M. Heller, F. Schuck, L. Peter , F. Holzapfel

In modernen Transportflugzeugen bieten fortschrittliche aktive Fly-by-Wire Flugregelungssysteme eine große Bandbreite an Funktionalität, deren operationeller Nutzen faktisch unbestritten ist. Insbesondere ermöglichen sie eine signifikante Reduktion der Pilotenbelastung, die (permanente) Überwachung von Piloteneingaben samt darauf abgestimmter Warnungen sowie ggf. erweiterte Schutzfunktionen (sog. Protektionen, im Sinne von Carefree Handling), womit sie einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Lufttüchtigkeit und damit der Sicherheit von Passagieren, Besatzung und Fracht liefern. Dessen ungeachtet sind solch aktive Flugregelungssysteme auf dem Sektor der allgemeinen Luftfahrt (General Aviation) bisher praktisch nicht anzutreffen. Dies lasst sich leicht durch die gewaltigen Kosten (insbes. für Entwicklung, Hardware/Software samt zugehöriger Analysen und Nachweise, sowie nicht zuletzt die Zulassung) erklären, die den Wert eines Kleinflugzeugs mühelos um das Mehrfache übersteigen können. Bezahlbare Fly-by-Wire-Funktionalität für Kleinflugzeuge kann jedoch durch ein Hybrides Steuerungssystem realisiert werden, bei dem vom Flugsteuerrechner korrigierend kommandierte (und strikt begrenzte), elektrisch aufgebrachte Ruderausschlage mit einer permanenten mechanischen Verbindung vom Steuerorgan zur Ruderflache über ein mechanisches Mischgetriebe (Mixer) kombiniert werden. Hierbei kann die volle Steuerautorität des Piloten mittels spezifischer Ausgestaltung von Mischgetriebe und mechanischem Direktdurchgriff (Direct Linkage) zu jeder Zeit sichergestellt werden. Die Entwicklung eines derartigen innovativen Hybrid-Flugsteuerungssystems für zukünftige Kleinflugzeuge mit der primären Zielsetzung Bereitstellung exzellenter Flugeigenschaften und Pilotenunterstützung im Hinblick aktueller Fly-by-Wire-Funktionalität bei gleichzeitig besonderem Augenmerk auf vertretbare Entwicklungs- und Zertifizierungskosten (Kosten-Nutzen-Verhältnis) wird vorgestellt. Dieser neue Ansatz eröffnet die Möglichkeit, die Vorzüge moderner Fly-by-Wire Technologie mit der Zuverlässigkeit eines mechanischen, konventionellen Steuersystems zu verbinden und damit die Kosten für die Zulassung dramatisch zu reduzieren. Das vorgestellte Hybride Flugsteuerungs- und Regelkonzept ist integraler Bestandteil eines gemeinsamen Forschungsprojekts für zukünftige Kleinflugzeuge im Rahmen der Kooperation eines österreichischen Flugzeugherstellers und der Technischen Universität München.

In modern transport aircraft, advanced active fly-by-wire flight control systems offer a wide range of functionality, the operational benefits of which are virtually undisputed. In particular, they enable a significant reduction in pilot workload, the (continuous) monitoring of pilot inputs with corresponding warnings, and, where applicable, enhanced protection functions (so-called protections, in the sense of carefree handling), thus making a substantial contribution to increasing airworthiness and, consequently, the safety of passengers, crew, and cargo. Nevertheless, such active flight control systems are practically non-existent in the general aviation sector. This can easily be explained by the enormous costs (especially for development, hardware/software including associated analyses and verifications, and, not least, certification), which can easily exceed the value of a small aircraft many times over. Affordable fly-by-wire functionality for small aircraft can be achieved through a hybrid control system. This system combines electrically applied control surface deflections, corrected (and strictly limited) by the flight control computer, with a permanent mechanical connection from the control element to the control surface via a mechanical mixer. The pilot's full control authority can be ensured at all times through the specific design of the mixer and the direct mechanical linkage. This paper presents the development of such an innovative hybrid flight control system for future small aircraft. Its primary objective is to provide excellent flight characteristics and pilot support comparable to current fly-by-wire functionality, while simultaneously focusing on reasonable development and certification costs (cost-benefit ratio). This new approach offers the possibility of combining the advantages of modern fly-by-wire technology with the reliability of a conventional mechanical control system, thereby dramatically reducing certification costs. The presented hybrid flight control and regulation concept is an integral part of a joint research project for future small aircraft within the framework of a cooperation between an Austrian aircraft manufacturer and the Technical University of Munich.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2013

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 14 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2013052411067

Flugeigenschaften, Hybrides Flugsteuerungssystem

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24.05.2013