wtorek, 25 kwietnia 2017

6. Dlaczego "automat" nie zadziałał ? (o metodzie dziecka 4 letniego)

Spis treści

O metodzie czteroletniego  dziecka (MD4)

Metodę czteroletniego dziecka (MD4) opracowałem i praktykowałem  w drugiej połowie lat 80-ych, gdy jako elektronik-monter działkowy (bez prawa do plombownicy) nadzorowałem pracę pewnego dosyć skomplikowanego i rozległego systemu sterowania. MD4 pozwoliła dojść do kilku istotnych błędów w systemie (a co ważniejsze - doprowadzić do ich usunięcia) mimo sprzeciwu otoczenia, to znaczy producenta systemu ("u nas działa poprawnie")  i naczelników w Warszawie ("Panie Monterze Działkowy! W całej Polsce system  pracuje poprawnie,  w siedmiu lokalizacjach, sam zatwierdziłem założenia, sam podpisałem protokół odbioru, kosztowało masę pieniędzy, nikt nie narzeka, a Pan tu gada o jakimś poważnym błędzie!"). Ale w końcu naprawili. Błąd był zasadniczy, występował wszędzie i regularnie spowodował spore szkody.

Metoda polega na zadawaniu pytań "dlaczego" tak długo póki tylko można takie pytanie zadawać, nawet jeśli pytanie brzmi infantylnie. Nie wolno zadowalać się odpowiedzią na pozór wyczerpującą. Póki można zadać "dlaczego?" - trzeba pytanie zadać. Często z którejś kolejnej, a czasami z tej ostatecznej odpowiedzi wynika, iż to pierwsze pytanie wcale nie było infantylne. 

Dlatego dziecko jest czteroletnie, że trzylatek jest za ... mało rezolutny, zaś sześciolatek, już skażony edukacją powszechną i zanim zada kolejne pytanie - już kalkuluje czy mu się to opłaca.  Na pytanie : a co z pięciolatkiem? odpowiadam: pięciolatek też może się pytać.

Pytanie zadane przez czterolatka będzie brzmiał następująco:

"A dlaczego właściwie "automat" nie zadziałał? Przecież na 420 metrach widać, ze to działa i widać też, że załoga wie jak z tego korzystać?"

Na to pytanie odpowiada raport komisji Millera:
"Lot na minimalnej mocy silników trwał 40 s. Jest to poważny błąd stabilizacji podejścia, skutkujący
tym, że podczas potencjalnej procedury odejścia na drugi krąg silniki potrzebują znacznie
więcej czasu do osiągnięcia mocy startowej (akceleracja)."
 (MD4: Dlaczego lot na minimalnej mocy silników trwał aż 40 sekund? to jest pytanie na kolejny wpis)
I tu rzeczywiście nie ma po co wchodzić w szczegóły. Załoga czekała by automat ciągu podwyższył obroty silnikom - obroty,  mimo iż automat ciągu zadziałał, nie zostały podwyższone  ze względu na czas akceleracji .
Można by się zastanawiać  "co by było gdyby" - gdyby silnikom wcześniej zadano ręcznie ciąg startowy - czy silniki  szybciej by nabierały obroty.  Może tak. Może nie. Prawdopodobnie tak.
Bardziej istotne się wydaje kwestia - czy załoga zdawała sobie sprawę z przyczyny braku reakcji silników.

Też można by sobie odpuścić te dywagacje jako niepotrzebne, ale nie do końca.

Jest pewien ruch dokonany wolantem przed Dowódcę, który trzeba by zinterpretować.

Komisję nie bardzo wiedzą co z tym robić.

Komisja Jerzego Milera pisze:
"Pierwszą reakcję pilota lecącego zarejestrował rejestrator parametrów w momencie rozpoczęcia sygnalizacji przez RW osiągnięcia wysokości alarmowej. Było to o godz. 6:40:54 w odległości 1538 m od progu pasa, na wysokości 66 m nad terenem, a 23 m nad poziomem lotniska. W tym samym momencie w zapisie rejestratora widać reakcję pilota polegającą na ruchu sterownicy samolotu w kierunku „na siebie” , przy stale włączonym kanale podłużnym ABSU."

MAK zaś:
"Uwzględniając zbieżność w czasie wypowiedzi „Odchodzimy” z wychyleniem kolumny wolantu „na siebie”, Komisja uważa, że działania w próbie odejścia na drugi krąg, były rozpoczęte przez drugiego pilota, jednakże nie zostały doprowadzone do końca."

Chodzi o niewielki ruch dokonany wolantem i powodujący zmianę pochylenia w kierunku "nos do góry" w momencie gdy już załoga od jakiegoś czasu czeka na reakcję silników. Na rysunku ruch ten zaznaczyłem zielonym kółkiem i 1.


Ruch jest delikatny, autopilot się nawet nie wyłącza, pochylenie samolotu się zmniejsza w sposób może nie drastyczny, ale znaczny. Ale silniki w dalszym ciągu ledwo reagują.
Komisje nie bardzo wiedzą jak traktowa ten ruch. Nie pasuje do żadnej teorii czy też założeń z jakich komisje wychodzą. Ani do "szczura" jakiego MAK proponuje, chociaż go nie nazywa, ani do odejścia w wersji komisji Jerzego Millera.
Natomiast zakładając, że załoga zamierza odejść w automacie - ten ruch na wolancie ma sens. Rzecz (początek ruchu na wolancie) się dzieje w wysokości 60 metrów, odejście zostało zainicjowane 6 sekund wcześniej, silniki nie pracują jak należy, ale sytuacja jeszcze nie wygląda krytycznie, więc załoga robi jeszcze jedną, ostatnią próbę uruchomienia silników - jeszcze  "w automacie", przez zmianę pochylenia (w kierunku "nos do góry").
Wynika z tego, iż załoga prawdopodobnie  nie zdaje sobie sprawę z rzeczywistej przyczyny braku obrotów (czas akceleracji silników) i na pewno nie zdaje sobie sprawy z sytuacji - z rzeczywistej wysokości i z topografii terenu - z "podnoszącego się" gruntu..

Trochę dziwne mi się wydaje to upieranie się przy tym odejściu "w automacie". Szczególnie, że (jak w kolejnych wpisach zwrócę na to uwagę) - załoga już od wysokości 250 metrów musi wiedzieć ze coś idzie nie tak. Do tego czasu (250 metrów) szło idealnie, Dowódca jednym ruchem palca wyrównuje lot w wysokości 420 metrów przy okazji rozmawia z kontrolerem i "robi kartę" z załogą. W tym samym czasie!
Wygląda tak, jakby "w automacie" stal się celem w samym sobie. Nieważne co, ale koniecznie "w automacie".


Jest tylko jeden ale. Nie wiadomo dlaczego ten ruch  jest wykonany za pomocą wolantu. (MD4 : Dlaczego wolantem wykonano ten ruch a nie pokrętłem?) Dokładnie ten sam efekt można by uzyskać kręcąc dalej pokrętłem "Góra/Dół" z którego i tak cały czas Dowódca korzysta. Tak jak było robione to w wysokości 420 metrów. Fakt, że jak widać na wykresie - wolantem to idzie szybciej.

... i dalej to już moje luźne dywagacje. Można nawet nie czytać. Może być jeszcze inne wyjaśnienie faktu iż dokonano ten ruch wolantem a nie pokrętłem "Góra/Dół".

"Odejście w automacie" inaczej

Istnieje jeszcze jeden sposób "odejścia w automacie".

Wyobraźmy sobie taką sytuację:
samolotem steruje autopilot w trybie "stabilizacja i sterowanie" , jak wiadomo  w tym trybie autopilot stabilizuje pochylenie samolotu -  pochylenie pilot może zmodyfikować pokrętłem "Góra/Dół.
Samolot leci poziomo, silnikami steruje automat ciągu, prędkość nominalna, obroty silników nominalne. Wprowadzamy samolot w zniżenie zmieniając pochylenie (w kierunku "nos do dołu") i doprowadzamy do zniżenia z określoną prędkością zniżenia.  Na przykład 6 m/s.

Z przymrużeniem oka można by twierdzić, że Instrukcja Użytkowania w Locie nawet przewiduje taki manewr. O przełączeniu do trybu "Stabilizacja wysokości" (tryb "H")    pisze tak:

Для включения режима автоматической стабилизации барометрической высоты при включенном режиме стабилизации углового положения самолета по курсу, крену и тангажу переведите самолет в режим горизонтального полета рукояткой управления ”Спуск Подъем” и нажмите кнопку лампу ”Н”, которая должна загореться, загорится и табло режимов ”Стаб. Н”.
ПРИМЕЧАНИЕ: Допускается включение режима стабилизации барометрической высоты при наличии вертикальной скорости не более ±5 м/с. АБСУ будет выдерживать ту высоту полета, которая была в момент нажатия кнопки лампы ”Н”.


Jak wiadomo, 6 to takie prawie 5.






Na rysunku widać pulpit sterowania autopilotem PU-46. Pokrętło "Góra/Dół" jest zaznaczony czerwonym kółkiem. Powyżej przycisk z literką "H" służy do zmiany trybu pracy autopilota na "stabilizacja wysokości". Dowolny ruch na pokrętle "Góra/Dół" zmienia tryb na "stabilizacja i sterowanie".













Co się stanie gdy w tym momencie zmieniamy tryb pracy autopilota na "stabilizację wysokości"? 

Zgodnie z dokumentacją techniczną autopilot zapamięta ciśnienie (wysokość) w chwili zmiany trybu na "H" i podczas dalszego lotu w ten sposób zaczyna sterować sterami wysokości, by stabilizować wysokość. Wysokość w jakim leciał samolot podczas zmiany trybu na "H" jest dalej traktowany jako "wysokość wzorcowa".  Jeśli samolot leci poziomo - następuje stabilizacja wysokości lotu.

A co z samolotem, który w chwili zmiany trybu na "H" leciał - w dół? Oczywiście nie zatrzymuje się nagle na danej wysokości, tylko autopilot, który zapamiętał jaka jest "zadana wysokość" -   stara się odtworzyć tą wysokość. Samolot wyhamuje zniżenie i po locie horyzontalnym trwającym chwilę ileś metrów niżej - zaczyna nabierać wysokość.  Wróci na wysokość jaka została zapamiętana jako "wysokość wzorcowa" i na tej wysokości przejdzie w lot horyzontalny.
Ale to nie jest tak, że po uruchomieniu trybu "H" ster wysokości zostanie wychylony maksymalnie do dołu i tak zostanie aż do ponownego wyrównania lotu. Tu działa kilka niezależnych automatów, każdy ma swój algorytm działania, swój "kalkulator", swoje ograniczenia. Na dodatek podczas takiego "odejścia" autopilot działa w sposób nie przewidziany przez konstruktora - algorytm działania autopilota nie został obmyślony pod katem optymalizacji "odejścia w automacie". Gorzej - z dokumentacji technicznej nie do końca wynika jak się automaty zachowują w sytuacji jakiej nie przewidział konstruktor. Ale to można sprawdzać w bezpiecznych warunkach. Najlepiej w pewnej wysokości i  bez pasażerów.

W przeciwieństwie do kręcenia kółkiem "Góra/Dól" plus automat ciągu - takie odejście już na prawdę można nazywać "odejściem w automacie".

Przez całe odejście wszystkimi elementami wykonawczymi steruje automat - odejście odbywa się więc w sposób powtarzalny - gdy warunki początkowe "odejścia" będą podobne - samolot w identyczny sposób wykonuje odejście - traci tyle samo wysokości.
Całe też odejście odbywa się bez udziału załogi,  jedna osoba wystarczy do tego manewru.
A najważniejsze - cały czas samolot leci w konfiguracji gotowej do lądowania, w najniższym punkcie toru lotu można przejść w lot horyzontalny i przystąpić do lądowania lub nic nie robić i samolot wraca tam, do tej wysokości, gdzie manewr został zainicjowany.
Oczywiście piloci samolotów liniowych, a w komisjach tacy zasiadali, na sam pomysł pukaliby w głowę. Ale gdyby dokooptować do komisji jednego pilota bombowca nurkującego  z fantazją (uwaga do Profesjonalnych Biur Tłumaczeń, które jak wiadomo posługują się Google-translatorem! nurkujący to jest bombowiec, zaś fantazje ma pilot!"), by zapewne powiedział "a czemu nie?"



Wykres  generowany przez symulator lotu FS2004 z nakładką Project-Tupolev TU-154.  
Gdy linia AP-tang wynosi 
500:tryb "stabilizacja wysokości" (Alt-hold) 
200":tryb "stabilizacja i sterowanie" (Alt-pitch)








Powyżej wydruk z rejestratora parametrów lotu FDR jednego z przelotów dokonanych przeze mnie chyba w lutym 2013. na symulatorze lotu FS2004 z nakładką Project-Tupolev TU-154. Konfiguracja samolotu jak do lądowania, automat ciągu i autopilot. 2 razy dokonuję zejście do wysokości około 300 metrów. W wysokości 550 metrów przy ekstremalnie wysokiej prędkości zniżenia (15 m/s(?) stąd te duże straty wysokości) przełączam tryb autopilota ze "stabilizacji i sterowanie"  na "stabilizacja wysokości".
W przypadku H2 nie robię dalej nic - samolot zniża się do 300 metrów i wraca na wysokość 550 metrów.
W przypadku H1 podczas najniższego punktu toru lotu, gdy samolot leci poziomo, zmieniam na chwilę tryb autopilota na "stabilizację i sterowanie" (dokonując minimalny ruch na pokrętle "Góra/Dół") po czym zmieniam z powrotem na "stabilizację wysokości" wciskając przycisk "H". Można też dwa razy nacisnąć przycisk "H", efekt będzie identyczny. Podczas ponownego przejścia w tryb "H" od nowa próbkowane będzie ciśnienie i nowa wysokość będzie od tego momentu traktowana jako "wzorcowa".
Samolot leci poziomo, konfiguracja, prędkość - wszystko gotowe do ewentualnego lądowania.

Nie twierdzę bynajmniej, że załoga w ten sposób zamierzała odejść.

Ale gdyby w tym trybie trzeba by było zachęcać autopilota do reakcji, to jedynym sposobem będzie właśnie ruch wolantem. Ruch pokrętłem "Góra/Dół" likwiduje bowiem tryb "H" i odejście zostanie przerwane. Delikatny ruch wolantem - zachowuje.


Spis treści

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz