Erstellung einer Demonstrationsumgebung für die Untersuchung der Backup-Tauglichkeit degradierter aktiver Sidesticks zur Hubschraubersteuerung

Kurzfassung

Mit Hilfe aktiver Sidesticks können dem Piloten haptische Signale übermittelt werden, die auf nahenede Gefahren und Betriebsgrenzen hinweisen können, Manöver- oder Navigationsunterstützung geben. Mit Hilfe von Motoren und einer Regelung werden, basierend auf Sensorinformation des Fluggeräts intuitiv verständliche Kraftmuster generiert. Das DLR erprobt diese Technologie in ihrem Fliegenden Hubschrauber-Simulator (ACTFHS). Ein aktiver Sidestick übermittelt die aus den eingebauten Positions- und Kraftsensoren gewonnen Steuersignale elektronisch (fly-by-wire) an einen elektronischen Flugregler. Als primäres Steuerorgan kommt seiner Zuverlässigkeit daher eine hohe Bedeutung für die Sicherheit des gesamten Fluggerätes zu. Dies erfordert eine Gesamtfehlerwahrscheinlichkeit des aktiven Sidestick von kleiner 10^-9 pro Flugstunde. Um dieses zu erreichen wird üblicherweise gefordert, dass alle Funktionselemente des aktiven Sidesticks dieser Anforderung genügen. Allerdings ergibt sich bei diesem System die Möglichkeit, dass die Funktion "Steuersignalgenerierung aus Eingabe des Piloten" mit Hilfe unterschiedlicher Teilsysteme erfüllt wird. So könnte der Pilot auch dann noch ein Steuersignal auf der Basis seiner betätigungskraft generieren, wenn der Stick mechanisch blockiert ist und eine Modulation der Steuerposition nicht mehr möglich ist. Eine solche Rekonfigurations- bzw. Backupfunktionalität kann in der Gesamtzuverlässigkeitsrechnung zugunsten einer Tolerierbarkeit höherer Ausfallwahrscheinlichkeiten einzelner Komponenten berücksichtigt werden. So könnte auf mehrfache Redundanz einzelner Komponeten zugunsten geringerer Kosten und geringeren Gewichts verzichtet werden. Die Vorraussetzung ist allerding, dass auch bei einer Degradierung in einen der angebotenen Backup-Modi eine sichere Steuerung des Fluggerätes, in diesem Fall Hubschraubers möglich ist. Dieses kann in Flugexperimenten mit simulierten Fehlern und nachgewiesen werden. Die Analyse potentiell fliegbarer Backup-Modi, deren Simulation mit Hilfe eines aktiven Sidesticks, sowie die Auslegung einer Signalfilterungslogik ist erster Bestandteil der diesem Bereicht zugrunde liegenden Diplomarbeit. Ferner werden ein durchgeführtes Simulatorexperiment auf der Basis zweier unterschiedlicher Flugaufgaben, das von jeweils zwei Versuchpiloten geflogen wurde, dokumentiert und dessen Ergebnisse dargestellt.