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これからのフライト・コントロール・システム
平成20年10月
(株) 航空システム研究
炭田 潤一郎
2008/11/26
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AerSpace Systems
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General Discussion on
-Fault Immune Total Aircraft System
SYSTEM
- Ultra High
Reliability
:10-12
CONTROL
-Intelligent
:Autonomous
:Reconfiguration
HUMAN
“Min. Human Interfaces” is an important approach
Intuitive Interfaces
Pilot Role : Flight Director
Fault Immune System Continuous operation
Continuous operation
Accidents:
Approaching to 10-8
Human Error
; 67% (TBC)
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GENERAL DISCUSSION ON
FAULT IMMUNE FLT. CON. SYSTEM
Sensors
Actuators
Computers
Data Bus
Other
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10-12 Failure/ Hour
for a critical failure
<Fault Tolerant Design>
Control Laws ; Fault Immune
<More Autonomous> thru Reconfiguration
Pilot Interface ; Intuitive Inputs & Recognitions
Systems
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フライト・コマンド・システムと直感的コックピット・システム
自律制御
ATC
適応
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高信頼性ハードウェア・システム
センサ
コンピュータ
アクチュエータ
メカニカル・システム
コックピット・システム
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高信頼性システム設計
メカニカル・システム / 全般
- FAR , Do-178 , RTCA
“Extremely Improbable” ; 10-9
- MIL-SPEC , MIL-STD
<高度な信頼性設計と、システム故障率の低減>
対象: センサ、コンピュータ、アクチュエータ、データ・バス、メカニカル系、等の各システム
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< China Airline 8.20.2007 @ Okinawa >
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SENSORS OF THE SYSTEM (1)
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Skewed Array Sensor /
Parity Check Measurement: m=H・w + e
Parity = V・e
where V・H = 0
H : Form Matrix
w : 3 Axis Transform.
Factor
e : Noise
If m=Hw+e+ejb
P=Ve+Vjb
4 Redundancy * 3 Axis=12 Parts
6 Parts
Current status:
Strapdown + Skew
; 10-13
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SENSORS OF THE SYSTEM (2)
Virtual/Analytical
Redundancy
- State Observer
- Kalman Filter
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Integrated Sensor System
- Redund. Managemt
with Virtual Sensor- Fusion
Aircraft
Estimator
Controller
Accel.
Rate
Attitude
Vel.
Alt.
Others
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高信頼性システム設計– コンピュータ
B-777: 3重系/dissimilar ソフト
(: 高い自己故障発見能力がベース)
A-340: 3重+2重
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Flexible Actuation system :
3重 フライト・コントロール系+
3重 アクチュエータ・コントロール系
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高信頼性システム設計– アクチュエータ
EHA / Electro-Hydro Actuator
- A380, F-35,
EMA
/ Electro- Mechanical Actuator
アクチュエーション・システム・コントロール・コンピュータ
- ACE /Actuator Control Electronics
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< F-18 >
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ACTUATORS / COMPUTERS OF THE SYSTEM
Dispersed Arranged, with Simplex Actuators
- Many Control Surfaces / Actuation Points
- Elastic Structure / Morphing Aircraft
Grouped Effectors Control each of 3 Axis
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; Flexible Actuation System
Sensors
Computers
Flex.
Actuation
Pitch
Roll
Yaw
Effectors
<Flexible Actuation System>
Engines
~10-13current
practice
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コックピット・システム
直感的表示 / 2次元、3次元
/ EGPWS
/ Glass Cockpit
自律飛行制御モニタ
円滑なパイロット入力
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AerSpace Systems
A380 コックピット
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自律システムとパイロットの関係
Superimposing
- for tailoring the control to the feeling
of the pilot
Overriding
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Pilot Control
Autonomous Control
- Superimpose (full time)
- Override (by switch)
Aircraft
Movement
<Commander & Full Time Participation>
Single Pilot with
Fault Immune System
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ATCとのインタフェース
デジタル・インターフェース (機体システムとの)
- ボイス・コミニュケーションのコード化
- パターン化
- 3 次元TCASへの進展
先進ATC
- Autonomous or More Automation
- 円滑なヒューマン・インターフェース
- 先進FACTへの対応
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まとめ
より高信頼性システムになっていく 10-12
自律制御 + 再構成制御
航空交通管制システムとの適合性増強
人間工学的コックピット
Single Pilot Operation
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