In de begindagen van de luchtvaart moest de piloot voortdurend alert zijn. Het was belangrijk
Als de vlucht klein is, is hij niet zo grootprobleem. Maar met de ontwikkeling van de technologie en de mondialisering namen het bereik en de duur van vluchten toe. Hoe hard iemand het ook wil, het is moeilijk voor iemand om de concentratie gedurende langere tijd vast te houden. Dit is potentieel zeer gevaarlijk. Een vermoeid persoon zal fouten maken in zowel observaties als oordelen, wat op een ramp kan uitlopen.
Stuurautomaatsystemen: toen en nu
Het is om deze reden dat de stuurautomaatfunctieverscheen verrassend vroeg. Geloof het of niet, een van de eerste vliegtuigen die met een dergelijk systeem was uitgerust (zij het elementair volgens moderne normen) werd begin 1910 gebouwd door de Sperry Corporation.
Deze functie omvatte de aansluiting van een gyroscopischeeen koersindicator, ook een basisinstelling, stelde het vliegtuig in staat om gedurende langere tijd recht en horizontaal langs een vooraf ingestelde kompasrichting te bewegen zonder de volledige aandacht van de piloot. Zo'n eenvoudig apparaat bespaarde hem veel stress.
Autopilot-systemen worden steeds meergeavanceerder, en in de jaren dertig ontwikkelde het Royal Aircraft Institute in Groot-Brittannië een geavanceerder systeem. De Pilot Assistant gebruikte pneumatische roterende gyroscopen voor de daadwerkelijke vluchtcontrole.
In de toekomst werden de systemen geleverd met verbeterdebesturingsalgoritmen, servomechanismen en zelfs radionavigatiehulpmiddelen, waardoor vliegtuigen 's nachts of bij slecht weer autonoom konden vliegen. Al in 1947 steeg het C-53-vliegtuig van de Amerikaanse luchtmacht op, stak de Atlantische Oceaan over en landde, allemaal onder controle van de automatische piloot.
Nu grote vliegtuigen en vliegtuigen met 20passagiers en meer zijn wettelijk verplicht om een ingebouwd automatiseringssysteem te hebben. Het niveau varieert, maar de meeste bieden de zogenaamde drie-assige pitch-, roll- en yaw-controle van het voertuig.
Autopilot is niet zo "automatisch" als het klinkt.Er is geen robot die op de stoel van de piloot zit en op knoppen drukt terwijl de echte piloot slaapt. Het is gewoon een vluchtcontrolesysteem waarmee de piloot het vliegtuig kan besturen zonder constante handmatige controle. Kortom, het stelt de piloot in staat om zes uur lang van New York naar Los Angeles te vliegen zonder de stuurknuppels in te drukken.
Modern automatisch controlesysteemFlight Control System (AFCS) bestaat uit drie hoofdonderdelen: een computer die de vlucht bewaakt, verschillende snelle processors en een aantal sensoren op verschillende delen van het vliegtuig. Sensoren verzamelen gegevens uit het hele vliegtuig en sturen deze naar processors, die op hun beurt de computer vertellen wat wat is.
De stuurautomaat wordt enige tijd na het opstijgen geactiveerd en vóór de landing uitgeschakeld. De resolutie van deze software kan variëren van vliegtuig tot vliegtuig.
De automatische piloot kan het vliegtuig laten landen volgensde nodige commando's. Dit wordt een automatisch landingssysteem genoemd. Als het vliegtuig onder moeilijke omstandigheden probeert te landen, waarbij de mist het zicht volledig belemmert, wordt het vliegtuig binnen bepaalde veiligheidsparameters geland met behulp van het ILS (Instrument Landing System). In dergelijke gevallen zorgt de automatische piloot, die synchroon met andere vliegtuigsystemen werkt, voor een landing onder controle van de cockpit.
De systemen helpen het vliegtuig ook om hoogte te winnen,handhaaf cruise control en horizontale vlucht, en beheer de afdaling, nadering en uiteindelijke landing. Taxiën voor het opstijgen, daadwerkelijk landen en taxiën na de landing zijn nog steeds voorbehouden aan menselijke piloten. Autopilot-systemen worden ook uitgeschakeld tijdens extreme turbulentie.
Kortom, het succes van een automatische piloot hangt af van de kennis van een echte menselijke piloot.
In 2020 kondigde Airbus aan dat het met succes hadontwikkelde en testte een volledig autonoom startsysteem, het nieuws was zeer innovatief voor de industrie. De gebruikte technologie verschilt van de bestaande instrumentlandingssystemen die op moderne vliegtuigen worden gebruikt. Het systeem herkent beelden om het vliegtuig op de hartlijn van de startbaan te houden, de pitch en snelheid aan te passen en uiteindelijk het Airbus-testvliegtuig in de lucht te tillen. Dit is een belangrijke stap om het vliegtuig in de nabije toekomst volledig autonoom te maken.
Zijn er geen piloten nodig?
Gezien de hoge mate van complexiteit van moderneautomatische piloten, zou je kunnen denken dat piloten helemaal niet nodig zijn. Als het vliegtuig in theorie zelfstandig kan vliegen, waarom zijn ze dan nodig? Het blijkt dat hoewel het meeste werk kan worden gedelegeerd aan de automatische piloot, menselijke aanwezigheid nog steeds erg belangrijk is. In feite zal dit waarschijnlijk niet snel veranderen.
Een van de belangrijkste redenen is de algemene stemmingvliegtuigpassagiers en het grote publiek. Of je het nu toegeeft of niet, er is iets heel geruststellends aan een levende, intelligente mens die zo’n enorm voertuig in de lucht bestuurt (althans voorlopig). De meeste mensen willen de controle over iets dat hen theoretisch volledig zou kunnen doden, niet in de handen van een machine leggen.
Interessant zijn echter recente onderzoekenlaten zien dat het publieke sentiment over deze kwestie aan het veranderen is. In ieder geval voor sommige voertuigen. Uit opiniepeilingen uit 2019 bleek dat zeven op de tien consumenten van mening zijn dat autonome auto’s veiliger zijn dan auto’s die door een mens worden bestuurd. Het onderzoek werd uitgevoerd door ANSYS en er waren meer dan 22.000 mensen bij betrokken in de Benelux, China, Frankrijk, Duitsland, India, Italië, Japan, Spanje, Zweden, Groot-Brittannië en de VS. Toegegeven, dit onderzoek ging vooral over zelfrijdende auto's, maar het lijkt erop dat mensen bereid zijn voertuigen te vertrouwen die door computers worden bestuurd in plaats van door mensen.
Als het gaat om de drones van de toekomst, waren de meeste respondenten niet helemaal tegen het idee, maar wachtten ze liever tot de technologie geavanceerder werd.
Een andere reden waarom piloten nodig zijn, is:dat mensen onder bepaalde omstandigheden zelf betere 'beslissingsmachines' worden dan computers. Ondanks al zijn complexiteit is het nog steeds niet te vergelijken met de complexe computer in de menselijke schedel. Onze hersenen kunnen een enorme hoeveelheid informatie tegelijkertijd opnemen, snelle beslissingen nemen en on-the-fly improviseren. Deze flexibiliteit is ongelooflijk moeilijk, zo niet onmogelijk, te repliceren op een machine.
Bovendien kunnen er, gezien de zeer chaotische vliegomgeving, vaak ongebruikelijke situaties ontstaan waarin de gecontroleerde en gecontroleerde machine geen beslissingen kan nemen.
In 2010 bijvoorbeeld, een Qantas-vliegtuig met 450passagiers kregen tijdens de vlucht een ernstige storing. Door het falen van de motorrotor waren delen ervan verspreid over het vliegtuig, waardoor verschillende kritieke vliegtuigsystemen werden beschadigd, waaronder het landingsgestel. Het vluchtcontrolesysteem aan boord werd overspoeld met crashfouten en berichten die niet tegelijkertijd konden worden afgehandeld. De piloten aan de besturing (evenals de off-duty experts die zich onder de passagiers bevonden) konden improviseren en het vliegtuig met succes landen. Hoewel het heel goed mogelijk is dat het stuurautomaatsysteem een manier vond om hetzelfde te doen, waren het snel denken en het vermogen om te improviseren die die dag honderden levens hebben gered.
Dus wat is veiliger?
Vandaag is de vlucht een van de meestveilige manieren om te reizen. Sinds ongeveer 1970 is het aantal ongevallen met commerciële vliegtuigen (vliegtuigen met meer dan 19 passagiers aan boord) geleidelijk afgenomen. In 2019 was het aantal dodelijke ongevallen per miljoen vluchten 12 keer afgenomen in vergelijking met 1970.
De reden is de verbetering van technologie en meerstrikte regulering van de luchtvaartindustrie, waardoor de betrouwbaarheid en mogelijkheden van de automatische piloot worden verbeterd. Op basis van de statistieken voor 2019, het laatste "normale" jaar voor het evalueren van vluchtstatistieken (het jaar voor de pandemie), is de kans om te overlijden bij een vliegtuigongeluk vrijwel nihil.
Tegelijkertijd, volgens de Nationale Raadveiligheid in de Verenigde Staten (een van de landen met de meeste auto's per hoofd van de bevolking), in de afgelopen 10 jaar was het sterftecijfer door personenauto's 1.696 keer hoger dan bij het vliegen met het vliegtuig. Waarom zijn er auto's met automatische piloot, maar hebben vliegtuigen nog steeds piloten nodig?
Autonome technologieën in voertuigen,hoewel indrukwekkend, staan ze nog in de kinderschoenen en zijn ze niet immuun voor fouten. Dit is echter aan het veranderen nu machinaal leren een steeds belangrijker onderdeel van dergelijke systemen wordt.
Hoe dicht zijn we bij een volledig autonome vlucht?
Zodra automatische pilootsystemen zijn ontwikkeld, getest en vertrouwd door organisaties als de FAA, zal de rol van menselijke piloten in de loop van de tijd afnemen.
We zullen het echter waarschijnlijk nooit zieneen toekomst als er geen getrainde persoon in de cockpit van een commercieel vliegtuig zit. Zelfs in de veronderstelling dat alle technische problemen zijn verholpen en de stuurautomaten zich kunnen aanpassen aan situaties zoals mensen, zullen passagiers zich waarschijnlijk veiliger voelen in de wetenschap dat er een persoon in de cockpit zit die zogenaamd de situatie onder controle heeft.
Maar als het gaat om bezorgingsdrones, militaire drones en misschien zelfs militaire vliegtuigen, is een onbemande, volledig autonome toekomst waarschijnlijk onvermijdelijk.
Lees verder
Midden in de Stille Oceaan is een enorm "zwart gat" gevonden. Het netwerk vraagt zich af wat het is
Duikers hebben de schatten van het legendarische "Eiland van Goud" gevonden. Artefacten kosten miljoenen dollars
AI lost een biologisch probleem op waar wetenschappers al 50 jaar mee worstelen
ANSYS is een universeel softwaresysteemeindige-elementenanalyse, die de afgelopen 30 jaar bestaat en is ontwikkeld, is behoorlijk populair bij specialisten op het gebied van geautomatiseerde technische berekeningen en FE voor het oplossen van lineaire en niet-lineaire, stationaire en niet-stationaire ruimtelijke problemen van de mechanica.
FAA (Federal Aviation Administration) - Federal Aviation Administration van de Verenigde Staten.
bank(Rollen)Toonhoogte(Toonhoogte)Yaw(Course, Yaw) - drie rotatiehoeken die overeenkomen met drie Euler-hoeken, die de oriëntatie van het voertuig specificeren ten opzichte van het normale coördinatensysteem (ten opzichte van het traagheidsmiddelpunt langs drie assen).
Servomechanisme -conventionele DC-motor met ingebouwdeservobesturingen en versnellingsbakken. De werking is gebaseerd op een feedbacksysteem, waarin een uitgangssignaal wordt ingevoerd met informatie over positie, snelheid, versnelling of verplaatsing. De gegevens worden verzonden door het correctie-element en de versterker naar de uitvoerende eenheid - aandrijving of elektromotor.