Cockpittechnologie

Vorlesung gehalten im WS 13/14 an der TU Dresden

Vorlesung gehalten im WS 13/14 an der TU Dresden

Ronny Von Loh

Ronny Von Loh

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Crée / Actualisé 25.02.2014 / 19.02.2023
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In welche Kategorien kann man die Funktionen der Sensorik moderner Luftfahrzeuge einteilen?

Kommunikation

Navigation

Überwachung

Erkläre HF.

Kurzwellenanlage (HF - High frequenzy)

- Bestandteil des Kommunikationsystems (3 - 30 MHz)

- Anwendung im Langstrecken- und Mittelstreckenflugbetrieb

- Bediengerät: Radio Managment Panel (RMP)

- Nachteil: Empfangsqualität ist Frequenz-, Tageszeit- und Standortabhängig

Nenne Kommunikationsysteme!

HF - High Frequency

VHF - Very High Frequency

ELT - Emergency Locater Transmitter

Erkläre VHF!

Very High Frequency

- Bestandteil des VHF-Kommunikationssystems (30 - 300 MHz)

- Bestandteil der Navigation in Kombination mit VOR (Very High Frequency Omnidirectional Radio Range) und ILS (Instrumentenlandesystem)

- Betrieb ist nahezu Störungsfrei bei jeder Tages- und Nachtzeit

- Bedienung über Radio Managment Panel (RMP)

- Nachteil: Erdkrümmung beschränkt Reichweite

Erkläre ELT!

ELT (Emergency Locator Transmitter)

- Bestandteil des Kommunikations- bzw. Überwachungsystems

- Eigenständiger Notsender

Nenne Navigationssysteme!

VHF - Very High Frequency

ADF - Automatic Direction Finder

VOR - Very High Frequency Omnidirectional Radio Range

DME - Distance Measuring Equipment

GPS - Global positioning System

Localizer

Glide Slope

Marker

Radio Altimeter

Radar (Wetter)

Erkläre ADF!

ADF - Automatic Direction Finder

- Teil des Navigationssystems

- Empfang von Lang- und Mittelwellen

Erkläre VOR!

VOR - Very High Frequency Omnidirectionel Radio Range

- UKW-Drehfunkfeuer

- Teil des Navigationssystems

- Bedienung über Radio Managment Panel (RMP)

- Anzeigegeräte: HSI, Navigations Display

Nenne Überwachungssysteme!

Radar

ATC

ATC Mode S

TCAS

ELT

Erkläre DME!

DME - Distance Measuring Equipment

- Teil des Navigationssystems

- Funknavigationsanlage

- es wird die Schrägentfernung zwischen LFZ und Bodenstation gemessen (über Laufzeitmessung)

- Bedienung über Radio Managment Panel (RMP)

- Anzeige über HSI und Navigation Display

Erkläre GPS!

GPS - Global Positioning System

- Teil des Navigationssystems

- mind. 4 Satelliten benötigt (3 für Positionsbestimmung über Laufzeitmessung; 1 für zeitliche Synchronisation)

- 1-2 GHz Trägerfrequenz

- Genauigkeit 10-20m

Erkläre ILS!

ILS - Instrumentenlandesystem

- horizontale und vertikale Führung des LFZ durch Landekurs- (Localizer) und Gleitwegsensor (Glide Slope)

- Bedienung über Radio Managment Panel (RMP) und MCDU (Multi Purpose Control Display Unit)

- Anzeige über HSI und Primary Flight Display (PFD)

Erkläre RA!

RA - Radio Altimeter

- Funkhöhenmesser

- Teil des Navigationssystems

- Laufzeitmessung von Funksignalen --> Differenz zwischen Sende- und Empfangsfrequenz --> Maß der Höhe über Grund

Erkläre Funktion und Bestandteile des Radars!

1) Wetterradar

- Liefert Infos über Richtung, Entfernung von Wolken und Niederschlagsgebieten

- Teil des Navigations- und Überwachungssystems

- Küstenlinien, Inseln, Flüsse, Gebirge können ebenfalls dargestellt werden

- elektromagnetische Wellen hoher Frequenz in Form kurzer Impulse

- Anzeige über Navigation Display (ND)

- Radaranlage befindet sich in Flugzeugnase

2) Sekundärradar

- ATC- Antennen (Air Traffic Control)

- Teil des Überwachungssystems

- übermitteln der Bodenstation eine Kennung (Squawk) und die Flugfläche des abgefragten LFZ in Relation zur Bodenstation

- Transponder = Transceiver (Sender/Empfänger)

- Responder (Antwortgeber)

- über ATC Mode S ist zusätzliche Datenübermittlung möglich

Erkläre die Bordkollisionsschutzsysteme!

ACAS - Airborne Collision Avoidance System

- US-Umsetzung des TCAS

TCAS - Traffic Collision Avoidance System

- über Sekundärradartechnologie der Transponder der LFZ

- Schrägentfernung wird durch Laufzeitunterschiede aus Abfrage-Antwort-Zeit ermittelt

- bei Kollisionsgefahr: Resolution Advisory (RA) mit Steig oder Sinkaufforderung

Wozu dienen Steuerungsanlagen und wie werden sie betrieben?

- dienen dazu Fluglage und Flugbahn zu kontrollieren

- Steuerung des LFZ durch Erzeugung von kräften und Momenten um körperfeste Achsen

Bedienorgan-->Übertragungselemente-->Steuerflächen

Erläutere die Primärsteueranlagen!

- Erzeugen direkte Bewegung des LFZ umd Längs-, Quer- und Hochachse

Primärsteuerflächen

- Querruder (Ailerons) --> um Längsachse

- Höhenruder (Elevator) --> um Querachse

- Seitenruder (Rudder) --> um Hochachse

Erläutere die Sekundärsteueranlagen!

Trimmung

- Veränderung der Stellung der Ruderflächen zur Lageveränderung ohne Steuereingabe

- z.B. Schwerpunktwanderung, Triebwerksausfall

Landeklappen

- Erhöhung des Auftriebs bei geringen Geschwindigkeiten durch Vergrößerung der Flügelfläche

Nasenklappen (Leading Edge Flaps) oder Vorflügel (Slats)

- Auftriebserhöhung bei niedriger Geschwindigkeit

- Strömung bleibt länger am Profil

Störklappen (Spoiler)

- Auftriebsverringerung zur Unterstützung der Querruder

- Geschwindigkeitsminderung im Flug

Erläutere mechanische Steuerungsanlagen!

- einfache Kräfteübertragung durch Seilzüge, Stoßstangen, Drehwellen und Ketten

- Betätigung durch Hand- und Fußkraft

Erläutere hydraulische Steuerungsanlagen!

- wurden durch den Einsatz größerer LFZ relevant da die benötigten Kräfte nicht mehr von Piloten aufgebracht werden konnten

- Kopplung von mech. Steueranlagen mit hydraulischen Bauelementen

- Rohr- und Schlauchleitungen, Pumpen, Motoren, Ventile, Akkumulatoren

- Vorteil: einfache E-Umwandlung, hoher Wirkungsgrad, hohe Lebensdauer

- Nachteil: Hohe Herstellgenauigkeit, Dichtungsprobleme, T-Empfindlichkeit

Erläutere die Fly-by-Wire Technologie!

- elektrische Signalübertragung der Steuerbefehle via Computer

- Computer übernimmt Sicherheitscheck und Ausführbarkeit der Befehle

- bei zulässigen Steuerbefehlen werden die Steuerflächen hydraulisch betätigt

- 5 Backup-Rechner unterschiedlicher Hersteller (mehrfach redundant)

- Vorteile: geringes Gewicht und geringer Wartungsaufwand, geringer Platzbedarf, genauere Signalübertragung, flexible Verlegung der Signalübertragungsleitungen

Wo wird das "Pseudo" Fly-by-Wire eingesetzt und was ist das?

- Flugsteuerung durch Fly-by-Wire und mechanisch-hydraulisches Backup

- z.B. Tornado, Concorde

Erkläre die Wirkungsweise der Fly-by-Wire Technologie!

Konventionell

- Steuereingaben liefern proportionale Ruderausschläge

--> Ruderflächen befinden sich in Nullstellung wenn das Steuerhorn in der Neutralstellung ist

Jetzt

- keine Anweisung zur Änderung der Stellung der Steuerflächen sondern eine Anweisung zur Änderung der Flugbahn (Control Laws)

- bei Neutralstellung des Steuerhorns: Flugbahn ist konstant zu halten

Erkläre die Flight Control Laws bei Fly-by-Wire!

Normal Law

- Steuerung gemäß eines normalen optimalen Flugprofils

- keine Überschreitung der zulässigen Protections

--> 30° bei nose up mit Flaps auf 0-3

--> 25° bei nose up mit Flaps full

--> 15° bei nose down

- Begrenzung des maximalen Lastvielfachen

 

Reduzierte Steuergesetze

- Alternate Law 1 und 2

- Direct Law (konventionelle Fliegen) ohne Protections

- Mechanical Law (Kontrolle des LFZ für begrenzten Zeitraum)

Erläutere Fly-by-Light!

- Ersatz der elektrischen Leitungen durch Lichtwellenleiter

- optische Signalübertragung

- Vorteil: fast unbegrenzte Bandbreite, unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen, geringes Gewicht

- Nachteil: großer Biegeradius der Lichtwellenleiter, zusätzliches Gewicht der opt./elek.-Wandler

Nenne die Hauptelemente des modernen Glascockpits!

Overhead Panel (Technische Systeme, z.B. Hydraulik, Elektrik)

Glareshield (Flight Control Unit (FCU) Bedienung, Anzeigekonfiguration Main Panel)

Main Panel (Displayanordnung)

Pedestal (Multi Purpose Control Display Unit (MCDU), Schub, Klappen)

weitere Steuerelemente (Sidestick bzw. Steuerhorn, Pedale,...)

Was beinhaltet das Overhead Panel?

- Engine / APU Fire Handling

- Hydraulik / Kraftstoffsteuerung

- Elektrik

- Luftdruck / Klimaanlage

- Beleuchtung

- Intercom

- Navigation (ADIRS)

Was beinhaltet das Glareshield?

- Einteilung in 3 Bereiche (von links nach rechts)

1)

- Sidestick-Priority

- Master Warning Button

- Master Caution Button

- Landing System Information

2) Anzeigeeinstellung

- Anzeigemodus

- Reichweite

- Navigationsanlagen

- barometrische Höhenmessung

- Flight Director

3) Autopiloteinstellungen

- Localizer (LOC/APPR)

- Autothrust (A/THR)

- Autopilot-Hauptschalter (AP1/AP2)

- Wechsel der Flugführung zwischen "Managed" und "Selected"

Erläutere die 2 Arten der Flugführung!

Selected

- Zielparameter durch FCU-Eingabe (Flight Control Unit)

- meist Eingabe von lateralen und vertikalen Vorgaben

- Eindrehen einer Zielvorgabe und Ziehen am entsprechenden Knopf (ich nehme die Verantwortung zu mir)

 

Managed

- Zielparameter durch FMGS (Flight Managment Guidance System)

- Drücken am entsprechenden Knopf (ich drücke die Verantwortung weg)

Skizziere die Displayanordnung im Main Panel!

- 6 Displays

- einheitliche Anordnung in alles Airbus-Cockpits dank Familienkonzept

- PFD - Primary Flight Display

- ND - Navigation Display

- E/WD - Engine / Warning DIsplay

- SD - System Display

Welche Systeme beinhaltet das Main Panel?

- EIS - Electronic Instrument System = EFIS + ECAM

- EFIS - Electronic Flight Instrument System (Flugparameter, Navigationsdaten)

- ECAM - Electronic Centralised Aircraft Monitor (TW-Infos, Treibstoff, Flaps und Slats, Warning / Caution, Alerts / Memos, Statusmeldungen)

- Anzeige über Display Managment Computer (DMC)

Erläutere die Bacis-T Anordnung!

Fahrtmesser - künstlicher Horizont - Höhenmesser           

                                       I

                                 Kurskreisel               Variometer

 

- Erleichterung der Transition von konventionellen Anzeigen

- künstlicher Horizont = Fluglageanzeiger

Welche Informationen lassen sich vom PFD ablesen?

- „Basic-T“ –Anordnung zur Erleichterung der Transition von konventionellen Anzeigen
- Fluglageanzeiger –vormals „Künstlicher Horizont“
- Flight Director= Zielinformation für den Autopilot (AP)
- Anzeige fluglagespezifische Daten:
- Speed (Geschwindigkeit)
- Altitude(Flughöhe) und Radio Altitude(Höhe über Grund)
•VerticalSpeed (Steig-/Sinkrate)
•Heading/ Track (Kursinformation)
•Weitere Information (ILS, Luftdruck)

Was ist das FMA, wo befindet es sich und was kann dort abgelesen werden?

- FMA -Flight Mode Annunciator (Anzeige aktueller Autopiloteinstellungen)


Darstellung:
- Spalte 1-3: Aktuelle Einstellung für Schub, laterale und vertikale Wegführung
- Spalte 4: Einstellungen für Präzisionsanflug
- Spalte 5: Aktivierte Autopilot Einstellungen


- 1. Zeile in Grün die EngagedModes
- 2. Zeile in Blau die ArmedModes (magentafür limitierte Modi)
- 3. Zeile: Spezielle FCTL/FMGC Infos

Was ist der Unterschied zwischen Heading und Track?

Heading ist die Richtung in die die Flugzeugnase zeigt, Track ist die tatsächliche Flugbahn (Seitenwind, etc.).

Was beinhaltet das Navigation Display?

- Kurslageanzeiger (vormals RMI, RBI –Radio Magnetic/ Radio BearingIndicator)
Visualisierungen --> 5 Modi zur Darstellung: [ROSE (ILS, VOR, NAV), ARC, PLAN]
- aller Navigationshilfen,
- der Flugplan-und Flugkartendaten des FMS und des Wetterradars (Ausnahme: PLAN Mode)
- Kursführungen
- Anflugdaten
- TCAS Darstellung
- EGPWS Terrain Daten

Erläutere die 3 wichtigsten ND Modi!

Rose

- ILS, VOR, NAV

- LFZ-Symbol zentriert

ARC (Bogen)

- 90°-Ausschnitt des vorausliegenden Bereichs

- LFZ-Symbol unten

PLAN

- ähnlich ROSE

- Kartendarstellung zur Flugwegüberprüfung

Welche Informationen lassen sich vom ECAM ablesen?

ECAM - Electronical Centralised Aircraft Monitor

- Aufteilung in E/WD (Engine/Warning Display) und SD (System Display)

E/WD

- Wirkungsgrad der TW, Exhaust Gas Temp., Kraftstofffluß

- ab A380: Verhältnis von aktuellem zu maximalem Schub

- Fuel on Board (FOB)

- ECAM-Meldungen (Hinweise, Checks, Memos (normale und abnormale)

SD

- 12 flugphasenunabhängige Systemseiten

Welche Elemente beinhaltet das Pedestal?

- Zentrale Bedienelemente für Navigation (3 MCDUs)
- ECAM, EFIS ControlPanel
- Triebwerke (Throttles), Engine Master Switches
- Kommunikation (Radio Management Panel, RMP)
- Trimmung (TrimWheel, RudderTrim)
- Park Brake
- Klappen (Flaps, Speed Brake)
- TCAS, Wetterradar
- Beleuchtung

Was ist die MCDU und erläutere die Funktion!

- Schnittstelle zwischen Pilot und Flight Management and  Guidance System (FMGS)
Eingabe von:
- Start-/Zielflughafen
- Routenwegpunkte (Alternative: Strecke aus Datenbank laden (CO RTE)
- Flugnummer
- Startgeschwindigkeiten
- Umgebungsparameter (Temperatur, Wind, etc.)
- Gewichte (ZFW (Zero Fuel Weight), CG (Center of Gravity)), Treibstoffmenge
Ausgabe von:
- Geschätzte Zeit und Flughöhe am Wegpunkt
- Verbleibender Treibstoff
- "Virtuelle“ Wegpunkte (TOC (Top of Climb, TOD (Take off Distance), etc.)