Untersuchung von PIO-Tendenzen bei plötzlichen Umschaltungen in der Flugdynamik

Bisher wurden Kopplungsphänomene des Gesamtsystems Pilot-Flugzeug (Piloteninduzierte Schwingungen, PIO) nach einer Umschaltung im Flugregelungssystem nur unzureichend systematisch untersucht. In den letzten Jahren traten jedoch einige Vorfälle in der zivilen Luftfahrt auf, die zeigten, dass schwere Vorfälle entstehen können, wenn Umschaltungen der Flugregelungsgesetze involviert sind. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Versuchsmethodik zur gezielten Untersuchung von PIO-Tendenzen bei plötzlichen Umschaltungen in der Flugdynamik (PIO-Kategorie III). Außerdem wird untersucht, ob Umschaltungen von Flugregelgesetzen, die die Flugdynamik und die Flugeigenschaften ändern, Ursache für PIO-Tendenzen sein können. Hierzu wurde eine Datenbank mit Flugdynamiken eines Transportflugzeuges während des Landeanflugs erzeugt. Diese Dynamiken wurden sowohl mit existierenden Kriterien als auch durch Piloten in einem Festsitzsimulator bezüglich ihrer PIO-Tendenzen und Flugeigenschaften beurteilt.
Aus der Datenbank wurden verschiedene Umschaltkonstellationen generiert, deren dynamisches Verhalten vor und nach der Umschaltung in einem definierten Zusammenhang standen. Während einer Versuchskampagne in einem Festsitzsimulator mit mehreren Linien- und Testpiloten wurden diese Konstellationen bewertet. Dabei kam neben den üblichen Bewertungsskalen auch eine eigens für diese Arbeit modifizierte Variante der Transient Failure Rating Scale zum Einsatz.
Die Versuche zeigten, dass die entwickelte Methodik in der Lage war, PIO-Tendenzen aufzuzeigen. Es ließ sich zeigen, dass Umschaltkonstellationen existieren, bei denen PIO-Tendenzen auftreten, obwohl die Flugdynamiken nach der Umschaltung als PIO-frei galten. Nähere Untersuchungen zeigten, dass eine Destabilisierung des geschlossenen Regelkreises Pilot-Flugzeug dafür verantwortlich war, deren Ursache in der Adaptionsfähigkeit eines Piloten an eine neue modifizierte Flugdynamik liegt. Es werden Empfehlungen zur Vorhersage von PIO-Tendenzen bei Umschaltungen formuliert, die in weiterführenden Untersuchungen validiert werden sollten.