Die SEC-Flugsteuerungsrechner des A320

Sehen wir uns diese Punkte nun genauer an.

Einführung in die Flugsteuerung des A320

Der Airbus A320 ist eines der meistgenutzten Verkehrsflugzeuge der Welt und bekannt für seine fortschrittliche Flugsteuerung. Dieses System beruht auf dem „Fly-by-Wire“-Prinzip: Die Steuerflächen des Flugzeugs, etwa Querruder, Höhenruder und Spoiler, werden elektronisch angesteuert statt über herkömmliche mechanische Verbindungen. Eine Schlüsselrolle in diesem System spielt der SEC (Spoiler Elevator Computer), der zusammen mit den anderen Flugsteuerungsrechnern für Stabilität, Effizienz und Sicherheit sorgt.

Die Flugsteuerung des A320 umfasst sieben Flugsteuerungsrechner, darunter drei SECs. Diese Rechner verarbeiten die Eingaben des Piloten, des Autopiloten und verschiedener Sensoren des Flugzeugs, um anhand der Flight Laws (Normal Law, Alternate Law und Direct Law) die optimale Bewegung der Steuerflächen zu bestimmen. Die SECs steuern gezielt wichtige Flächen wie Spoiler und Höhenruder und sorgen so für eine präzise Kontrolle über das Verhalten des Flugzeugs.

Was sind SECs und wie arbeiten sie?

Insgesamt ist der Airbus A320 mit drei SECs ausgestattet, von denen jeder eine zentrale Rolle bei der Steuerung bestimmter Aspekte des Fluges spielt:

1. SEC 1 steuert die Spoiler 3 und 4.
2. SEC 2 steuert den Spoiler 5.
3. SEC 3 steuert die Spoiler 1 und 2 und dient, anders als SEC 1 und 2, nicht als Backup für die Höhenruder oder die trimmbare Höhenflosse (THS).

Diese drei Rechner sind die primären Rechner für die Spoiler und das Backup für Höhenruder und Längssteuerung. Dank der Redundanz des Systems können bei Ausfall eines SEC die anderen einspringen und die Kontrolle über das Flugzeug aufrechterhalten, was im Flug eine entscheidende Fehlertoleranz bietet.

Die SECs erhalten Eingänge aus verschiedenen wichtigen Quellen:

• Die Air Data Inertial Reference Systems (ADIRS) liefern Daten wie Fluggeschwindigkeit, Höhe und Fluglage.
• Die Slat/Flap Control Computers (SFCCs) informieren die SECs über die Stellung von Vorflügeln und Klappen.
• Die Landing Gear Control Interface Units (LGCIUs) senden Daten zur Stellung des Fahrwerks.
• Radiohöhenmesser (RAs) und Beschleunigungsmesser liefern Höhen- bzw. Bewegungsinformationen.

Die SECs müssen diese Daten verarbeiten und mit den Flight Control Data Concentrators (FCDCs) kommunizieren, die die Informationen wiederum an das elektronische Anzeigesystem (EIS) und das zentrale Fehleranzeigesystem (CFDS) weitergeben, damit die Piloten sie überwachen können. Dieser ständige Datenfluss sorgt dafür, dass das Flugzeug auch unter wechselnden Umwelt- und Betriebsbedingungen stabil fliegt.

Redundanz und Fehlermanagement

Einer der wichtigsten Aspekte des SEC-Systems ist seine Redundanz. Fällt ein SEC aus, sorgt das System dafür, dass die Steuerung der betroffenen Steuerflächen einem anderen funktionsfähigen SEC oder einem Backup-System übertragen wird.

Wichtige Verfahren im Fehlerfall

• Bei einem SEC-Ausfall werden die zugehörigen Spoiler automatisch eingefahren, damit sie keine nachteiligen Auswirkungen auf die Flugsteuerung haben. Fallen alle drei SECs aus, gehen alle Spoiler verloren: Die Rollachse geht in Direct Law, nur über die Querruder, und die Nickachse in Alternate Law ohne Protections (ALTN LAW: PROT LOST), wobei die ELACs weiterhin die Höhenruder und die THS steuern; mit ausgefahrenem Fahrwerk folgt Direct Law.
• Bei einem DC-BUS-2-Fehler können SEC 2 und SEC 3 beide ausfallen, sodass das Flugzeug mit verringerter Redundanz und schlechterer Bremswirkung zurückbleibt. Die Folge ist ein Verlust der Load Alleviation (LAF) und eine verminderte Bremswirkung.
• Das Reset-Verfahren ist einfach: Fällt ein SEC aus, versucht die Crew, das betroffene System durch Aus- und Wiedereinschalten zurückzusetzen. Gelingt das nicht, wird der SEC abgeschaltet, damit er keine fehlerhaften Signale sendet, die eine sichere Flugsteuerung gefährden könnten.

Im realen Betrieb werden Piloten darauf trainiert, diese Ausfallarten zu erkennen und entsprechend zu reagieren. Diese Ausbildung ermöglicht zusammen mit dem fortschrittlichen Fehlermanagement des Flugzeugs einen sicheren Betrieb, selbst wenn bestimmte Systeme Fehler oder Störungen aufweisen.

Die Rolle der SECs bei automatischen Funktionen und der Schubumkehr

Die SECs spielen eine wichtige Rolle bei automatischen Funktionen wie dem Ausfahren der Ground Spoiler und der Schubumkehr, vor allem bei Landung und Verzögerung. Damit diese Systeme automatisch ausfahren können, müssen mindestens zwei SECs funktionsfähig sein. Im Einzelnen:

• Ground Spoiler: Sie sind unverzichtbar, um bei der Landung den Widerstand zu erhöhen und den Auftrieb zu verringern, damit das Flugzeug Kontakt zur Piste behält. Die SECs steuern das Ausfahren anhand der Eingänge aus den Flugparametern des Flugzeugs.
• Schubumkehr: Damit die Schubumkehr ausfahren kann (wichtig, um das Flugzeug nach der Landung abzubremsen), muss mindestens ein SEC funktionsfähig sein, um das Signal des Schubhebelwinkels (Thrust Lever Angle, TLA) zu verarbeiten. Ist kein SEC funktionsfähig, kann das Flugzeug die Schubumkehr nicht nutzen.

Das unterstreicht, wie wichtig ein intaktes SEC-System ist, besonders in kritischen Flugphasen wie Anflug und Landung.

Umgang mit SEC-Ausfällen in kritischen Flugphasen

Beim Umgang mit SEC-Ausfällen reicht es nicht, sich auf Backup-Systeme zu verlassen; er erfordert auch aktive Entscheidungen der Crew. So können sich Ausfallszenarien auf den Flugbetrieb auswirken:

• Ausfall von SEC 1: Die VLS (Minimum Selectable Speed) wird nicht aktualisiert oder korrigiert, was das Geschwindigkeitsmanagement des Flugzeugs beeinträchtigt. Zusätzlich wird die Speed Brake unbrauchbar.
• Ausfall von SEC 2 oder SEC 3: Der Verlust dieser SECs kann dazu führen, dass die Spoiler nicht mehr angesteuert werden können, was die Fähigkeit des Flugzeugs beeinträchtigt, Geschwindigkeit und Widerstand wirksam zu steuern.
• Verlust aller drei SECs: Ohne Spoiler geht das Flugzeug in der Nickachse in Alternate Law ohne Protections (ALTN LAW: PROT LOST) und in der Rollachse in Direct Law über, wodurch die Rollsteuerung allein bei den Querrudern liegt. Mit ausgefahrenem Fahrwerk folgt Direct Law (bei eingeschaltetem Autopiloten, sobald auch dieser aus ist), und gelandet wird in CONF 3 mit VREF + 10 kt.

Ausbildung und Vorbereitung der Piloten auf SEC-Ausfälle

Die möglichen Folgen von SEC-Ausfällen zu verstehen, ist für Piloten entscheidend, besonders beim Fliegen des A320 unter schwierigen Bedingungen. Ausbildungsprogramme stellen sicher, dass Piloten bei Bedarf Verfahren wie das Zurücksetzen des SEC, das Management der Spoiler und die Anpassung der Geschwindigkeit beherrschen.

Beispiele für Verfahren, denen Piloten bei SEC-Ausfällen folgen können:

1. Approach Briefing: Piloten müssen ihr Approach Briefing an mögliche SEC-Ausfälle anpassen, besonders beim Übergang in Alternate Law oder bei einer SEC-Störung während der Landung.
2. ECAM-Alerts: Das Electronic Centralised Aircraft Monitor (ECAM) liefert Alerts und Verfahren in Echtzeit, die die Crew durch die Fehlersuche und die Gegenmaßnahmen führen.

Fazit

Die SECs im Fly-by-Wire-System des A320 sind mehr als nur Rechner für Spoiler und Höhenruder: Sie sind eine entscheidende Ebene der Redundanz und des Fehlermanagements, die Stabilität und Sicherheit des Flugzeugs gewährleistet, auch wenn etwas schiefgeht. Zu verstehen, wie sie funktionieren, wie Ausfälle gehandhabt werden und wie Piloten darauf reagieren können, ist für alle unverzichtbar, die sich für Luftfahrt und Flugzeugsysteme interessieren.