09.01.2007
aerokurier

Technik des AutopilotenDer Autopilot - Die Technik

Nur wenige Hersteller produzieren Autopiloten für die Allgemeine Luftfahrt. Das Grundmodell ist ein einachsiger Flugregler.

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Beim Einschalten des Einachsers wird Querstabilität ("roll mode") bewirkt. Kann der Automat dazu noch die Druckhöhe halten, handelt es sich um einen zweiachsigen Flugregler. Ist zusätzlich ein Gierdämpfer ("yaw damper") eingebaut, spricht man von einer dreiachsigen Anlage. Dieser "yaw damper" erhöht die Stabilität um die Hochachse.

Die Basisversionen moderner Varianten kann man stufenweise aufrüsten. Komplettsysteme lassen sich wahlweise auf VOR, GPS, RNAV oder auf das ILS aufschalten und mit vertikalen Funktionen wie Höhenhaltung oder vorgewählter Steig-/Sinkrate betreiben. Neben bewährter analoger Technik werden inzwischen auch digitale Autopiloten angeboten. Die Signalübertragung außerhalb der Zentraleinheit erfolgt aber weiterhin analog.

Eine Autopilotanlage besteht im Wesentlichen aus folgenden vier Untersystemen: Bedienelemente, Messwertgeber, Stell- und Korrekturglieder sowie der Fluglage-Überwachungsfunktion. Als Messwertgeber können ein elektrisch angetriebener Wendezeiger (S-TEC, Edo Air) oder ein künstlichen Horizont (Century, Bendix/King, Collins) dienen.

Die Schnittstelle zur Navigationsanlage ist der CDI ("course deviation indicator") beziehungsweise HSI ("horizontal situation indicator"). Vom Autopiloten werden die Signale der aktiv geschalteten Navigationsquelle (VOR, GPS, RNAV) verarbeitet.  

Stell- und Korrekturglieder

Die vom Autopiloten errechneten Korrekturwerte werden dem betreffenden Stellmotor übermittelt. Der "roll servo" verstellt die Querrudersteuerung. Ist eine Höhenhaltung eingerüstet, werden die Steuersignale zum "pitch servo" transferiert, der die Höhenrudersteuerung beeinflusst. Eine in allen Servos eingebaute Rutschkupplung ermöglicht manuelles Übersteuern der automatischen Fluglagekontrolle. Hierzu müssen erhebliche Handkräfte aufgebracht werden.

Höhenrudertrimmung

Bauartbedingt wird zwischen manueller elektrischer Höhenrudertrimmung und automatischer Trimmung unterschieden. Bei manuellen Anlagen muss im Falle einer angezeigten Misstrimmsituation (UP/DN) die Trimmung von Hand in die vorgegebene Richtung betätigt werden, bis die Anzeige wieder erlischt. Wird eine Vertrimmung in der Betriebsart "ALT" (Höhenhaltung) nicht rechtzeitig bemerkt, können beim Ausschalten des Autopiloten sehr große Höhensteuerkräfte auftreten. Durch den Überraschungseffekt kann man schnell in eine lebensgefährliche Situation geraten. 

Fluglage-Überwachungsfunktion

Unbeabsichtigte Abweichungen vom Sollwert werden registriert, gestoppt und korrigiert. Über den zuständigen Servo wird ein Ruderausschlag in entgegengesetzter Richtung generiert. Ist die ursprüngliche Fluglage wieder erreicht, hält der Servo an. Flugkommandoanlage ("flight director") Die für angewählte AP-Modi erforderlichen Fluglagekorrekturen werden im künstlichen Horizont mittels Kreuz- oder V-Balken-kommandoanzeige dargestellt. Die Steuerkommandos sind bei manuellen ILS-Anflügen eine große Arbeitsentlastung. Der Blick muss weniger oft zwischen Horizont und HSI hin- und herwandern. Wegen der hohen Investitionskosten beschränkt sich der Einsatz solch aufwändiger Systeme hauptsächlich auf Flugzeuge der Oberklasse.




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