Technika i my Lądowanie bez steru Sieci neuronowe pomagają skutecznie pilotowa powaŻnie uszkodzone samoloty. MIKE CORDER Gdy 19 lipca 1989 roku DC-10 linii United szybsze i wiksze, piloci mieli coraz wik- pozycje cz"owieka i poprowadzi maszy- Airlines, lot nr 232, krąŻy" nad stanem sze trudnoĘci z poruszaniem drąŻka ste- n tylko do granicy obszaru bezpieczne- Iowa, rozpad"a si tarcza wentylatora rowego. Wtedy inŻynierowie wprowadzi- go latania. jego tylnego silnika i jej fragmenty po- li wzmocnienie sterowania , w"ączając Wkrótce po wypadku w Iowa Frank rozcina"y wszystkie trzy linie zasilania linki i drąŻki do hydraulicznych uk"adów W. (Bill) Burcham junior, wtedy g"ówny hydraulicznego samolotu. PoniewaŻ pi- serwonadąŻnych, zwikszających si" wy- specjalista od napdów w Dryden Flight lot nie móg" uruchomi Żadnego z p"a- wieraną przez pilota. Póęniej, z nasta- Research Center naleŻącym do NASA i tów sterowania ani lotek na skrzyd"ach, niem ery komputerów, opracowali syste- znajdującym si w bazie Edwards w Ka- ani sterów wysokoĘci i kie- runku na ogonie katastrofa by"a nieunikniona. Mimo to, dziki precyzyjnej regu- lacji mocy dwóch pozosta- "ych silników, za"odze uda"o si doprowadzi samolot do lotniska w Sioux City i cho si przewróci", a po uderze- niu w pas zapali", przeŻy"o 184 spoĘród 296 osób znaj- dujących si na pok"adzie. Piloci pokazali, Że da si ste- rowa wspó"czesnym samo- lotem liniowym wy"ącznie za pomocą silników. Wydarzenie to sk"oni"o pewnych pomys"owych inŻy- nierów do sprawdzenia, czy moŻliwe jest zaprogramowa- INTELIGENTNE STEROWANIE lotem nie sterujących lotem kom- sprawdza si w kokpicie (z lewej) symulatora (powyŻej) w NASA Ames puterów tak, aby za"odze Research Center w Kalifornii. "atwiej by"o lądowa powaŻ- nie uszkodzonym samolo- tem. Prowadzone przez ostatnie 15 lat my sterowania, w których ruchy drąŻka lifornii, rozpoczą" prace rozwojowe nad badania zaowocowa"y opracowaniem sterowego są przetwarzane na dane wej- oprogramowaniem umoŻliwiającym sil- techniki, która juŻ wkrótce moŻe zna- Ęciowe dla komputera. Systemy te, zwa- nikom odrzutowym kompensowanie leę zastosowanie w cywilnych i wojsko- ne fly-by-wire, mogą znacznie poprawi uszkodzeł powierzchni sterujących sa- wych samolotach. Aby oceni, czy te osiągi samolotu. Na przyk"ad myĘliwiec molotu. Początkowo badania te uzna- komputerowe systemy sterowania lotem odrzutowy, który dobrze lata, gdy jest lek- wano za zbyt nowatorskie i nie przy- są rzeczywiĘcie tak dobre, postanowi- ko obciąŻony, radzi sobie gorzej, gdy pod znano na nie funduszy, jednak kilku "em sprawdzi, czy umoŻliwią one nie- skrzyd"ami ma bomby. Dziki komputero- inŻynierów w Dryden poĘwici"o na nie zbyt doĘwiadczonemu pilotowi, jakim wi w uk"adzie sprzŻenia zwrotnego za- wolny czas. Projekt, nazwany póęniej jestem, bezpieczne pilotowanie uszko- sady sterowania moŻna zmodyfikowa Propulsion Controlled Aircraft (PCA dzonego samolotu odrzutowego. tak, aby maszyna zachowywa"a si bar- samolot sterowany napdem), ostatecz- Ale najpierw krótkie wprowadzenie. W dziej konsekwentnie. Fly-by-wire pozwa- nie uzyska" niewielki zastrzyk finanso- pierwszych samolotach drąŻek sterujący la równieŻ stworzy zabezpieczenia: je- wy i zosta" zatwierdzony do prób na sa- i peda"y orczyka by"y bezpoĘrednio po"ą- Ęli pilot próbuje zrobi coĘ, co mog"oby molocie odrzutowym MD-11. 29 sierpnia czone z p"atami (powierzchniami) steru- spowodowa rozpadnicie si samolotu 1995 roku w bazie lotnictwa wojskowe- jącymi za pomocą linek, drąŻków i kabli. lub jego niebezpieczne zbliŻenie si do go w Edwards zespó" PCA "agodnie wylą- Jednak w miar jak samoloty stawa"y si ziemi, komputer moŻe zignorowa dys- dowa", uŻywając do manewrowania tyl- 24 WIAT NAUKI PAŁDZIERNIK 2004 TOM TROWNER NASA Ames Research Center ko sterowanych kom- jcia, jak lata nieuszko- puterem silników. We- dzony samolot. d"ug inŻynierów NASA Wtedy Gundy-Burlet uda"o si wykaza, Że przestawi"a symulator do bezpieczełstwo samo- punktu wyjĘcia i powie- lotu moŻna znacznie dzia"a: Przykro mi, ka- zwikszy przez zmia- pitanie, ale straci" pan ny oprogramowania sa- wszystkie powierzchnie molotu. Niestety, Żaden sterujące na ogonie . Nie z producentów samolo- dzia"a"y obydwa stery wy- tów nie zdecydowa" si sokoĘci i kierunku, co na wykorzystanie tej prawdopodobnie dla pi- techniki. lota amatora oznacza- Kilka lat póęniej ba- "oby w realnym Ęwiecie PIERWSZE PRÓBY systemu inteligentnego sterowania lotem są prowadzone na dacze z grupy Intel- wyrok Ęmierci. Tymcza- zmodyfikowanym myĘliwcu odrzutowym F-15 w Bazie Si" Lotniczych w Edwards. ligent Flight Control sem ku mojemu zaskocze- (IFC) w oĘrodku NASA, niu symulowany samolot Ames Research Center w Mountain View uŻywając róŻnych typów systemów ste- okaza" si ca"kiem sterowalny. Wyko- w Kalifornii, kontynuowali prac zespo- rujących. W kaŻdym prawie przypadku na"em kilka "agodnych zakrtów, aby "u PCA, opracowując system pozwalają- system IFC sprawdza" si lepiej niŻ poczu maszyn, stara"em si jednak cy sterowanym komputerem silnikom konwencjonalny fly-by-wire. Kiedy in- nie zboczy zanadto z kursu. Uszkodzony uszkodzonego samolotu wspó"pracowa Żynierowie symulowali uszkodzenie samolot wolno reagowa", ale gdy spowol- z powierzchniami sterującymi, które wszystkich urządzeł sterujących w ogo- ni"em sterowanie, zaczą" si zachowy- jeszcze funkcjonują. Jego dzia"anie opie- nie samolotu, tylko po"owie pilotów wa bardziej naturalnie. Zmian na ra si na sieciach neuronowych, które korzystujących z systemu fly-by-wire korzyĘ niewątpliwie u"atwi"y sieci neu- naĘladują ludzki mózg i uczą si na uda"o si bezpiecznie wylądowa, z uŻy- ronowe, które uczy"y si kompensowa podstawie doĘwiadczeł uŻywane po- ciem IFC wylądowali wszyscy. Jak si uszkodzenie samolotu. W miar jak przy- "ączenia sieciowe są wzmacniane, nie- lata samolotem wyposaŻonym w sieci stosowywa"y si do nowych warun- uŻywane s"abną. Sieci neuronowe syste- neuronowe? Na zaproszenie Karen Gun- ków, samolot stawa" si coraz "atwiejszy mu IFC sprawdzają, czy samolot leci tak, dy-Burlet, kierownika grupy IFC, sp- w sterowaniu. I chociaŻ odchyla" si od jak powinien. RóŻnice midzy rzeczywi- dzi"em kilka godzin w jej laboratorium, pasa startowego, w ciągu kilku minut stym lotem a wytyczonym mogą by spo- poznając dzia"anie systemu. Nie jestem uda"o mi si bezpiecznie wylądowa. wodowane niedok"adnoĘciami modelu zawodowym pilotem i nie mam doĘwiad- Nie mia"em przy tym wraŻenia, Że do- odniesienia, zwyk"ym zuŻyciem maszy- czenia w lataniu duŻymi maszynami. konuj czegoĘ niemoŻliwego. Dopiero ny lub uszkodzeniem konstrukcji. Sie- Symulator IFC ustawiono tak, aby imi- póęniej dotar"a do mnie waga tego udo- ci neuronowe monitorują rozbieŻnoĘci i towa" bardzo duŻy samolot czterosil- godnienia. Pilot amator, który nigdy nie starają si je zmniejsza. nikowy odrzutowiec transportowy C-17 siedzia" za sterami duŻego samolotu, JeĘli na przyk"ad chcemy, aby nieusz- si" powietrznych USA. Symulator ma du- zdo"a" posadzi na pasie, nikogo przy kodzony samolot si wznosi", przesuwa- Ży panoramiczny ekran, na którym jest tym nie zabijając (przynajmniej podczas my drąŻek sterowy do ty"u, co odpowied- wyĘwietlany zmieniający si krajobraz, symulacji), czterosilnikowy, powaŻnie nio ustawia ster wysokoĘci. Ale jeĘli ten oraz szklany kokpit z kolorowymi wy- uszkodzony odrzutowiec. ster nie dzia"a, system IFC, aby podnieĘ Ęwietlaczami zamiast tradycyjnych Jak szybko ta technika ma szans zo- nos samolotu, unosi obie lotki. (Nor- wskaęników. sta wdroŻona? Badacze NASA planu- malnie lotki poruszają si asymetrycz- Gundy-Burlet ustawi"a symulator na ją sprawdza system IFC w locie na od- nie gdy jedna si podnosi, druga opa- 20 kilometrze od lotniska w San Fran- rzutowych myĘliwcach F-15 oraz na da). JeĘli ten manewr nie skoryguje b"du cisco i pozwoli"a na prób lądowania transportowcach C-17 w ciągu najbliŻ- lub zostanie osiągnita granica bezpie- sprawnym samolotem. Don Bryant, eme- szych dwóch lat. Najprawdopodobniej czełstwa, po której przekroczeniu sa- rytowany pilot myĘliwca amerykałskie- pierwszymi, którzy zaadaptują system, molotowi grozi obrót, to aby uzyska po- go lotnictwa morskiego, by" na tyle bdą producenci samolotów wojsko- Żądany kąt wznoszenia, system IFC uprzejmy, Że nie Ęmia" si otwarcie z mo- wych. Sterowanie lotem z kompensacją zmieni ciąg silników. ich niezdarnych prób pilotaŻu. Najwik- uszkodzeł powinno by szczególnie uŻy- Badacze z Ames sprawdzali swój sys- szy problem sprawia"a mi szklana tabli- teczne dla pilotów latających samolota- tem, zapraszając pilotów linii lotniczych ca przyrządów pok"adowych tablice mi, do których od czasu do czasu ktoĘ oraz pilotów doĘwiadczalnych NASA do takie dopiero od niedawna instaluje si strzela. n laboratoryjnego symulatora. Najpierw w samolotach prywatnych. Wicej czasu testujący kierowali symulowanym samo- zaj"o mi szukanie na wyĘwietlaczu tak Mike Corder jest niezaleŻnym dziennika- lotem w normalnych warunkach. Na- oczywistych parametrów lotu, jak prd- rzem w Santa Cruz w Kalifornii, a w wol- stpnie badacze aranŻowali róŻne uster- koĘ i wysokoĘ, niŻ efektywne piloto- nym czasie buduje samolot Van s Aircraft ki i obserwowali, jak piloci reagują, wanie. Mimo to nabra"em pewnego po- RV-7A. PAŁDZIERNIK WIAT NAUKI 25 JIM ROSS NASA Dryden Flight Research Center