Uçuş zarfı koruması - Flight envelope protection
Uçuş zarfı koruması , bir uçağın pilotunun uçağı yapısal ve aerodinamik çalışma sınırlarını aşmaya zorlayacak kontrol komutları vermesini engelleyen bir hava taşıtının kontrol sisteminin insan makine arayüzü uzantısıdır . Tüm modern ticari fly-by-wire uçaklarında bir biçimde kullanılır. Uçuş zarfı koruma sistemlerinin iddia edilen avantajı, bir pilotun aşırı kontrol girdilerini, acil durumlara sürpriz tepki olarak veya başka türlü, aşırı uçuş kontrol yüzey hareketlerine dönüşmesini kısıtlamalarıdır . Kavramsal olarak bu, pilotların, uçak gövdesini aşırı zorlayabilecek ve uçağın güvenliğini tehlikeye atabilecek aşırı kontrol yüzeyi hareketlerini elektronik olarak sınırlandırarak, "irkilme" den kaynaklanan aşırı kontrol girdisinin etkisini köreltirken, acil bir duruma hızla tepki vermesine olanak tanır.
Uygulamada, bu sınırlamalar bazen istenmeyen insan faktörleri hatalarına ve kendilerine ait kazalara yol açmıştır .
Fonksiyon
Uçak, minimum ve maksimum çalışma hızları ve çalışma yapısal mukavemeti gibi hususlara ilişkin güvenli performans sınırlarını tanımlayan bir uçuş zarfına sahiptir. Uçuş zarfı koruması, bu uçuş zarfını hesaplar (ve bir güvenlik payı ekler) ve bu bilgiyi, pilotların uçağı bu uçuş zarfının dışına çıkaracak kontrol girdileri yapmasını engellemek için kullanır . Uçuş zarfı koruma sisteminin pilotun komutlarına müdahalesi iki farklı şekilde gerçekleşebilir (bu da birleştirilebilir):
- Bir uçağın uçuş durumunu operasyonel sınırlarına yaklaştıracak veya hatta dışına çıkaracak bir kontrol girdisinin bir kısmını veya tamamını göz ardı etmek. Bu yöntem, hız komutu ile yan kontrollü, kablolu uçuş uçaklarının çoğunda uygulanır .
- Pilota, ilgili komutanın uçağı hesaplanan operasyonel sınırlara yaklaştırdığını bildirin; bu iletişim basit alarmlar veya dokunsal geri bildirimlerle gerçekleşebilir . Bu yöntem genellikle geleneksel kontrollere sahip uçaklarda uygulanır.
Pilot geriye kullanırsa Örneğin, yan sopa ile sahada uçak burun, uçuş zarfı koruması oluşturarak kontrol bilgisayarları ötesinde uçağı yunuslama pilotu önleyebilir durdurduklarını hücum açısı :
- İlk durumda, pilot daha da geriye doğru kontrol uygulamaya çalışırsa, uçuş zarfı koruması, uçağın bu komutu göz ardı etmesine neden olacaktır. Uçuş zarfı koruması bu yolla pilotun acil bir durumda maksimum kontrol güçlerini uygulamasına izin verirken aynı zamanda uçağı yanlışlıkla operasyonel emniyet sınırlarının dışına koymadan uçak güvenliğini artırabilir. Bunun hava kazalarını nerede durdurabileceğinin örnekleri, bir pilotun yere yakınlık uyarı sistemi uyarısına yanıt olarak hızlı bir kaçış manevrasına izin vermesi veya yaklaşan bir uçağa ve olası bir orta hava çarpışmasına hızlı tepki vermesidir . Uçuş zarfı koruma sistemi olmadan bu durumda, "muhtemelen kontrolden çıkma korkusuyla veya daha kötüsü manevradan olabildiğince fazla geri çekilirsiniz. Buna gizlice yaklaşmanız gerekir [2,5 G, tasarım sınırı] ve oraya vardığınızda bunu söyleyemezsiniz, çünkü şimdiye kadar çok az ticari pilot 2,5 G uçtu.Ama A320'de tereddüt etmek zorunda kalmazsınız: kontrolörü sonuna kadar çarpabilirsiniz. yan tarafa gidin ve uçağın sizi alacağı hızda oradan anında çıkın. " Bu nedenle Airbus'ın yapımcıları, "zarf koruması pilotu kısıtlamaz. Pilotu belirsizlikten kurtarır - ve böylece güvenliği artırır."
- İkinci durumda, örneğin pilotla iletişim kurmak için bir kuvvet-geri besleme sistemi kullanırken , pilot daha da geriye doğru kontrol uygulamaya çalışırsa, uçuş zarfı koruması, kontroller üzerinde artan karşı kuvvetler sunacak ve böylece pilot, artan şekilde uygulamak zorunda kalacaktır. uçuş zarfı koruması tarafından tehlikeli olarak algılanan kontrol girişini devam ettirmek için kuvvet.
Modern fly-by-wire uçak tasarımcısının çoğu bu iki çözümden birine sadık kalsa da ('yan kontrol ve geri bildirim yok' veya 'geleneksel kontrol ve geri bildirim', aşağıya bakınız), bilimde her ikisini birleştiren yaklaşımlar da vardır. Bunlardan: Bir çalışmanın gösterdiği gibi, rol hızı ve g-yükü (örneğin modern bir Airbus uçağı gibi) aracılığıyla kontrol edilen bir uçağın yan çubuğuna uygulanan kuvvet geri bildirimi , tasarruflu bir uçuş zarfına uyumu artırmak ve böylece azaltmak için kullanılabilir. Pilotların nihai yetkisini korurken ve durum farkındalıklarını artırırken pilotların operasyonel sınırlar dışındaki tehlikeli uçuş durumlarına girme riski .
Airbus ve Boeing
Airbus A320 onun uçuş kontrol yazılımına tam uçuş-zarf korumayı kullanan ilk ticari uçağı oldu. Bu, eski Airbus mühendislikten sorumlu kıdemli başkan yardımcısı Bernard Ziegler tarafından teşvik edildi . Airbus'ta, uçuş zarfı koruması tamamen geçersiz kılınamaz, ancak mürettebat alternatif bir "kontrol yasası" seçerek uçuş zarfı sınırlarının ötesine uçabilir. Boeing , mürettebatın uçuş kontrollerinde aşırı güç kullanarak uçuş zarfı sınırlarını aşmasına izin vererek 777 ile farklı bir yaklaşım benimsedi .
Olaylar
Çin Hava Yolları Uçuş 006
Uçuş zarfı korumasına karşı yapılan itirazlardan biri , 1985 yılında San Francisco'nun kuzeybatısında bir Boeing 747SP-09 olan China Airlines Flight 006'da meydana gelen olaydır . Bu uçuş olayında, mürettebat yatay kuyruğu aşırı zorlamak (ve yapısal olarak hasar vermek) zorunda kaldı. yuvarlanmadan ve dikey dalıştan kurtarmak için yüzeyler . (Bunun nedeni, otomatik pilotun otomatik olarak kesilmesi ve motorun alev almasının neden olduğu sapmanın yanlış kullanılmasıydı). Pilot, yaklaşık 10.000 ft irtifa kaldı (orijinal yüksek irtifa yolculuğundan) kontrolü kurtardı. Bunu yapmak için pilot, uçağı tahmini 5,5 G veya tasarım limitlerinin iki katından fazla çekmesi gerekiyordu. Uçakta bir uçuş zarfı koruma sistemi olsaydı, bu aşırı manevra gerçekleştirilemezdi ve kurtarma şansı büyük ölçüde azaldı.
Bu itiraza karşı Airbus, Uçuş 006 durumunda bir A320'nin "ilk etapta asla havadan düşmeyeceğini söyledi: Zarf koruması, durmuş bir motorun sürüklenmesine rağmen onu otomatik olarak düz uçuşta tutardı. ".
FedEx Uçuş 705
FedEx Flight 705, Nisan 1995'te, bir McDonnell Douglas DC-10 -30, bir FedEx Uçuş Mühendisi vakasıydı, bir işten çıkarılma ile karşı karşıya kalan, ailesinin uçağı alması için uçağı kaçırmaya ve FedEx Merkezine çarpmaya teşebbüs eden bir FedEx Uçuş Mühendisi vakasıydı. hayat sigortası poliçesi. Saldırıya uğradıktan ve ağır şekilde yaralandıktan sonra, uçuş ekibi geri savaşabildi ve uçağı güvenli bir şekilde indirebildi. Saldırganın dengesini bozmak ve kokpitin dışında tutmak için mürettebat, bir namlu dönüşü ve uçak hava hızını ölçemeyecek kadar hızlı bir dalış dahil olmak üzere aşırı manevralar yapmak zorunda kaldı .
Mürettebat uçağın uçuş zarfını geçememiş olsaydı, mürettebat başarılı olamayabilirdi.
American Airlines Uçuş 587
Bir Airbus A300 olan American Airlines Flight 587, pilot tarafından yapılan aşırı dümen girdileri nedeniyle dikey dengeleyicinin kırılmasıyla Kasım 2001'de düştü .
Bir uçuş zarfı koruma sistemi bu kazayı önleyebilirdi, ancak yine de pilotlar normal sınırları aşma ihtiyacının farkında olduklarında olası durumlar için bir geçersiz kılma düğmesinin sağlanması gerektiği tartışılabilir.
US Airways Flight 1549
Bir Airbus A320 olan US Airways Flight 1549, bir kuş çarpmasından sonra çift motor arızası yaşadı ve ardından Ocak 2009'da Hudson Nehri'ne güvenli bir şekilde indi. NTSB kaza raporu, uçuş zarfı korumasının etkisinden bahsediyor: "Uçağın son 150'deki hava hızı İnişin ayakları, uçağın telden uçarak zarf koruma özelliklerinin alfa koruma modunu etkinleştirmek için yeterince alçaktı ... Bu özellikler nedeniyle uçak, normal aralıkta ulaşılabilen maksimum hücum açısına (AoA) ulaşamadı. uçak ağırlığı ve konfigürasyonu kanunu; ancak, uçak o sırada ağırlık ve konfigürasyon için maksimum performans sağlamıştır ...
Uçuş zarfı korumaları, kaptanın uçağı stall etme riski olmaksızın yan taraftan tam kıç tarafına çekilmesine izin verdi. "
Qantas Uçuş 72
Qantas 72, ADIRU bilgisayarlarından birinden gelen hatalı veriler nedeniyle kontrolsüz bir düşüş yaşadı .
Air France Uçuş 447
Bir Airbus A330 olan Air France Flight 447, kurtarılamadığı bir aerodinamik stall'a girdi ve Haziran 2009'da gemideki herkesi öldürerek Atlantik Okyanusu'na düştü. Muhtemelen pitot tüplerinin buz kristalleri tarafından tıkanmasının bir sonucu olarak ölçülen hızlar arasındaki geçici tutarsızlık, otomatik pilot bağlantısının kesilmesine ve alternatif yasaya göre yeniden yapılandırmaya neden oldu; Alternatif yasaya yeniden yapılandırmanın ikinci bir sonucu, durak korumasının artık çalışmamasıydı.
Mürettebat, uçağın durmasına neden olan ve uçağın durduğunu fark etmeyen uygun olmayan kontrol girdileri yaptı.
Boeing 737 MAX üzerinde MCAS
Ekim 2018'de ve yine Mart 2019'da, MCAS uçuş koruma sisteminin hatalı aktivasyonu, iki Boeing 737 MAX uçağını kurtarılamaz dalışlara itti , 346 kişiyi öldürdü ve uçağın dünya çapında karaya oturmasına neden oldu.