Schmidt-Skipiol, Florian Joachim Jürgen

Haptisches Feedback bei der Führung von Fly-by-Wire-Flugzeugen

Haptisches Feedback bei der Führung von Fly-by-Wire-Flugzeugen Entwicklung und Evaluierung einer haptischen Mensch-Maschine-Schnittstelle am Sidestick zur Steigerung der Situation Awareness bezüglich Steuerreserven. KURZFASSUNG Das Wachstum des Luftverkehrs stellt vor dem Hintergrund zunehmenden Wettbewerbsdrucks und gesellschaftspolitischer Ziele neue Herausforderungen an die Flugführungsaufgabe. Um diese ohne Beeinträchtigung von Flugsicherheit und Zuverlässigkeit zu meistern, unterstützt Automatisierung den Piloten, der jedoch auf absehbare Zeit zentraler Entscheidungsträger bleibt. Diese Funktion verlangt das Vorliegen umfassender Situation Awareness, der Einsatz automatisierter Unterstützungssysteme führt aber leicht zu einer Verminderung dieses Bewusstseins um alle entscheidungsrelevanten Aspekte. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Steuerreserve als Maß dafür, inwieweit sich der Flugpfad in einer bestimmten Steuerrichtung noch mit einer Steuereingabe beeinflussen lässt. Als Lösungsansatz präsentiert diese Arbeit ein Konzept zur Weiterentwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) im Flugzeugcockpit mittels haptischem Feedback. Über mehrdimensionale kontinuierlich veränderliche Kräfte und Widerstände am Steuerinstrument wird Piloten Sidestick-gesteuerter Fly-by-Wire-Flugzeuge bei Steuereingaben eine Rückmeldung über die augenblicklich zur Verfügung stehenden Steuerreserven bis Erreichen der jeweiligen Steuergrenze präsentiert. Dieses Unterstützungssystem wurde in einer Simulatorstudie mit Linienpiloten (n = 50) am Szenario eines innovativen emissions-reduzierenden „Trombone-Steep-CDO“ untersucht. Die Studie konnte die grundsätzliche Machbarkeit und Sinnhaftigkeit des Systems nachweisen: Die Probanden waren sich stärker ihrer Steuerreserven bewusst; insbesondere in Momenten hoher Arbeitsbelastung verbesserte sich das Flugverhalten, da Zielgrößen besser eingehalten, Abweichungen schneller erkannt und präziser korrigiert sowie fliegerischer Fehler vermieden wurden. Diese vielversprechenden Ergebnisse eröffnen die Chance, effziente neue Verfahren der Flugführung ohne Abstriche bei Sicherheit und Kapazität umzusetzen; bis zur Einsatzreife verbleiben aber noch Forschungsfragen der Ausgestaltung der MMS selbst und der Integration in Avionik zu klären.

Aktualisiert: 2020-02-24

Autor: Florian Joachim Jürgen Schmidt-Skipiol

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