На зорі авіації від пілота потрібно постійно перебувати в стані підвищеної готовності. Важливо було
Коли політ невеликий, це не така великапроблема. Але з розвитком технологій та глобалізацією, збільшувалася і дальність та час польотів. За всього бажання людині важко зберігати концентрацію протягом тривалих періодів часу. Потенційно це дуже небезпечно. Втомлена людина помилятиметься як у спостереженнях, так і в судженнях, що може закінчитися катастрофою.
Системи автопілота: тоді і зараз
Саме тому функція автопілотаз'явилася напрочуд рано. Важко повірити, але один із перших літаків, який оснастили такою системою (хоч і елементарною за сучасними мірками), збудувала компанія Sperry Corporation на початку 1910-х років.
Ця функція включала підключення гіроскопічногопокажчика курсу, а також базове налаштування дозволяло літальному апарату рухатися прямо і горизонтально за попередньо встановленим пеленгом компаса протягом тривалих періодів часу без повної уваги пілота. Такий простий пристрій позбавив його великого навантаження.
Системи автопілота згодом ставали всіНайбільш складними, і в 1930-х роках Королівський авіабудівний заклад у Великій Британії розробив більш досконалу систему. Система "Помічник пілота" використовувала гіроскопи з пневматичним обертанням для фактичного керування польотом.
Надалі системи поставлялися з покращенимиалгоритмами управління, сервомеханізмами і навіть засобами радіонавігації, що дозволило літакам автономно літати вночі або погано. Вже 1947 року літак C-53 ВПС США злітав, перетинав Атлантику і приземлявся, все це повністю під контролем автопілота.
Зараз великі літаки та повітряні судна з 20пасажирами та більше за законом повинні мати вбудовану систему автоматизації. Її рівень відрізняється, але більшість із них забезпечує так зване тривісне управління тангажом, креном та нишпоренням апарату.
Автопілот не такий "автоматичний", як здається.Немає робота, який сидить у кріслі пілота і тисне кнопки, доки справжній пілот спить. Це просто система керування польотом, яка дозволяє пілоту керувати літаком без постійного ручного керування. По суті, він дозволяє пілоту літати з Нью-Йорка до Лос-Анджелеса, не натискаючи на важелі управління протягом шести годин поспіль.
Сучасна автоматична система керуванняпольотом (AFCS, Automatic Flight Control System) складається з трьох основних частин: комп'ютера, який спостерігає за польотом, кількох високошвидкісних процесорів та низки датчиків, розміщених на різних частинах літака. Датчики збирають дані з усього літака та відправляють їх процесорам, які, у свою чергу, повідомляють комп'ютер, що до чого.
Автопілот активується через деякий час після зльоту та вимикається перед посадкою. Дозвіл цього програмного забезпечення може відрізнятися від літака до літака.
Автопілот може посадити літак відповідно донеобхідними командами. Це називається системою автоматичної посадки. Якщо літак намагається приземлитися у складних умовах, за наявності туману, що повністю закриває приціл, посадка літака виконується відповідно до певних параметрів безпеки за допомогою системи ILS (Instrument Landing System). У разі автопілот, діючи синхронно коїться з іншими системами літака, забезпечує посадку під контролем кабіни екіпажу.
Також системи допомагають літаку набирати висоту,підтримувати круїз-контроль та горизонтальний політ, а також керувати зниженням, заходом на посадку та заключними етапами посадки. Руління перед зльотом, фактична посадка і руління після приземлення, як і раніше, є прерогативою пілотів-людей. Системи автопілота також вимикаються під час екстремальної турбулентності.
По суті успіх автопілота залежить від знань реальної пілота-людини.
У 2020 році Airbus оголосила, що успішнорозробила та випробувала повністю автономну злітну систему, для промисловості новина була дуже новаторською. Технологія, що використовується, відрізняється від існуючих систем посадки по приладах, які поширені на сучасних авіалайнерах. Система розпізнає зображення, щоб утримувати літак на центральній лінії злітно-посадкової смуги, регулювати тангаж, швидкість і нарешті піднімає випробувальний літак Airbus у повітря. Це важливий крок до того, щоб у недалекому майбутньому зробити літак повністю автономним.
Пілоти будуть непотрібні?
З урахуванням високого рівня складності сучаснихАвтопілотів, можна подумати, що пілоти не потрібні зовсім. Якщо літак теоретично може літати сам, навіщо вони потрібні? Виявляється, хоча більшу частину роботи можна делегувати автопілоту, присутність людини, як і раніше, дуже важлива. Насправді навряд чи це зміниться найближчим часом.
Одна з головних причин – це загальний настрійпасажирів літака та громадськості в цілому. Визнаєте ви це чи ні, є щось дуже обнадійливе в тому, що жива розумна людина керує таким величезним транспортом у повітрі (принаймні поки що). Більшість людей не хочуть довіряти контроль над чимось, що теоретично може вбити їх повністю в руки машини.
Цікаво, однак, що недавні дослідженняпоказують, що настрій громадськості із цього приводу змінюється. Принаймні щодо деяких транспортних засобів. Опитування громадської думки, проведені ще в 2019 році, показали, що 7 із 10 споживачів вважають, що автономні автомобілі безпечніші, ніж ті, якими керує людина. Опитування провела система ANSYS, і в ньому взяли участь понад 22 000 осіб у країнах Бенілюксу, Китаї, Франції, Німеччині, Індії, Італії, Японії, Іспанії, Швеції, Великій Британії та США. Звичайно, це опитування було здебільшого присвячене безпілотним автомобілям, але, схоже, люди готові довіряти транспортним засобам, які обслуговуються комп'ютером, а не людьми.
Коли справа доходить до безпілотних літаків майбутнього, більшість респондентів не повністю чинили опір цій ідеї, але хотіли б почекати, поки технологія стане більш просунутою.
Ще одна причина, чому пілоти потрібні, полягає втому, що за певних обставин люди самі стають кращими «машинами для прийняття рішень», ніж комп'ютер. Незважаючи на всю його складність, він все одно не зрівняється зі складним комп'ютером у черепі людини. Наш мозок може сприймати величезну кількість інформації одночасно, приймати швидкі рішення та імпровізувати на льоту. Таку гнучкість неймовірно складно відтворити машиною, якщо взагалі можливо.
Більше того, враховуючи вкрай хаотичне середовище польоту, часто можуть виникати нестандартні ситуації, в яких регульована та керована машина не здатна приймати рішення.
Наприклад, у 2010 році літак Qantas з 450пасажирами одержав серйозну несправність у польоті. Через виходу з ладу ротора двигуна його частини розлетілися по всьому літаку, пошкодивши кілька критично важливих систем літака, зокрема шасі. Бортова система управління польотом була перевантажена аварійними помилками та повідомленнями, з якими неможливо було впоратися одночасно. Пілоти за штурвалом (а також експерти поза чергуванням, які були серед пасажирів) змогли імпровізувати та успішно посадити літак. Хоча цілком можливо, що система автопілота знайшла спосіб зробити те саме, саме швидке мислення і здатність імпровізувати врятували того дня сотні життів.
То що ж безпечніше?
На сьогоднішній день політ — один із самихбезпечних способів подорожувати. Приблизно з 1970 року кількість авіаційних пригод за участю комерційних літаків (літаків із більш ніж 19 пасажирами на борту) поступово знижувалася. До 2019 року кількість нещасних випадків зі смертельними наслідками на мільйон рейсів знизилася у 12 разів порівняно з 1970 роком.
Причина — вдосконалення технологій і більшесуворе регулювання авіаційної промисловості, підвищення надійності та можливостей автопілота. З огляду на статистику за 2019 рік, який є останнім «нормальним» роком для оцінки статистики польотів (рік перед пандемією), шанси померти в авіакатастрофі практично дорівнюють нулю.
При цьому, за даними Національної радибезпеки США (одна з країн, де на душу населення припадає найбільше автомобілів), за останні 10 років рівень смертності при використанні легкових автомобілів був у 1606 разів вищим, ніж при польоті на літаку. Чому автомобілі з автопілотом є, а літакам все ще потрібні пілоти?
Автономні технології у транспортних засобах,хоча й вражають, все ще перебувають у зародковому стані та не застраховані від помилок. Проте ситуація змінюється, оскільки машинне навчання стає дедалі важливішим компонентом таких систем.
Наскільки ми близькі до автономного польоту?
Як тільки системи автопілота будуть розроблені, протестовані та користуватимуться довірою таких організацій, як FAA, роль пілотів-людей з часом скорочуватиметься.
Тим не менш, ми, мабуть, ніколи не побачимомайбутнє, коли в кабіні комерційного літака не буде навченої людини. Навіть якщо припустити, що всі технічні проблеми усунуть та автопілоти зможуть адаптуватися до ситуацій як люди, пасажири, ймовірно, почуватимуться у більшій безпеці, знаючи, що в кабіні є людина, яка нібито контролює ситуацію.
Але коли йдеться про дрони доставки, військові дрони і, можливо, навіть військові літаки, безпілотне, повністю автономне майбутнє, ймовірно, неминуче.
Читати далі
Величезну «чорну дірку» виявили серед Тихого океану. У мережі гадають, що це
Дайвери знайшли скарби легендарного "Острова золота". Артефакти коштують мільйони доларів
ІІ вирішив біологічне завдання, над яким вчені билися 50 років.
ANSYS - універсальна програмна системазвичайно-елементного аналізу, що існує і розвивається протягом останніх 30 років, є досить популярною у фахівців у сфері автоматизованих інженерних розрахунків та КЕ вирішення лінійних та нелінійних, стаціонарних та нестаціонарних просторових завдань механіки.
FAA (The Federal Aviation Administration) - Федеральне управління цивільної авіації США.
Крен(Roll),Тангаж(Pitch),Ризикання(Курс, Yaw) — три кути повороту, що відповідають трьом кутам Ейлера, які задають орієнтацію апарату щодо нормальної системи координат (щодо його центру інерції за трьома осями).
Сервомеханізмзвичайний двигун постійного струму із вбудованимисервоконтролерів та коробок передач. В основі його роботи лежить система зворотного зв'язку, в яку вводиться вихідний сигнал, що несе інформацію про позицію, швидкість, прискорення або зміщення. Дані передаються коригуючим елементом та підсилювачем у виконавчий агрегат – привід або електродвигун.