Wie der Autopilot in Flugzeugen funktioniert
Flugzeuge werden heute so gebaut, dass sie im Wesentlichen selbst fliegen. Das ist ein beruhigender und zugleich erschreckender Gedanke. Einerseits ist der häufigste Grund für Flugzeugabstürze menschliches Versagen, daher kann es beruhigend sein, zu wissen, dass Flugzeuge so konstruiert sind, dass sie automatisiert und, offen gesagt, schlauer als Menschen sind. Aber es ist auch beunruhigend zu denken, dass ein möglicherweise fehlerhaftes Computersystem Sie in 30.000 Fuß Höhe in der Luft hält.
Die gute Nachricht ist, dass Flugzeuge mit Redundanzen gebaut werden, so dass, wenn ein System ausfällt, es ein anderes gibt, um es zu unterstützen (in einigen Fällen, wie beim Hydrauliksystem des Flugzeugs, gibt es zwei Backups). Und die heutigen Flugzeuge sind intelligent: Sie sind nicht nur für den normalen Betrieb gebaut, sondern auch für die Erkennung von Veränderungen bei abnormalen Vorgängen und die entsprechende Anpassung. Natürlich sind die Piloten darauf trainiert, das Flugzeug manuell zu fliegen, und sie sind dazu da, die Dinge zu erledigen, die der Autopilot nicht kann – denken Sie an das Rollen und die Landung, an das Füttern des automatisierten Systems mit Informationen, einschließlich der Start- und Zielorte, damit es die Route planen kann, und natürlich an das Machen von kitschigen Witzen während des Boarding-Prozesses.
Wie genau funktioniert das?
Autopilot bezeichnet eine Sammlung von Systemen, die den Betrieb eines Flugzeugs automatisieren. Die komplexe Computermatrix sagt Ihrem Flugzeug, wie es fliegen soll, einschließlich Navigation, Höhe, Geschwindigkeit und Motorschub, der die Kraft steuert, mit der sich das Flugzeug durch die Luft bewegt. Wenn diese Systeme aktiviert sind – nachdem ein Mensch die Flugzielinformationen eingegeben hat, sammelt der Autopilot Daten über die Flugroute, den Standort und die Navigation – nutzt die Navigation die gleiche GPS-Technologie, die auch in Ihrem Mobiltelefon steckt, und spuckt einen optimierten Flugplan aus. So hat der Pilot für die Dauer des Fluges die Hände frei.
Das erste rudimentäre Autopilot-System lässt sich bis fast zu den Anfängen der Fliegerei zurückverfolgen, als 1912 die Sperry Corporation ein System entwickelte, das es einem Flugzeug ermöglichte, ohne die Kontrolle des Piloten geradeaus zu fliegen. Diese Entwicklung war von großer Bedeutung, da sie die Weichen für den Flugverkehr, wie wir ihn heute kennen, stellte und dem Piloten sowohl geistigen als auch körperlichen Freiraum verschaffte, um sich verstärkt auf andere Aspekte des Flugbetriebs bzw. des Kampfes zu konzentrieren. Nach dem Zweiten Weltkrieg stellten die USA ein Flugzeug her, den F-5-Kampfjet, der selbständig starten und landen konnte.
Heute ist der Autopilot viel ausgefeilter, und die meisten Flugzeuge mit mehr als 20 Sitzplätzen haben Autopilotsysteme. Das computergestützte Drei-Achsen-System steuert die einzelnen Flugphasen – Steuern, Starten, Steigen, Kreuzen in der Höhe, Sinken, Anflug und Landung. (Die Federal Aviation Administration schreibt vor, dass Piloten bei Starts und Landungen „Hand anlegen“ müssen, solange sich ein Flugzeug unter 500 Fuß befindet.) Während Piloten Flugzeuge in 99 Prozent der Fälle immer noch manuell landen, ermöglichen die Autopilot-Technologie und die neuere Flughafeninfrastruktur mehr automatisierte Landungen, die besonders bei schlechter Sicht oder schlechtem Wetter hilfreich sind.
Das System selbst arbeitet mit einer negativen Rückkopplungsschleife, d.h. es empfängt Daten von den verschiedenen Mechanismen des Flugzeugs und reagiert, indem es eine bestimmte Aktion als Reaktion auf eine andere Aktion unterbindet. Zum Beispiel ist der Autopilot so eingestellt, dass er das Flugzeug in einer ebenen Position hält. Wenn die Tragflächen nicht mehr waagerecht sind, erhält der Autopilot Daten, die ihm dies mitteilen, und er aktiviert sich, um das Problem zu korrigieren. Sobald die Tragflächen waagerecht sind, schließt sich die Schleife und die Kommunikation wird im Wesentlichen beendet. Dies wiederholt sich mit allen Funktionen eines Flugzeugs während des Flugs, einschließlich Steuerung, Geschwindigkeit, Höhe und mehr. All dies geschieht, ohne dass der Pilot einen Finger rührt, obwohl er genau beobachtet, um auf Probleme oder Unstimmigkeiten zu achten.
Vom Piloten wird erwartet, dass er jederzeit aufmerksam bleibt und den Autopiloten jederzeit korrigieren oder ausschalten kann, wenn er zum Beispiel eine Störung hat oder um eine manuelle Landung durchzuführen. Es gibt keine spezifische Bezeichnung, wann Piloten den Autopiloten ausschalten sollten, solange sie in den manuellen Modus wechseln, um ein Problem zu beheben oder bevor das Flugzeug eine Mindesthöhe erreicht, die je nach Flugzeugtyp variiert, aber bis zu 80 Fuß über dem Boden betragen kann.
Sie können erkennen, wenn ein Flugzeug manuell geflogen wird, weil es im Allgemeinen holpriger ist. Im Grunde kann der Computer, der das Flugzeug fliegt, mehr Aufgaben schneller und effizienter erledigen als ein Mensch. Wo also ein Pilot, der das Flugzeug manuell fliegt, zum Beispiel 30 Sekunden braucht, um das Flugzeug zu nivellieren, wenn eine Windböe den Winkel verstellt, kann der Autopilot den Winkel des Flugzeugs in weniger als der Hälfte dieser Zeit erkennen und korrigieren, und Sie haben weniger Zeit, sich wie ein geschüttelter Eistee zu fühlen.
So, macht das Piloten obsolet?
Nicht ganz. „Autopiloten sind ein nützliches Werkzeug, um Piloten zu helfen, ihre Arbeitsbelastung im Cockpit zu managen, aber sie erfordern eine kontinuierliche Überwachung und Piloten müssen weiterhin ihren normalen Cockpit-Cross-Check durchführen, um den erwarteten und ordnungsgemäßen Betrieb zu überprüfen“, sagt Richard McSpadden, Executive Director des AOPA Air Safety Institute gegenüber Condé Nast Traveler.
Piloten sind darauf trainiert, Flugzeuge manuell zu fliegen und einige legen jeden Monat manuelle Flugzeit ein. Dennoch gibt es Bedenken, dass die Automatisierung die Piloten einrosten lässt, wenn sie nicht mehr wissen, wie man fliegt. Tatsächlich hat die Federal Aviation Administration im Januar 2016 einen Bericht herausgegeben, in dem sie das Fehlen von Industriestandards für das regelmäßige manuelle Pilotentraining kritisiert und strengere Standards fordert.