Pilot czy operator - czyli systemy aktywnego sterowania samolotem

Tomczyk, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Pilot czy operator - czyli systemy aktywnego sterowania samolotem

Autorzy

Tomczyk A.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Pilot or operator - an influence of the active flight control system

Konferencja

Awionika / Konferencja (IV ; 2004 ; Polańczyk, Polska)

Języki publikacji

Abstrakty

Najnowsza technika lotnicza przynosi wiele nowych rozwiązań, które zmieniają tradycyjne schematy i zasady postępowania. Jednym z takich przykładów jest rola pilota sterującego współczesnym samolotem. W referacie przedstawiono możliwości kształtowania wlaściwości użytkowych samolotu poprzez zastosowanie aktywnych systemów sterowania, co oznacza również modyfikację oczekiwań w stosunku do pilota sterującego ręcznie samolotem. Omówiono stosowane rozwiązania oraz ogólne zasady projektowania pośrednich systemów sterowania, a także zasygnalizowano problem oceny charakterystyk pilotażowych samolotu wyposażonego w zautomatyzowany układ ręcznego sterowania. Pokrótce zaprezentowano podstawowe rozwiązania oraz wyniki badań układu pośredniego sterowania SPS-1 opracowanego w Katedrze Awioniki i Sterowania Politechniki Rzeszowskiej, a przeznaczonego dla samolotów ogólnego przeznaczenia.

Recent developments in avionics bring significant changes to traditional methods and rules. One of such changes is role of a pilot of a modern aircraft. Traditionally, pilot has been considered a romantic conqueror of the sky who, by his art of pilotage and intuition, manages to overcome all the difficulties presented by imperfect technology and adverse forces of nature. This vision has been replaced by an idea of a thoroughly educated professional operator who uses highly specialized equipment, has advanced engineering and operational skills, and, above all, excels in accurate decision making. It is worth to ask, therefore, how the process of mutual adaptation of humans and ever-evolving technology should be designed. One possibility is to consider traditional skills as given and adapt technological improvements to pilots' requirements. Second solution is to introduce new construction standards and adjust pilots' training accordingly. I believe that clear and unequivocal answer to this question cannot be given; the problem is too complex. In this paper, one of the possible directions of modifying aircraft handling properties is presented. This proposal assumes that it is feasible to simplify steering by employing integrated computer control systems as well as natural - and nowadays universal - computer skills. Active control systems are presently widely used in military aircraft and airliners. Recent developments in avionics allow to introduce these solutions in general purpose aircraft. In this paper, we present the possibilities of employing a control system in which basic tasks of attitude stabilization and steering along a selected path are provided by a controller while pilot generates target values of signals for automatic flight control system, supervises its performance, and makes operational decisions. Methods of attaining this goal, methodology of selection of control system properties, and possible criteria for evaluation of aircraffs handling properties are presented. Our goal is to design a general purpose aircraft control system which could be used in a way similar to regular computer systems and which would allow safe control for users limited practical experience. As a result, user of a tourist or executive aircraft would be more an operator than a traditional pilot. Or, in other words, he/she will be a pilot of a new generation aircraft with new handling properties.

Słowa kluczowe

samolot sterowanie samolotem systemy sterowania sterowanie ręczne

aircraft aircraft control aircraft control systems control systems manual control

Wydawca

Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

Rocznik

2004

Tom

z. 63 [213], t.1

Strony

29--50

Opis fizyczny

Bibliogr. 77 poz., rys.

Twórcy

autor

Tomczyk A.

A.Tomczyk@prz.edu.pl

Katedra Awioniki i Sterowania, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

1. Acree J.: Advanced flight controls for general aviation - An overview, AIAA/FAA Joint Symposium on General Aviation Systems, Starkville, MS, 1994, pp. 137-151
2. Active Control Technology: Applications and Lessons Learned. AGARD-CP-560, NATO, 1995
3. Advances in Flight Testing. AGARD-CP-593. NATO, 1997
4. Adams Ch.: Making Flying EASy. Avionics Magazine, Feb. 2002, pp. 35-42
5. Anon.: AGATE - Advanced General Aviation Transport Experiments. 2000, http://agate.larc.nasa.gov
6. Barrows A.K., Engle P., Parkinson B.W., Powell J.D.: Evaluation of a Perspective-View Cockpit Display for General Aviation Using GPS. Navigation, vol. 43, No 1, 1996, pp. 55-69
7. Blomenhofer H.: Accuracy, integrity, and availability of GPS-based autopilot-coupled aircraft landings, Navigation, vol. 43, No 4, 1996, pp. 419-435
8. Bociek S., Dołęga B., Tomczyk A.: Synthesis of the Microprocessor Digital Autopilot. Systems Science, vol. 18, No 4, Wrocław, 1992, pp. 99-115
9. Bociek S., Gruszecki J.: Układy sterowania automatycznego samolotem. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, 1999, ISBN 83-7199-123-1, 385 stron
10. Dołęga B., Rogalski T.: Diagnostyka w systemie pośredniego sterowania samolotem, VI Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna Diagnostyka Procesów Przemysłowych, DPP'03 Władysławowo k/Gdańska, 2003
11. Dołęga B., Rogalski T.: Diagnostyka w systemie pośredniego sterowania samolotem. Pomorskie Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Konferencja: VI KKN-T Diagnostyka Procesów Przemysłowych, Politechnika Gdańska i Towarzystwo Konsultantów Polskich, Władysławowo, 15-17.09.2003, s. 495-499
12. Dołęga B., Rogalski T.: Some Concept of Diagnostic Reasoning for Systems with Uncertainty. North University of Baia Mare, Konferencja: International Multidisciplinary Conference 5th edition, Baia Mare, 23-24.05.2003, t. C, z. XVII, s. 125-130
13. Dołęga B., Rogalski T.: The new conception of the laboratory testing of the FBW control system for small aircraft. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, Volume 76 No. 3; 2004, pp. 293-298
14. Dolega B.: The Rough Sets Theory in Diagnostic Aircraft Control and Navigation Systems. AIAA-2002-4997, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, Monterey, CA, 5-8 Aug 2002
15. Duerksen N.: Advanced Flight Controls and Pilot Displays for General Aviation. AIAA 2003-2647, AIAA/ICAS International Air and Space Symposium, 14-17 July 2003, Dayton, Ohio Flight Control Design - Best Practices. RTO-TR-029, NATO, 2000
17. General Aviation - Status of the Industry, Related Infrastructure, and Safety Issues. Report to Congressional Requesters, GAO-01-916, 2001
18. Gibson J.C.: Development of a methodology for excellence in handling qualities design for fly by wire aircraft. Delft University Press, Series 03, Control and Simulation 06, Delft, 1999
19. Gruszecki J. [red.]: Bezpilotowe aparaty latające. Systemy sterowania i nawigacji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2002, ISSN 83-7199-221-1, 308 stron
20. Gruszecki J., Tomczyk A.: Landing Augmentation System for General Aviation Aircraft: Analysis and Simulations. Systems Science, No 4, vol. 25(1999), 63-70 (również: Thirtenth Interntional Conference on Systems Engineering, Las Vegas, August 10-12, 1999)
21. Grzybowski J., Rzucidło P.: Actuators Controller for Small FBW Aircraft. North University of Baia Mare, Konferencja: International Multidisciplinary Conference 5th edition, Baia Mare, 23-24.05, t. C, z. XVII, s. 193-198, 2003
22. Hanke D., Herbst Ch.: Active sidestick technology - a means for improving situational awareness. Aerospace Science and Technology, Vol. 3, No. 8, 1999, 525-532
23. Hess R.A.: An Inquiry into Whether a Pilot-Induced Oscillation was a Factor in the Crash of American Airlines Flight 587. Office of Aviation Safety, NTSB, Washington D.C., 2003
24. Hodginson J.: Aircraft Handling Qualities. AIAA Education Series, AIAA Inc., Reston, VA, 1999
25. Holmes B.J.: AGATE Overview. 1998 World Aviation Conference, Anaheim, CA, http://agate.larc.nasa.gov, 1998
26. Holmes B.J., Durham M.H.: The Small Aircraft Transportation System Concept and Technologies. AIAA 2003-2510, AIAA/ICAS International Air and Space Symposium, 14-17 July 2003, Dayton, Ohio
27. Jensen D.: FBW for the S-92. Avionics, March 2004, 18-23
28. Jorgensen C., Wheeler K., Letting thoughts take wing, Aerospace America, AIAA, March 2002, p. 33-37
29. Knowledge-Based Functions in Aerospace. AGARD-LS-200, NATO, 1995
30. Kocks K.: Systems That Permit Everyone to Fly. Avionics Magazine, March 2001, str. 16-20.
31. Kopecki G., Pieniążek J., Trela L.: Główny system odniesienia i kursu dla systemu pośredniego sterowania samolotem lekkim SPS-01 - rozwiązania konstrukcyjne, testowanie. IV Konferencja Awioniki, Rzeszów-Polańczyk, 2004
32. Martin D.M., Downing D.R.: Analysis and Design of Sidestick Controller Systems for General Aviation Aircraft. J. of Guidance, Control & Dynamics, Vol. 13, No. 1, 1990, 16-21
33. Mitchell D.G. at all: Evolution, Revolution, and Challangeles of Handling Qualities. J. of Guidance, Control & Dynamics, Vol. 27, No. 1, 2004, 12-28
34. Moore M.D.: Personel Air Vehicles: A Rural/Regional and Intra-urban On-demand Transportation System. AIAA/ICAS International Air and Space Symposium, 14-17 July 2003, Dayton, Ohio
35. Morawski J.M.: Psycho-behawioralne podstawy działania pilota w warunkach wykonywania zadań lotniczych. Prace Instytutu Lotnictwa, Nr 3/96(146), 1996, 3-24
36. Mozlow M., Zimmermann H.: Influence of Active Controls on the Design Process of a Large Transport Aircraft. Integrated Airframe Design Technology, AGARD-R-794, NATO, 1993
37. Mulder J.A.: The National Fly-by-Wire Testbed. Delft University of Technology, Memorandum M-778, Delft, 1996
38. Mulder M., Veldhuizjen A., van Passen R., Bennani S., Fly-by-wire Control and Tunnel-in-the-Sky Displays: Towards a Task-Oriented Control/Display System. AIAA-2002-4928, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, Monterey, CA, 5-8 Aug 2002
39. Pieniążek J.: System sterowania samolotem z zastosowaniem magistrali CAN, I Międzynarodowa konferencja Naukowo-Techniczna Zastosowania Magistrali CAN, Gliwice 17-18.09.2003
40. Pieniążek J.: Centrala danych aerodynamicznych dla bezzałogowego aparatu latającego, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Mechanika z. 51 t. 1, 1998, 369-376
41. Pieniążek J.: Programowa kompensacja przetworników w centrali aerometrycznej, VII Konferencja Naukowa "Czujniki optoelektroniczne i elektroniczne", Rzeszów, 5-8.06.2002
42. Pieniążek J.: Centrala aerometryczna - wyniki prób w systemie pośredniego sterowania samolotem. IV Konferencja Awioniki, Rzeszów-Polańczyk, 2004
43. Pieniążek J., Tomczyk A.: System pomiarowo-nawigacyjny dla samolotów lekkich. VII Konferencja Naukowa "Czujniki Optoelektroniczne i Elektroniczne COE 2002", 5-8 czerwca 2002, Rzeszów, t. I, str. 295-300. Również: czasopismo "Elektronizacja", No 7-8, 2002, str. 25-29
44. Pratt R. W. [Ed.]: Flight Control Systems. Progress in Aeronautics and Astronautics, AIAA, 2000
45. Ress D.J., Harris D.: Effectiveness of A b lnitio Flight Training Using Either Linked or Unlinked Primary-Axis Flight Controls. The International Journal of Aviation Psychology, 5(3), 291-304
46. Rodchenko V.U., Zaichik L.E., Yashin Yu.P.: Handling Qualities for Roll Control of Highy Augmentyd Aircraft. J. of Guidance, Control & Dynamics, Vol. 26, No. 6, 2003, 928-933
47. Rogalski T., Dołęga B.: The laboratary stand Intends to Test and Prototype Control System for Small Transportation Aircraft. North University of Baia Mare Konferencja: International Multidisciplinary Conference 5th edition, Baia Mare, 23-24.05, t. C, z. XVII, s. 451-456, 2003
48. Rogalski T., Rzucidło P., Tomczyk A.: Kształtowanie właściwości pilotażowych samolotu z odległościowym układem sterowania - symulacja w ujęciu nieliniowym. X Ogólnopolska / I Międzynarodowa Konferencja "Mechanika w Lotnictwie" 3 -5 czerwca 2002, Kazimierz Dolny
49. Rogalski T.: The conception of the pilot friendly control system for small local communication aircraft, AIAA Paper No 2002-4871, AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit, 5-8 August 2002, Monterey, CA
50. Rogalski T., Tomczyk A.: Eksperymentalny układ sterowania pośredniego dla samolotu ogólnego przeznaczenia. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 186, seria "Mechanika" z. 56, Awionika, tom I, Rzeszów 2001, 111-118 (również: III Krajowa Konferencja Awioniki, Waplewo, 12-15.09.2001 r.)
51. Rogalski T.: Kształtowanie wybranych właściwości eksploatacyjnych samolotów ogólnego przeznaczenia. Rozprawa doktorska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, 2004
52. Rogalski T.: Metoda oceny właściwości systemów pośredniego sterowania samolotem. IV Konferencja Awioniki, Rzeszów-Polańczyk, 2004
53. Rzucidło P.: System monitorowania układu pośredniego sterowania samolotem SPS-1. Diagnostyka, Vol. 30, Nr 1, 2004
54. Rzucidło P.: Oscylacje indukowane przez pilota w układzie pośredniego sterowania samolotem. IV Konferencja Awioniki, Rzeszów-Polańczyk, 2004
55. Smaili M.H.: Simulation of an Affordable Fly-by-wire System for Small Commercial Aircraft. AIAA Paper No 2001-4058, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, Montreal, 6-9 August 2001
56. Stear E.B., Shephard J.T. [Ed.]: Automated Software Generation Approaches for the Design and Development of Guidance and Control Systems Software. AGARD-AR-292, NATO, 1992
57. Stüssel R.: The Airbus Family - Progress and Set-backs in Development of European Commercial Aircraft. AIAA/ICAS International Air and Space Symposium, 14-17 July 2003, Dayton, Ohio
58. Tischler M.B. [Ed.]: Advances in Aircraft Flight Control. Taylor & Francis Ltd., 1996
59. Tomayko J.E.: Computers Take Flight: A History of NASA's Pioneering Digital Fly-by-Wire Project. NASA SP-2000-4224, Washington D.C., 2000
60. Tomczyk A., Dziedzic T.: Some Results of the APC-IP Digital Autopilot Flight Test. Mechanika Teoretyczna i Stosowana, Nr 3(31)/93, Warszawa, 1993, pp. 601-619
61. Tomczyk A.: Aircraft Handling Characteristics Modification Using the Digital Flight Control System, Research Bulletin of the Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw University of Technology, Number 7, Part II, 1997, pp. 113-118
62. Tomczyk A.: Concept for Simplified Control of General Aviation Aircraft, SAE/AIAA Paper No 985551, SAE 1988 Transactions, Journal of Aerospace, 1999, ISSN 0096-736X (również: 1998 World Aviation Conference, Anaheim, CA, Sept. 28-30, 1998
63. Tomczyk A., Gruszecki J.: Preliminary Project of The Autonomous Landing System for Unmanned Aircraft. AIAA-SAE Paper 1999-01-5524, 1999 World Aviation Congress & Exposition, San Francisco, CA, October 17-19, 1999
64. Tomczyk A.: Handling Qualities Augmentation System for General Aviation Aircraft. AIAA Paper No 2001-4264, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, Montreal, 6-9 August 2001, CDROM ISBN1-56347-511-1
65. Tomczyk A.: A proposal of handling qualities shaping for general aviation aircraft. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal. Vol. 74, No 6, pp. 534-549, 2002
66. Tomczyk A.: Experimental Fly-by-wire Control System for General Aviation Aircraft. AIAA Paper No 2003-5776, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Austin, TX, 11-14 August 2003
67. Tomczyk A.: Facilitated airplane - Project and preliminary in-flight experiments. Aerospace Science and Technology, Elsevier, 2004 (w druku)
68. Tomczyk A.: Nowa koncepcja sterowania samolotem ogólnego przeznaczenia. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 168, seria "Mechanika" z. 51, tom I, 1998, 193-202
69. Tomczyk A.: Pokładowe cyfrowe systemy sterowania samolotem. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 1999, ISBN 83-7199-093-6, 370 stron
70. Tomczyk A.: Synteza układu sterowania dla samolotów ogólnego przeznaczenia. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 186, seria "Mechanika" z. 56, Awionika, tom I, Rzeszów 2001, 21-34 (również: III Krajowa Konferencja Awioniki, Waplewo, 12-15.09.2001 r.)
71. Tomczyk A.: Wstępne badania w Jocie systemu pośredniego sterowania samolotem. VI Konferencja "Metody i Technika Badań Statków Powietrznych w Locie", Mrągowo, 15-18.06.2004, str. 431-436
72. Tomczyk A.: Zintegrowany system pomiarowy dla lekkich samolotów z pośrednim systemem sterowania. X Ogólnopolska / I Międzynarodowa Konferencja "Mechanika w Lotnictwie", 3-5 czerwca, 2002, Kazimierz Dolny
73. Tomczyk, A.: Testing of the attitude and heading reference system. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, 2002, Vol. 74, No. 2, pp. 154-160
74. Turton J.A.: Avionics Software Evolution. AGARD-LS-176, The Conflicting Forces Driving Future Avionics Acquisition, NATO, 1991, 6.1-6.17
75. Webster F., Smith T.D.: Flying Qualities Flight Testing of Digital Flight Control Systems. RTO AGARDograph 300, vol. 21, 2001
76. Wilson J.R.: Creating cars that fly, Aerospace America, AIAA, July 2001, pp. 52-61
77. Zajdel Z.: Parametry dyrektywne eksploatacji samolotu lekkiego podczas startu i lądowania. Rozprawa doktorska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, 2004

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-PWA7-0013-0003