Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Aktivní systém usnadňuje řízení vrtulníku

Pilotovat vrtulník je s ohledem na jeho zvláštní letové vlastnosti poměrně složité. Zatímco vertikální pohyby stroje ovládá pi­lot nožními pedály a pákou kolektivního ří­zení listů nosného rotoru, vodorovné pohyby (klopení a klonění) ovládá klasickou centrál­ní řídicí pákou (tzv. kniplem). Ve vrtulníko­vé létající laboratoři FHS (Fliegender Hub­schrauber-Simulator), která je modifikovanou verzí dvoumotorového vrtulníku Eurocopter EC 135 (obr. 1), byl pracovníky Německého střediska pro letectví a kosmonautiku DLR (Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt) v Braunschweigu standardní systém řídicími poprvé nahrazen dvěma aktivními postran­ními řídicími pákami, které pro tento účel vyvinula a dodala firma Liebherr Aerospa­ce GmbH [1].
 
Postranní řídicí páky (sidestick) se vzhle­dově podobají pákovým ovladačům pro PC. V nově navrženém systému řízení vrtulní­ku nahradila řídicí páka po levé ruce pilota ovládací prvky pro vertikální pohyby a řídi­cí páka umístěná vpravo od pilota převzala funkci centrální řídicí páky (obr. 2). Zkušební let vrtulníku se dvěma postranními řídicími pákami byl úspěšný a určil pro řízení vrtul­níku nová měřítka. Podle názoru zkušebních pilotů aktivní postranní řídicí páky výrazně usnadňují ovládání vrtulníku a jejich umís­tění navíc zaručuje pilotovi perfektní, ničím nerušený pohled na palubní desku, což při­spívá k větší bezpečnosti letu. Při realizaci nového systému řízení vrtulníku byly v hoj­né míře využity také poznatky získané zku­šebními piloty při zkouškách na pozemním letovém simulátoru.
 
Z funkčního hlediska doplňují aktivní po­stranní řídicí páky elektrický systém řízení vrtulníku FHS využívající techniku fly-by-wire. Jde o způsob zavedený nejprve u vo­jenských letadel a od roku 1980 používaný mj. také v dopravních letadlech řady Airbus A320. Řídicí povely pilotů se při něm již nepřenášejí obvyklým mechanickým způ­sobem, nýbrž prostřednictvím elektrických signálů vedených z pilotní kabiny k přísluš­ným servomotorům ovládajícím řídicí plo­chy letadla. Servomotory ovšem, zjednodu­šeně řečeno, zabraňují tomu, aby se aerody­namické síly projevily na ovládacích prvcích létajícího aparátu obsluhovaných piloty. Pro­to mají aktivní řídicí páky – na rozdíl od běž­ných řídicích pák s mechanickým přenosem povelů – vestavěn elektromotor pro simulo­vání sil, které pilot při obvyklém pilotování pociťuje. Hlavním úkolem aktivních řídicích pák je přizpůsobit řídicí síly, v daném pří­padě vrtulníku FHS, v každé situaci během letu tak, aby byla zajištěna optimální pod­pora pilota. Využívá se k tomu inteligentní elektronika a také přenos hmatových (taktil­ních) informací [2]. Aby pilot poznal, že je něco v nepořádku, je vrtulník vybaven množ­stvím senzorů, které při překročení určitých letových parametrů spustí tzv. stick shaker, který rozvibruje řídicí prvek, s nímž je pilot v kontaku. Aktivní řídicí páky tak dávají pilotovi signály vibracemi, které pilot pří­mo vnímá a může na ně intuitivně lépe rea­govat. Předávány jsou tak mimo jiné signá­ly o překročení mezí letové obálky, o pokle­su otáček motoru pod bezpečnou mez nebo systémová omezení. Vedle toho dostává pilot prostřednictvím haptické (dynamické) zpět­né vazby přesnou zpětnou odezvu na řídící zásahy, které provedl.
 
Protože se příslušné letové veličiny již neobjevují výhradně jen na ukazovacích pří­strojích před pilotem, ale navíc jsou prostřed­nictvím aktivních řídicích orgánů předávány pilotovi také jako hmatové vjemy (pociťo­vané meze), snižuje se pracovní vypětí pi­lotů v obtížných letových situacích. To je velmi důležité zejména pro­to, že pilot létá s vrtulníkem většinu doby v režimu létání za vidu, při němž musí ne­přetržitě pečlivě pozorovat vzdušný prostor okolo své­ho stroje.
Použitím aktivních řídi­cích orgánů se komunika­ce na rozhraní člověk-stroj na palubě vrtulníku ideálně připravuje na zavádění stále vyšších forem automatizace v systémech řízení a zlepšuje informovanost pilota o aktu­ální letové situaci. Na vývo­ji v této oblasti těsně spolu­pracují zejména DLR a firma Liebherr Aerospace. Objedna­telem prací je Spolkový úřad pro vojenskou techniku BWB (Bundesamt für Wehrtechnik).
 
Literatura:
[1] DLR testet neue Hubschraubersteuerung: Er­folgreicher Erstflug mit zwei aktiven Sidesticks. DLR Pressemitteilung, DLR, Braunschweig, 20. Oktober 2009.
[2] VOLF, J.: Taktilní senzory pro automatizaci. Automa, 2008, roč. 14, č. 7, s. 16–19.
Kab.
 
Obr. 1. Vrtulník Eurocopter EC 135 jako létající laboratoř Německého střediska pro letectví a kosmonautiku DLR (foto: DLR)

Obr. 2. Pilot nově řídí vrtulník vodorovně a svisle prostřednic­tvím dvou postranních řídicích pák – standardní centrální řídicí páka byla při zkušebním letu vyřazena z činnosti (foto: DLR)