ制御コンピューター)に飛行機から正確に何を取得したいかを伝え、コンピューター単独でこれを達成する方法(どのステアリングサーフェス、どの量を使用するか)を決定します。 パイロットとは、人と自動操縦の両方を意味します-これは問題の本質を変えません。



小さな例は、単純な単純な飛行です。 定常状態の通常の平面では、たとえばわずかな乱気流に遭遇するまで、何もする必要はありません。 空気中の局所的な外乱が航空機の位置を変更するとすぐに、パイロットはコントロールを使用してこの変更をすぐに回避しなければなりません。 飛行機は左に傾斜し、それに応じて同じ方向に回転し始めました。つまり、ヘルムを使用してエルロンを使用し、飛行機を前の水平位置に戻し、右に曲がって前の旋回を補正し、前のコースに戻り、最後に補助翼を中立に戻すことを意味します同じ位置。 FBWを搭載した飛行機では、まっすぐな飛行を確保するために、舵をまっすぐにする必要があります。 飛行機は直進する必要があることを認識し、この問題を個別に解決します。 突風-大丈夫、システムは独自にエルロンを使用し、残りは必要です-パイロットは何もしません。 操縦する必要がある場合、航空機の速度と重量がその「応答性」に及ぼす影響を心配する必要はありません。航空機は常にヘルムの特定の逸脱に完全に同じように応答します。 クラシックプレーンは、負荷が大きく、飛行速度が遅いほど、コントロールに「ゆっくり」応答します。

FBWはまた、航空機を「誤った」飛行モードにしないように保護します。 たとえば、飛行機が失速速度近くでゆっくりと飛行し、車輪を手前に引かないと、制御システムは飛行機が安全な速度を提供できるピッチ以上のピッチを作成しません。



もちろん、すべてはここで説明したよりも何倍も複雑です。 たとえば、ほとんどの場合、飛行機(または制御システム)には、コントロールとコントロールサーフェス間の関係を記述するさまざまなルール(法律)のセットがあります。 たとえば、「通常の」法則は上記のように機能します。 「直接」法則は、従来の制御システムの動作を模倣しています。パイロットの観点からは、操縦面を直接偏向しますが、原則として、このような動きは危険な位置で航空機に衝突する保護機構によって制限されます。 他にも法律があります(たとえば、緊急時-制御システムが回路の誤動作を検出した場合)が、これはすでに完全に異なる記事の主題です。



ファルコンに戻りましょう。 最初は多くの人々が制御システムの組織に対するこのような過激なアプローチに非常に警戒していましたが、2011年まではFWBシステム(私の知る限り)は飛行の安全性に実際に影響を与える深刻な問題を引き起こしませんでした。 ささいなことはたくさんありましたが、これは非常に理解しやすいものです-Habrのほとんどの読者は、そのようなシステムのハードウェアとソフトウェアの両方の複雑さを容易に想像し、運用の初期段階で特定された問題は避けられない悪であることに同意するでしょう。



ただし、イベントが発生した2007年5月にすべてが変更され、メーカーによって公式に発表されました(そして、イベントの直接参加者には精通しています)。



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この乾燥した情報の背後には次のものがあります。 飛行機は静かに降下し、しばらくして着陸を開始しました。 高度約12,000フィート(3.5 km)で、水平安定装置の制御不能なケーブルへのシフトが突然始まりました。 乗組員のすべての努力にもかかわらず、航空機は急激に上昇し始め、その過程で、過負荷は4.5Gに達しました。 彼らは、残りの10,000フィート(約3 km)を獲得して初めて飛行機に対処し、ポジティブピッチを解消するために、しばらくの間100度のロールを作成する必要がありました。



順番に。 飛行機の最も重要な指標の1つは、その整列-重心と揚力中心の比です。 センタリングが前方にある場合、飛行機は単に離陸できません。エレベーターは機首を上げるのに十分ではありません。 離陸時に後方の位置合わせが遅すぎると、飛行機は機首を上げ、高度を失い、落下し始めます。 したがって、飛行の特定の段階で維持しなければならない許容アライメントの範囲があります。



現代の高速飛行機は、両側の中心を同時に決める問題を解決することを余儀なくされています-飛行中に飛行機の重量が変化する(燃料が生成される)ため、揚力の中心も速度に応じて変化します-音速に近づくとwhenな空力現象が発生します。 エレベータ自体は、このような範囲のセンタリングの変化に対応できないため、水平安定装置が役立ちます。 GSは、設置面積を比較的ゆっくりと変化させることで(しかし、アライメントは比較的ゆっくりと変化する)、必要な範囲のアライメントを提供することができ、エレベータを使用してピッチを制御します。

同時に、エレベータよりもGSの方が、このエレベータがGSをほとんど克服できないことを明確に願っています(特に高速で)。 そのため、GSの設置角度を調整するメカニズムは、航空機全体で最も厳密に認証されているものの1つです。 メカニズムのシステムの複製(多くの場合、3倍)だけでなく、制御されていない動きの開始時にGEの動きをすぐに停止する機能も不可欠です。 ナビゲーションボタンでさえ、ほとんどの場合、直列に接続された2つの半分のボタンで構成されています。



乗組員が経験したことについて少し。 4.5G-飛行基準により、これはそれほど多くありません。 ただし、これは曲技飛行の航空機で行われ、パイロットが何をするかを事前に知っている場合でもです。 普通の乗客の場合、すでに1.5Gがコンピューターに急いで駆けつけ、空中でばらばらになった飛行機の必然的な死を奇跡的に避けたというストーリーをすべてのフォーラムに走り書きし始めるでしょう。 一般的に、旅客機での2Gまでは多かれ少なかれ受け入れられますが、それ以上はすでに緊急事態です。 4.5は非常に深刻です。



銀行は100度です...しばらく前に映画が出ました(私はそれを見ませんでした)。そこでは、酔っぱらったパイロットが飛行機でGSのジャムのような何かが起こった後にそれをひっくり返して飛行機を救いました。 したがって、この場合、状況は映画に非常に似ていました。 旅客機の場合、通常の横揺れは最大30度であり、30度横転すると、特に印象的な乗客は気を失い始めます。 100度-わずかに上下逆さま、実際、そのような航空機はそのように飛行しません。 航空機を「ノーズアップ」位置から取り外す緊急手順は、60度のロールを意味します。この場合、人はそれを少し上書きしました(これは許されません)。



翌日、このタイプの航空機のフライトは、事故の原因が明確になり排除されるまで世界中で禁止され、製造業者は事故の原因を理解し始めましたが、関係者(主にパイロット)は、乗組員が最初の数秒で問題を起こさなかった理由を理解しようとしましたそのような状況で最も自然なこと-HSを移動するためのメカニズムを完全に無効にしませんでした???



繰り返しますが、後退-GEの制御されない動き(暴走トリム)によって生じる可能性のある問題を考えると、ほとんどの航空機では、このシステムを無効にするいくつかの方法があります。 それは、個別のボタン、特別なキャップの付いたヒューズであり、それにより(ヒューズ)を即座に識別でき、さらに多くの場合、これらのデバイスの両方です。 また、GSを特定の時間(0.5〜1.5秒)より長く移動すると、特徴的なビープ音が聞こえます。 そして、GSのシャットダウン手順は、特に初歩的なものであるため、自動化のために作成されています。



そのため、経験豊富な(疑いの余地のない)乗組員が2秒(最大)で電源を切るのではなく、GSで苦労したことは非常に奇妙でした。



さて、今私がFWBの仕事について話したことを思い出してください。 「通常の」法の下で、システムは、HSを含むコントロールサーフェスの処理方法を決定します。 通常の飛行機でパイロット自身が水平軸の必要な角度を設定する場合、7Xでこれは(他のすべてのものと同様に)コンピューターに左右されます。 さらに、ダッソーは、認定を受けて、そのソリューションがHSの制御の信頼性を提供し、手動の安全回路が不要であることを科学的に証明しました。



原則として、移動する(しかしオフにしない)GSボタンはまだ存在し、「緊急」または「直接」法でのみアクティブになり、何らかの理由で、緊急時に飛行機はすべてが正常であり、 「通常の」法律。 これは開発者の主な誤算があった場所だと思います-明らかに緊急事態では、システムは問題を完全に無知のままであり、パイロットが状況を修正することを許可しませんでした。



このようなハイテク航空機には(古典的な航空の意味で)ヒューズが実質的に存在しないため、HSシステム全体をオフにすることさえできませんでした。



すべての側が冗談を言った後、そのようなwithが始まったので、TRでの私たちのエクササイズはベビートークとも呼ばれませんでした。 想像してみてください-各航空機が約5,000万ドルの100機未満の場合、所有者は突然車両を失ったことに少し不満でした。 ダッソーは、ほとんどすべてのリソースを問題の解決に投入しましたが、タスクは誰もが最初に望んでいたほど単純ではありませんでした。



1か月以上、すべての飛行機が地上にとどまりましたが、最終的に製造業者は問題を理解したことを発表せず、すぐに航空機を飛行状態にするために必要なアクションを開始しました。 残念ながら、私は問題が何であったかについての内部情報は持っていませんが、航空機を整頓するために何が必要かという説明から何かを見ることができます。



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このドキュメントからわかるように、コントロールユニット(読み取り-専用コンピューター)を水平安定装置に交換する必要があり、最も重要なことは、ほとんどすべての航空機制御システムソフトウェアが更新されることです。



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