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Autopilots

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自动化减少了飞行员的工作量,但保持敏锐的飞行技能对避免意外至关重要。


向您介绍何时何地使用自动驾驶仪以及在何种程度上使用自动驾驶仪可以提高态势感知能力并减少工作量。
香农·福雷斯特(Shannon Forrest)
涡轮导师ATP / CFII总裁。
挑战者604/605,湾流IV,MU2B

P当涉及自动驾驶系统时,ilot对此有不同的看法。在专业经验水平上,他们通常怀有3种哲学中的一种。第一类是“手动飞行器”,或者是那些希望尽可能少地使用自动驾驶仪,而宁愿花时间手动操作飞行控制器的人。

如果您要求传单说明这种偏好,则会有很多原因。一些人对自动化完全表示不信任。通常,飞行员的内心永远都蕴藏着一个“战争故事”,这使人们相信自动驾驶仪将不可避免地表现不佳。

其他飞行员宣称他们只是喜欢飞行,并且会尽可能地做到这一点。有时,唯一迫使手动传单放弃对计算机的控制的是法规或政策。例如,在通过FL290爬升时必须配备自动飞行系统的RVSM要求否决了否则的要求。

第二类是“兼职”,或更合适的是“ 10/1俱乐部”。该类别的飞行员选择在爬升时从起飞到10,000英尺手动飞行,在下降时从1000英尺手动飞行到地面。海拔高度有些细微的变化,但一般的理论仍然成立。

10/1飞行员倾向于以熟练程度为导向,并专注于保持一定水平的手动飞行技能。他们喜欢在他们认为是更动态的飞行段期间保持控制,而将较少工作量的部分留给自动驾驶仪。

如果自动驾驶仪的飞行高度低于10,000英尺,则10/1俱乐部的成员通常会把手放在飞行控制装置上或附近。最后是“ 99%”。这些飞行员​​非常舒适(甚至更喜欢)让自动驾驶仪保持尽可能长的时间。

甚至有人希望自动驾驶仪能够自行在跑道上滑行和滑行,如果可能的话,这会使他们自动百分百。起飞时,起落架离开跑道后,有99%的人将自动驾驶仪打开,直到降落时它一直保持在离地面200英尺的高度。

混合的机组人员当具有不同自动驾驶原理的飞行员一起作为机组人员工作时,总是很有趣。亲手传单和99%的百姓再也无法对立。如果有99%的人充当飞行员监控器,则在自动驾驶仪关闭的情况下,随着工作量的增加,大气会变得紧张。

当飞行员决定将复杂的RNAV起飞(如BOOCK 3)从DCA(美国国家华盛顿)上空飞行时,压力真的消失了。这种做法总是使99%的人处于优势,正如他所认为的那样:“这个家伙是否会在公差范围内达到公布的高度,速度和转弯?为什么不让自动驾驶仪飞这东西呢?”

另一方面,除了自动驾驶仪可以将ILS降至仪器条件下的最低要求之外,没有什么比不让顽固的手传单惹恼的人了,他的双手放在膝盖上,脚放在地板上看着99%的人-看上去似乎很高兴。

Garmin GFC 600配置有LVL按钮,只需按一下按钮即可使飞机恢复直线和水平状态。

这是世代相传的事情

代际差异也影响自动化理念。大约30年前,手工飞行是一种常态,因此在通用航空(GA)训练飞机上看到自动驾驶仪的情况极为罕见。如果这样的话,它几乎行不通,而且飞行学校不想付钱修理它们,而是在它们上打上“无效”的标签。

许多仍在飞行的飞行员进行了仪表检查,其中包括手动飞行的非定向信标(NDB),然后错过了进入同一NDB的等待进场的机会。真正的“核心”也将指出,飞机上的自动方向搜索器(ADF)是固定卡,不是稍先进些-而是按今天的标准仍旧的无线电磁指示器(RMI)。

对于那些还记得的人,RMI采取了“当截距角等于挠度时”的指示,而改为“推头,拉尾”。从理论上讲,RMI简化了该方法。如果这些术语和短语完全陌生,请认为自己很幸运。

在一个以GPS为主的世界中,新开发银行现在降级为“ Not Da Best”。如今,大多数专业飞行员,尤其是大学课程的飞行员,都将学习如何在技术先进的飞机上飞行,而自动驾驶在其中起着至关重要的作用。

臭名昭著的NDB方法已被完全耦合的精密LPV取代。早期接触自动化的飞行员将在整个飞行生涯中继续高度依赖自动化-至少这就是至尊法则告诉我们的。

他们似乎也比那些记得过去的原始和不太可靠的设备的人更信任自动驾驶仪。好消息是,现代自动驾驶技术非常稳定,改装选项可以提高可靠性。

BendixKing AeroCruze 230是市场上唯一由触摸屏控制的自动驾驶仪。使用旋钮设置高度。

自动驾驶仪分类

自动驾驶仪可以分为独立系统或集成航空电子设备包的一部分。设备具有多少控制权反映在自动驾驶仪术语中。单轴自动驾驶仪(有时称为机翼水平仪)仅控制侧倾。

滚动和俯仰的组合表示为2轴自动驾驶仪。添加偏航(或更准确地说,偏航阻尼)使自动驾驶仪成为3轴设备。在所有情况下,自动驾驶仪都必须能够确定飞机的当前状态以及飞行员希望该状态为何种状态。

它以2种方式中的1种实现此目的-通过转弯协调器的采样率,或从陀螺仪或数字姿态和航向参考系统(AHRS)采样的姿态。独立的自动驾驶仪更有可能安装在不再生产的飞机上,而新飞机则可能将自动驾驶仪嵌入更大的航空电子设备中。

制造商的产品

国王肯德基(King)KFC200是其中一种较为经典的姿态单元,已被更好的技术取代(可能会在中小型双胞胎中遇到)。它由一个大的翘板开关(用于设置爬升/下降速率),6个超大按钮(用于进入某个模式)以及一个用于打开和关闭盒子的杠杆组成。

毫无疑问,经过多年的使用,King自动驾驶仪已经褪色和破损,但还是有希望的。 BendixKing AeroCruze 230 Advanced Autopilot是原始KFC150和KFC200装置的适形替代品。

霍尼韦尔分公司BendixKing的AeroCruze 230的建议零售价为9800美元(不包括安装费用),尽管它确实允许业主重新使用现有的伺服器和接线以降低成本。这种现成的产品被认为是3轴自动驾驶仪,并且偏航阻尼器是单独提供的。

它具有耦合进场和高度预选的功能,并且具有解决模式混乱和异常姿态的独特功能-按下该按钮可使飞机恢复直线和水平状态。由于该系统是通过触摸屏控制的,因此在iPad人群中将特别受欢迎。

霍尼韦尔通常与第23部分和运输类飞机的电传操纵系统相关联。但是,在自动飞行系统方面,制造商的产品范围很广。 2019年7月,霍尼韦尔(Honeywell)收购了TruTrak Flight Systems,该公司专门为实验飞机市场提供自动驾驶仪。

Garmin是为新飞机和旧飞机提供自动驾驶仪的另一个提供商。 Garmin GFC 600数字自动驾驶仪专为在各种单引擎和多引擎GA飞机上的售后市场安装而设计。 King Air 90,Cessna Citation CJ(525)系列和Pilatus PC-12的认证目前正在进行中。

制造商的建议零售底价(不包括安装)为19,995美元。当与合适的导航源结合使用时,它可以飞行保持,程序转向,错过的进近,当然还有精确进近和非精确进近。 GFC 600还包括一些值得注意的安全功能。

例如,电子稳定性和保护(ESP)使用自动驾驶舵机,但独立运行以从超过规定极限的俯仰或侧倾偏差中恢复。根据Garmin的说法,该技术将“轻轻推动控制装置以实现稳定飞行。”

在最坏的情况下,例如飞行员的机能丧失,飞机将通过飞行指挥仪和自动驾驶仪的配合返回到水平飞行状态。 ESP只是Garmin开发的Autonomí产品家族的一部分。 Autonomí系列中最令人印象深刻的产品是Garmin Autoland,该产品于2020年获得了G3000集成驾驶舱的FAA认证。

G3000 Autoland适用于Piper M600,Cirrus Vision Jet和Daher TBM940。只需按下一个按钮,Autoland即可计算变量,包括航程,跑道长度,地形和仪表进近类型,并使用数据使飞机安全返回地面。

柯林斯航空航天公司为商务,军用和通用航空飞机提供集成的FMS。图为该公司的FCS-7000飞行控制系统。

最新发展

从飞行员在飞行中心脏病发作后试图通过收音机给紧张的旅客提供临时的飞行课程以来,航空业已经走了很长一段路。数十年来,航空公司一直具有自动着陆能力,但这与航空电子制造商目前正在开发的自动着陆性能不同。

如果出现问题,Autoland始终依赖飞行员进行监视和干预。自主着陆是基于足够的保障措施和冗余,以便将飞行员从控制回路中删除。

柯林斯航空航天公司甚至证明,麦克唐纳·道格拉斯F-18大黄蜂可以自动着陆,其机翼80%失踪。考虑到航空技术的发展方向,使用“自动驾驶”一词甚至可能损害制造商的利益。

一个更合适的术语是飞行管理,它更多地是关于一种哲学而不是一种设备。通用航空电子公司于1982年开发了第一个飞行管理系统(FMS)。当时,通过几次击键控制飞机似乎很可笑。

任何新技术都会带来问题,因此,管理不善的问题会在早期导致一系列事件和事故。第一代FMS以导航为重点,并不十分人为友好。如今,通用航空电子和柯林斯航空FMS都使用多种输入(例如地形感知)来增强态势感知并提高安全性。

控制器-飞行员数据链路通信(CPDLC)是FMS内采用的一种相对较新的技术的很好的例子,可以消除通信错误。

30年前,人们从未听说过获得空中交通管制通行证-只需按一下按钮就可以将其发送至飞机的想法。情况已经变好。

自动化和CRM

毫无疑问,拥有自动驾驶仪是可取的。当赖特兄弟乘飞机仅9年后,劳伦斯·斯佩里(Lawrence Sperry)发明了它时,它立即被使用,特别是在远程飞行中。

必须提出的问题是:哪种自动化水平合适?从严格的船员资源管理(CRM)的角度来看,正确的答案是:飞行员最满意的是什么。但是,有人乘坐飞机时需要注意的是。

在这种情况下,最合适的自动化水平可能是在当前条件下最适合机组人员的水平。保持熟练的飞行技巧很重要,但与其他机组人员保持民事关系也很重要。

如果飞行员认为自动化程度不适合这种情况,那么发表意见的意愿至关重要。没有人会对自动驾驶仪以最小的方式断开连接的“骑兵冲锋”声音警报感到惊讶,因此向您简要介绍是否将使用自动驾驶仪,以及在何种程度上使用自动驾驶仪,对提高​​态势感知和减少工作量大有帮助。

如果不确定是手提传单还是99%的收入者,那么即使是暂时的会员资格,也总是可以分开并加入10/1俱乐部,这是一个安全的选择。


Shannon Forrest是现任线飞行员,CRM协调员和航空​​安全顾问。他拥有超过10,000个小时的工作时间,并拥有行为心理学学位。

 

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