Domanda:
Perché non utilizzare il giogo per controllare l'imbardata, nonché beccheggio e rollio?
Sean
2019-04-21 03:23:20 UTC
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(Ispirato da questa domanda sul controllo manuale del timone su aeromobili dotati di joystick.)

La maggior parte degli aerei civili ad ala fissa (gli aerei di linea Airbus successivi al 1987 sono le eccezioni principali) utilizzare un giogo (essenzialmente un volante montato su una colonna verticale che può oscillare avanti e indietro) per controllare il beccheggio (spingendo il giogo in avanti si inclina il muso verso il basso; tirando indietro il giogo si solleva il muso verso l'alto) e roll (ruotando il giogo in senso orario si rotola l'aereo a destra; ruotando il giogo in senso antiorario il velivolo si sposta a sinistra), ma controlla l'imbardata tramite un set separato di pedali del timone (premendo il pedale sinistro si fa imbardare il muso a sinistra; premendo il pedale destro imbardata il muso a destra).

Se il giogo fosse usato per controllare l'imbardata oltre che beccheggio e rollio, questo consentirebbe al pilota di effettuare virate coordinate usando solo le mani, invece di doversi ricordare di spingere contemporaneamente con un piede ed eliminerebbe il rischio di applicare accidentalmente il frena quando si sterza a terra.

Si suggeriscono un paio di possibili modi per il controllo del timone basato sul giogo; uno consiste nell'inclinare la colonna da un lato all'altro (inclinando la colonna a sinistra il muso si strappa a sinistra; inclinando la colonna a destra si inclina il muso a destra), mentre un altro sarebbe spingere in avanti una delle corna del giogo mentre tirare indietro l'altro, ruotando il giogo attorno al suo asse verticale (spingere il corno sinistro in avanti e tirare indietro il corno destro farebbe imbardare il naso a destra; tirare indietro il corno sinistro e spingere il corno destro in avanti farebbe imbardare il naso a sinistra ).

Ecco un'illustrazione di ciò che ho in mente:

Method of operation of three-axis yoke

Perché nessun aereo usare il giogo per controllare tutti e tre gli assi, invece che solo beccheggio e rollio?

L'interfaccia utente è l'ultima cosa che vuoi cambiare su qualsiasi prodotto. È come perché usiamo ancora la tastiera QWERT e perché noi auto usiamo ancora i volanti.
@user3528438 Sono sinceramente curioso, qual è l'alternativa migliore ai volanti?
@Undo [South Park ha scoperto una soluzione del genere nella stagione 5] (https://en.wikipedia.org/wiki/The_Entity_ (South_Park))
@Undo, un manubrio. In particolare quello in cui l'effetto sterzante è controllato o moderato dalla forza (ma questo vale anche per le ruote). Vale a dire che sarebbe un timone azionato a mano, tranne per il fatto che funziona nel senso opposto. Probabilmente, il "volante" della Formula 1 è effettivamente un manubrio, che non richiede mai un cambio di presa e raramente supera una virata di ± 90 °.
Sei risposte:
Zeiss Ikon
2019-04-21 04:42:38 UTC
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La moderna barra di comando deriva direttamente dal comando "joystick" che divenne standard sugli aerei ai tempi in cui Glenn Curtiss gestiva personalmente l'azienda che era il principale concorrente dei fratelli Wright.

Dopo aver inventato controllo degli alettoni (i Wright usavano ancora il warping alare all'epoca - questo era prima del 1910), Curtiss aveva bisogno di un modo per controllare il movimento degli alettoni e, successivamente, del timone. L'originale Wright Flyer del 1903 aveva la curvatura dell'ala controllata facendo scorrere la piattaforma del pilota (una superficie piana, su cui il pilota giaceva prono) a destra ea sinistra, e accoppiava il timone, in modo che rollio e imbardata fossero inseparabili. Curtiss li ha disaccoppiati e aveva bisogno di aggiungere un terzo controllo e, poiché anche lui era seduto in posizione verticale, anche nel suo primo aereo, i suoi piedi erano disponibili.

Far funzionare gli ascensori e gli alettoni sulla levetta di comando era ovvio , ed era altrettanto semplice mettere i piedi su una barra che azionava direttamente il timone - e questo layout divenne lo standard quasi istantaneamente. Persino i Wright lo adottarono prima di mostrare il loro Flier all'esercito.

Nel tempo, ci sono stati alcuni esempi di variazioni. Gli aeroplani che riportavano timone e alettone accoppiati, come l'Ercoupe, facevano volare il pilota con "i piedi piatti sul pavimento" - e mi sembra che ci fosse almeno un progetto, dell'era del biplano, di un aereo da trasporto con timone operato molto nel modo in cui descrivi; una rotella di controllo montata su un joystick, con il movimento della barra che controlla il rollio e la rotazione della ruota che controlla l'imbardata.

Il fatto che questo sia apparso solo in un numero molto piccolo di progetti suggerisce che, come notato in un commento, è una cattiva idea cambiare qualcosa che è stato a lungo standardizzato - tuttavia, abbiamo un buon numero di aerei, che vanno da da aereo a caccia a reazione e da trasporto di grandi dimensioni, che utilizzano "sidestick" - in cui, nel caso di trasporto, il pilota in comando vola effettivamente con la mano sinistra, mentre il copilota vola con la destra. Anche i joystick continuano a essere ampiamente utilizzati, specialmente su velivoli più piccoli o con prestazioni più elevate o con sistemi di espulsione.

L'altro, e credo che il motivo principale non sia schemi di controllo come quello che descrivi è che diventa impossibile mantenere un controllo preciso e separato di rollio e imbardata. Quando lo stesso paio di mani fa entrambi i lavori, il cervello le mescola insieme, o nel tentativo di non farlo, inverte il mix (portando a uno scivolamento in avanti o uno slittamento, quest'ultimo ampiamente considerato molto pericoloso a bassa quota e velocità). Se si dispone di un aereo in cui è difficile evitare di mescolare il timone avverso o contrario mentre si applica l'alettone, sarà difficile atterrare o decollare con vento al traverso, difficile mantenere un approccio finale preciso e quasi impossibile eseguire manovre di alta precisione (come il rifornimento aria-aria o formazioni strette).

Ho un joystick per PC che ha un terzo asse. È sempre disabilitato perché è * fisicamente * tutto tranne che "impossibile" (+1) non imbardare durante il beccheggio.
@Mazura: Ora aggiungi turbolenza mentre cerchi di non farlo!
@Mazura: interessante. A me è successo il contrario: venendo con una significativa esperienza di vita reale (alianti) mi aspettavo che pilotare un simulatore di PC senza pedali e invece girare la levetta sarebbe stato strano; ma invece mi è sembrato naturale quasi istantaneamente.
@MartinArgerami Molto dipende da dove è posizionato lo stick e da come è impostato per quanto riguarda le zone nulle e simili. Sarà molto più difficile virare senza sbandare accidentalmente se il bastone è direttamente di fronte a te che se si trova sul lato dove risiedono naturalmente le tue braccia.
@Martin: il mio 3 ° asse dovrebbe girare molto più lontano e avere un'enorme zona morta, o una migliore resistenza alla svolta (entrambi sono pazzi da introdurre intenzionalmente in un sistema di controllo). Avevo grandi speranze in questo, e in un simulatore di volo o un piccolo aereo potrebbe essere bello. Ma provare a mettere un reticolo sul bersaglio ("impossibile mantenere * preciso * ... controllo") o atterrare un vero 747, idts ...
John K
2019-04-21 06:23:53 UTC
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È solo una cattiva idea Sean. Credimi, se hai fatto qualche volo NON vorresti una colonna di controllo che devi spingere lateralmente, o un giogo tortuoso, per il timone, nonché per il rollio e il beccheggio. I tuoi piedi sono comunque seduti lì a non fare nulla. E devi essere in grado di controllarlo con una mano in modo da poter azionare le leve di spinta o le leve di alimentazione o le manette con l'altra. Come lavoreresti una colonna del genere con una mano?

Inoltre, in qualsiasi aereo da trasporto con un sistema di smorzamento dell'imbardata non tocchi mai i pedali del timone una volta in volo, a meno che un motore non si spenga. E se ciò accade sarai felice di avere i muscoli della parte superiore della coscia per svolgere il lavoro di trattenere l'input del timone per un periodo prolungato, e non i tuoi avambracci già occupati con altri 2 lavori.

Immagino di provare a tenere un giogo spinto di lato a seguito di un guasto al motore in rotazione, controllando anche beccheggio e rollio con esso, mentre i miei piedi siedono sul pavimento essendo inutili ... molto spiacevole .

Dove potrebbe essere praticabile è con un controller FBW con stick laterale in cui lo stick ruota per imbardata, come un joystick del computer. Ma anche lì, preferirei che lo facessero i miei piedi.

Può essere fatto con una mano. Molti joystick per PC lo fanno. Detto questo, preferisco i pedali.
peekay
2019-04-21 04:44:08 UTC
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Tali progetti non funzionano bene quando il timone è richiesto oltre che durante le virate.

Una situazione tipica sarebbe l'uso del timone per contrastare il fattore p (asimmetrico tendenza alla virata) su velivoli ad elica. Dopo il decollo, potrebbe essere necessario applicare una quantità significativa di timone durante la salita ad alta potenza e ad alto AOA.

Sarebbe molto scomodo avere il giogo "inclinato" o "attorcigliato" durante la salita, anche quando l'aereo non gira affatto.

Terran Swett
2019-04-22 07:29:46 UTC
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Entrambi i tuoi modelli sarebbero impossibili da usare con una mano, il che li renderebbe poco pratici da usare, poiché hai bisogno di una mano libera con cui manipolare altri controlli della cabina di pilotaggio.

Il primo progetto (sposta l'intero giogo sinistro e destro per imbardare) è meno cattivo, in quanto è ancora possibile usare una mano sola fintanto che il giogo è quasi orizzontale (alettoni neutri). Ma se hai il giogo ruotato di 90 gradi, ora è quasi impossibile controllare sia gli alettoni che il timone, perché entrambi i controlli usano lo stesso movimento della mano (cioè, muovendo la mano sinistra e destra). Questo è meno importante in aria, dove gli input degli alettoni di grandi dimensioni sono relativamente rari, ma quando si rullano con vento al traverso, spesso si desidera fornire un input di grandi alettoni e un input di timone allo stesso tempo, e spesso in direzioni opposte.

Il secondo progetto (imbardare il giogo per imbardare) renderebbe il giogo quasi impossibile da usare con una sola mano in qualsiasi circostanza. Sarebbe molto difficile dare l'input dell'elevatore senza l'input del timone, o l'input del timone senza l'input dell'elevatore.

Inoltre, cos'altro dovrei fare con i miei piedi? :)

"Ma se hai il giogo ruotato di 90 gradi, ora è quasi impossibile controllare sia gli alettoni che il timone, perché entrambi i controlli usano lo stesso movimento della mano (cioè, muovendo la mano sinistra e destra)." No, non lo fanno; gli alettoni comportano la rotazione della mano e del braccio inferiore, mentre il timone comporta lo spostamento della mano e del braccio inferiore _senza_ ruotarli.
@Sean Ma a seconda delle forze e dei bracci di leva coinvolti, ciò richiederebbe di esercitare un'enorme quantità di coppia sulla forcella usando la mano.
MikeY
2019-04-22 22:32:51 UTC
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Ci sono un sacco di configurazioni per piloti disabili in cui tutto è sul giogo, inclusi beccheggio, rollio, imbardata e acceleratore. Sky Arrow LSA ha una configurazione solo mani come opzione di acquisto (funzioni suddivise tra le mani).

La cosa principale per un non- pilota disabile è che sembra un peccato sprecare i piedi non avendo loro il controllo di qualcosa.

Dylan Smith
2019-04-22 21:12:51 UTC
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Credo che combinare tutti i controlli nel giogo potrebbe portare a più problemi rispetto alla regolazione del pilota, in particolare al di fuori dei sistemi fly-by-wire. Il giogo fondamentalmente diventa un punto di errore completo per tutti i tuoi controlli nel caso di qualche incidente catastrofico con schiocco del giogo. Non mi aspetto che nessuno approvi una riduzione della ridondanza, in particolare nei componenti critici per il volo.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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