Могут ли легкие самолеты АОН внедрить технологию fly-by-wire?

Здесь несколько факторов:

Первое и главное это конечно вес. Fly-By-Wire требует компьютеров и гидравлики для приведения в действие поверхностей в небольшом самолете. Вес имеет решающее значение, а система FBW может составлять разницу между 3 и 4 пассажирами в общей вместимости.

Следующее, что приходит на ум, это сертификация, я не уверен, как именно это работает, но я думаю, что реализация FBW в текущем планере потребует своего рода повторной сертификации. С учетом сказанного, многие летающие самолеты GA, такие как 182, Piper Arrow и другие подобные модели, которые до сих пор производятся, имеют спортивные конструкции, впервые запущенные более 30 лет назад. Это просто вопрос: «Если это не сломано, не чини это».

Я думаю, что базовое обслуживание и техническое обслуживание также станут более сложными и, что еще хуже, более дорогостоящими. Я мало знаю о стоимости этих систем, поэтому я не буду комментировать подобные предположения.

В небольших самолетах (и я уверен, что даже в больших самолетах) возникает проблема безопасности, если отсутствует обратная связь управления. В этой статье излагаются некоторые серьезные проблемы с боковым джойстиком Cirrus и его отсутствием обратной связи (не летать по проводам, но некоторые идеи переносятся на системы FBW, которые не имеют обратной связи).

Примечание к 172:

То, как я понимаю FBW, заставляет меня думать, что у 172 НЕТ закрылков FBW. Хотя они с электронным управлением, я считаю FBW (и по определению):

...компьютеры управления полетом определяют, как двигать приводы на каждой поверхности управления, чтобы обеспечить заданный ответ

Насколько мне известно, в закрылках 172-го нет вычислений, если вы переместите переключатель, они сдвинутся. Хотя закрылки не приводятся в движение напрямую тросом, я бы рассмотрел отсутствие компьютера, чтобы не допустить попадания 172 в категорию FBW, но это только личное мнение.

Также следует отметить, что у 172-го не всегда были электронные закрылки - это было более позднее дополнение к самолету в 1965 году.

Примечание о стоимости:

Хотя вы замечаете, что игнорировать стоимость в данном случае действительно нельзя. Система FBW сделает самолет GA еще дороже, чем они. Это очень реальный и очень ограничивающий фактор в авиации. С неограниченным бюджетом вы могли бы разработать, сертифицировать и регулярно летать на небольшом самолете FBW, который был битком набит гаджетами, но процесс одобрения FAA таков, каков он есть, а стоимость является очень реальным ограничением для производителей самолетов.

Основная причина того, что электронная связь еще не реализована, заключается в сложности требуемых изменений. Более крупные самолеты уже начали использовать гидравлику для перемещения своих управляющих поверхностей, а к этому добавляется электродистанционная система, приводящая их в действие с помощью компьютера. Меньшие самолеты не нуждаются в гидравлике, поэтому они должны перейти от прямого рычажного управления к компьютерному управлению. Как говорит храповик , это добавляет много веса и сложности.

Закрылки гораздо проще, чем вся система управления. Они не очень часто двигаются, и если они выходят из строя, самолет все равно может безопасно взлететь и приземлиться. Пилот напрямую управляет ими по простой шкале вверх-вниз. Остальные органы управления полетом должны иметь возможность перемещаться на протяжении всего полета, быстро реагировать и реализовывать логику компьютерного управления. Отказ гораздо более критичен, чем закрылки.

Существует также большая инерция истории, которую необходимо преодолеть. Промышленность привыкла к традиционным связям управления. Отход от этого повлечет за собой большие затраты на разработку системы, ее тестирование и получение одобрения регулирующими органами. При нынешнем уровне продаж добавление этого к старым проектам может не стоить затрат на разработку, а новые дизайны должны сделать этот вариант привлекательным по сравнению с другими вариантами.

Большим препятствием, которое необходимо преодолеть, является также безопасность. В то время как более крупные самолеты смогли внедрить эти системы, проблемы с меньшими самолетами усложняются. Механические органы управления, как правило, легче осматривать и ремонтировать, и сообществу технического обслуживания GA придется освоить много новых навыков для работы с новыми системами. Резервирование и безопасные резервные средства управления должны быть включены в планер меньшего размера. И все это, когда обычные элементы управления работают отлично и эффективны по стоимости, весу и сложности.

Как прокомментировал Рейраб, для PPL требуется обучение стойлу. Имеет смысл, что пилоты все равно должны знать, как справиться со сваливанием в случае отказа защиты. Но это означает, что система должна иметь возможность быть заблокированной. Таким образом, хотя самолет обычно должен предотвращать сваливание, пилоты также должны знать, как распознавать и устранять системные сбои, с которыми могут бороться даже опытные пилоты с ATPL .

Итак, какие преимущества существуют? Безопасность — это одна из областей, в которой электродистанционное управление может значительно улучшить ситуацию. Система дистанционного управления может автоматически предотвращать сваливание самолета пилотом или иным образом переводить самолет в положение, в котором он выходит из-под контроля. Такого рода инциденты гораздо чаще встречаются в авиации общего назначения, чем на авиалайнерах, поэтому существует огромный потенциал для сокращения числа авиационных происшествий. Самолет также может автоматически балансировать и справляться со многими аэродинамическими особенностями, которые есть у разных небольших самолетов.

Хотя здесь есть прогресс . Технология Fly-by-wire использовалась на бизнес-джетах, таких как Dassault Falcon 7X. Даймонд работает над вариантом электродистанционного управления для DA-42, а также будущего DA-62. По состоянию на 2012 год они надеялись, что это будет доступно уже сейчас, но по крайней мере есть производители, работающие над выводом этой технологии на рынок.

Fly by Wire требует массы исполнительных механизмов для поверхностей управления и энергии для перемещения этих исполнительных механизмов. Это проще, если гидравлика уже необходима, но многие небольшие ГА используют шкивы и тяги управления, чтобы связать поверхности управления с органами управления.

Тогда вам нужно несколько компьютеров (резервирование) и питающие их датчики.

Кроме того, самолет по-прежнему должен быть безопасным для полета и иметь возможность совершать управляемую посадку после полного отказа системы дистанционного управления.

СТОИМОСТЬ, как и большинство вещей, которые можно было бы добавить к легким самолетам, а не потому, что это нерентабельно. Тем более, что большинство легких самолетов базируются на конструкциях 50-60-летней давности. Cessna 172 поступила на вооружение в конце 1950-х годов. Им придется полностью перепроектировать самолет, разработка и сертификация которого обойдутся в миллионы. Готовый самолет будет очень дорогим, и люди могут не захотеть платить 700 000+ за легкий 4-местный самолет стандартной производительности.

Не будем забывать и об ответственности. Практически каждое авиационное происшествие, которое приводит к травмам или гибели людей, приводит к судебному процессу. Это одна из главных причин, по которой у нас есть такие старые технологии, за которые мы платим такие большие деньги.

Здесь поможет немного истории. По мере того, как самолеты становились больше, ручная активация поверхностей управления становилась все более и более сложной, поэтому стали использоваться механические вспомогательные средства, такие как гидравлика. Как и при работе с гидравлическим экскаватором или гидравлическим подъемником, входы по-прежнему контролируются перемещением рычага или поворотом ручки вручную. Действительно, даже радиосигнал дистанционного управления, поворачивающий электрический сервопривод, по-прежнему является механическим продолжением физической команды пилота.

«Полет по проводам» подразумевает физический ввод, преобразованный в электрический сигнал, передаваемый на сервопривод поверхности управления, который перемещает поверхность управления. С таким определением электрические закрылки можно рассматривать как летающие по проводам.

Но современное определение «Википедии» также подразумевает, что компьютер определяет величину движения, которое совершает поверхность управления, что отдаляет нас от знания того, будет ли на самом деле реагировать поверхность управления и насколько.

Для очень больших самолетов необходим механический форсаж (представьте, что вы пытаетесь открыть дверь сарая во время урагана). Для самолетов с пограничной устойчивостью, таких как современные истребители, необходимо добавить компьютерную «искусственную устойчивость», чтобы самолет мог летать.

Ни то, ни другое не требуется для небольшого, надежно спроектированного самолета общего назначения, такого как 172, который летает в условиях ПВП. Тем не менее, существуют приложения для более высоких технологий для предотвращения столкновений и пересечения местности, а также для полетов в далеко не идеальных условиях. Это будет шагом вперед по сравнению с чисто развлекательными полетами, которые обычно выполняются в хорошую погоду. Автопилот, безусловно, может спасти жизнь.

Но при меньшем размере самолета входы датчиков поступают в мозг пилота, а органы управления перемещаются руками и ногами. Механические и компьютерные системы, которые дороги, сложны и требуют достаточной избыточности для обеспечения безопасности, не нужны.

На самом деле технически возможно реализовать FBW на легких самолетах. Такие технологии, как Horizon Hobby ASX, SAFE и A3D, уже обеспечивают FBW для радиоуправляемых самолетов, дронов и вертолетов. Точно так же дроны, такие как DJI, имеют режим «следуй за мной», когда дрон может следовать за человеком на велосипеде или пешком на заданной высоте и в заданном положении. Так что технически это возможно. Там это уже реализовано. Просто нужно найти какого-нибудь производителя самолетов GA, чтобы стиснуть зубы, получить эти материалы и сертификаты и интегрировать их в свою продукцию.

Кстати, с FBW вы обычно используете электрические серводвигатели, а не гидравлику для управляющих поверхностей.