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Validation of Integrated Safety-enhanced Intelligent flight cONtrol

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Verbesserung der Flugsicherheit im Rahmen des bodennahen Flugbetriebs

Um dazu beizutragen, die Anzahl an Unfällen in der zivilen Luftfahrt zu senken, werden im Zuge des gemeinsam von der EU und Japan finanzierten Projekts VISION (Validation of Integrated Safety-enhanced Intelligent flight cONtrol) intelligente Technologien für die Leitung, Navigation und Steuerung von Flugzeugen entwickelt und getestet.

Verkehr und Mobilität

Mehr als die Hälfte der tödlichen Unfälle kommerzieller Fluglinien entstehen im bodennahen Flugbetrieb, etwa beim Abheben, beim Landeanflug und bei der Landung. Diese bodennahen Unfälle können durch Leistungsausfälle in der Flugsteuerung aufgrund schlechter Witterungsverhältnisse, durch mechanische Probleme oder durch Fehler in der Leit- und Navigationsleistung aufgrund von z. B.. schlechten Sichtverhältnissen verursacht werden. „Die Verbesserung der Flugsicherheit während kritischer Betriebsphasen ist ein Schlüsselfaktor zur Reduzierung der Anzahl an Flugunfällen“, sagt Yoko Watanabe, Projektkoordinator vom Projekt VISION, einer von der EU und Japan gemeinsam finanzierten Initiative. Das VISION-Projekt trägt dazu bei, die Anzahl an Unfällen in der zivilen Luftfahrt zu senken, indem intelligente Technologien für die Leitung, Navigation und Steuerung von Flugzeugen entwickelt werden und indem vor allen Dingen Evaluationen während Flügen durchgeführt werden. Obgleich im Rahmen von vorhergehenden Projekten fortschrittliche Lösungen im Bereich Leitung, Navigation und Steuerung zur Detektion von Fluganomalien bewertet wurden, hat sich deren Einsatz aufgrund mangelnder Flugvalidierungen langsam gestaltet. Das VISION-Projekt zielt darauf ab, diese Hürde zu überwinden, indem Flugvalidierungen an echten Flugzeugen durchgeführt werden, darunter die Vorführungsflugzeuge JAXA MuPAL-alpha in Japan und USOL K50 in Europa. Beeindruckende Resultate Auch wenn das Projekt noch läuft, haben die Forscher bereits mehrere erstaunliche Ergebnisse erzielt, darunter die Flugvalidierung von Konstruktionen für die Fehlererkennung und -diagnose /Fehlertoleranzkontrolle. „Obwohl es umfangreiche akademische Forschung im Bereich modellbasierter Konstruktionen für die Fehlererkennung und -diagnose sowie Fehlertoleranzkontrolle gibt, sind die meisten daraus entstandenen Ideen lediglich durch Simulationen getestet worden“, erklärt Watanabe. „Bei diesem Projekt werden Konstruktionen für die Fehlererkennung und -diagnose sowie Fehlertoleranzkontrolle an Bord eines zweimotorigen Forschungsflugzeugs im vollen Maßstab getestet, wobei Ausfälle in Echtzeit erfasst werden.“ Die Forscher entwickelten zudem zwei optische Systeme. Eines beinhaltet die Überwachung der Steuerfläche in Verbindung mit der Fehlererkennungs- und Fehlerdiagnosefunktion auf Autopilot, während das andere ein stereo-optisches System mit großer Reichweite zur Detektion von Merkmalen auf Start- und Landebahnen und zur Unterstützung des Flugzeugs im Landeanflug ist. Beide Systeme wurden zur Patentierung angemeldet und erfolgreich während des Flugbetriebs von echten Flugzeugen erprobt. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist die Entwicklung eines Navigationssystems mit integrierter Optik, das durch eine Integritätsüberwachungsfunktion erweitert wurde. Die Konstruktion wurde in Simulationen mit echten Sensordaten bewertet, die mithilfe des unbemannten Luftfahrzeug K50 generiert wurden. Die Ergebnisse bestätigten eine Verbesserung der Navigationsleistung und Fehlererkennbarkeit. Die Konstruktion wird jetzt für Flugversuche vorbereitet. Die Zertifizierung erreichen Diese Validierungen sind die ersten Schritte, um den Technologiereifegrad der hochmodernen, fortschrittlichen Techniken für die Fehlererkennung und -diagnose/Fehlertoleranzkontrolle zu erhöhen, die im Zuge des Projekts entwickelt werden. Dies ist ein erforderlicher Schritt, bevor die Techniken in richtigen Versuchsflugzeugen eingesetzt werden können, die von führenden Herstellern wie Dassault, Airbus und Mitsubishi entwickelt werden. „Soweit uns bekannt ist, ist dies das erste Mal, dass fortschrittliche Flugsteuerungskonstruktionen für die Fehlererkennung und -diagnose/Fehlertoleranzkontrolle an einem echten Flugzeug in vollem Maßstab getestet wurden – dies ist ein Ergebnis, auf das wir besonders stolz sind“, sagt Watanabe. „Diese Ergebnisse werden dazu beitragen, den Technologiereifegrad der fortschrittlichen Techniken für die Leitung, Navigation und Steuerung zu steigern, damit Piloten während kritischer Situationen weniger Aufgaben wahrnehmen müssen und die generelle Flugsicherheit im zivilen Flugzeugbetrieb verbessert wird.“ Die nächste Aufgabe der Forscher ist die Arbeit an der Bereitstellung theoretischer Beweise für die Flugsteuerungsstabilität und Navigationsintegrität der Methoden – beides sind wesentliche Schritte, um die fortschrittlichen Leit-, Navigations- und Steuerungslösungen des Projekts für Flugzeuge in der zivilen Luftfahrt zertifizieren lassen zu können.

Schlüsselbegriffe

VISION, Luftfahrt, Flugsicherheit, bodennaher Flugbetrieb, Leitung, Navigation und Steuerung

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