Flugassistenzsysteme

Forschungsbereich Notlandeassistenzsysteme

Foto: FernUniversität

Der Ausfall des Flugzeugantriebs stellt für jeden Piloten ein großes Problem dar und erfordert schnelles und zielgerichtetes Handeln. Es gibt verschiedene Gründe, weshalb der Antrieb vollständig ausfallen kann. z. B. ein Vogelschlag bei allen Triebwerken wie beim Flug UA 1549 mit einem Airbus 320 im Jahre 2009 und der anschließenden Notlandung durch Kapitän Sullenberger im Hudson River. Bei Sportflugzeugen genügt oft schon ein einziges technisches Problem am Motor, um die Notsituation herbeizuführen. Leider ist hier oft auch Treibstoffmangel die Ursache.

Während beim Segelflug grundsätzlich kein Motor vorgesehen ist, wird auch ein normales Flugzeug nach dem Ausfall des Antriebs zum Segelflugzeug. Die Aufgabe des Piloten ist es dann, im Gleitflug einen geeigneten Flugpfad zu fliegen, so dass das Flugzeug in einer passenden Höhe am Beginn einer Landebahn ankommt. Hierbei muss der Pilot die Gleitflugeigenschaften des Flugzeugs und insbesondere bei langsam fliegenden Flugzeugen auch die momentane Windsituation berücksichtigen (dies ist bei Drohnen besonders wichtig). Da sich die Gleitflugeigenschaften sich im Kurven- und im Geradeausflug erheblich voneinander unterscheiden, ist die Festlegung eines Flugpfads schwierig.

Es ist offensichtlich, dass ein Pilot sehr viel Erfahrung haben muss, um alle o. g. Einflussfaktoren bei der Festlegung eines passenden Flugpfads zu berücksichtigen. Da eine schnelle Entscheidung für eine von meist sehr vielen möglichen Landebahnen getroffen werden muss und viele Einflussgrößen wie Wind und Flugverhalten nur intuitiv geschätzt werden können, ist die Gefahr groß, dass die Notlandung misslingt. Eine getroffene Entscheidung ist kaum noch zu korrigieren, denn es gibt nur einen Versuch. So blieb Sullenberger eine extrem kurze Zeit für seine Entscheidung und es war schließlich nur noch möglich, das Flugzeug im Hudson River zu landen - eine glücklicherweise richtige Entscheidung.

Engine-out Emergency Landing Assistant (ELA)

Zum ELA-Verfahren (Videos)

Emergency Landing Field Identification (ELFI)

Zum ELFI-Verfahren

  • Die dem ELA-Verfahren zugrunde liegenden Flugzeugmodelle sind bewusst sehr einfach gehalten, um eine hohe Geschwindigkeit bei der Berechnung der Gleitpfade zu erzielen. Sie basieren im Wesentlichen auf den Sinkraten im Geradeaus- und Kurvenflug mit verschiedenen Rollwinkeln. Die zugehörigen optimalen Gleitgeschwindigkeiten werden in Abhängigkeit der Randbedingen (z.B. Windrichtung und -geschwindigkeit) ermittelt. Wegen dieses sehr vereinfachten Flugmodells muss evaluiert werden, wie sich ELA-Gleitpfade in realen Szenarien bewähren. Hierzu werden Simulationssysteme mit wachsender Realitätsnähe eingesetzt, indem Flugsimulationen in Matlab und X-Plane 11 durchgeführt werden. Während ein menschlicher Pilot die Auswirkungen der vereinfachten Flugzeugmodelle sehr gut kompensiert, kann er nur relativ wenige Gleitpfade pro Zeiteinheit testen. Daher werden für die o.g. Simulatoren auch Autopiloten entwickelt, die sowohl eine objektivere als auch umfangreichere Auswertung ermöglichen. Anhand der Simulationen wird ermittelt, in welchen Fällen ELA das beschädigte Flugzeug sicher an eine Landebahn leitet. Außerdem wird der Einfluss fehlerhafter Windschätzungen sowohl mit der offline- als auch der online-Variante von ELA untersucht. Nach einem erfolgreichen Abschluss der simulationsbasierten Evaluation, sollen auch Testflüge mit richtigen Flugzeugen durchgeführt werden. Wie bei den Simulationen werden sowohl Flächenflugzeuge als auch Drehflügler untersucht.

  • Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann
    Marius Klein, M. Sc.
    Andreas Klos, M. Sc.
    Dipl.-Ing. David Osten
    René Titze, M. Sc.

Webmaster | 11.10.2019