Glascockpit - Glass cockpit

Das Glascockpit des Airbus A380 mit "ausziehbaren Tastaturen und zwei seitlichen Computerbildschirmen für Piloten"

Ein Glas - Cockpit ist ein Flugzeug - Cockpit , die elektronischen (digital) bietet Fluginstrument zeigt , in der Regel große LCD - Bildschirme, anstatt den traditionellen Stil von analogen Zifferblätter und Lehren. Während sich ein traditionelles Cockpit auf zahlreiche mechanische Anzeigen (Spitznamen "Dampfanzeigen") zur Anzeige von Informationen stützt, verwendet ein Glascockpit mehrere Multifunktionsanzeigen, die von Flugmanagementsystemen gesteuert werden , die angepasst werden können, um Fluginformationen nach Bedarf anzuzeigen. Dies vereinfacht die Flugzeugbedienung und -navigation und ermöglicht es den Piloten , sich nur auf die relevantesten Informationen zu konzentrieren. Sie sind auch bei Fluggesellschaften beliebt, da sie normalerweise keinen Flugingenieur benötigen , was Kosten spart. In den letzten Jahren hat sich die Technologie auch in Kleinflugzeugen durchgesetzt.

Mit der Modernisierung der Flugzeugdisplays haben sich auch die Sensoren, die sie versorgen, modernisiert. Traditionelle Gyroskop Fluginstrumente wurden durch elektronische ersetzt Haltung und Position Referenzsysteme (AHRS) und Luftdatencomputer (ADCs), die Zuverlässigkeit zu verbessern und die Kosten und Wartung zu reduzieren. GPS- Empfänger werden meist in Glascockpits integriert.

Frühe Glascockpits, die in McDonnell Douglas MD-80 , Boeing 737 Classic , ATR 42 , ATR 72 und in den Airbus A300-600 und A310 zu finden waren , verwendeten elektronische Fluginstrumentensysteme (EFIS) nur zur Anzeige von Fluglage- und Navigationsinformationen mit traditionellen mechanische Anzeigen für Fluggeschwindigkeit, Höhe, vertikale Geschwindigkeit und Motorleistung. Die Boeing 757 und 767-200/-300 führten ein elektronisches Triebwerksanzeige- und Besatzungswarnsystem (EICAS) zur Überwachung der Triebwerksleistung ein, während mechanische Anzeigen für Fluggeschwindigkeit, Höhe und vertikale Geschwindigkeit beibehalten wurden.

Spätere Glascockpits, die in Boeing 737NG , 747-400 , 767-400 , 777 , Airbus A320 , späteren Airbussen, Ilyushin Il-96 und Tupolev Tu-204 zu finden waren, haben die mechanischen Anzeigen und Warnleuchten in früheren Flugzeuggenerationen vollständig ersetzt. Während Glas Flugzeug während des Ende des 20. Jahrhunderts Cockpit ausgestattet-noch analog beibehalten Altimeter , Haltung und Fahrtmesser als Standby - Instrumente für den Fall der EFIS - Displays ausgefallen ist , haben modernere Flugzeuge zunehmend auch digitale Standby - Instrumente wurden unter Verwendung, wie zum Beispiel die integrierte Standby - Instrument System .

Geschichte

Analoge Instrumententafel einer C-5A
Verbesserte "Glas" -Instrumententafel C-5M

Glascockpits entstanden in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren in Militärflugzeugen; ein frühes Beispiel ist die Mark-II-Avionik der F-111D (erstbestellt 1967, geliefert von 1970-73), die über ein Multifunktionsdisplay verfügte .

Vor den 1970er Jahren galt der Flugbetrieb als nicht anspruchsvoll genug, um fortschrittliche Geräte wie elektronische Flugdisplays zu erfordern. Auch war die Computertechnik nicht auf einem Niveau, auf dem ausreichend leichte und leistungsfähige Elektronik zur Verfügung stand. Die zunehmende Komplexität von Transportflugzeugen, das Aufkommen digitaler Systeme und die zunehmende Verkehrsüberlastung rund um Flughäfen begannen dies zu ändern.

Die Boeing 2707 war eines der ersten Verkehrsflugzeuge mit einem Glascockpit. Die meisten Cockpit-Instrumente waren noch analog, aber Kathodenstrahlröhren- (CRT-)Anzeigen sollten für die Fluglageanzeige und die horizontale Situationsanzeige (HSI) verwendet werden. Der 2707 wurde jedoch 1971 nach unüberwindbaren technischen Schwierigkeiten und letztendlich dem Ende der Projektförderung durch die US-Regierung abgesagt.

Das durchschnittliche Transportflugzeug hatte Mitte der 1970er Jahre mehr als hundert Cockpitinstrumente und -kontrollen, und die primären Fluginstrumente waren bereits mit Anzeigen, Querbalken und Symbolen überfüllt, und die wachsende Zahl von Cockpitelementen konkurrierte um Platz im Cockpit und die Aufmerksamkeit des Piloten . Infolgedessen führte die NASA Forschungen zu Displays durch, die das Rohflugzeugsystem und die Flugdaten zu einem integrierten, leicht verständlichen Bild der Flugsituation verarbeiten konnten, was in einer Reihe von Flügen gipfelte, die ein Vollglas-Cockpit-System demonstrierten.

Der Erfolg der von der NASA geleiteten Glascockpitarbeit spiegelt sich in der totalen Akzeptanz elektronischer Fluganzeigen wider. Fluggesellschaften und ihre Passagiere profitieren gleichermaßen. Die Sicherheit und Effizienz von Flügen wurden durch ein verbessertes Verständnis der Piloten für die Situation des Flugzeugs in Bezug auf seine Umgebung (oder „ Situational Awareness “) erhöht .

Ende der 1990er Jahre wurden Flüssigkristalldisplays (LCD) aufgrund ihrer Effizienz, Zuverlässigkeit und Lesbarkeit von Flugzeugherstellern zunehmend bevorzugt. Frühere LCD-Panels litten unter einigen Blickwinkeln unter schlechter Lesbarkeit und schlechten Reaktionszeiten, was sie für die Luftfahrt ungeeignet machte. Moderne Flugzeuge wie die Boeing 737 Next Generation , 777 , 717 , 747-400ER , 747-8F 767-400ER , 747-8 und 787 , Airbus A320 - Familie (neuere Versionen), A330 (neuere Versionen), A340-500 / 600 , A340-300 (spätere Versionen), A380 und A350 sind mit Glascockpits bestehend aus LCD-Einheiten ausgestattet.

Glascockpit in einer Cirrus SR22 . Beachten Sie die drei analogen Standby-Instrumente im unteren Bereich des Hauptinstruments.

Das gläserne Cockpit ist in Verkehrsflugzeugen , Business-Jets und Militärflugzeugen zur Standardausrüstung geworden . Es wurde in die Space-Shuttle- Orbiter Atlantis , Columbia , Discovery und Endeavour der NASA sowie in das aktuelle russische Sojus- Modell-Raumschiff TMA eingebaut , das 2002 gestartet wurde. Gegen Ende des Jahrhunderts tauchten Glascockpits auch in Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt auf . Im Jahr 2003 Cirrus Design ‚s SR20 und SR22 wurden das erste Leichtflugzeug mit Glas - Cockpits ausgestattet, die sie auf allen Cirrus Flugzeugen Standard. Bis 2005 wurden sogar einfache Trainer wie die Piper Cherokee und die Cessna 172 mit Glascockpits als Option (die fast alle Kunden wählten) sowie viele moderne Mehrzweckflugzeuge wie die Diamond DA42 ausgeliefert . Die Lockheed Martin F-35 Lightning II verfügt über einen "Panorama-Cockpit-Display"-Touchscreen, der die meisten Schalter und Kippschalter eines Flugzeugcockpits ersetzt. Die zivile Cirrus Vision SF50 hat jetzt dasselbe, das sie ein "Perspective Touch"-Glascockpit nennen.

Verwendet

Kommerzielle Luftfahrt

Sukhoi Superjet 100 Glascockpit

Anders als in der früheren Ära der Glascockpits – wo Designer lediglich das Aussehen und die Haptik konventioneller elektromechanischer Instrumente auf Kathodenstrahlröhren kopierten – stellen die neuen Displays einen echten Aufbruch dar. Sie sehen und verhalten sich sehr ähnlich wie andere Computer, mit Fenstern und Daten, die mit Point-and-Click-Geräten manipuliert werden können. Sie fügen auch Gelände, Anflugkarten, Wetter, vertikale Anzeigen und 3D-Navigationsbilder hinzu.

Die verbesserten Konzepte ermöglichen es Flugzeugherstellern, Cockpits noch stärker als bisher individuell anzupassen. Alle beteiligten Hersteller haben sich dafür entschieden, dies auf die eine oder andere Weise zu tun – beispielsweise die Verwendung eines Trackballs , eines Daumenpads oder eines Joysticks als Piloteneingabegerät in einer Computerumgebung. Viele der von den Flugzeugherstellern angebotenen Modifikationen verbessern das Situationsbewusstsein und passen die Mensch-Maschine-Schnittstelle an, um die Sicherheit zu erhöhen.

Moderne Glascockpits können synthetische Sichtsysteme (SVS) oder verbesserte Flugsichtsysteme (EFVS) umfassen. Synthetische Sichtsysteme zeigen eine realistische 3D-Darstellung der Außenwelt (ähnlich einem Flugsimulator ), basierend auf einer Datenbank mit Gelände- und geophysikalischen Merkmalen in Verbindung mit den Fluglage- und Positionsinformationen, die von den Flugzeugnavigationssystemen gesammelt wurden. Verbesserte Flugsichtsysteme fügen Echtzeitinformationen von externen Sensoren wie einer Infrarotkamera hinzu.

Alle neuen Verkehrsflugzeuge wie Airbus A380 , Boeing 787 und Privatjets wie Bombardier Global Express und Learjet verwenden Glascockpits.

Allgemeine Luftfahrt

Viele moderne Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt sind mit Glascockpits erhältlich. Systeme wie das Garmin G1000 sind mittlerweile in vielen neuen GA- Flugzeugen verfügbar , darunter auch in der klassischen Cessna 172 . Viele Kleinflugzeuge können auch nachträglich modifiziert werden, um analoge Instrumente zu ersetzen.

Glascockpits sind auch als Nachrüstung für ältere Privatjets und Turboprops wie Dassault Falcons , Raytheon Hawkers , Bombardier Challengers , Cessna Citations , Gulfstreams , King Airs , Learjets , Astras und viele andere beliebt . Luftfahrt-Dienstleistungsunternehmen arbeiten eng mit Ausrüstungsherstellern zusammen, um den Bedürfnissen der Besitzer dieser Flugzeuge gerecht zu werden.

Verbraucher-, Forschungs-, Hobby- und Freizeitflieger

Heutzutage verwenden Smartphones und Tablets Minianwendungen oder "Apps", um komplexe Geräte über eine WiFi-Funkschnittstelle fernzusteuern. Sie zeigen, wie die Idee des „Glascockpits“ auf Consumer-Geräte übertragen wird. Zu den Anwendungen gehören UAVs in Spielzeugqualität, die das Display und den Touchscreen eines Tablets oder Smartphones verwenden, um jeden Aspekt des "gläsernen Cockpits" für die Instrumentenanzeige zu nutzen, und Fly-by-Wire für die Flugzeugsteuerung.

Weltraumflug

Das Glascockpit des Space Shuttles

Die Idee des Glascockpits sorgte in den 1980er Jahren in Fachzeitschriften wie der Aviation Week & Space Technology für Schlagzeilen , als die NASA ankündigte, die meisten elektromechanischen Fluginstrumente in den Space Shuttles durch Glascockpitkomponenten zu ersetzen. In den Artikeln wurde erwähnt, dass Glascockpitkomponenten den zusätzlichen Vorteil hatten, dass sie einige hundert Pfund leichter waren als die ursprünglichen Fluginstrumente und Unterstützungssysteme, die in den Space Shuttles verwendet wurden. Das Space Shuttle Atlantis war der erste Orbiter, der im Jahr 2000 mit dem Start von STS-101 mit einem Glascockpit nachgerüstet wurde . Columbia war 2002 der zweite Orbiter mit Glascockpit auf STS-109 , gefolgt von Discovery 2005 mit STS-114 und Endeavour 2007 mit STS-118 .

Die Orion-Raumsonde der NASA wird Glascockpits verwenden, die von Boeing 787 Dreamliner abgeleitet wurden .

Sicherheit

Da der Flugbetrieb von Glascockpitsystemen abhängt, müssen die Flugbesatzungen im Umgang mit Ausfällen geschult werden. Die Airbus A320-Familie hat fünfzig Vorfälle erlebt, bei denen mehrere Fluganzeigen verloren gingen.

Am 25. Januar 2008 erlebte United Airlines- Flug 731 einen schweren Blackout im Glascockpit, bei dem die Hälfte der Anzeigen des Electronic Centralized Aircraft Monitor ( ECAM ) sowie aller Funkgeräte, Transponder, des Verkehrskollisionsvermeidungssystems ( TCAS ) und der Fluglageanzeiger verloren gingen. Die Piloten konnten bei gutem Wetter und Tageslicht ohne Funkkontakt auf dem Newark Airport landen.

Airbus hat eine optionale Lösung angeboten, die das US-amerikanische National Transportation Safety Board (NTSB) der US-amerikanischen Federal Aviation Administration (FAA) als obligatorisch vorgeschlagen hat, aber die FAA hat dies noch nicht vorgeschrieben. Ein vorläufiges NTSB-Factsheet ist verfügbar. Aufgrund der Möglichkeit eines Blackouts verfügen Flugzeuge mit Glascockpit auch über ein integriertes Standby-Instrumentensystem , das (mindestens) einen künstlichen Horizont , Höhenmesser und Fahrtmesser umfasst . Es ist elektronisch von den Hauptinstrumenten getrennt und kann mehrere Stunden mit einer Backup-Batterie betrieben werden.

Im Jahr 2010 veröffentlichte das NTSB eine Studie zu 8.000 Leichtflugzeugen der allgemeinen Luftfahrt. Die Studie ergab, dass Flugzeuge mit Glascockpits zwar insgesamt eine geringere Unfallrate hatten, aber auch ein größeres Risiko hatten, in einen tödlichen Unfall verwickelt zu werden. Der NTSB-Vorsitzende sagte als Antwort auf die Studie:

Die Ausbildung ist eindeutig eine der Schlüsselkomponenten zur Verringerung der Unfallrate von Leichtflugzeugen mit Glascockpits, und diese Studie zeigt deutlich, wie wichtig eine angemessene Ausbildung für diese komplexen Systeme auf Leben und Tod ist... Während die technologischen Innovationen und Flugmanagement-Tools, die Flugzeuge mit Glascockpit für die allgemeine Luftfahrt sollen die Zahl der tödlichen Unfälle reduzieren, haben wir leider nicht erlebt.

Siehe auch

Verweise

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