F.J.J. Schmidt-Skipiol, P. Hecker

Im letzten Jahrhundert haben sich Flugzeugcockpits zu einem komplexen Umfeld entwickelt, in dem automatisierte Systeme miteinander und mit dem Piloten wechselwirken. Diese Systeme wurden zusammen mit dem gesamten Cockpitlayout stetig weiterentwickelt, es gibt jedoch Anzeichen, dass dabei die Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) nicht hinreichend berücksichtigt worden ist, mit negativen Folgen für die "Situation Awareness". Diese Arbeit führt in die Thematik der MMS in modernen Sidestick-gesteuerter Fly-by-Wire-Flugzeugen ein und entwickelt ein Konzept für ein haptisches Feedback zur Steigerung der Situation Awareness bezüglich der Flight Envelope. Dabei wird angestrebt, mittels eines "Active Sidestick" die Sicherheitsvorteile einer Flight Envelope Protection mit den Vorteilen eines haptischen Feedback zu verbinden, um dem Piloten intuitiv das Verlassen des sicheren Betriebsbereiches und die Annäherung an Grenzzustände aufzuzeigen. Um dieses Konzept im Rahmen einer experimentellen Simulatorstudie zu evaluieren, wurde eine Simulationsumgebung geschaffen, welche die Funktionsweise in einem Prüfszenario nachahmt. Mit Probanden unterschiedlicher Flugerfahrung wurde anschließend untersucht, ob das System Abweichungen bestimmter Parameter, wie Geschwindigkeit, Rollwinkel und Anstellwinkel von vorgegebenen Sollwerten verringert. Die Auswertung zeigt, dass das Konzept die Einhaltung von Envelope-Grenzen verbessern kann, aber noch umfangreiche Entwicklungsarbeit zu leisten ist.

"Over the last century, aircraft cockpits have evolved into complex environments where automated systems interact with each other and with the pilot. While these systems have been continuously developed along with the overall cockpit layout, there are indications that the design of the human-machine interface (HMI) has not been adequately considered, with negative consequences for situation awareness. This work introduces the topic of HMI in modern sidestick-controlled fly-by-wire aircraft and develops a concept for haptic feedback to enhance situation awareness regarding the flight envelope. The aim is to combine the safety benefits of flight envelope protection with the advantages of haptic feedback using an "active sidestick," intuitively indicating to the pilot when leaving the safe operating range and approaching limit states. To evaluate this concept within an experimental simulator study, a simulation environment was created that replicates its functionality in a test scenario. Subsequently, tests were conducted with test subjects of varying flight experience to determine whether the system reduces deviations from predefined target values for specific parameters such as speed, roll angle, and angle of attack. The evaluation shows that the concept can improve adherence to envelope limits, but that extensive further development work is still required."

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2014, Augsburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2018

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201805238038

Mensch-Maschine-Schnittstelle, Haptisches Feedback

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23.05.2018