Почему боковые ручки Airbus добавляют свои входы?

Я считаю, что на самом деле в дизайне есть какая-то логика, даже если мне это не очень нравится. Если вы думаете о традиционном штурвале как об элементе управления, где определенная сила (или, скорее, момент...) приводит к определенному изменению траектории полета, тогда, если оба пилота прикладывают одну и ту же силу (а не нацелены на одно и то же отклонение), результирующая реакция самолета более выражена, чем если бы только один пилот прикладывал эту силу, хотя, вероятно, не с линейной зависимостью. Система управления полетом, управляемая боковой ручкой, делает то же самое.

Чего не хватает, на мой взгляд, гораздо больше, так это обратной связи с одним пилотом о том, что другой делает с джойстиком. Я полагаю, что их соединение или обратное движение, вероятно, было бы не такой уж плохой идеей.

Почему боковые ручки Airbus добавляют свои входы? Я не работаю в Airbus и не знаком с их проектной документацией, но вот что я думаю, основываясь на более чем 50 имитационных моделях управления полетом самолета в реальном времени, которые я написал и настроил:

• Суммирование выходных данных наиболее целесообразно для предотвращения разрывов при вводе данных о местоположении и обеспечивает наибольшую гибкость, если только один пилот одновременно управляет своим боковым джойстиком. Палка в центральном положении дает нулевой выход. Если пилот передает управление другому пилоту, а кнопка приоритета не нажата, входы управления полетом с двух джойстиков не прерываются. Ввод от любого пилота плюс нулевой ввод от другого пилота работает в обе стороны, независимо от состояния кнопки приоритета.

• Только один пилот одновременно должен управлять своим боковым джойстиком. Если неработающий пилот все же подает сигнал стика, суммирование двух выходных сигналов приводит к изменению положения, которое предупреждает PF о действии другого пилота. Усреднение входных данных сделает это в гораздо меньшей степени или не сделает вообще. Отдавать предпочтение левому джойстику может быть контрпродуктивно: что, если у капитана случится сердечный приступ во время полета второго пилота?

Пока соблюдается надлежащая процедура и только один пилот одновременно управляет джойстиком, суммирование результатов работает лучше всего. Однако ситуация ломается, когда не соблюдается надлежащая процедура: в случае чрезвычайной ситуации и срочности, при отсутствии ясных голов. Каждый из двух пилотов по-прежнему обеспечивает очень разные выходы джойстиков — какой из них должен использовать самолет? Как он может принять решение о том, какой из двух входных данных является правильным, если люди не проинструктировали его? Для этого нет надежного решения, поэтому выбор наилучшего решения при соблюдении процедуры (суммирование выходных данных) имеет смысл и обеспечивает гибкость и непрерывность.

Было несколько катастроф с Airbus, когда в неразберихе, приведшей к крушению, оба пилота пытались одновременно управлять самолетом с помощью боковых джойстиков.

Источник изображения

Рассмотрим случай QZ8501. Капитан - бывший военный летчик, он распознает сваливание и обеспечивает правильное восстановление джойстика. Если бы он проинструктировал второго пилота не трогать палку, он мог бы успешно восстановиться. Но его двусмысленное использование английского (не его родного языка) заставило второго пилота следовать воспринимаемым инструкциям и дать команду подтягивания, о которой капитан не знал.

Суммирование выходов стиков не спасло их, равно как и усреднение выходов. Передача полномочий капитану в этом случае имела бы значение, но теперь мы ждали бы закона Мерфи: капитан паникует, пока второй пилот дает правильные входные данные. Я слышал неподтвержденный случай именно такого случая, в порывистых условиях при посадке с опытным в непогоде вторым вторым пилотом, а капитан был из теплой и солнечной страны.

В основе вашего вопроса лежит ситуация, когда надлежащая процедура не соблюдается из-за чрезвычайной ситуации, и в этой ситуации ни один из вариантов не работает очень хорошо. Единственное реальное решение здесь — соединить стержни и обеспечить один выход в результате противоречивых силовых воздействий, как в физике. Если у рационального мозга нет времени действовать, единственное решение — использовать быстро реагирующие органы чувств, встроенные в всех людей.

Это будет теоретический ответ, но если сайт не посещает кто-то из команды разработчиков управления Airbus, это, вероятно, лучшее, что мы получим. Позвольте мне перечислить для вас чрезвычайно желательные характеристики подхода «сумма».

• В нормальных режимах работы, т.е. когда один пилот «включен», а другой «выключен», функция суммирования означает, что органы управления ведут себя точно так, как ожидают пилоты. Я не могу подчеркнуть, насколько важна эта характеристика. Что еще более важно, здесь нет никакого переключения или «особого случая». Подробнее об этом отсутствии «особого случая» будет сказано позже.
• В вопросе предлагается, чтобы входные данные «усреднялись», а не суммировались. Однако это означает, что пилот, пытающийся управлять самолетом в нормальных условиях, получает только половину того, что он ожидает - полное отклонение ручки управления дает только половину отклонения органов управления (поскольку другая ручка находится по центру). Это, очевидно, совершенно неприемлемо и означает, что нам нужно либо всегда использовать кнопки приоритета, либо определять, что другой джойстик находится в центре, как «особый случай». Причины, почему это плохая идея, будут объяснены ниже.
• Подход «особого случая», когда стержень ведет себя нормально, если другой стержень находится в центре, но усредняется с другим стержнем, если это не так, приводит к некоторым потенциально катастрофическим проблемам. Если «центральный» стик сдвинуть совсем немного — возможно, из-за того, что не летающий пилот случайно задел его рукавом, или из-за турбулентности — тогда режим переключится. Реакция органов управления внезапно изменялась от ввода, запрошенного пилотом, до половины этого ввода (среднее значение ввода пилота с почти центральным другим джойстиком). Внезапное резкое изменение положения управления в результате такого незначительного изменения абсолютно неприемлемо и при некоторых обстоятельствах может быть опасным для жизни.
• Другим преимуществом подхода «сумма» является то, что любое движение каждой палки всегда вызывает одинаковую реакцию в самолете, независимо от того, что делает другой пилот. Некоторое отклонение ручки управления всегда дает примерно одинаковую реакцию на управление, независимо от того, использует ли другой пилот также органы управления. Это чрезвычайно важно. Если органы управления реагируют по-разному в зависимости от того, что делает другой пилот, это может сильно сбить с толку.
• Функция «усреднения» (предложенная в вопросе) делает невозможным для одного пилота полное отклонение органов управления, когда оба стика активны. Требуется максимальный вклад обоих пилотов (если только не используется кнопка «приоритет» — подробнее позже, почему это плохая идея). В сценарии, когда не летающий пилот видит нештатную ситуацию, которая требует немедленного максимального управления, все, что препятствует его способности сделать это, опасно для жизни.
• Функция «сумма» позволяет одному пилоту вносить незначительные коррективы во вводные данные другого пилота. Например, если первый помощник летит и держит нос немного слишком низко, капитан может исправить это, сделав небольшое управляющее воздействие. Как мы видели выше, если используется подход «усреднение с переключением режимов», то действия капитана приведут к сильному отклику самолета, а не к тому маленькому, который он хочет.
• Можно возразить, что альтернативные режимы могут работать, если всегда используется переключатель «приоритет». Однако для этого требуется, чтобы кнопка нажималась каждый раз, когда пилот берет на себя управление или передает его. Введение дополнительного действия, даже такого простого, как нажатие кнопки, в уже устоявшуюся процедуру будет опасным. Никакие другие самолеты не требуют от вас нажатия кнопки для получения управления, а в кризисной ситуации дополнительные действия, скорее всего, будут опущены. Когда нелетающий пилот внезапно видит другой самолет, летящий на встречном курсе, или видит, что летящий пилот рухнул, его реакция будет заключаться в немедленном перемещении органов управления, а не в нажатии кнопки и последующем манипулировании органами управления. На каждом другом самолете, на котором они летали, это действие срабатывало. Цена этой разницы может быть измерена потерянными жизнями.
• Идея о том, что левое сиденье должно быть предпочтительным, если кнопка приоритета не используется, также очень проблематична. Авиалайнеры летают почти в 50% случаев с правого сиденья. Кнопку приоритета придется использовать 50% времени. Проблемы с кнопкой приоритета все равно будут, хотя, по общему признанию, в два раза реже. Единственный верный способ сделать управляющий вход в чрезвычайной ситуации — это по-прежнему нажать кнопку приоритета (с проблемами, которые мы перечислили выше), если только вы не прошли дополнительный этап размышлений «на каком месте я нахожусь и должен ли я нажимать». кнопку?», шаг, который только замедлит реакцию с потенциально катастрофическими результатами.