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27.07.2009 Michaela Holy

Der Computerchip als Flugkapitän

Das "Gehirn" der Flugzeuge der Zukunft, die umweltfreundlicher, leichter und komfortabler sein sollen, wird auf der TU Wien entwickelt.

Umweltfreundlicher, leichter und komfortabler sollen sie werden, die Flugzeuge der Zukunft. Bis zum Jahr 2020 will die Europäische Kommission völlig neue Flugzeugtypen entwickeln, die weniger Treibstoff verbrauchen als bisher und für die Piloten sicher und einfach zu steuern sind. An diesem internationalen Großprojekt ist auch die TU Wien beteiligt. Martin Kozek entwickelt mit seinem Team am Institut für Mechanik und Mechatronik das Regelungskonzept – das "Gehirn" der zukünftigen Flugzeugtypen, das eine wichtige Zwischenposition zwischen Pilot und Maschine einnehmen wird.

Nur noch halb so viel CO2 wie heute sollen die Flugzeuge 2020 ausstoßen, wenn es nach den ambitionierten Vorgaben der EU geht. "Ein Viertel des Treibstoffes soll direkt bei den Triebwerken eingespart werden, ein weiteres Viertel durch die technische Umgestaltung des Flugzeuges – und dazu gehört auch die Regelungstechnik im Bordcomputer", erklärt Kozek. Die künftigen Flugzeuge sollen nicht mehr wie bisher aus röhrenförmigem Rumpf und Flügeln bestehen, der Passagierraum soll in die Flügel integriert werden: Die Fluggäste sitzen nicht mehr hintereinander, sondern in breiten Reihen, wie in einem großen Kinosaal. Etwa 450 Personen sollen so Platz finden.

Diese Änderungen haben große Auswirkungen auf das Flugverhalten, und das macht eine angepasste Flugzeugsteuerung notwendig. Früher waren die Steuerknüppel der Piloten mechanisch direkt mit den Rudern und Klappen des Flugzeuges verbunden. Bei modernen Flugzeugen dienen die Hebel aber nur als Eingabegerät für den Bordcomputer. "Fly-by-wire" heißt diese Steuerungsmethode. "Der Pilot gibt nur noch Stellgrößen vor, der Computer reagiert darauf, indem er die Wünsche des Piloten in Bewegungen der Steuerklappen umrechnet", erklärt Martin Kozek. Lässt der Pilot den Knüppel in Ruheposition, bedeutet das nicht, dass sich die Klappen nicht bewegen. Das Flugzeug behält automatisch seine Richtung bei und korrigiert Störungen in Form von Turbulenzen und Böen durch viele kleine automatische Steuerbewegungen mit Hilfe ausgefeilter Regelungstechnik jede Abweichung von den Vorgaben des Piloten.

ÜBERLEGENE TECHNIK Die elektronisch unterstützte Steuerung ist in vielen Situationen menschlichen Piloten weit überlegen. Wenn das Flugzeug sich um die eigene Achse neigt, um eine Kurve zu fliegen, treten normalerweise starke Belastungen an den Flügeln auf. Dort, wo die Flügel mit dem Rumpf verbunden sind, entstehen dadurch starke Biegemomente. Martin Kozek und sein Team konnten ein Regelsystem entwickeln, das diese Belastungen ganz von selbst minimiert. Dadurch wird die mechanische Konstruktion weniger belastet, es können leichtere Strukturen zum Einsatz kommen. Durch das geringere Gewicht braucht es dann auch deutlich weniger Treibstoff. "Durch die Schwingungsdämpfung werden die Flugzeuge nicht nur umweltfreundlicher, auch die Flugeigenschaften werden verbessert und die Haltbarkeit wird erhöht", ist Martin Kozek zuversichtlich. Nicht zuletzt profitieren die Passagiere von der neuen Steuertechnik: Für sie wird durch die aktive Schwingungsdämpfung der Komfort während des Fluges spürbar steigen.

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