Или движения другого транспортного средства.
Пульт управления вертолётного автопилота АП-34
Автопилот в авиации
Авиационный автопилот предусматривает автоматическую стабилизацию параметров движения летательного аппарата (автопарирование возмущений по курсу, крену и тангажу) и в качестве дополнительных функций - стабилизацию высоты и скорости. Предварительно, перед включением автопилота в работу, летательный аппарат выставляется в стабилизированный полёт без тенденции к завалам и скольжению, то есть стабилизируется по трём осям (по курсу-крену-тангажу) триммерами. После включения автопилота требуется периодический контроль его работоспособности и периодическая корректировка дрейфа рулевых машин, обусловленная несовершенством схемы и параметрическим разбросом комплектующих. На военных машинах управление самолётом по крену через автопилот может передаваться штурману через бомбовый прицел для разгрузки лётчика в процессе прицеливания и бомбометания.
В общем, классические автопилоты в современной авиации установлены на довольно старых машинах. Начиная с 70-х - 80-х годов в СССР строились вполне сложные многофунциональные структуризированные системы автоматического управления летательными аппаратами.
История разработки и внедрения автопилота в авиации
Исторически первой разработкой в области автоматизации управления самолётом был автопилот, разработанный американским предприятием Sperry Corporation в 1912 году ; он обеспечивал автоматическое удержание курса полёта и стабилизацию крена. Рули высоты и руль направления были связаны гидравлическим приводом с блоком, получающим сигналы от гирокомпаса и высотомера.
В современной авиации
В современной авиации более глубокое развитие автоматизации полёта получили системы автоматического управления (САУ или АБСУ) и более сложные структурированные комплексы. САУ, помимо стабилизации самолёта в пространстве и на маршруте, позволяет также реализовать программное управление на различных этапах полёта. Наиболее сложные системы автоматического управления берут на себя значительную часть функций по управлению самолётом в «штурвальном режиме», делая управление для лётчика лёгким и единообразным, парируя болтанку, предотвращая сносы, скольжения, выходы на критические режимы полёта и даже запрещая или игнорируя некоторые действия лётчика.
Система управления в автоматических режимах ведёт самолёт по заданному маршруту (или реализует более сложную подпрограмму боевого применения), используя пилотажно-навигационную информацию от группы собственных датчиков, самолётных систем, наземных радионавигационных средств или даже выполняя команды бортового оборудования соседнего самолёта (некоторые боевые летательные аппараты могут работать в паре или группой, постоянно обмениваясь тактической информацией по радиоканалам, вырабатывая тактику совместных действий и выполняя полётное задание в автоматическом или, что происходит чаще, полуавтоматическом режиме - для выполнения того или иного автоматически выработанного решения требуется подтверждения человека). Подсистема траекторного управления позволяет выполнять заход на посадку с высокой точностью без вмешательства экипажа.
В качестве управляющих органов уже давно стараются не применять рулевые машины, включённые в проводку управления, а используют прямое управление рулевыми агрегатами, подмешивая управляющие сигналы от системы автоматического управления в сигналы от штурвала (или ручной системы управления). На органах управления применяется довольно сложная электромеханическая система имитации загрузки для создания лётчику привычных усилий. В последнее время от этой практики постепенно отходят, резонно считая, что как ни имитируй, всё равно большая часть процесса управления воздушным судном автоматизирована. Всё чаще в кабинах современных самолётов применяются боковые ручки управления типа «сайдстик».
Проблемы систем автопилотирования
Основной проблемой при построении автопилотов и автоматических систем управления является безопасность полёта. В простейших и не только авиационных автопилотах предусматривается быстрое отключение автопилота лётчиком при нарушениях его нормальной работы, возможность «пересиливания» рулевых машин ручным управлением, механическое отключение рулевых машин от проводки управления и даже «отстрел» пиропатронами (Ту-134). Системы автоматического управления изначально проектируются с расчётом на отказы с сохранением основных функций работы, и предусматривается комплекс мер для повышения безопасности полёта.
Системы автоматического управления проектируются многоканальными, то есть параллельно работают два, три и даже четыре абсолютно одинаковых канала управления на общий рулевой привод, и отказ одного-двух каналов никак не влияет на общую работоспособность системы. Система контроля постоянно отслеживает соответствие входных сигналов, прохождение сигналов по цепям и выполняет непрерывный контроль выходных параметров системы автоматического управления в течение всего полёта, как правило, по методу кворумирования (голосование большинством) или сравнения с эталоном.
В случае возникновения какого-либо отказа система самостоятельно принимает решение на возможность дальнейшей работы режима, его переключения на резервный канал, дублирующий режим или передачи управления лётчику. Хорошим способом проверки общего контроля исправности системы автоматического управления считается предполётный тест-контроль, осуществляемый методом «прогона» пошаговой программы, подающей стимулирующие имитационные сигналы в различные входные цепи системы, что вызывает фактические отклонения рулевых и управляющих поверхностей самолёта в различных режимах работы.
Тем не менее, даже полная предполётная проверка автоматической системы управления с программным тест-контролем не может дать стопроцентной гарантии исправности системы. В связи с большой сложностью некоторые режимы просто невозможно симулировать в наземных условиях, тогда дефект может проявиться в воздухе, как, например, случилось на самолётах Ту-154 B-2610 (Air China , заводской номер 86А740) и RA-85563 (ВВС России). Ту-154 оснащён постоянно работающей в полёте автоматической бортовой системой управления (АБСУ-154), которая может работать как в режиме автопилота, полностью стабилизируя самолёт по одной из программ (выдерживание заданных тангажа и крена , стабилизация высоты , приборной скорости или числа М , выдерживание заданного курса , заход по глиссаде и др.), так и в штурвальном режиме, демпфируя колебания самолёта и тем самым облегчая управление. Полностью АБСУ из системы управления выключить невозможно, но можно отключать поканально рулевые агрегаты системы.
На машине B-2610 было перепутано подключение однотипных блоков датчиков линейных ускорений крена и рыскания, установленных рядом и имеющих в силу однотипности одинаковые штепсельные разъёмы. В результате элероны пытались демпфировать колебания по курсу, а руль направления - по крену, в результате чего колебания только прогрессирующе росли и самолёт разрушился в воздухе от перегрузок. Погибли 160 находившихся на борту человек. На машине RA-85563 было перепутано подключение двух питающих фазных проводов в системе электроснабжения 36 вольт, что вызвало отказ системы демпфирования.
АБСУ-154 питается трёхфазным напряжением 36 В обратной фазировки (фазные напряжения принимают положительные значения в порядке A, C, B) и аварийные источники 36 В (преобразователи ПТС-250 27/36 В) сразу вырабатывают напряжение обратной фазировки, а основные источники (трансформаторы ТС330СО4Б 208/36 В) вырабатывают напряжение прямой фазировки и требуется их обратное подключение на переключающем контакторе (приходящие на колодку контактора провода - A-C-B, по цветам - жёлтый-красный-зелёный, а отходящие - в обычном порядке жёлтый-зелёный-красный). Но подготавливавший машину к перелёту на капремонт сотрудник этого исключения не учёл и подключил провода «цвет к цвету» - жёлтый против жёлтого и так далее. В результате часть АБСУ была запитана неправильной фазировкой, БДГ-26 (блоки демпфирующих гироскопов) выдавали сигналы обратной полярности и АБСУ вместо демпфирования раскачивала самолёт. Экипаж проявил профессионализм в пилотировании, посадив практически неуправляемый самолёт, но показал полное незнание алгоритмов в работе системы управления машины, не распознав причины раскачки и не отключив неисправные каналы АБСУ.
Примеры некоторых отечественных авиационных автопилотов
АП-6Е - наиболее массовая версия автопилота АП-6, применялась и применяется на Ту-16, Ту-104, Ту-124 , Ил-18 , Ил-38 , Бе-12 и др.
АП-6ЕМ-3П - автопилот в составе бортовой системы управления БСУ-3П самолёта Ту-134 (не оборудованных системой АБСУ-134). С базовым АП-6 имеет мало общего.
АП-34 - вертолётный автопилот, стоит на Ми-6 , Ми-8 , Ми-10 , Ми-14
АП-45 - модификация пневматического автопилота АП-42. Устанавливался на самолёте Ли-2 .
ВУАП-1 - вертолётный автопилот, работает в составе САУ или пилотажного комплекса. Установлен на Ми-24 , Ми-26 , Ка-27 , Ка-29 , Ка-32 .
Автопилот в других транспортных средствах
Складской погрузчик с автопилотом RoboCV
Понятие «автопилот» (иногда в жаргонной форме) включает в себя, помимо классического авиационного автопилота, также и системы автоматического пилотирования, вождения или управления всевозможными шагающими, колёсными, плавающими или крылатыми машинами (роботами) и развивающиеся системы автоматического управления автомобилем в условиях шоссе [ ] . Примером канала автоматического управления автомобилем может служить система стабилизации текущей скорости движения, известная как «круиз-контроль » («автоспид», «автодрайв»).
См. также
- Автоведение - система автоматического управления поездом;
- Автопилот - услуга такси , заключающаяся в передаче управления автомобилем клиента вызванному шофёру такси, например, при нетрезвости или плохом состоянии здоровья клиента;
- «Автопилот» (жарг.) - перемещение в пространстве весьма нетрезвого человека, утратившего связь с окружающим миром и двигающегося подсознательно.
Ведущие автогиганты промышленности серьёзно принялись за установку системы автопилота на серийные модели. Сейчас проводятся испытания и тестирования функций, и если верить заявлениям представителей автоконцернов, то результаты превосходят все ожидания. Полноценное внедрение технологии автопилота в современные автомобили позволят транспортному средству набирать необходимую скорость, избегать аварийных ситуаций и совершать манёвры без управления человеком.
На сегодняшний день представлены три типа систем автопилота:
I. Принцип действия электронной системы. Это самая простая форма действия автопилота, которая уже достаточно давно используется в сериях мирового автопрома.
1.1. Яркий пример такой системы - Traffic Jam Assist, которая была создана разработчиками Ford на базе исследовательского комплекса в Германии. «Система помощи в пробках» позволяет транспорту самостоятельно ехать в тесных рядах машин, останавливаться при необходимости и начинать разгонятся, когда впереди идущие автомобили свободно двигаются. Кроме того, Traffic Jam Assist способен управлять автомобилем на поворотах и изгибах дороги. При этом водитель не прилагает никаких усилий для контроля происходящей ситуации, он может позволить себе абсолютно не касаться узлов управления.
Несмотря на то, что система кажется воплощением сюжета фантастического фильма о будущем, в её действии нет ничего инновационного. Traffic Jam Assist действует по принципу двух давно известных автолюбителям систем: круиз-контроля (система анализирует информацию о внешних событиях с радара и принимает решение о необходимой скорости) и программы Lane Assist (не допускает пересечение дорожной линии и вносит правки в курс автомобиля, подруливая в нужном направлении).
Данный автопилот позволит машине придерживаться стабильной скорости в 50-60 км/ч без участия водителя. Но инженеры предостерегают, что владельцы авто не должны полностью расслабляться за рулём, участие человека всегда необходимо.
1.2. Компания Volkswagen решила не отставать и заявила об успехах в разработке системы Temporary Auto Pilot. Эта модель автопилота позволяет автомобилю переходить на самоуправление не только в пробках, но и на трассах с высокими скоростями. «Временный автопилот» по механизмам действия практически идентичен Traffic Jam Assist, но несколько новаторств от Volkswagen позволяют включать автопилот даже на скорости 130 км/ч.
1.3. Cadillac обещает своим клиентам, что их система Super Cruise будет запущена в массовое производство уже в 2015 году. Разработка будет представлять собой синтез автопилота со спутниковым навигатором.
1.4. Компания Google проводит испытание автомобиля-робота, который оснащён комплексом встроенных карт и навигаций. Такая машина способна передвигаться по дорогам даже без присутствия водителя в салоне.
II. Принцип действия электронной сцепки, который подразумевает отслеживание и контроль находящегося впереди транспорта. Первой ласточкой среди автопилотов данного типа должна стать разработка компании Volvо. В основе системы SARTRE (Safe Road Trains for the Environment) заложены радикально новые принципы действия. Их особенность заключается в том, что теперь в участии водителя действительно нет никакой необходимости. Управление транспорта с встроенным SARTRE совершается с помощью впереди едущего авто.
Принцип сцепки подразумевает установление беспроводной связи между двумя автомобилями, которая активируется сразу же после сближения на определённое расстояние. Проще говоря, сзади едущая машина точно следует за «поводырём».
Инженеры Volvo считают такую модель автопилота более безопасной и автоматизированной. Пока точные сроки запуска программы в производство не известны, но представители автоконцерна обещают порадовать автолюбителей уже в ближайшие годы.
III. Третий, самый инновационный принцип действия автопилота заключается в установлении активных взаимосвязей между едущим автомобилем и окружающей средой. Транспортное средство будет взаимодействовать не только с находящимися рядом машинами, но и с дорожной инфраструктурой.
Названия этих автопилотов соответствуют их сути: vehicle-to-vehicle («машина-к-машине») и vehicle-to-infrasructure («машина-к-инфраструктуре»). Крупнейшие автопроизводители уже оценили перспективность этого типа автоуправления и концентрируют огромные усилия и средства на испытании программы. Так, General Motors обещает, что общие возможности системы можно будет оценить уже в 2020 году.
Ведутся активные разработки. Между автоконцернами начата настоящая гонка за победный приз в виде совершенной системы автопилота, которая воплотит идею «умного» автомобиля в реальность.
По темам постов, которые их больше всего интересуют. Давайте сегодня вместе с вами узнаем и раскроем тему от res_man : "История Автопилота "
Автопилот представляет собой совокупность нескольких устройств, совместная работа которых дает возможность автоматически, без участия человека, управлять движением самолета или ракеты. Создание автопилота составило важную эпоху в истории авиации, так как сделало воздушные полеты гораздо более безопасными. Что же касается ракетной техники, где все полеты осуществляются в беспилотном режиме, то без надежных автоматических систем управления эта техника вообще не могла бы развиваться.
Главная идея автоматического пилотирования заключается в том, что автопилот строго поддерживает правильную ориентацию перемещающегося в пространстве аппарата. Благодаря этому аппарат, во-первых, удерживается в воздухе и не падает, а во-вторых, не сбивается с заданного курса, поскольку от правильной ориентации, прежде всего, и зависит траектория его полета. В свою очередь, ориентация аппарата в пространстве определяется тремя углами. Во-первых, это угол тангажа, то есть угол между продольной осью аппарата и плоскостью земли (или, как говорят, плоскостью горизонта). Отслеживание этого угла позволяет самолету сохранять продольную устойчивость - не «клевать носом», а ракете, совершающей полет по баллистической траектории - точнее поразить цель. Во-вторых, это угол рысканья, то есть угол между продольной осью аппарата и плоскостью полета (так мы назовем плоскость, перпендикулярную плоскости горизонта и проходящую через точку старта и точку цели). Угол рысканья указывает на отклонение аппарата от заданного курса. И, в-третьих, это углом крена, то есть угол, который возникает при повороте корпуса аппарата вокруг его продольной оси.
Своевременное исправление крена позволяет самолету сохранять поперечную устойчивость и гасит беспорядочное вращение ракеты. Автоматическое управление аппаратом было бы невозможно, если бы не существовало надежного и простого способа определения этих углов. К счастью, такой способ есть, и он основан на свойстве быстро вращающегося гироскопа сохранять неизменным в пространстве положение своей оси.
Иоганн Боненбергер, немецкий астроном и математик, изобрел гироскоп еще в 1817 году. Фуко, Жан Бернар Леон - французский физик, усовершенствовал гироскоп и дал ему его теперешнее название. Было замечено, что массивное твердое тело цилиндрической формы, вращающееся с большой скоростью вокруг своей оси, способно сохранять неизменное положение в пространстве при отсутствии внешних сил. Кроме того, при механическом воздействии на такое тело возникало явление прецессии гироскопа - вращение вокруг оси прецессии, перпендикулярной моменту внешних сил. Эффект был назван гироскопическим и лег в основу всех инерциальных систем навигации.
Простейшим гироскопом является детский волчок, быстро вращающийся вокруг своей оси. Попробуйте повалить его щелчком, и вы увидите, что это невозможно - волчок лишь отскочит в сторону и будет продолжать вращение.
Однако ось ОА волчка не имеет постоянной ориентации, поскольку ее конец А не закреплен. Гироскопы, применяемые в технике, имеют намного более сложное устройство: ротор (собственно волчок) закрепляется здесь в рамках (кольцах) 1 и 2 так называемого карданова подвеса, что дает возможность оси АВ занять любое положение в пространстве.
Такой гироскоп может совершать три независимых поворота вокруг осей АВ, DE и GK, пересекающихся в центре подвеса О, который остается неподвижным относительно основания.
Главное свойство быстро вращающегося гироскопа, как уже было сказано, состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранять в мировом пространстве приданное ей первоначальное направление. Например, если эта ось была изначально направлена на какую-то звезду, то при любых перемещениях самого прибора и случайных толчках она будет продолжать указывать на эту звезду даже тогда, когда ее ориентация относительно земных осей изменится. Впервые это свойство использовал в 1852 году французский физик Фуко для экспериментального доказательства вращения Земли вокруг ее оси. Отсюда и само название «гироскоп», что в переводе с греческого означает «наблюдать вращение».
Гироскопы нашли широкое применение в авиации. В главе, посвященной аэроплану, уже говорилось о том, какой важной проблемой для первых авиаторов было сохранение в полете правильной ориентации самолетов.
Многие конструкторы думали тогда над созданием автоматических стабилизаторов. В 1911 году американский летчик Сперри разработал первый автоматический стабилизатор с массивным гироскопом. Впервые самолет с таким стабилизатором поднялся в воздух в 1914 году. А в начале 20-х годов фирма Сперри создала уже настоящий автопилот.
СПЕ́РРИ (Sperry) Элмер Амброуз (12 октября 1860, Кортленд, штат Нью-Йорк — 16 июня 1930, Бруклин, штат Нью-Йорк), американский изобретатель и промышленник. Наиболее известные его изобретения — гироскопические компасы и стабилизаторы.
В детстве проявлял интерес к технике и электричеству. В возрасте 19 лет занялся усовершенствованием электрических машин и дуговых ламп. В 1880 он основал электрическую компанию «Сперри» для их производства и сделал первые изобретения в этой области. В 1888 основал компанию для производства горных электрических машин. В 1890 Сперри занялся проблемами транспорта, разработал электровоз и электрические моторы для трамваев, основал электрическую железнодорожную компанию. В 1894 разработал электрические автомобили с изобретенной им аккумуляторной батареей.
После 1900 вместе с С. П. Таунсендом основал электрохимическую лабораторию в Вашингтоне. Там они разработали процесс утилизации олова из старых канистр. В это же время основал в Чикаго компанию для производства проводов и плавких предохранителей.
К 1918 он начал производство дуговых прожекторов, дававших в 6 раз более яркий свет по сравнению с существовавшими в то время.
В течение десятилетий Сперри интересовался гироскопами и их практическим использованием. Первым гирокомпас осуществил немецкий изобретатель Х. Аншютс-Кемпф в 1908.Сперри основал компанию гироскопов в Бруклине в 1910, а в 1911 установил свой гирокомпас на американском линейном корабле «Делавер». Позднее он применил гироскопы в приборах для управления торпедами, судами и самолетами.
В начале 1920-х гг. фирма «Сперри» создала первый автопилот, управлявший рулями и следивший за сохранением заданного режима полета. Позднее были созданы автоматические системы управления рулями и двигателями самолета. Такие автопилоты позволили осуществлять полеты без участия летчика и даже управлять летательными аппаратами на расстоянии. Широкое применение системы автоматического управления на основе гироскопов нашли в ракетах.
За свою жизнь Сперри основал 8 производственных компаний и получил более 400 патентов. Основанная им корпорация «Сперри» и сегодня производит компьютеры, средства управления, электрическое и гидравлическое оборудование.
Раньше других с проблемой автоматического управления ракетой столкнулись немецкие конструкторы - создатели первой в истории баллистической ракеты «Фау-2». Автомат стабилизации «Фау-2» состоял из гироскопических приборов «Горизонт» и «Вертикант». «Горизонт» позволял определить плоскость горизонта и угол наклона (угол тангажа) ракеты относительно этой плоскости.
Но с историей гироскопа связано еще одно имя - Билл Лир. Имя этого человека в нашей стране было практически неизвестно, а вот западная пресса писала об Уильяме Пауэлле Лире (таково его полное имя) на протяжении полусотни лет: начиная с двадцатых годов прошлого века и вплоть до его смерти — до 1978 года…
Билл Лир не случайно заслужил такое пристальное внимание прессы, ведь вся его жизнь была пронизана страстью к изобретениям, которые, в отличие от «творений» множества других «технических гениев» всегда работали. Всего он получил более 150 патентов. Его детищем являлись: автомобильное радио и частный реактивный самолет; восьмидорожечный магнитофон и автопилот и многое многое, другое, но… начнем по порядку.
Уильям Лир родился в Ганнибале, штат Миссури, 14 мая 1902 года, и его детство нельзя назвать счастливым. Мать его развелась, когда Билл был еще несмышленым младенцем. Вскоре она снова вышла замуж, и вместе с новым мужем ударилась в религию. Жестокость этих религиозных фанатиков по отношению к своим детям была бы более уместна где-то в Средневековье, чем в начале XX века, и мальчик, не выдержав постоянного давления, ушел в себя.
Тайно от матери Билл запоем читал фантастику и журналы по электронике. В 12 лет он купил свой первый набор инструментов, собрал собственный приемник и выучил азбуку Морзе. В 17 лет терпение Билла лопнуло, он бросил школу, «добавил» себе один год и ушел служить во флот, навсегда расставшись со своими чересчур религиозными родителями.
У Билла, помимо электроники, была еще одна «страсть»: из закомплексованного, забитого матерью ребенка он вырос в настоящего ловеласа и не мог спокойно пропустить ни одну женскую юбку. Это его «увлечение» и дало повод к первому изобретению.
Радио в машине
Лиру не давало покоя желание катать в авто красивых девушек под приятную музыку. Но в то время совместить эти две вещи было практически невозможно. Проблема состояла не только в том, что приемники представляли собой напичканные хрупкими лампами «бабушкины сундуки» красного дерева, занимали все заднее сиденье автомобиля (больше они никуда не влезали), да и по цене были сопоставимы со стоимостью самой машины.
Нет. Первые хитрецы, перетащившие свой «музыкальный ящик» в автомобиль, вдруг обнаружили, что для более-менее сносного приема нужна хорошая антенна. Причем самый компактный вариант автоантенны того времени представлял собой могучую конструкцию, похожую на балконную сушилку для белья и отнюдь не украшал собой лаковые кузова «Роллсов» и «Паккардов». Помимо этого возникали проблемы с настройкой (волна постоянно «уходила»), плюс раздельное питание: приемнику нужна своя батарея, а то и две, а иногда даже три. А еще добавились постоянные помехи от системы зажигания…
Эта проблема дала повод Лиру проявить себя. Он затолкал громоздкий ящик под водительское сиденье, приделав к нему для удобства «салазки» (как и на всех современных магнитолах); что-то помудрил с антенной, после чего она приняла достойный вид; совместил систему питания приемника с автомобильным аккумулятором; разместил ось конденсатора переменной емкости, которым приемник настраивался на нужную частоту, не горизонтально, как делали все до него, а вертикально, после чего настройка почему-то перестала сбиваться и, наконец, с помощью нехитрых приспособлений перенес шкалу и все ручки настройки на щиток приборов.
Билл Лир оформил патент на свое изобретение, а его хороший знакомый, некто Поль Гэлвин, по достоинству оценив новую конструкцию приемника, с успехом начал ее продавать. Так, благодаря изобретению Лира и финансовым усилиям Гэлвина на свет появилась компания «Моторола».
Дух авиации
Получив в 1931 году с «Моторолы» достойный дивиденд, Билл купил себе небольшой биплан и начал осваивать воздушное пространство — летать на самолете было его детской мечтой.
Как-то во время очередного полета, Лир заблудился в облаках и долго не мог отыскать свой аэродром. Это происшествие подвигло его на очередное изобретение — лироскоп — прибор, позволяющий определить местоположение и направление движения. Этот прибор, как и большинство его изобретений, стал промышленным стандартом — более половины всех американских самолетов оснащены изобретением, сделанным Лиром в тридцатых годах прошлого века.
Для выпуска своего лироскопа (то, что мы привыкли называть автопилотом) Билл организовал собственную компанию «Лир Инк». В 1940-х этот прибор уже полностью доминировал на рынке, а за годы войны их было выпущено более чем на 100 миллионов долларов.
Пилоты американских реактивных самолетов использовали исключительно его продукцию. В результате Лир скопил приличное состояние и приобрел в Швейцарии владение огромное ранчо. Он очень часто посещал ранчо и, как-то прогуливаясь по своей территории, случайно наткнулся на полуразобранный швейцарский истребитель. Эта «встреча» дала Биллу Лиру новую идею.
Создание «Лир Джет»
К тому времени Лиру стукнуло уже 60 лет. Его компания «Лир Инк» процветала. Казалось бы, что еще человеку надо? Но изобретатель был неутомим. Очередная идея-фикс — постройка частного реактивного самолета — захватила его на столько, что он продал свою фирму и организовал новую, назвав ее «Лир Джет».
Инженеры по аэронавтике говорили, что самолеты «Лир Джет» никогда не полетят. Эксперты аэрокосмической промышленности говорили, что это нелепая идея. Банкиры отказались финансировать проект и предрекали его поражение. Лир рассказывал: «Все банкиры обращались к моим конкурентам с вопросом: "Может ли он сделать реактивный самолет?" А те отвечали: "Он ничего не смыслит в авиации. Он не является аттестованным инженером по аэронавтике. У него не больше десяти миллионов долларов. Наверняка он не сможет этого сделать».
Однако, несмотря на все препятствия, результат оказался потрясающим. Самолет компании «Лир Джет» превзошел все сертификационные параметры Управления Авиации США. Уже через два года после появления на свет фирма Билла Лира стала лидером в своей области и остается ей до сих пор. К примеру, очередной Лир Джет 85, представление которого состоялось 30 октября 2007 года, через тридцать лет после смерти создателя компании, стал первым реактивным самолетом, полностью состоящим из композиционных материалов.
Но, вернемся в 60-е годы. Строя свой первый самолет, Лир пытался наполнить его самыми передовыми техническими новинками, как облегчающими управление, так и создающими комфорт. Одной из таких комфортных новинок считалась музыкальная стереосистема.
Проблема состояла в том, что компактных стереомагнитофонов, способных поместиться в салон самолета, попросту не существовало. И Билл, строя реактивный самолет, попутно решал эту «маленькую» на первый взгляд проблему. И благополучно ее разрешил. Так появился первый восьмидорожечный стереомагнитофон.
В 1950 году Билл Лир получил самую высокую награду авиации — «Коллиер Трофи» за изобретение автопилота. Он удостоился почетной докторской степени в области техники от Университета Мичигана в 1951 году. Пять других университетов удостоили Лира почетных докторских званий, самыми престижными из которых были Нотр-Дам и Карнеги-Меллон. Лир увековечен в Зале Славы Авиации и награжден Медалью Тайлена в 1960 году.
Автопилот известный как «круиз-контроль» или «Круиз» является системой, которая поддерживает постоянную скорость автомобиля, прибавляя или автоматически уменьшая газ в случае необходимости (например при движении по наклонной).
В легковом автомобиле автопилот впервые установили более половины столетия назад и система может быть определена как первый «помощник» водителя в буквальном смысле слова.
Из истории круиз-контроля
Первый автомобиль с круиз-контролем был Chrysler Imperial 1958 года выпуска. Устройство учитывало вращение карданного вала и с помощью электромагнитного клапана управляло подачей топлива. Неудивительно, что «автопилот» появляется в первый раз в США, где потребность в помощи водителю на бесконечных дорогах была необходима. Именно на автомагистралях система «круиз-контроль» является наиболее эффективной.
За свою более чем 50 летнюю историю «автопилот» проходит долгий путь развития. Система постоянно совершенствовалась, особенно в период бурного внедрения автомобильной электроники. Современная система «круиз-контроль» опирается на многочисленные датчики и переключатели находятся под контролем электронного блока. «Автопилот» очень удобен особенно в дальних поездках, где возможно поддержание постоянной скорости и ритма движения. При таких обстоятельствах электроника поддерживает и оптимальную работу двигателя, что в свою очередь имеет важное значение для экономии топлива.
«Автопилот» бесспорно удобен, особенно для водителей со спокойным стилем вождения. Система включается и управляется с помощью рычага или кнопок на рулевом колесе и выключается при ускорении или замедлении. Любое нажатие на педаль акселератора или тормоза автоматически выключает «автопилот» и передаёт контроль водителю.
При повторном включении система может самостоятельно вернуть автомобиль к первоначальной скорости. По объяснимым причинам «автопилот» является наиболее эффективным в сочетании с автоматической коробкой передач, но также устанавливаются и на автомобили с механическими передачами.
Адаптивный круиз-контроль
Следующим шагом в развитии «круиз-контроля» стала система «адаптивный круиз-контроль» - ACC, также известный как «активный автопилот». Она была впервые внедрена в 1999 году в Mercedes-Benz S-класса и BMW E38 (7-серия).
Основным элементом адаптивного круиз-контроля является радар расположенный в передней части автомобиля, который отслеживает скорость и расстояние до впереди идущего транспортного средства.Таким образом автоматически регулируется скорость, поддерживается заданное водителем безопасное расстояние. Если транспортное средство впереди внезапно снизит скорость или радар обнаружит перед вами какой-то объект, система автоматически применяет тормоза. Если путь свободен, ACC разгоняет автомобиль до заданной скорости.
А нужен ли он вообще?
«Автопилот» как опция устанавливается в основном в автомобилях высокого класса. Как правило является частью заводского оборудования, но может быть установлен отдельно. Устройство редко повреждается и любые проблемы чаще всего связаны со сломанной или повреждённой кликабельной кнопкой / лепестком.
Основным недостатком использования системы является то, что из-за неё в значительной степени теряется контакт с автомобилем и дорогой. Слишком большое доверие «автопилоту», особенно ACC, также может иметь неприятные последствия. «Круиз-контроль» необходим, если вы ежедневно проезжаете большие расстояния, особенно по шоссе, например работаете в городе, а живёте далеко за городом. Система практически нецелесообразна в городских условиях.
Как-то у Ричарда Бренсона, основателя Virgin Airlines, спросили:
- Вы все время экономите на всем. Что дальше – вы посадите в кабину одного пилота вместо двух?
- Дальше мы вообще уберем из кабины пилотов.
«Да что там сложного, включил автопилот – и спи». Это любимый аргумент диванной гвардии в разговорах об авиации, после которого неизбежно следует глубокое умозаключение «непонятно, за что им такие деньги платят». А может, и правда полет на самолете такая простая штука, что нет никакого смысла проходить долгое и сложное обучение на пилота самолета , досконально разбираться, как летает самолет , постоянно подтверждать квалификацию, учить английский и трястись от страха накануне ВЛЭК, раз уж кабина современного авиалайнера оборудована волшебной кнопкой «автопилот»?
Автопилотом управляет пилот
Дл начала придется осознать, что волшебной кнопки нет. Вместо нее – целая панель датчиков, тумблеров, переключателей, лампочек и километры проводов, соединяющих все это хозяйство с узлами и агрегатами самолета. Без участия человека они таки останутся стеклом, пластиком и металлом. Поэтому управляет автопилотом пилот. Как бы странно это не звучало.Но прежде чем нажать заветную кнопку, нужно как минимум рассчитать количество топлива с учетом числа пассажиров, груза, погоды, возможности уйти на запасной аэродром «если что», узнать, где вообще есть такие аэродромы на всем протяжении полета, и постоянно держать их в голове, убедиться в работоспособности всех систем, запросить у диспетчера разрешение на руление (а в загруженных международных аэропортах на рулежках пробки порой похлеще городских), докатиться до полосы, еще раз все перепроверить, взлететь, держа в голове необходимость в любой момент немедленно прекратить взлет, набрать высоту и только после этого, заняв эшелон, может быть, перевести управление самолетом в автоматический режим. Это, если погода идеальна и нет необходимости обходить грозовые облака, что бывает довольно редко.
«Полет на самолете в автоматическом режиме» в данном случае будет означать, что пилот выставил определенные значения скорости и высоты. Если условия поменяются, и высоту необходимо будет сменить, автопилот об этом сам не узнает. Мало того, современный автопилот имеет несколько режимов работы, и разные команды пилота не должны противоречить друг другу. Можно, например, задать высоту 10000 футов, но включить режим снижения, и самолет послушно полетит вниз. Он, конечно, будет истошно верещать и пищать, но сам ничего не предпримет, потому что набор лампочек, кнопочек и проводов не знает, как летает самолет .
При грамотном обращении автопилот существенно облегчает жизнь экипажа, беря на себя рутинную часть работы, но высокую зарплаты летчики получают точно не за это. Это все равно, что обижаться на журналистов, что они пишут тексты на компьютере, а не гусиным пером.
Про гусиные перья или почему пилот самолета будет всегда необходим
В книге советского писателя и летчика-истребителя Анатолия Маркуши есть замечательная сцена. Девушка пеняет своему молодому человеку, что он выбрал неправильную профессию, так как пилоты скоро станут не нужны.Это было более полувека назад. Телевидение, к слову, грозившееся «убить» театр и кино, изобрели позже автопилота, а искусство Мельпомены все живет и живет. Что уж говорить про такую тонкую материю как полет на самолете.
Первый автопилот был разработан американской корпорацией Sperry Corporation аж в 1912 году. А в 30-е годы уже многие пассажирские лайнеры оборудовались системами, позволяющими автоматически удерживать курс и выравнивать крен относительно земли.
В 1947 году Douglas C-54 ВВС США перелетел через Атлантику в полностью автоматическом режиме, включая взлет и посадку.
Как ни странно, но если в других сферах техническое совершенство способствует прогрессу, в авиации пока все наоборот. Чем сложнее, больше, комфортнее и «умнее» самолет, тем меньше шансов, что когда-нибудь он полетит сам. Чем технологичней начинка, тем выше вероятность отказа каждой ее составляющей, а чем больше такой начинки, тем больше возможных комбинаций отказов, просчитать которые не в состоянии ни один компьютер.
Вот почему грамотный пилот самолета, обученный пилотированию «на руках», последовательно прошедший все этапы подготовки – от маленькой Цессны до авиалайнера – будет востребованы всегда.
«Взлет опасен, полет прекрасен, посадка трудна»
Это еще Михаил Громов – тот самый, который в 1937 году в компании с Юмашевым совершил беспосадочный перелет Москва – Северный полюс – США - говорил. Даже далекие от авиации люди, не осознавая толком, как летает самолет , понимают, что просто так с высоты 10 тысяч метров он не упадет. Чаще всего авиакатастрофы случаются на взлете и посадке. То есть той части полета, справляться с которой автопилот пока не очень умеет.Да, уже давно созданы системы, способные поднимать и сажать самолет в полностью автоматическом режиме, но надо понимать, что такие самолеты требуют практически лабораторных условий. Во-первых, идеальная погода – ветер не более 10 м/с, никакого дождя, льда, снега или грозы. Во-вторых, аэропорт, оборудованный так называемой ILS (Instrumental Landing System) – системой автоматического захода на посадку.
Грубо говоря, это совокупность маяков и датчиков, с помощью которой полет на самолете
может осуществляться буквально вслепую. Позволить себе такое оборудование могут только очень крупные международные хабы в развитых странах. С другой стороны, в развитые страны обычно очень много желающих прилететь, а чем больше в воздухе самолетов в единицу времени, тем выше вероятность сбоя системы ILS из-за перегруженного всевозможными радиоволнами и датчиками пространства. Замкнутый круг.
Тем не менее, разговоры о том, что скоро автоматика вытеснит из кабины живых пилотов, не умолкают.
5 причин, почему в обозримом будущем этого точно не произойдет
- Отсутствие необходимой инфраструктуры. Посадка на автопилоте при нулевой горизонтальной и вертикальной видимости (например, в плотный туман) разрешается только в аэропортах, сертифицированных по III категории ИКАО. Сертификация эта не то чтобы сложно реализуемая технически, но очень дорогая. Вкладывать такие деньги в полтора километра бетонки, построенные еще английскими колонизаторами (либо розовощекими строителями коммунизма, в зависимости от географии) экономически не выгодно. А экономика в современной авиации решает если не все, то многое.Радиообмен. На протяжении всего маршрута борт сопровождают авиадиспетчеры на земле. А земля большая и разная. Принято считать, что универсальным языком в авиации считается английский, но любой пилот с опытом международных полетов скажет, что в каждой стране он свой. Классикой жанра в этом плане считается «китайский английский», разобрать который с непривычки практически невозможно. Машина с подобным точно не справится, а вот человек умеет приспосабливаться ко всему.
Интуиция умноженная на опыт. Авиастроители в комплект к самолету всегда прилагают руководство по эксплуатации и карты действий в аварийных ситуациях. Так вот, двойные (тройные и т.д.) отказы в них не предусмотрены. Точнее предусмотрены, но с формулировкой «экипаж сам определяет последовательность действий, исходя из своего опыта, знаний и сложившейся обстановки». У автопилота своих знаний нет, а компьютер, который мог бы просчитать все комбинации ситуаций, если и возможен в теории, то в жизни будет весить как три самолета.
Дороговизна. Та же кофеварка, что в магазине «Все для дома» стоит сотню долларов, на борту бизнес-джета будет стоить тысяч десять. Не потому что «крутизна дороже денег», а потому что она обязана соответствовать международным требованиям безопасности для бортового оборудования. Что уж говорить про оборудование, которое отвечает за жизнь пассажиров? Тарифы на авиабилеты при этом будут такими, что гражданская авиация потеряет вообще весь смысл своего существования.
Психология пассажиров. Это самое простое и самое сложное одновременно. Много найдется в мире людей, готовых отдать свои кровные за полет на самолете без пилота? Особенно, если билет этот стоит дороже, чем экспедиция на МКС?
Мечтать приятно, а фантазировать легко. Возможно, когда-нибудь человечество и достигнет такого расцвета, что воспитает искусственный интеллект и построит совершенную ILS-инфраструктуру в самых отдаленных уголках Земли. А пока у нас даже газ с канализацией не везде есть, качественно подготовленный пилот самолета , обучение которого проходило в приближенных к земным реалиях условиях – с живыми примерами, в разных погодных условиях, с необходимостью мгновенно принимать решения головой, а не автопилотом, работу всегда найдет. По крайне мере на ближайшие 100-200 лет.