Das Cockpit eines Flugzeugs ist ein typischer Standort für avionische Geräte, einschließlich Steuerungs-, Überwachungs-, Kommunikations-, Navigations-, Wetter- und Antikollisionssysteme. Die meisten Flugzeuge versorgen ihre Avionik mit 14- oder 28-Volt-Gleichstromsystemen. Größere und anspruchsvollere Flugzeuge (z. B. Verkehrsflugzeuge oder militärische Kampfflugzeuge) haben jedoch Wechselstromsysteme, die mit 400 Hz und 115 Volt Wechselstrom arbeiten. Es gibt mehrere große Anbieter von Flugavionik, darunter Panasonic Avionics Corporation, Honeywell (zu dem jetzt Bendix/King gehört), Universal Avionics Systems Corporation, Rockwell Collins (jetzt Collins Aerospace), Thales Group, GE Aviation Systems, Garmin, Raytheon, Parker Hannifin, UTC Aerospace Systems (jetzt Collins Aerospace), Selex ES (jetzt Leonardo S.p.A.), Shadin Avionics und Avidyne Corporation.
Internationale Normen für Avionikausrüstungen werden vom Airlines Electronic Engineering Committee (AEEC) ausgearbeitet und von ARINC veröffentlicht.
KommunikationEdit
Die Kommunikation verbindet das Flugdeck mit dem Boden und das Flugdeck mit den Passagieren. Die Kommunikation an Bord erfolgt über Lautsprecheranlagen und Flugzeug-Intercoms.
Das VHF-Luftfahrtkommunikationssystem arbeitet auf dem Frequenzband von 118,000 MHz bis 136,975 MHz. Die Abstände zwischen den einzelnen Kanälen betragen in Europa 8,33 kHz, in anderen Ländern 25 kHz. VHF wird auch für die Kommunikation auf Sicht verwendet, z. B. von Luftfahrzeug zu Luftfahrzeug und von Luftfahrzeug zu ATC. Dabei wird Amplitudenmodulation (AM) verwendet, und das Gespräch wird im Simplex-Modus geführt. Die Kommunikation zwischen Flugzeugen kann auch über HF (insbesondere bei transozeanischen Flügen) oder über Satellitenkommunikation erfolgen.
Luftnavigation ist die Bestimmung von Position und Richtung auf oder über der Erdoberfläche. Die Avionik kann Satellitennavigationssysteme (wie GPS und WAAS), INS (Trägheitsnavigationssystem), bodengestützte Funknavigationssysteme (wie VOR oder LORAN) oder eine beliebige Kombination davon verwenden. Einige Navigationssysteme wie GPS berechnen die Position automatisch und zeigen sie der Flugbesatzung auf beweglichen Karten an. Bei älteren bodengestützten Navigationssystemen wie VOR oder LORAN muss der Pilot oder Navigator den Schnittpunkt der Signale auf einer Papierkarte einzeichnen, um die Position des Flugzeugs zu bestimmen; moderne Systeme berechnen die Position automatisch und zeigen sie der Flugbesatzung auf beweglichen Karten an.
MonitoringEdit
Die ersten Andeutungen von Glascockpits tauchten in den 1970er Jahren auf, als flugtaugliche Kathodenstrahlröhren-Bildschirme (CRT) elektromechanische Anzeigen, Messgeräte und Instrumente zu ersetzen begannen. Als „gläsernes“ Cockpit bezeichnet man die Verwendung von Computermonitoren anstelle von Messgeräten und anderen analogen Anzeigen. Die Flugzeuge erhielten immer mehr Anzeigen, Zifferblätter und Informationsanzeigen, die schließlich um den Platz und die Aufmerksamkeit der Piloten konkurrierten. In den 1970er Jahren verfügte ein durchschnittliches Flugzeug über mehr als 100 Cockpit-Instrumente und -Bedienelemente. 1985 wurden mit dem Privatjet Gulfstream G-IV erste Glascockpits eingeführt. Eine der größten Herausforderungen bei Glascockpits besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen automatischer Steuerung und manueller Bedienung durch den Piloten zu finden. Im Allgemeinen wird versucht, den Flugbetrieb zu automatisieren und gleichzeitig den Piloten ständig auf dem Laufenden zu halten.
Flugzeug-FlugsteuerungssystemBearbeiten
Flugzeuge verfügen über Mittel zur automatischen Steuerung des Fluges. Der Autopilot wurde erstmals von Lawrence Sperry während des Ersten Weltkriegs erfunden, um Bomberflugzeuge stabil genug zu fliegen, um genaue Ziele aus 25.000 Fuß Höhe zu treffen. Als er erstmals vom US-Militär eingesetzt wurde, saß ein Honeywell-Ingenieur mit einem Bolzenschneider auf dem Rücksitz, um den Autopiloten im Notfall abzuschalten. Heutzutage sind die meisten Verkehrsflugzeuge mit Flugsteuerungssystemen ausgestattet, um Pilotenfehler und die Arbeitsbelastung beim Start und bei der Landung zu verringern.
Die ersten einfachen Autopiloten für Verkehrsflugzeuge dienten zur Steuerung von Kurs und Höhe und hatten nur begrenzte Befugnisse, z. B. für den Schub und die Flugsteuerflächen. Bei Hubschraubern wurde die Autostabilisierung in ähnlicher Weise eingesetzt. Die ersten Systeme waren elektromechanisch. Das Aufkommen von Fly-by-Wire und elektrobetätigten Flugflächen (anstelle der traditionellen hydraulischen) hat die Sicherheit erhöht. Wie bei den Anzeigen und Instrumenten hatten auch die kritischen elektromechanischen Geräte eine begrenzte Lebensdauer. Bei sicherheitskritischen Systemen wird die Software sehr streng geprüft.
TreibstoffsystemeBearbeiten
Das Treibstoffmengen-Anzeigesystem (FQIS) überwacht die Treibstoffmenge an Bord. Mit Hilfe verschiedener Sensoren wie Kapazitätsröhren, Temperatursensoren, Densitometern & Füllstandssensoren berechnet der FQIS-Computer die an Bord verbleibende Treibstoffmenge.
Fuel Control and Monitoring System (FCMS) meldet die an Bord verbleibende Treibstoffmenge auf ähnliche Weise, steuert aber durch die Steuerung von Pumpen & Ventilen auch den Treibstofftransfer zwischen verschiedenen Tanks.
- Betankungssteuerung, um eine bestimmte Gesamtmenge an Treibstoff zu laden und automatisch zu verteilen.
- Transfers während des Fluges zu den Tanks, die die Triebwerke versorgen. Z.B. vom Rumpf zu den Flügeltanks
- Schwerpunktsteuerung überträgt von den Hecktanks (Trimmtanks) nach vorne zu den Flügeln, wenn der Treibstoff verbraucht ist
- Kraftstoff in den Flügelspitzen halten (um zu verhindern, dass sich die Flügel durch den Auftrieb im Flug verbiegen) & nach der Landung in die Haupttanks übertragen
- Kraftstoffabwurf während eines Notfalls steuern, um das Flugzeuggewicht zu reduzieren.
KollisionsvermeidungssystemeBearbeiten
Zusätzlich zur Flugsicherung verwenden die meisten großen Transportflugzeuge und viele kleinere Flugzeuge ein Verkehrswarn- und Kollisionsvermeidungssystem (Traffic Alert and Collision Avoidance System, TCAS), das die Position von Flugzeugen in der Nähe erkennen und Anweisungen zur Vermeidung eines Zusammenstoßes in der Luft geben kann. Kleinere Flugzeuge können einfachere Verkehrswarnsysteme wie TPAS verwenden, die passiv sind (sie fragen die Transponder anderer Flugzeuge nicht aktiv ab) und keine Hinweise zur Konfliktlösung geben.
Um kontrollierte Flüge ins Gelände (CFIT) zu vermeiden, verwenden Flugzeuge Systeme wie Bodennäherungswarnsysteme (GPWS), die Radarhöhenmesser als Schlüsselelement verwenden. Einer der größten Schwachpunkte von GPWS ist das Fehlen von „Look-ahead“-Informationen, da es nur die Höhe über dem Gelände „Look-down“ liefert. Um diese Schwäche zu überwinden, verwenden moderne Flugzeuge ein Terrain Awareness Warning System (TAWS).
FlugschreiberBearbeiten
Kommerzielle Flugzeugcockpitdatenschreiber, allgemein als „Black Boxes“ bekannt, speichern Fluginformationen und Audio aus dem Cockpit. Sie werden oft nach einem Absturz aus einem Flugzeug geborgen, um Steuerungseinstellungen und andere Parameter während des Vorfalls zu ermitteln.
WettersystemeBearbeiten
Wettersysteme wie Wetterradar (typischerweise Arinc 708 in Verkehrsflugzeugen) und Blitzdetektoren sind wichtig für Flugzeuge, die nachts oder unter Instrumentenwetterbedingungen fliegen, bei denen es den Piloten nicht möglich ist, das Wetter vorauszusehen. Starke Niederschläge (wie sie vom Radar erfasst werden) oder schwere Turbulenzen (wie sie von der Blitzaktivität erfasst werden) sind beides Anzeichen für starke konvektive Aktivität und schwere Turbulenzen, und die Wettersysteme ermöglichen es den Piloten, diese Gebiete zu umfliegen.
Blitzdetektoren wie das Stormscope oder der Strikefinder sind inzwischen so preiswert, dass sie für Leichtflugzeuge praktisch sind. Zusätzlich zur Radar- und Blitzortung sind jetzt Beobachtungen und erweiterte Radarbilder (wie NEXRAD) über Satellitendatenverbindungen verfügbar, so dass Piloten die Wetterbedingungen weit über die Reichweite ihrer eigenen Bordsysteme hinaus sehen können. Moderne Displays ermöglichen die Integration von Wetterinformationen mit beweglichen Karten, Gelände und Verkehr auf einem einzigen Bildschirm, was die Navigation erheblich vereinfacht.
Moderne Wettersysteme umfassen auch die Erkennung von Windscherungen und Turbulenzen sowie Gelände- und Verkehrswarnsysteme. Avioniksysteme für das Wetter im Flugzeug sind vor allem in Afrika, Indien und anderen Ländern beliebt, in denen der Flugverkehr ein wachsender Markt ist, die Bodenunterstützung jedoch nicht so gut entwickelt ist.
FlugzeugmanagementsystemeBearbeiten
Es gibt eine Entwicklung hin zu einer zentralen Steuerung der zahlreichen komplexen Systeme, mit denen Flugzeuge ausgestattet sind, einschließlich der Triebwerksüberwachung und -steuerung. Zustands- und Nutzungsüberwachungssysteme (HUMS) werden in die Flugzeugmanagementcomputer integriert, um die Wartungsmitarbeiter frühzeitig vor Teilen zu warnen, die ausgetauscht werden müssen.
Das integrierte modulare Avionikkonzept schlägt eine integrierte Architektur mit Anwendungssoftware vor, die über eine Reihe gemeinsamer Hardwaremodule portabel ist. Es wurde in Kampfflugzeugen der vierten Generation und in der neuesten Generation von Verkehrsflugzeugen eingesetzt.