これからの...

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

2008/11/26AerSpace 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)

GENERAL DISCUSSION ON

FAULT IMMUNE FLT. CON. SYSTEM

Sensors

Actuators

Computers

Data Bus

Other


3

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


4

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

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


6

< China Airline 8.20.2007 @ Okinawa >

SENSORS OF THE SYSTEM (1)


7

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

SENSORS OF THE SYSTEM (2)

Virtual/Analytical

Redundancy

- State Observer

- Kalman Filter


8

Integrated Sensor System

- Redund. Managemt

with Virtual Sensor- Fusion

Aircraft

Estimator

Controller

Accel.

Rate

Attitude

Vel.

Alt.

Others

10-13

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

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 >

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


11

; Flexible Actuation System

Sensors

Computers

Flex.

Actuation

Pitch

Roll

Yaw

Effectors

<Flexible Actuation System>

Engines

~10-13current

practice

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

2008/11/26

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AerSpace Systems

A380 コックピット

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

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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これからの...

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