side-stick Airbus

[stefflier]

So che negli Airbus anche i controlli manuali sono mediati da computers.
Com'è la correlazione cabra-picchia tra side-stick ed elevatore?

Come una comune cloche?
stick tutto indietro => elevatore tutto sù
stick a metà => levatore neutro
stick tutto avanti => elevatore tutto giù

...oppure come una sorta di regolazione fine del trim, cioè posso avere lo stick in posizione neutra sia 160 nodi che a 280, ossia l'escursione massima dello stick corrisponde ad una escursione limitata e relativa dell'elevatore, con il grosso fatto dal trim?

Nel primo caso, visto che lo stick ha una corsa molto più piccola di un volantino convenzionale, mi verrebbe da dire che non sarebbe facile una regolazione millimetrica. Penso che funzioni come il secondo caso, ma come stanno realmente le cose?

Nel side-stick è riportato anche il force-feedback, cioè a bassa IAS è più morbido ed ad alta è più duro?

Com'è passare da un controllo convenzionale ad uno Airbus? Immagino che i progettisti abbiano comunque realizzato un sistema facile e maneggevole.

Grazie anticipatamente per la competenza e la pazienza dei piloti di linea

Stefano

[FAS]

ci sono diversi approfondimenti!

ecco comunque qualcosa sul FBW airbus e sul sidestick

Cercheró di essere semplie e sintetico sul tema....gli addetti ai lavori perdonino in anticipo le eventuali imprecisioni che magari attendono correzioni.


Sugli aeromobili "convenzionali" il movimento dei comandi é trasformato in una deflessione lineare e "proporzionalmente diretta" del timone e delle superfici di controllo. Questo accade indipendentemente se l´input é trasmesso via cavo elettrico e poi azionato da sistemi idraulici o via cavo metallico.
Al massimo movimento del comando risulta la massima deflessione delle superfici di controllo, e cosa importante, queste ritornano indietro alla posizione neutra se il comando é portato nella "posizione centrale", (i piloti in servizio mi perdonino la semplificazione).

Tutto ció é completamente diverso da come é implementato il meccanismo FlyByWire dei moderni Airbus (esclusi quindi i wide body).
Applicando un comando usando il sidestik Airbus il pilota non comanda una deflessione delle superfici di controllo ma (passatemi la semplificazione) chiede un cambiamento nella traiettoria del "flight path".

In base a questo input dato dal pilota gli Airbus control computer calcolano ed eseguono una deflessione delel superfici di controllo tale da realizzare il cambio voluto/richiesto nella flight path.

Per contro non dando input al sidestik, quindi lasciando il sidestick nella posizione neutra, si dice agli Airbus control computer che non é richiesto un cambiamento nella flight path corrente (attuale).
ATTENZIONE! Dobbiamo cogliere una importante caratteristica del FBW: la sua funzione é esplicata anche durante cambiamenti di velocitá e configurazione, durante aumento e diminuzione di velocitá o durante estrazione o retrazione dei flap e del carrello. Tutte queste attivitá (i piloti insegnano) infatti, possono cambiare lift, drag e velocitá e come risultato su di un velivolo convenzionale si ha un inizio di discesa o salita. Per contrastare questi cambiamenti nella flight path e nell´airspeed, il pilota deve di conseguenza rispondere operando un ri-trimming del velivolo ed un aggiustamento del setting della potenza.

Quindi i control computer di Airbus compensano tutti questi cambiamenti ed applicano deflessioni delle superfici di controllo e della potenza automaticamente, sostituendo il pilota nelle su citate task di routine.

Altra precisazione doverosa...potrebbe venirvi qualche strana idea.. non é un trimming automatico ma un aggiustamento automatico delle superfici di controllo e della potenza per mantenere la flight path richiesta. Comunque gli Airbus sono anche forniti di trim automatico, ma si azionano per compensare i cambiamenti di configurazione e gli effetti delle turbolenze. (particolare: il trim automatico in un Airbus é continuamente ri-settato automaticamente entro 30 secondi dal momento in cui le superfici di comando sono centrate, questo per avere la massima escursione consentita per i cambi di manovra..non entro nei tediosi particolari della cosa)

Nei velivoli convenzionali se il pilota vuole cambiare prua, porrá il velivolo in bank muovendo il volantino a destra o sinistra. Il velivolo inizierá il suo bank in relazione all´aileron/rudder settaggio e fará una curva; quindi succede che: per un aumento dell´angolo di bank la lift si riduce ed il velivolo inizia a "cadere". Se il pilota porta poi i comandi in neutro, il velivolo non manterrá l´angolo di bank corrente/imposto, ma per la sua stabilitá tornerá eventualemente nella level position. Quindi per mantenere un "turn rate" costante il pilota di un velivolo convenzionale deve continuamente aggiustare con elevatori e timone o ri-trimmare il velivolo durante la virata.


Su di un Airbus FlyByWire il pilota comanda un rateo di bank semplicemente spostando il sidestick a destra o sinistra. Per esempio potrebbe comandare una velocitá agolare di 3 gradisecondo lungo l´asse longitudinale del velivolo, allora cosa succede?...il control computer dopo aver calcolato ed attivato le superfici di controllo ed aggiustato la potenza ai livelli richiesti per ottenere un bank costante aumenterá il bank angle. Raggiunto il bank desiderato (ad esempio 5 gradi) il pilota semplicemente rilascia il sidestik. Il sidestick torna nella posizione neutra e questo dice al control computer che non sono richiesti altri cambiamenti, mantieni l´attuale attitudine (si attitudine) del velivolo. Quindi il velivolo mantiene i 5 gradi di bank, mantenendo una altitudine (si altezza in questo caso) costante.

L´Airbus continuerá a volare circoli perfetti, mantenendo l´angolo di bank corrente e automaticamente aggiustando ogni variazione di lift aumentando o diminuendo il pitch senza ulteriori input da parte del pilota. Quando la heading desiderata é raggiunta il pilota muove lo stick nella posizione opposta, comandando un bank tale sull´asse longitudianle da riportare il velivolo diritto e allo stesso livello. Il pilota rilascia di nuovo lo stick.

curiositá: il massimo bank attorno all´asse longitudinale é 15 gradi per secondo, simile alla performance di un "jet fighter". Ma nell´impiego normale I plioti evitano tali valori per mantenere elevato il comfort dei pax. Comunque gli Airbus posono fare anche piú e ne sono testimone: se l´angolo di bank é incrementato a piú di 33 gradi e si rilascia in neutral il sidestick, il velivolo mantiene questa posizione fino a diverso comando del pilota. Il massimo é limitato a 67 gradi per i single aisle.


Passiamo adesso al cambio di altitudine. Sugli aerei convenzionali bisogna spingere o tirare il comando per cambiare la posizione degli elevatori, che in termini di movimenti risulta in uno specifico angolo di pitch. Per evitare il tirare e lo spingere del comando per raggiungere la nuova altitudine desiderata, il velivolo puó essere trimmato consentendo al pilota di riportare il comando (barra e volantino) in posizione neutra. Raggiunta l´altitudine desiderata il velivolo deve essere ri-trimmato. Inoltre durante una step climb tirando il comando, é essenziale non operare una eccessiva forza tale da creare un incremento dell´angolo d´attacco sino ad un punto dove le ali non producono piú una lift sufficiente tale da non controllare il velivolo per una mancanza di fluido laminare intorno le ali. Insomma per evitare lo stallo.

Sugli Airbus, tirando o spingendo il sidestick il pilota comanda un cambiamento di accelarazione: sotto una condizione di traiettoria costante, é applicato al velivolo, piloti e pax, 1 g come al suolo. Tirando il sidestik il pilota comanda un incremento della forza g; per esempio di 0.2 g passando cos´s da 1 g a 1.2 g.
Questo incremento di g é ottenuto routando intorno all´asse laterale del velivolo, che provocherá una lift del naso del velivolo.
La forza centrifuga quindi di questa rotazione é addizionata alla forza g normale per un totale di 1.2 g.

Se spingiamo il sidestik in avanti il pilota puó comandare per esempio una riduzione della forza g di 0.2 g a 0.8 g. Il velivolo quindi riduce la forza g per effetto della rotazione intorno all´asse laterale e posiziona giú il suo naso. Il cambio della forza g é proporzionale alla deflessione del sidestick.

Per iniziare una climb. il pilota dell´Airbus tira lo stick, comandando una forza g effettiva per esempio di 1.3 g. Il velivolo ruota intorno all´asse laterale ed aumenterá l´angolo di pitch costantemente e l´aereo inizierá ad alzare il muso, fino a quando il sidestick non verrá rilasciato. Stick in neutro vuol dire al control computer di mantenre il vettore corrente di salita. Su questo vettore la g force applicata sará 1 g. Evenutali cambi di configurazione (flap, gear) non hanno effetti sul vettore impostato..
spero di essere stato chiaro e sintetico avendo descritto i trati salienti del sistema..
ometto volutamente alcuni particolari come il Flight Envelope Protection ed il CFIT-maneuner (Controlled Flight into terrain) correlati al FBW airbus.

[MarcoGT]

Interessantissimo FAS, grazie 1000.

Una domanda (poi lo leggerò meglio tante altre volte, ma iniziamo da qui); qui dici:

Tutto ció é completamente diverso da come é implementato il meccanismo FlyByWire dei moderni Airbus (esclusi quindi i wide body)

Significa che A320Family a A330/A340 hanno FlyByWire diversi?
Inoltre, in un altro thread dicevi che nessuna macchina è uguale ad un'altra (ad esempio due A330) a livello di struttura, questo vale anche per la parte di avionica/elettronica/informatica o le "revision" sono più lente?

Grazie
Marco

[ciccioxx92]

FAS SANTO SUBITO!!!! Hai spiegato in parole davvero molto chiare il FBW del 320! Davvero stupendo!!

[b747-8]

Per iniziare una climb. il pilota dell´Airbus tira lo stick, comandando una forza g effettiva per esempio di 1.3 g. Il velivolo ruota intorno all´asse laterale ed aumenterá l´angolo di pitch costantemente e l´aereo inizierá ad alzare il muso, fino a quando il sidestick non verrá rilasciato. Stick in neutro vuol dire al control computer di mantenre il vettore corrente di salita. Su questo vettore la g force applicata sará 1 g. Evenutali cambi di configurazione (flap, gear) non hanno effetti sul vettore impostato..
spero di essere stato chiaro e sintetico avendo descritto i trati salienti del sistema..
ometto volutamente alcuni particolari come il Flight Envelope Protection ed il CFIT-maneuner (Controlled Flight into terrain) correlati al FBW airbus.

Scusami, FAS, ma in questa affermazione hai detto che cambi di configurazione del velivolo, come ad esempio avere i flap estesi e/o il carrello esteso non cambiano il vettore di salita, sarebbe a dire che, una volta rilasciato il side stick, mantiene lo stesso angolo di salita e quindi il vettore a prescindere se abbiamo azionato leva carrello o flap. Se vengono raggiunti vettori e quindi assetti che portino il velivolo a non avere più portanza (vedi stallo), come si comporta il sistema? E poi, in caso di azionamento dei flap (vedi in atterraggio, ad esempio, con abbassamento della velocità fino a quella di avvicimamento), il trim non modifica l'assetto del velivolo e quindi i relativi vettori? Grazie per la risposta .
b747-8

[Tony88]

Se vengono raggiunti vettori e quindi assetti che portino il velivolo a non avere più portanza (vedi stallo), come si comporta il sistema?

ci sono dei sistemi di sicurezza (protezioni) che in condizioni di perfetta efficenza di ben determinati sistemi non consentono al pilota determinati assetti (si da un punto di vista di beccheggio sia da un punto di vista di bank angle) che potrebbero portare a situazioni di volo anormali quali ad esempio lo stallo (una di queste per esempio è l'alpha floor; con questa, in determinate situazioni di angolo di incidenza/velocità critiche e quindi prossime allo stallo, porta i motori ad erogare la potenza massima TO/GA anche se il pilota non ha fisicamente mosso le manette)...

[flyingbrandon]

Scusami, FAS, ma in questa affermazione hai detto che cambi di configurazione del velivolo, come ad esempio avere i flap estesi e/o il carrello esteso non cambiano il vettore di salita, sarebbe a dire che, una volta rilasciato il side stick, mantiene lo stesso angolo di salita e quindi il vettore a prescindere se abbiamo azionato leva carrello o flap.
b747-8

in realta' cambia un po'....diciamo che di suo tende a tornare come era prima....
Ciao!

[stefflier]

Grazie 1000 per la risposta dettagliata.

Sugli aeromobili "convenzionali" il movimento dei comandi é trasformato in una deflessione lineare e "proporzionalmente diretta" del timone e delle superfici di controllo. Questo accade indipendentemente se l´input é trasmesso via cavo elettrico e poi azionato da sistemi idraulici o via cavo metallico.

Il B777 ad esempio ha una cloche FBW (non idraulica) ma del tutto convenzionale anche nel controllo delle superfici?

Quindi i control computer di Airbus compensano tutti questi cambiamenti ed applicano deflessioni delle superfici di controllo e della potenza automaticamente, sostituendo il pilota nelle su citate task di routine.

Insomma un autopilota esteso anche nella modalità manuale. Mi viene in mente un vecchio articolo di Volare in cui si diceva che nei primi passaggi sugli A320, i piloti, abituati al tradizionale, si sentivano "disconnessi dal sistema", soprattutto la stranezza di vedere le manette ferme con i giri N1 N2 variare sul display, con l'aggravante di non sentire i motori perché coperti dalle ventole di raffreddamento.

A vedere questo video:

sembrerebbe che il computer non compensi del tutto la turbolenza in atterraggio: mi sembra un... "mischiare la polenta" molto tradizionale

Per quanto riguarda le forze sullo stick, immagino non si tratti di una semplice molla che lo fa tornare in posizione neutra, vero?

Stefano

[dream]

Grazie 1000 per la risposta dettagliata.

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Il B777 ad esempio ha una cloche FBW (non idraulica) ma del tutto convenzionale anche nel controllo delle superfici?

Quindi i control computer di Airbus compensano tutti questi cambiamenti ed applicano deflessioni delle superfici di controllo e della potenza automaticamente, sostituendo il pilota nelle su citate task di routine.

Per quanto riguarda le forze sullo stick, immagino non si tratti di una semplice molla che lo fa tornare in posizione neutra, vero?

Stefano

Spero di NO!
Visto che anche sul simulatore di casa si può usare una tecnologia superiore alla semplice molla (vedi force feedback joystick).
Per stare in tema tecnico riporto un link autorevole
http://www.sti.nasa.gov/tto/spinoff1997/ch5.html

[JT8D]

E invece sì. Il sidestick è mantenuto in posizione neutra da un sistema di molle.
Anche la sensazione di "artificial feel" è data da un sistema di molle che progressivamente aumenta lo sforzo avvicinandosi al fine corsa.

Paolo

[dream]

fantastico!
Il pilota (o un tecnico su richiesta del pilota) può agire sul tensionamento delle molle ?
Oppure la s"ensazione" è studiata a tavolino per creare tale effetto?
C'è in giro qualche disegno?

grazie Paolo!