Какие ограничения препятствуют созданию более интеллектуальных систем автопилота?

В соответствии с FAA на самом деле нет правил, ограничивающих возможности автопилота и уклоняющихся от взлета. Большинство современных систем способны выполнять большую часть полного полета без участия пилота (кроме обновлений маршрута и т. д.). В конечном итоге любая авиационная система должна пройти сертификацию, что включает в себя тщательное тестирование, а также демонстрацию того, что система работает во всех заявленных случаях.

Однако в вашем утверждении есть небольшая логическая проблема:

Например, во время полета при определенных условиях, когда некоторые датчики выходят из строя, и система управления полетом возвращается к прямому закону (в случае FBW), и автопилот интеллектуальной системы распознает этот случай, поэтому он помогает пилоту решить, что делать, или полностью контролирует самолет.

Причина, по которой автопилот отключается или отключается, заключается в том, что из-за отказа датчика у него больше нет информации, необходимой для правильного управления летательным аппаратом. Независимо от того, насколько интеллектуальна система, без надлежащего ввода датчика положительный контроль невозможен или был бы логически несостоятельным. Это верно даже для пилотов-людей и отчасти было проблемой, которая привела к катастрофе Air France 447 .

Здесь возникает более широкий вопрос об автопилотах, потенциально способных справляться с чрезвычайными ситуациями, которые немного отличаются от отказа датчика (читай, статического отказа Пито). Частично это уже есть на некоторых самолетах, и с течением времени мы видим все больше и больше этого. Теперь самолеты могут обнаруживать разгерметизацию и автоматически снижаться до безопасной высоты; даже новые малогабаритные самолеты АОН имеют эту функцию . У автопилотов также теперь есть режим автоматического выравнивания, который возвращает самолет в прямое и горизонтальное положение одним нажатием кнопки.

Это также частично сводится к философии дизайна. Это весьма предвзятое мнение, поэтому я воздержусь от этого на этом сайте, но есть достоверные данные, подтверждающие оба случая: в случае чрезвычайной ситуации пилот или компьютерная система лучше оснащены для обработки ситуации?

Я не эксперт, особенно по нормативно-правовой базе, но могу дать ограниченный ответ.

В некотором смысле самолеты уже делают постепенные шаги к большей автоматизации и отказоустойчивости:

• Airbus, среди прочего, интегрировал TCAS в автопилот, чтобы автоматически выполнять маневры по предотвращению конфликтов.
• Такие системы, как F-16 Auto-GCAS , позволяют самолету отказаться от столкновения с землей и уже спасли несколько жизней военных.
• Некоторые самолеты имеют систему аварийного спуска, которая автоматически спускается при разгерметизации салона.
• Навигационные технологии развиваются до такой степени, что многие производимые в настоящее время самолеты даже не имеют VOR, и теперь вы можете выполнять заходы на посадку на глубину до 200 футов, используя только GPS , и следовать изогнутым траекториям с гарантированно высокой точностью .
• FADEC , которые поступили на вооружение в начале 80-х годов, берут на себя полный контроль над двигателями от пилота.
• Boeing рассматривает различные способы дальнейшей автоматизации кабины и снижения нагрузки на пилотов ( пример источника )

Самолеты уже пытаются вернуться к базовой функциональности, когда что-то выходит из строя. Отказ курсового радиомаяка не отключает весь автопилот, и многие автоматы тяги могут работать с одним выключенным двигателем. Тем не менее, могут быть некоторые возможности для улучшения в конкретных областях, но имейте в виду, что многие из этих наборов резервных датчиков уже спроектированы так, чтобы иметь менее одного полного отказа на миллион летных часов.

Некоторые проблемы не поддаются простому решению: если вы занимаетесь удержанием высоты и теряете свои датчики данных о воздухе, как вы измеряете высоту, чтобы поддерживать высоту? Вы могли бы создать новый подрежим для горизонтального полета, основанный только на IRS, но это было бы очень сложно по сравнению с альтернативой полета с рук или просто переходом в базовый режим удержания тангажа.

Конечно, вы можете обойти эти опасные сценарии, взяв на себя больше полномочий и лучше вернувшись к базовым системам или режимам, когда что-то выходит из строя, например, увеличивая скорость на поле, когда отказывают оба двигателя. Или в случае с индонезийским рейсом 8501, о котором вы упомянули, принудительно заставив резервный бортовой компьютер всегда быть включенным во время полета и каким-то образом не допуская опасного крена в момент отключения автопилота. Однако во всех этих ситуациях вы пытаетесь перехитрить пилотов и принять решения от них, что… сложно.

Некоторые производители дают пилоту все полномочия, некоторые ограничивают его только тем, что считается безопасным. Хотя, по моему опыту, инженеры по авионике с удовольствием задумываются над вещами и пытаются защитить свои системы от идиотов, такие новые системы сопряжены с большими трудностями при тестировании человеческого фактора, повышенной сложности и т. Д., И поэтому изменения вносятся только постепенно.

Я знаю, что за этим стоит какая-то нормативная работа. Например, самолеты спроектированы так, чтобы быть предсказуемыми и детерминированными: мысли о непроверенных сценариях или недетерминированном коде не дают центрам сертификации спать допоздна. Это ограничивает разработку поддерживаемыми модульными сегментами полета и поведения. Кроме того, легче сертифицировать и обучать поэтапным изменениям, чем полностью перепроектировать, особенно учитывая невероятно сложную современную авионику.