Por que os sidesticks da Airbus adicionam suas entradas?

Eu acredito que há alguma lógica no design, na verdade, mesmo que eu não goste muito. Se você pensar no jugo tradicional como um elemento de controle em que uma certa força (ou momento, e ...) resulta em uma certa mudança na trajetória de vôo, então se ambos os pilotos aplicam a mesma força (em vez de direcionar a mesma deflexão), a reação da aeronave resultante é mais pronunciada do que se apenas um piloto aplicasse essa força, embora provavelmente não com relação linear. O sistema de controle de vôo sidestick controlado faz o mesmo.

O que falta muito mais, a meu ver, é o feedback de um piloto sobre o que o outro está fazendo com o bastão. Acredito que tê-los interconectados ou dirigidos de volta provavelmente não teria sido uma idéia tão ruim.

Por que os sidesticks da Airbus adicionam seus insumos? Eu não trabalho para a Airbus e não estou a par de seus documentos de design, mas aqui está o que eu acredito baseado nos mais de 50 modelos de simulação em tempo real de controles de aeronaves voando que eu escrevi e afinei:

• Somando as saídas faz mais sentido evitar descontinuidades na entrada de posição, e fornece a maior flexibilidade se apenas um piloto por vez manejar seu bastão lateral. Um stick na posição centrada fornece saída zero. Se um piloto transferir o controle para o outro piloto, e nenhum botão de prioridade for pressionado, as entradas de controle de vôo das duas varas não terão descontinuidade. A entrada de qualquer piloto mais a entrada zero do outro piloto funciona nos dois sentidos, independentemente do status do botão de prioridade.

• Somente um piloto por vez deve operar o bastão lateral. Se o piloto não operacional fizer fornecer uma entrada em bastão, somar as duas saídas resultará em uma mudança de atitude que alerta o PF da ação do outro piloto. Averaging as entradas faria isso para uma quantidade muito menor, ou não em todos. Dar prioridade ao stick esquerdo pode ser contraproducente: e se o capitão tiver um ataque cardíaco enquanto o OC estiver voando?

Desde que o procedimento adequado seja seguido e apenas um piloto por vez manipule um stick, a soma das saídas funcionará melhor. No entanto, a situação se desfaz quando o procedimento adequado não é seguido: em tempos de emergência e urgência, na ausência de cabeças claras. Dois pilotos, cada um, continuam a fornecer resultados muito diferentes - quais um devem ser usados pela aeronave? Como pode decidir qual das duas entradas é a válida, se os humanos não a instruírem? Não existe uma solução à prova de erros para isso, portanto, escolher a melhor solução quando o procedimento é seguido (somando as saídas) faz sentido e fornece flexibilidade e continuidade.

There have been a couple of Airbus disasters where, in the confusion leading up to the crash, both pilots have attempted to control the aircraft with their sidesticks at the same time.

Imagem fonte

Considere o caso de QZ8501. O capitão é um ex-piloto militar, reconhece a baia e fornece a devida entrada de recuperação para o bastão. Se ele tivesse instruído o FO para não tocar no bastão, ele poderia ter se recuperado com sucesso. Mas seu uso ambíguo do inglês (não sua primeira língua) fez com que o OC seguisse as instruções percebidas e fornecesse uma contribuição, da qual o capitão não sabia.

A soma dos outputs do stick não os salvou, nem teria a média dos outputs. A transferência de autoridade para o capitão teria, neste caso, mas agora estaríamos esperando pela lei de Murphy: o capitão entra em pânico enquanto o OC dá as informações necessárias. Já ouvi indícios casuais de um caso como esse, em condições de tempestade no pouso com um especialista altamente experiente em mau tempo, enquanto o capitão era de um país quente e ensolarado.

A base da sua pergunta é uma situação em que o procedimento adequado não é seguido devido a uma emergência e, nessa situação, nenhuma das opções funciona muito bem. A única solução real aqui é acoplar os bastões e fornecer uma saída como resultado de entradas de força conflitantes, como na física. Se não houver tempo para o cérebro racional agir, a única solução é fazer uso dos órgãos sensoriais de rápida reação incorporados a todos os seres humanos.

Esta será uma resposta teórica, mas a menos que o site seja visitado por alguém da equipe de design de controle da Airbus, isso é provavelmente o melhor que conseguiremos. Deixe-me listar para você as características extremamente desejáveis da abordagem 'soma'.

• Nos modos normais de operação, ou seja, quando um piloto é 'hands on' e o outro 'hands off', a função sum significa que os controles se comportam exatamente como os pilotos esperam que eles façam. Não posso enfatizar quão importante é essa característica. Mais importante ainda, não há qualquer mudança ou caso especial envolvido. Mais será dito sobre esta ausência de 'caso especial' depois.
• É sugerido na pergunta que as entradas são "calculadas" em vez de somadas. No entanto, isso significa que um piloto que tente pilotar o avião em circunstâncias normais recebe apenas metade da entrada que ele espera - a deflexão total do manche recebe apenas metade da deflexão dos controles (porque o outro manche está centrado). Isto é obviamente inaceitável, e significa que precisaríamos ou sempre usar os botões de prioridade, ou detectar que o outro stick está centrado como um 'caso especial'. As razões pelas quais esta é uma má ideia serão explicadas abaixo.
• A abordagem de 'caso especial', em que o stick se comporta normalmente se o outro stick estiver centrado, mas a média do outro stick, se não for, introduz alguns problemas potencialmente catastróficos. Se o bastão 'centrado' fosse movido muito levemente - talvez porque o piloto não voador acidentalmente o roçasse com a manga, ou houvesse um choque de turbulência - então o modo mudaria. A resposta dos controles mudaria repentinamente da entrada solicitada pelo piloto voador, para metade daquela entrada (média da entrada do piloto voador com o outro bastão quase centrado). Uma mudança repentina e grande de posição de controle como resultado de uma pequena mudança como essa é absolutamente inaceitável e, sob certas circunstâncias, pode ser fatal.
• A outra vantagem da abordagem 'sum' é que qualquer movimento de cada stick sempre produz uma resposta similar no plano, não importando o que o outro piloto esteja fazendo. Uma certa deflexão do manche sempre produz aproximadamente a mesma resposta de controle, mesmo que o outro piloto também esteja usando os controles. Isso é extremamente importante. Ter os controles respondendo diferentemente dependendo do que o outro piloto está fazendo tem o potencial de ser extremamente confuso.
• A função 'calcular a média' (proposta na questão) torna impossível para um piloto obter deflexão total dos controles quando ambos os bastões estão ativos. A entrada máxima de ambos os pilotos é necessária (a menos que o botão de 'prioridade' seja usado - mais tarde, por que isso é uma má idéia). No cenário em que o piloto não voador vê uma situação de emergência que requer imediatamente a entrada máxima de controle, qualquer coisa que impeça sua habilidade de fazer isso é fatal.
• A função 'sum' permite que um piloto faça pequenas correções na entrada do outro piloto. Por exemplo, se o Primeiro oficial estiver voando e estiver mantendo o nariz ligeiramente baixo, o capitão pode corrigir fazendo uma pequena entrada de controle. Como vimos acima, se a abordagem 'média com interruptor de modo' for tomada, então a entrada do capitão resultará em uma grande resposta da aeronave, não a pequena que ele quer.
• Pode-se argumentar que modos alternativos podem funcionar se a opção 'prioridade' for sempre usada. No entanto, isso exige que o botão seja pressionado em todos os momentos em que um piloto leva ou dá o controle. Introduzir uma ação adicional - até mesmo uma tão simples quanto apertar um botão - em um procedimento já bem estabelecido, será perigoso. Nenhum outro plano exige que você aperte um botão para obter controle e, em uma crise, é provável que a ação adicional seja omitida. Quando um piloto que não voa de repente vê outro avião em rota de colisão, ou vê que o piloto voador entrou em colapso, sua reação será mover os controles imediatamente - não apertar um botão e manipular os controles. Em todos os outros planos que eles voaram, esta ação terá funcionado. O custo dessa diferença pode ser medido em vidas perdidas.
• A idéia de que o assento esquerdo seja favorecido se o botão de prioridade não for usado também é muito problemático. Aviões de passageiros são transportados quase 50% do tempo a partir do assento direito. O botão de prioridade teria que ser usado em 50% do tempo. Os problemas com o botão de prioridade ainda estariam lá, embora reconhecidamente metade das vezes. A única maneira certa de fazer uma entrada de controle em uma emergência ainda seria apertar o botão de prioridade (com os problemas listados acima), a menos que você tenha passado pela etapa adicional de pensar "em que assento estou e preciso forçar o botão? ", um passo que só retardaria a resposta, com resultados potencialmente catastróficos.