Szklany kokpit - Glass cockpit

Airbus A380 szklany kokpit wyposażony „wyciągnąć klawiatur i dwóch szerokich ekranów komputerowych na bokach dla pilotów”

Szklany kokpit jest w kokpicie samolotu , który posiada elektroniczną (digital) przyrządów lot wyświetlacze , zazwyczaj duże LCD ekrany, niż tradycyjny styl analogowych zegarów i przyrządów pomiarowych. Podczas gdy tradycyjny kokpit opiera się na licznych wskaźnikach mechanicznych (zwanych „parami”) do wyświetlania informacji, szklany kokpit wykorzystuje kilka wielofunkcyjnych wyświetlaczy sterowanych przez systemy zarządzania lotem , które można dostosować do wyświetlania informacji o locie w razie potrzeby. Upraszcza to obsługę i nawigację statku powietrznego oraz pozwala pilotom skupić się tylko na najbardziej istotnych informacjach. Są również popularne wśród linii lotniczych, ponieważ zwykle eliminują potrzebę inżyniera lotu , oszczędzając koszty. W ostatnich latach technologia stała się szeroko dostępna również w małych samolotach.

Wraz z modernizacją wyświetlaczy samolotów, zmodernizowano również czujniki, które je zasilają. Tradycyjne żyroskopowe przyrządy lotnicze zostały zastąpione elektronicznymi systemami odniesienia położenia i kursu (AHRS) oraz komputerami danych lotniczych (ADC), poprawiając niezawodność oraz redukując koszty i konserwację. Odbiorniki GPS są zwykle zintegrowane ze szklanymi kokpitami.

Wczesne szklane kokpity, znalezione w McDonnell Douglas MD-80 , Boeing 737 Classic , ATR 42 , ATR 72 oraz w Airbusie A300-600 i A310 , wykorzystywały elektroniczne systemy przyrządów pokładowych (EFIS) do wyświetlania wyłącznie informacji o położeniu i nawigacji, z tradycyjnymi zachowane mechaniczne wskaźniki prędkości lotu, wysokości, prędkości pionowej i wydajności silnika. Boeing 757 i 767-200 / -300 wprowadzony elektroniczny silnika wskazując oraz system ostrzegania załogi- (EICAS) do monitorowania osiągów silnika przy jednoczesnym zachowaniu manometry mechaniczne do prędkości lotu, wysokości i prędkości pionowej.

Późniejsze szklane kokpity, znajdujące się w Boeingach 737NG , 747-400 , 767-400 , 777 , Airbus A320 , później Airbuses, Iljuszyn Ił-96 i Tupolew Tu-204 całkowicie zastąpiły mechaniczne wskaźniki i światła ostrzegawcze w poprzednich generacjach samolotów. Podczas gdy samoloty wyposażone w szklany kokpit pod koniec XX wieku nadal zachowywały analogowe wysokościomierze , wskaźniki położenia i prędkości lotu jako przyrządy rezerwowe na wypadek awarii wyświetlaczy EFIS, bardziej nowoczesne samoloty coraz częściej również korzystały z cyfrowych przyrządów rezerwowych, takich jak zintegrowany przyrząd rezerwowy. system .

Historia

Analogowa tablica przyrządów C-5A
Ulepszony „szklany” panel przyrządów C-5M

Szklane kokpity powstały w samolotach wojskowych na przełomie lat 60. i 70.; wczesnym przykładem jest awionika Mark II z F-111D (zamówiona po raz pierwszy w 1967 r., dostarczona w latach 1970-73), wyposażona w wielofunkcyjny wyświetlacz .

Przed latami 70. operacje transportu lotniczego nie były uważane za wystarczająco wymagające, aby wymagać zaawansowanego sprzętu, takiego jak elektroniczne wyświetlacze lotnicze. Ponadto technologia komputerowa nie była na poziomie, na którym dostępna była wystarczająco lekka i wydajna elektronika. Rosnąca złożoność samolotów transportowych, pojawienie się systemów cyfrowych i rosnące zagęszczenie ruchu lotniczego wokół lotnisk zaczęły to zmieniać.

Boeing 2707 był jednym z pierwszych samolotów komercyjnych zaprojektowane z szklany kokpit. Większość przyrządów w kokpicie była nadal analogowa, ale wyświetlacze kineskopowe (CRT) miały być używane dla wskaźnika położenia i wskaźnika sytuacji poziomej (HSI). Jednak 2707 został anulowany w 1971 roku po niemożliwych do pokonania trudnościach technicznych i ostatecznie zakończeniu finansowania projektu przez rząd USA.

Przeciętny samolot transportowy w połowie lat 70. miał ponad sto przyrządów i elementów sterujących w kokpicie, a podstawowe przyrządy pokładowe były już zatłoczone wskaźnikami, poprzeczkami i symbolami, a rosnąca liczba elementów kokpitu rywalizowała o miejsce w kokpicie i uwagę pilota . W rezultacie NASA przeprowadziła badania nad wyświetlaczami, które mogłyby przetwarzać surowy system samolotu i dane lotu w zintegrowany, łatwo zrozumiały obraz sytuacji w locie, którego kulminacją była seria lotów demonstrujących system pełnego szklanego kokpitu.

Sukces prac prowadzonych przez NASA w szklanym kokpicie znajduje odzwierciedlenie w całkowitej akceptacji elektronicznych wyświetlaczy lotniczych. Skorzystały na tym zarówno linie lotnicze, jak i ich pasażerowie. Zwiększono bezpieczeństwo i efektywność lotów dzięki lepszemu zrozumieniu przez pilota sytuacji statku powietrznego w odniesieniu do jego otoczenia (lub „ świadomości sytuacyjnej ”).

Pod koniec lat 90. panele ciekłokrystaliczne (LCD) były coraz częściej wybierane przez producentów samolotów ze względu na ich wydajność, niezawodność i czytelność. Wcześniejsze panele LCD miały słabą czytelność pod pewnymi kątami widzenia i kiepskie czasy reakcji, co czyniło je nieodpowiednimi dla lotnictwa. Nowoczesne samoloty takie jak Boeing 737 Next Generation , 777 , 717 , 747-400ER , 747-8F 767-400ER , 747-8 i 787 , rodzina Airbus A320 (wersje późniejsze), A330 (wersje późniejsze), A340-500/ 600 , A340-300 (późniejsze wersje), A380 i A350 są wyposażone w szklane kokpity składające się z jednostek LCD.

Szklany kokpit w Cirrusie SR22 . Zwróć uwagę na trzy analogowe wskaźniki gotowości w dolnej części głównej tablicy przyrządów.

Szklany kokpit stał się standardowym wyposażeniem samolotów pasażerskich , odrzutowców biznesowych i samolotów wojskowych . Został zamontowany na orbiterach wahadłowca kosmicznego NASA Atlantis , Columbia , Discovery i Endeavour , a także w obecnym rosyjskim statku kosmicznym Sojuz TMA, który został wystrzelony w 2002 roku. Pod koniec wieku szklane kokpity zaczęły pojawiać się również w samolotach lotnictwa ogólnego . W 2003 Cirrus Projekt „s SR20 i SR22 został pierwszym lekkie samoloty wyposażone w kokpitach szklanych, które wykonane standardem we wszystkich samolotów Cirrus. Do 2005 roku nawet podstawowe trenażery, takie jak Piper Cherokee i Cessna 172, były dostarczane ze szklanymi kokpitami jako opcjami (które wybrali prawie wszyscy klienci), a także wiele nowoczesnych samolotów użytkowych, takich jak Diamond DA42 . Lockheed Martin F-35 Lightning II wyposażony jest w panoramiczny wyświetlacz „kokpit” ekran dotykowy, który zastępuje większość przełączników i przełącza znaleziono w kokpicie samolotu. Cywilny Cirrus Vision SF50 ma teraz to samo, co nazywają szklanym kokpitem „Perspective Touch”.

Zastosowania

Lotnictwo komercyjne

Szklany kokpit Sukhoi Superjet 100

W przeciwieństwie do poprzedniej epoki szklanych kokpitów – gdzie projektanci jedynie skopiowali wygląd i działanie konwencjonalnych instrumentów elektromechanicznych na lampy elektronopromieniowe – nowe wyświetlacze stanowią prawdziwe odejście. Wyglądają i zachowują się bardzo podobnie do innych komputerów, z oknami i danymi, którymi można manipulować za pomocą urządzeń typu „wskaż i kliknij”. Dodają również teren, mapy podejścia, pogodę, wyświetlacze pionowe i obrazy nawigacyjne 3D.

Udoskonalone koncepcje umożliwiają twórcom samolotów dostosowywanie kokpitów w większym stopniu niż dotychczas. Wszyscy zaangażowani producenci zdecydowali się to zrobić w taki czy inny sposób – na przykład używając trackballa , podkładki pod kciuk lub joysticka jako urządzenia wejściowego pilota w środowisku komputerowym. Wiele modyfikacji oferowanych przez producentów samolotów poprawia świadomość sytuacyjną i dostosowuje interfejs człowiek-maszyna w celu zwiększenia bezpieczeństwa.

Nowoczesne szklane kokpity mogą zawierać syntetyczne systemy wizyjne (SVS) lub ulepszone systemy wizyjne lotu (EFVS). Syntetyczne systemy wizyjne wyświetlają realistyczny trójwymiarowy obraz świata zewnętrznego (podobny do symulatora lotu ), w oparciu o bazę danych terenu i cech geofizycznych w połączeniu z informacjami o położeniu i pozycji zebranymi z systemów nawigacyjnych statku powietrznego. Ulepszone systemy wizyjne lotu dodają informacje w czasie rzeczywistym z czujników zewnętrznych, takich jak kamera na podczerwień.

Wszystkie nowe samoloty, takie jak Airbus A380 , Boeing 787 i prywatne odrzutowce, takie jak Bombardier Global Express i Learjet, korzystają ze szklanych kokpitów.

Lotnictwa ogólnego

Wiele nowoczesnych samolotów lotnictwa ogólnego jest dostępnych z przeszklonymi kokpitami. Systemy takie jak Garmin G1000 są teraz dostępne w wielu nowych samolotach GA , w tym w klasycznej Cessnie 172 . Wiele małych samolotów można również zmodyfikować w postprodukcji, aby zastąpić instrumenty analogowe.

Szklane kokpity są również popularne jako modernizacja starszych prywatnych odrzutowców i turbośmigłowych, takich jak Dassault Falcons , Raytheon Hawkers , Bombardier Challengers , Cessna Citations , Gulfstreams , King Airs , Learjets , Astras i wielu innych. Firmy świadczące usługi lotnicze ściśle współpracują z producentami sprzętu w celu zaspokojenia potrzeb właścicieli tych samolotów.

Lotnictwo konsumenckie, badawcze, hobbystyczne i rekreacyjne

Obecnie smartfony i tablety wykorzystują miniaplikacje lub „aplikacje” do zdalnego sterowania złożonymi urządzeniami za pomocą interfejsu radiowego WiFi. Pokazują, w jaki sposób idea „szklanego kokpitu” jest stosowana w urządzeniach konsumenckich. Zastosowania obejmują zabawkowe UAV, które wykorzystują wyświetlacz i ekran dotykowy tabletu lub smartfona, aby wykorzystać każdy aspekt „szklanego kokpitu” do wyświetlania przyrządów, oraz fly-by-wire do sterowania samolotem.

Lot w kosmos

Space Shuttle szklany kokpit

Pomysł ze szklanym kokpitem pojawił się na łamach czasopism branżowych z lat 80., takich jak Aviation Week & Space Technology , kiedy NASA ogłosiła, że ​​zastąpi większość elektromechanicznych przyrządów latających w wahadłowcach kosmicznych komponentami ze szklanego kokpitu. Artykuły wspominały, że szklane elementy kokpitu mają dodatkową zaletę, że są o kilkaset funtów lżejsze niż oryginalne przyrządy lotnicze i systemy wsparcia stosowane w promach kosmicznych. Space Shuttle Atlantis był pierwszym orbiter być modernizowane z kokpitu szkła w 2000 roku wraz z uruchomieniem STS-101 . Columbia była drugim orbiterem ze szklanym kokpitem na STS-109 w 2002 roku, następnie Discovery w 2005 roku z STS-114 i Endeavour w 2007 roku z STS-118 .

Sonda Orion NASA będzie wykorzystywać szklane kokpity wywodzące się z Boeinga 787 Dreamliner .

Bezpieczeństwo

Ponieważ eksploatacja samolotu zależy od systemów glass cockpit, załogi lotnicze muszą być przeszkolone, aby radzić sobie z awariami. W rodzinie Airbusa A320 doszło do pięćdziesięciu incydentów, w których utracono kilka pokazów lotniczych.

W dniu 25 stycznia 2008 r. lot 731 linii lotniczych United Airlines doświadczył poważnego zaciemnienia szklanego kokpitu, tracąc połowę ekranów elektronicznego scentralizowanego monitora statku powietrznego ( ECAM ), a także wszystkie radia, transpondery, system unikania kolizji drogowych ( TCAS ) i wskaźniki położenia. Piloci byli w stanie wylądować na lotnisku Newark bez kontaktu radiowego przy dobrej pogodzie i przy świetle dziennym.

Airbus zaoferował opcjonalną poprawkę, którą Amerykańska Narodowa Rada Bezpieczeństwa Transportu (NTSB) zasugerowała Federalnej Administracji Lotnictwa USA (FAA) jako obowiązkowa, ale FAA jeszcze nie wprowadziła tego wymogu. Dostępny jest wstępny arkusz informacyjny NTSB. Ze względu na możliwość zaciemnienia samoloty ze szklanym kokpitem posiadają również zintegrowany system przyrządów rezerwowych, który obejmuje (co najmniej) sztuczny horyzont , wysokościomierz i prędkościomierz . Jest elektronicznie oddzielony od głównych instrumentów i może pracować przez kilka godzin na baterii zapasowej.

W 2010 roku NTSB opublikowało badanie wykonane na 8 000 lekkich samolotów lotnictwa ogólnego. Badanie wykazało, że chociaż samoloty wyposażone w szklane kokpity miały niższy ogólny wskaźnik wypadków, miały również większą szansę na udział w wypadku śmiertelnym. Przewodniczący NTSB powiedział w odpowiedzi na badanie:

Szkolenie jest wyraźnie jednym z kluczowych elementów zmniejszania wypadkowości lekkich samolotów wyposażonych w szklane kokpity, a to badanie jasno pokazuje znaczenie odpowiedniego szkolenia na śmierć i życie w tych złożonych systemach… Podczas gdy innowacje technologiczne i narzędzia do zarządzania lotem, które Samoloty wyposażone w szklany kokpit, które przynoszą społeczności lotnictwa ogólnego, powinny zmniejszyć liczbę śmiertelnych wypadków, czego – niestety – nie widzieliśmy.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura