Ein Fly-by-Wire System für ein leichtes Geschäftsreiseflugzeug als Instanz einer Flexiblen Plattform

Für Neuentwicklungen von Verkehrsflugzeugen ist die Fly-by-Wire Technologie für primäre Flugsteuerungen seit Mitte der 1980er Jahre Stand der Technik. In der vergangenen Dekade kamen erstmals Geschäftsreiseflugzeuge auf den Markt, deren primäre Flugsteuerung auf Verwendung dieser Technologie gründet. Abgesehen von Versuchsträgern bleibt der Einsatz von Fly-by-Wire Systemen in der zivilen Luftfahrt jedoch bis dato weiterhin beschränkt auf Großflugzeuge (CS-25). Ursachen hierfür sind hohe Entwicklungs- und Realisierungsaufwendungen, bedingt durch hohen Funktionsumfang, Ausfallsicherheit und Zertifikation. Durch den geringen Grad an Wiederverwendbarkeit fallen diese Aufwendungen bei jedem neuen System erneut an.

Die am Institut für Luftfahrtsysteme (ILS) der Universität Stuttgart entwickelte Technologie der Flexiblen Plattform erlaubt eine effiziente Entwicklung von komplexen, hochgradig redundanten Avioniksystemen wie Fly-by-Wire Systemen. Diese basiert auf folgenden Eigenschaften: (1) Klare Trennung zwischen den eigentlichen Funktionen wie der Flugregelung einerseits und dem Systemmanagement (Plattformmanagement) andererseits. (2) Das Plattformmanagement, basierend auf generischen Basisfunktionen, stellt den fehlertoleranten Betrieb des Gesamtsystems sicher. (3) Für ein neues System lässt sich das Plattformmanagement im Wesentlichen durch Spezialisierung, d.h. durch Kombinieren und Konfigurieren dieser generischen Basisfunktionen, erzeugen. (4) Die sehr komplexe Spezialisierung geschieht hochgradig automatisiert auf Grundlage modellierten System- und Software-Design-Wissens.

Ziel dieser Arbeit ist es zu zeigen, dass sich für die Kategorie der leichten Geschäftsreiseflugzeuge (CS-23) ein geeignetes, auf der Flexiblen Plattform basierendes Fly-by-Wire System konzipieren und sich dessen Plattformmanagement durch Spezialisierung der generischen Flexiblen Plattform realisieren lässt. Hierzu wird ein Referenzflugzeug mit den notwendigen Anforderungen an eine Fly-by-Wire Flugsteuerung definiert und mithilfe der Flexiblen Plattform ein anforderungskonformes Fly-by-Wire Konzept inklusive einer ausfallsicheren elektrischen Energieversorgung konzipiert. Das Fly-by-Wire System wird hinsichtlich seiner Ausfallsicherheit unter Ausnutzung generischer Sicherheitseigenschaften der Plattform verifiziert und der Plattformansatz insgesamt dahingehend validiert, dass sich das Plattformmanagement mithilfe des Spezialisierungsprozesses hochgradig automatisch erzeugen lässt.