Was ist die Aufgabe der Primärsteuerung?
Erzeugung von Momeneten um den Schwerpunkt, wodurch die Flugbahn (indirekt über Lageänderung) gesteuert wird.
Was ist die Aufgabe der Sekundärsteuerung?
Anpassung/Stabilisierung des Flugzeugs im jeweiligen Flugzustand der Mission.
Nenne die Elemente der Primärsteuerung.
Querruder - aileron
Höhenruder - elevator
Seitenruder - rudder
Rollspoiler - roll spoiler
Nenne drei Elemente der Sekundärsteuerung.
Nasenklappen, Vorflügel - Slats
Hinterkantenklappen - Flaps
Geschwindigkeitsbremsen - Speed brakes, Spoiler
Trimmung - Trim
Propellerblattwinkel - propeller blade pitch control
Triebwerksschub - engine throttle
Wie können die Querruder ausschlagen und welche Funktion hat dieser?
Geginsinniger Ausschlag -> Einleitung Rollbewegung
Gleichsinniger Ausschlag -> Erhöhung / Verringung des lok. Auftriebs
Welche Funktion hat das All Movable Tailplane und welche Alternative gibt es, um die Funktion zu erfüllen?
Nutzung zur Trimmung der Nicklage -> sek. Flugsteuerung
Anstellwinkeländerung d. kompletten HLW
ALTERNATIV
Trimmung durch permanenten Ruderauschlag
Höherer Widerstand
Große Ruderflächen
Was bedeutet THSA?
Trimable Horizontal Stabilizer Actuator
Was versteht man unter Stabilität?
Fähigkeit nach einer Auslenkung aus der stationären Ausgangslage ohne Beeinflussung durch den Piloten wieder in diese zurück zu gelangen.
Was versteht man unter Steuerbarkeit?
Die Fähigkeit, mithilfe der Steuerelemente einen Gleichgewichtszustand zu halten sowie von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen überzugehen und beschleunigte Bewegungen ausführen zu können.
Welche Anforderungen gelten laut FAR25/CS-25 bezüglich der Steuerbarkeit?
Das Flugzeug muss in allen Fluglagen und Flugzuständen für den Piloten beherrschbar sein
Der Übergang in eine andere Fluglage muss sanft erfolgen und sicher fliegbar sein
Es dürfen keine exzessiven Ruderkräfte wirken
Gradient der Ruderkraft darf nicht zu hoch sein
Der Gradient der Ruderkraft darf nicht zu klein sein, um Schäden an der Struktur zu vermeiden
Rudereingaben müssen intuitiv sein und dürfen sich nicht umkehren.
Welche Komponenten gibt es für die Flugsteuerung
Bedienelemete (Pilot)
Steuerhorn, -Knüppel oder Sidestick
Trimmräder bzw. Knöpfe
Schubhebel
Übertragungselemente
Mech. Übertragung (Seil, Stangen, Kettenantriebe)
El. oder optische Übertragung - Flugrechner
Aktuatoren und Servos
Steuerflächen und Schubvariation
Spez. Lösung
SP. Verschiebung durch Umpumpen von Kraftstoff
Was versteht man unter direkter und indirekter Ansteuerung?
Direkt:
Pilot bewegt Steuerfläche durch Körperkraft
Indirekt:
Pilot wird durch Servos unterstützt, Steuereingaben können von FCC bewertet und ggf. nicht direkt proportional umgesetzt werden.
Wo finden Stoßstangen (Push & pull rods) ihre Anwendung?
Betätigung von Rudern, Klappen und Ventileingängen in der GA / Segelflug
Kraftübertragung über kurze Strecken
Nenne je zwei Vor- & Nachteile von Stoßstangen (Push & pull rods).
Vorteile:
Übertragung von Druck- und Zugkräften
geringe Schwenkbewegungen möglich bei Anwendung von Kugelgelenken
Einfache Wartung
Nachteil
Spielfreie Kraftübertragung nur schwer realisierbar
hohes Gewicht
komplexe Mechanismen bei Umlekung.
Wo finden Seil und Kabelzügen(cabes and pulleys) ihre Anwendung?
Kraftübertragung über lange Strecken (A320-200 und B737 Backup-System)
Betätigung von Steuerungsanalge, Klappen und Ventilen
Nenne Vor- & Nachteile der Seil und Kabelzügen(cabes and pulleys)
Spielfriee Übertragung von Kräften
Problemlose Umlenkung
Hohe Sicherheit gegen Gewalt- und Dauerbruch
Geringes Gewicht
Nachteile:
Nur Übertragung von Zugkräften
Zeitaufwändige Wartung
Wo finden Kettenantriebe (chain drive) uhre Anwendung?
Bei Kraftübertragungen über lange Strecken mit geringen Betätigungsgeschwindigkeiten.
z. B. Höhenrudertrimmung (A320 Backup)
Wo finden Antriebswellen (torque shaft) ihre Anwendung und wie werden diese miteinander verbunden?
Bei der Übertragung von Rotationsbewegungen.
Über Kardangelnke (joints) oder Kupplungen (couplings) verbunden
Slats und Flaps werden so betätigt
Was ist die Aufgabe einer Servoklappe (balance tab) ?
Erzeugung einer Luftkraft, welche das Auslenken und Halten eines Ruders erleichtert.
in der GA oft als Trimmung eingesetzt.
Wie wird ein Flettner-Ruder(control tab) angesteuert und welche Funktion hat dieses?
Direkt vom Piloten
Flettner-Ruder lenkt das Hauptruder aus
Pilot nimmt nur Kraft am Flettner Ruder war
Was ist der Unterschied zwischen Reversiblen und Irreversiblen Systemen?
Reversibles System
direkte mechanische Übertragung der Steuereingabe an das Ruder
Pilot “spürt” das Moment auf das Ruder
Irreversibles System
Steuereingabe nicht direkt übertragen
Simulation der Steuerkraft ist nötig.
Wie kann eine künstliche Steuerkraft simuliert werden?
z. B. mit einer Feder auf das Steuerhorn/-knüppel
Welche Alternativen Steuerungssysteme gibt es zur manuellen Steuerung und welche Vor- und Nachteile haben diese?
Aus welchen Gründen ist eine manuelle Steuerung heutzutage zunehmend problematisch bzw. unmöglich?
Erhöhte Fluggeschwindigkeit
Flugzeuggröße
Manövergeschwindigkeit
Verbesserung der natürlichen Stabilität erfordert Servos
aktive Steuerungsformen (direkte Kraftsteuerung, Lastabminderung,…) erfordert Regler und Servos
Welche Alternativen Möglichkeiten existieren zur Übertragung von Steuereingaben?
Mechanisch (alt)
elektrisch
Optisch
Was ist die Funktion der Feel Unit?
Künstliches Steuerkraftsgefühl erzeugen, das proportional zur angreifenden Kraft verläuft.
Was versteht man unter EHA?
Electric-hydrostatic Actutor
Was ist das besondere am EHA?
Entwicklung, die kein zentrales Hydrauliksystem erfodert
geschlossene Einheit
kleine el. angetrieben Hydraulikpumpe
el. / optische Ansteuerung
erste mal beim A380 im Einsatz.
Was versteht man unter EMA?
Electro-mechanical Actuator
Was ist das Problem heutiger EMA und was ist der Vorteil von ihnen?
Zu groß für heute (bei geforderten Stellkräften und Stellzeit) -> Primärsteuerung in Zukunft unwahrscheinlich
Wesentlich wartungsärmer als hydraulische Systeme.
Was bedeutet EFCS?
Electronical Flight Control System - poplärwissenschaftlich “Fly-By-Wire”
Was ist der Unterschied zwischen einem EFC- (Electronical Flight Control) und einem FBW- (Fligh-by-Wire) Systems?
Ein EFC-System ist ein FBW-System unter Einbeziehung von Computern zur Überwachung und Regelung des Flugzustands
Beschreibe den Unterschied zwischem einem EFCS (Electronical Flight Computer System) und einem AFS (Auto-Flight-System).
EFCS steuert die Lage des Flugzeugs nach den Steuereingaben des Piloten
AFS regelt die Fluglage automatischen durch den Autopiloten, kann ggf. übersteuert werden
Was bedeuten die folgenden Abkürzungen?
Was ist die Aufgabe des Flight Management Systems (FMS)?
Überwacht und steuert die gesamte (Flug)Mission.
Was ist der große Vorteil vom EFC-System?
Integration von Schutzfunktionen (Protection Functions) nach 3 Kriterien:
Attiutde-Limitierung (Lage im Raum)
Geschwindigkeitslimitierung
n-Faktor - Limitierung
Nach welchen drei Kriterien können Schutzfunktionen (Protection Functions) in EFC-Systemen eingeführt werden?
Wie wird die Ausfallsicherheit der Flugrechner gewährleistet?
Dissimilarer Aufbau des Systems
Für die einzelnene Aufgaben werden jeweils min. zwei Computer mit unterschiedlicher Hard- und Software genutzt (primary/secondary Computer)
Die Berechnung des Steuerflächensignals erfolgt in jedem Coputer über zwei verschiedene Channels. Der Computer gibt nur ein Signal aus, wenn das Ergebniss beider Channels übereinstimmt.
im Normalbetrieb teilen sich alle Computer die Rechenaufgaben
Im Fehlerfall wird der jeweilige Rechner isoliert.
Wie ist die Stromversorgung des EFCS vor einem Ausfall gesichert?
Sicherheit von 10^-9
Mind. 3 unabhängige Quellen
Sicherheit gegen Totalsausfall durch einen Single Failer State (z. B. Kurzschluss) durch Aufteilung der Schaltkreise.
Min. benötigte Computer können aus Batterien gespeist werden.
im Netz befinden sich aus Sidesticks, Sensorik, …
Welche Betriebsmodi (Control Laws) gibt es bei der “interpretation” der Steuersignale des Piloten und wie entscheidet das EFCS, welchem es folgt?
Direct Law - keine Protections und Autopilot
Alternate Law - schlechtere Kontrollen (Rollen, Gieren,…)
Normal Law -Standard
-> Wechselt im Fehlerfall zu Alternate/Direct
Welche Attitudes Limitierungen gibt es?
Querneigung:
max. 67°
Längsneigung:
max +30° (nose up)
-10° (nose down)
Welche Geschwindigkeits-Limitierungen gibt es?
Maximal (V_MO: Maximum Operation Speed)
Normal: V_MO plus 6 Knoten
Nose down: V_MO plus 16 Knoten
Minimal
Anstellwinkel-Limitierung
niedrige Geschw.: Anstellwinkel ~ Sidestick-Ausschlag
Welche n-Faktor Limitierungen gibt es? Nenne 2 Beispiele
Auto Ground Spoiler - Spoiler Ausschlag bei Landung
Yaw Damping - Schutz vor Dutch-Roll-Mode (Taumelschwingung)
Rudder Travel Limitation - Schutz vor extremen Strukturlasten
Windshear Protection - Warnung vor Scherwinden
Low Energy Protection - Warnung bei niedrigen Schub und niedriger Geschwindigkeit
Load Alleviation - SChutz vor extremen Strukturlasten
MLA - Manoeuver Load Alleviatio
GLA- Fust Load Alleviation
Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Wechsel des EFCS in das Direct Law notwendig ist und warum befindet sich das EFCS am Boden immer in diesem Zustand?
10^-7 / flight hour
So kann der Pilot die Funktion der einzelnen Steuerflächen vor dem Start testen
Welchen Vorteil hat die Fly-By-Light Signalübertragung gegenüber der elektrischen?
Fly-By-Wire ist besonders anfällig gegenüber elektromagentischer Interferenz (EMI) und Blitzschlag.
Nenne je zwei Vor- und Nachteile der Fly-By-Light Technologie und ein Anwedungsbeispiel, wo diese bereits eingesetzt wird.
Anwendung:
In Bereichn von starker elektromagnetischer Interferenzen
Trankappenbomber B-2 Spirit.
Was ist das Ziel des Auto Flight System (AFS)?
Arbeitsaufwand des Piloten mindern
Flug wirtschaftlicher gestalten
Nenne drei Beispiel-Funktion des AFS (Auto Flight Systems).
Autopilot (AP) - automatische Regelung der Fluglage
Flight Director (FD) - Vorgabe eines optimalen Flugpfades
Auto Thrust System (ATS) - automatische Triebwerksregelung
Automatic Pitch Trim System (Autotrim) - automatische Trimmung
Yaq Damper System (YD) - Dämpfung der Dutch Roll (Taumelschwingung)
Wie interagieren Flight Director und Autopilot miteinander?
FD bestimmt geforderte Lageänderung des Flugzeugs
Werden im Primary Flight Display ausgegeben
Anhaltspunkte für Piloten für manuelle Steuerung
Vorgabe für Autopiloten
Berechnet optimalen Flugpfad (laterale Nav.) & Flugprofil (vertikale Nav.) zwischen Start- und Zielflughafen
Ergebniss: 4D-Flugprofil
Wie erhält das FMS seine Informationen?
Navigationsdatenbank (Update alle 28 Tage)
Wetterdaten (ATC)
Nenne drei Beispiele für aktive Steuerungssysteme (Actice Control Technology - ACT)
Direkte Kraftsteuerung (direct force control)
Flatter-Unterdrückung (flutter suppression)
Manöverlastabminderung (manoeuvre limitating)
Böenabminderung (gust (load) alleviation)
Reduzierte statische Stabilität (relaxed static stability)
Welche Flugmanöver sind aufgrund einer Direct Lift Control möglich?
Welche Flugmanöver sind aufgrund einer Direkten Seitenkraftsteuerung möglich?
Welchen Ansatz verfolgt die Böenabminderung (gust (load) alleviation)
Um die Flügelmasse zu verringern, werden Ansätze verfolgt, den Auftrieb im Flügelaußenbereich bei hohen Lasten durch aktiven Ausschlag der Steuerflächen zu verringern.
Für Manöverlasten bereits im Einsatz (A340)
Für Böenlasten in Erprobung.
Wie funktioniert der Böensensor LIDAR?
Laserbasiert
Senden Impulse an Luftmoleküle und misst Distanz über die Impulslaufzeit
Bewegende Luftteilchen durch Doppler-Frequenzverschiebung messbar
Verschiebung der Luftteilchen ~ Geschwindigkeit der Böe
Was sind Mini-TEDs?
Mini-Trailing-Edge-Devices
Zur Auftriebssteuerung am Außenflügel
Wie groß ist die Reaktionszeit für ein Mini-Ted, um auf Böen zu reagieren?
0.3 Sekunden
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