Um sistema wireless fly-by-wire seria prático?

O fly-by-wire é absolutamente vital para o controle da aeronave, e os três fatores dominantes aqui são segurança, proteção e segurança. O peso não é um deles. O sistema fly-by-wire é triplo ou quádruplo redundante: em vez de remover um conjunto de cabos, os fabricantes estão instalando mais 3 teares, apenas para garantir que o sistema funcione sempre.

Os fios são mais seguros que os wireless. Existem transmissores e receptores ativos em sistemas sem fio, que podem falhar. A recepção do sinal depende da qualidade do espaço entre o transmissor & receptor: o sinal pode penetrar sempre no anteparo de alumínio? O que acontece com o sinal sem fio ao passar pelo radar do aeroporto ou no campo de radar meteorológico de outra aeronave?

Os fios blindados são passivos e relativamente imunes à radiação eletromagnética e são o meio de escolha para esse sistema crítico de segurança.

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O OP estava em fly-by-wire. Em certo sentido, o sistema de controle de vôo é o sistema mais crítico de segurança a bordo e deve estar imediatamente disponível o tempo todo. A apresentação vinculada a @ min. em um comentário relata o progresso da comunicação sem fio a bordo, para sistemas com um aspecto de segurança menos crítico:

Examples of Potential WAIC Applications

• Low Data Rate, Interior Applications (LI):

  • Sensors: Cabin Pressure - Smoke Detection - Fuel Tank/Line – Proximity Temperature - EMI Incident Detection - Structural Health Monitoring - Humidity/Corrosion Detection
  • Controls: Emergency Lighting - Cabin Functions

  

• Taxa de dados baixa, aplicativos externos (LO):

       

  • Sensors: Ice Detection - Landing Gear Position Feedback - Brake Temperature - Tire Pressure - Wheel Speed - Steering Feedback - Flight Controls Position Feedback - Door Sensors Engine Sensors - Structural Sensors

  

• Taxa de dados elevada, Aplicações de interiores (HI):

       

  • Sensors: Air Data - Engine Prognostic - Flight Deck/Cabin Crew Images/Video
  • Comm.: Avionics Communications Bus - FADEC Aircraft Interface - Flight Deck/Cabin Crew Audio / Video (safety-related)

  

• Taxa de dados alta, aplicativos externos (HO):

       

  • Sensors: Structural Health Monitoring
  • Controls: Active Vibration Control

  

Da mesma apresentação: Um A380 tem 5.700 kg de fios a bordo e 30% deles são candidatos potenciais para um substituto sem fio. Portanto, a comunicação sem fio a bordo de aeronaves faz sentido, começando pelos sistemas críticos que não são de segurança primeiro.

Isso será muito improvável simplesmente porque o wireless é muito menos confiável em vários graus de magnitude.

considerando o dia atual uma era de ameaças terroristas se a criptografia (e você irá precisar de criptografia) já estiver comprometida, isso permitiria que um passageiro invadisse o fluxo de dados e Man in the Middle os controles para um seqüestro sem entrar no cockpit.

Você também não considerou o requisito de energia da comunicação sem fio, que também aumentará o custo do combustível.

Para economizar algumas centenas de quilos de peso, isso nunca acontecerá.

Embora seja tecnicamente viável, ter comunicação sem fio entre o cockpit e os vários pontos finais ao redor da aeronave produz problemas significativos.

Principalmente:

1. Canais: a menos que você use várias freqüências, cada sensor ou driver precisaria de seu próprio canal de rádio. Acrescente redundância e você precisa de três canais por sensor ou estação de atuador.

2. Largura de banda: a comunicação sem fio é limitada em quantos dados você pode transferir por vez. Como você estaria compartilhando os canais em vários dispositivos, isso limitará a velocidade de comunicação com ele.

3. Interferência: Supondo que você consiga até que todos esses dispositivos funcionem ao mesmo tempo, você é muito suscetível ao ruído elétrico. Quer seja Timmy usando seu joguinho, ou seu pai usando seu barbeador elétrico no banheiro, ou viajando através de uma tempestade elétrica, uma súbita perda de comunicação em qualquer forma seria prejudicial para a experiência de vôo dos passageiros e tripulações.

4. Segurança, Hacking / Bloqueio: Seria muito fácil para um terrorista ligar um transmissor para bloquear o wifi ou hi-jack do sistema de controle.

Como tal, a comunicação sem fio seria um caminho perigoso para se aventurar.

Quanto a arreios. Quando se trata de sistemas de controle, os chicotes de fios podem ser significativamente reduzidos usando um método diferente. Usando controladores inteligentes distribuídos localizados ao redor da aeronave, um sistema de comunicação de fio único pode ser usado para conectá-los aos principais computadores de vôo. Ou seja, você realmente não precisa de um fio em um chicote para cada interruptor no cockpit.

Como sempre, deve haver redundância aqui, você o projeta com dois ou três cabos de comunicação roteados pelo teto, piso, etc. para redundância no caso de falha ou corte. Você ainda precisa de um sistema de distribuição de energia, é claro.

No entanto, o problema com todos esses métodos é o de canalizar muitas funções através de um único ponto. Embora possa ser um sistema mais simples e mais confiável, as conseqüências de uma falha são muito mais significativas.

Na minha opinião, a questão mais importante seria a imunidade à interferência nos sinais sem fio (do FCS aos atuadores) de fontes externas ou impacto de fatores ambientais na transmissão dos sinais - qual é a confiabilidade de a transmissão do sinal sem fio em todas as situações imagináveis. Até que tenhamos uma tecnologia que elimine esses problemas, a indústria seria muito cética quanto ao uso de FCS sem fio. A partir de hoje, a próxima coisa a surgir no FCS é o Fly-by-Light, isto é, transmissão de sinal usando fibra ótica. Há uma série de vantagens da FBL em relação à FBW convencional, como alta velocidade, imunidade a interferências eletromagnéticas, etc., mas ao mesmo tempo pode não ser significativamente mais leve do que fios de cobre como um sistema geral que poderia acionar a FBL em domínio civil, por exemplo.

Não.

Embora a comunicação sem fio possa ajudar a reduzir o número de cabos, as unidades de controle remoto e os terminais remotos ainda precisam de cabeamento para energia.

As vantagens dos sistemas sem fio incluem mobilidade e flexibilidade. Estes poderiam ser fatores de condução para alguns protótipos iniciais, mas claramente não para aviões de passageiros certificados. O efeito colateral da redução de arnês não é significativo.

Assim, é possível fazer com menos fios, mas o wireless não é.

Existem vários prós e contras para o sistema, e vários links para pesquisas existentes foram fornecidos por outras pessoas aqui. Fabricantes como Gulfstream e Boeing prototipou alguns exemplos de aviônicos sem fio e é uma área de pesquisa ativa com muitos papéis propondo diferentes estratégias. Então, eu não iria tão longe a ponto de dizer que o fly-by-wireless é inviável ou uma ideia horrível, embora esteja dizendo que ele ainda não foi amplamente implantado em outras indústrias para redes de veículos, de acordo com o meu conhecimento. Como muitas ideias postadas aqui, ela tem seus méritos, mas os benefícios podem não ser suficientes para superar os desafios.

Progrida para o controle sem fio:

• Menos peso de cabeamento, talvez tanto quanto mais de mil quilos
• Custo de engenharia reduzido para projeto de chicotes, roteamento de cabos e blindagem
• Sem fios que você precisa proteger contra interferência elétrica (em vez disso, você tem uma antena captando interferências)
• Menos problemas devido a conectores quebrados, cabos rompidos, efeitos de linha de transmissão de terminações defeituosas, etc.

Contras:

• Aumento do custo de engenharia em transmissores sem fio
• Maior complexidade (pense em como o Wi-Fi tem mais problemas de conexão que a LAN)
• Maior chance de problemas de ponto único de falha. Aeronaves têm vários ônibus redundantes roteados através de diferentes pontos da aeronave. É mais fácil bloquear ou remover todas as comunicações sem fio do que todos esses fios redundantes.
• Você precisa usar uma arquitetura segura com assinaturas de criptografia e autenticação porque não tem mais garantia de que intrusos não estão no barramento de dados. Os militares já usam tecnologia similar em uma variedade de aplicações de rádio.
• Software e hardware de segurança extra para detectar intrusos de rede, evitar interferência perigosa, etc.
• Impossível proteger completamente contra interferências, mesmo usando técnicas anti-jamming de nível militar, como espalhamento de espectro e salto de frequência.

Como um ponto interessante relacionado ao hacking, a maioria dos computadores modernos de controle de vôo é imune a erros desagradáveis do General Bizantino. Esses erros são situações em que um dos vários sensores ou computadores de controle falha e engana os outros, inclusive mentindo para um e dizendo a verdade para outro. Mesmo nessas situações, o sistema é projetado para detectar o mentiroso e ainda chegar a um acordo completo e correto entre os computadores em funcionamento. Para derrubar esses sistemas, você teria que se passar por dois, ou às vezes até três, computadores de controle de vôo ou servos de uma só vez.

Além disso, muitos sistemas são projetados para evitar o hardover. Por exemplo, se o leme for detectado para desviar totalmente, a aviônica poderá reverter para um sistema de controle de backup mais simples (que é possivelmente mecânico). Esses sistemas podem ser contornados com as técnicas corretas, é claro, mas para implicar que é trivial que um sistema desarme e derrube todo o plano seja como uma ponte falhando se você cortar um feixe de suporte. Você não deve ignorar a ampla análise de segurança e a redundância que afetam esses projetos.

Os fios são muito mais resistentes à interferência eletromagnética, seja intencional ou situacional, do que sinais de rádio.

Além disso, a transmissão de sinais de rádio para receptores remotos que estão envoltos em alumínio ou fibra de carbono colocaria algumas dificuldades. Poder-se-ia usar a pele de alumínio da aeronave como antena, mas isso também forneceria uma ótima antena para sinais de rádio externos, e você teria um possível problema de interferência novamente, que poderia ser aplicado externamente à aeronave.

Uma abordagem mais prática tem sido substituir fios de metal por fibras ópticas. As fibras ópticas têm uma velocidade mais alta e uma largura de banda muito maior que pode transportar vários sinais por fio, além de pesar muito menos.

Alguns anos atrás, o Lockheed C130 foi reprojetado com um sistema baseado em fibra ótica. O resultado removeu tanto fio e peso da área do cockpit que a blindagem da cabine anteriormente opcional tornou-se padrão, para manter o avião em equilíbrio quando não tinha carga.

Algo que eu não vi nenhum outro toque de resposta é: os transmissores sem fio precisam de fios para alimentá-los. Em vez de passar um fio do cockpit para o sistema, você está usando um fio da rede de energia do avião para o transmissor e, em seguida, outro fio para o receptor.

Parabéns, por não usar fios, você dobrou o número de fios.