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Freitag, 1. Dezember 2006, 11:13

IRU/IRS so funktioniert es im Flugzeug

Da wir bald von Steve einen TUT über die Benutzung eines FMC lesen dürfen und da auch die IRU/IRS rein spielt, möchte ich versuchen ihre Funktion im Flieger allen etwas näher zu bringen.
Die IRU dient mit zur Navigation in einem Flugzeug, daß ganze System nennt man IRS. Die Daten werden im FMC verarbeitet.
Die IRU s sind heute keine selbständigen Computer, sonder zusammen mit der Air Data in einer "Kiste" zusammengefast. Nennt sich dann ADIRU.
Die IRU stellt heading und attitude Informationen zur Verfügung. Die IRU errechnet die Daten mit Hilfe von Laser Kreiseln und Beschleunigungsmesser.
Jede ADIRUhat drei Beschleunigungsmesser und drei Laser Kreisel. Es sind also die drei Achsen x,y,z abgedeckt (pitch, roll and yaw).
Der IR Prosessor nutzt diese Daten zum errechnen der IR Daten.

Beschleunigungsmesser ist eine Masse die in der Mitte eines Gehäuses von Federn gehalten wird. Wen der Flieger in eine der drei Achsen eine Beschleunigung erfährt, wird die Masse aus ihrer Ruhestellung bewegt, dies erzeugt ein elektrisches Signal. Das signal wir durch einen Verstärker verstärkt und sendet es zu einer recenter Spule. Die Masse wird in ihre Ruhestellung gezogen. Die Höhe des elek. Signals steht damit proportional im Verhältniß zu der Bewegung des Flugzeugs.

Der IR Prosessor benutzt dieses Signal und kalkuliert dazu die Zeit wie lange diese vorhanden war. Der IR Processor inregiert dann aus der Stärke des Signals und aus der Zeit, die zurück gelegte Strecke.

Der IR Processor add. dann die Strecke die zurück gelegt wurde und berechnet aus der inital Position plus Strecke, die present Position.

Der Laser Kreisel besteht ist ein Dreieck in dem ein helium- neon Laser zwei Licht beams erzeugt. Ein Beam läuft cw um der andere ccw.
Spiegel in jeder Ecke reflektieren und "jagen" so beide Licht Beams rund um dieses Dreieck. In einer Ecke befindet sich ein teilweise versilberter Spiegel und ein Prisma, welcher beide Licht beams zusammen "mixt" welches ein "fringe pattern" an eiem Detektor erzeugt.
Da der Gyro starr mit dem Flugzeug verbunden ist. Somit ist der "fringe pattern" auch stationärund die Frequency der beiden Licht beams sind auch gleich. Wenn der Gyro und damit sich das Flugzeug um die Achsen bewegt, verschieben sich die beiden Phasen der beiden Licht beams leicht. Die Phasen bleiben also während eines turns leicht verschoben in Realation zu der Geschwindigkeit des turns. Die unterschiedliche Lciht beam Phase macht im "fringe pattern" bemerkbar und kann so auch die Richtung (links oder rechts) bestimmen. Photozellen messen den wechsel im "fringe pattern" und senden ein Signal an den IR Processor der im Verhältnis zu der Rotationsrate des Gyros steht.
Die gemessene Rotationsrate zusammen mit der Zeit ergibt die attitude (Lage im Raum) des Fliegers .



Hier eine Schematik von einem Laserkreisel.

Nun kommen wir zum Alignment (ausrichten) der ADIRU: Die Adiru benutzt dazu ihre Gyros und Beschleunigungsmesser um die Erdrotation und die gravity zu messen. Aus der Errotation und der Anziehung erechnet die IR Local Vertkale, True north und die latitude (Breitengrad) der present Position.
Nach dem die ADIRU diese Werte gemesen hat und die present Position über die Eigabegeräte (FMC oder Overheadpanel) erhalten hat kann sie das align. beenden und hat sich nach true north ausgerichtet und ist nun fertig zum navigieren. Die Zeit zum ausrichten (align.) der ADIRU ist abhängig von dem Breitengrad auf dem das Flugzeug steht.

Dazu wieder eine Grafik zur Verdeutlichung



In der Nav Mode benutzt der IR Processor den Startpunkt um mit Hilfe der Gyros und Beschleunigungsmesser die attitude und das heading zu berechnen um daraus wiederum die Entfernung zu errechnen welche das Flugzeug zurück gelegt hat. daraus kann der IR wiederum die resent Position bestimmen.
Der IR Processor erhält auch Daten vom AD (Air Data) Teil um auch andere IR daten zu errechnen.

Dazu wieder eine Schematik



Die Alignment Zeit ist abhängig vom Breitengrad, wo der Flieger steht. Am epuator bertägt sie ca. 5 Minuten und bei 78,25 north bzw. south ca. 17 Minuten.
Bei mehr wie 78,25 Grad nördlicher oder südlicher Breite kann die ADIRU nicht mehr algn. werden.

Auch dazu eine Schematik



Die present Position muß während des alignment eingegeben werden. Die ADIRU kalkuliert die present Position vom Breitengrad, sie kann aber NICHT die present Position vom Längengrad bestimmen.
Die ADIRU brauch also beide Eingaben (Breite Länge)
Die ADIRU überprüft die Breiengradeingabe und schaut nach ob der errechnete Breitengrad mit dem einegebenen übereinstimmt.

Puh das war es erst einmal, ich hoffe das System ist einigermaßen verständlich erkärt.

Schönen Tag wünscht euch Karl

2

Sonntag, 3. Dezember 2006, 10:16

Keine Fragen :hm:, dann habe ich es wohl verständlich erklärt :D
Hier nun ein Bild von den ADIRU`s im Flieger und einen der FMC`s dazwischen.



Und hier ist einer von drei Beschleunigungsmessern zu sehen. (Der kleine schwarze Kasten)



Schönen Sonntag noch Karl

Speed_Bird

Chicago Bear

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3

Sonntag, 3. Dezember 2006, 12:20

Zitat

Original von Flugzeugschrauber

Puh das war es erst einmal, ich hoffe das System ist einigermaßen verständlich erkärt.


Hervorragend erklärt, aber eh ich Das so richtig verstehe, muß ich es mir wohl noch einigemale durchlesen...... :lesen:

Das mit dem Ausrichten der ADIRU ist ja sehr interessant, bei den Add On Fliegern wird hier generell von 20 min ausgegangen!

Da ist Es wieder, das berühmte Produkt für unter 100 €..... :lol:

Schönen 1. Advent
Grüsse,
Steve

4

Sonntag, 3. Dezember 2006, 13:17

Danke Dir sehr, Karl
Auch ich werd das nochmal genau durchlesen... :help:

:bier:
Gruß


5

Sonntag, 3. Dezember 2006, 19:10

Dann last euch mal Zeit beim lesen, ist ja auch ein komplexes Thema.

Schönen 1.Advent wünsche ich allen der Karl

6

Sonntag, 3. Dezember 2006, 19:13

Zitat

Original von Flugzeugschrauber

Schönen 1.Advent wünsche ich allen der Karl


Danke Karl, Dir auch :)
Gruß


7

Dienstag, 5. Dezember 2006, 11:05

@Ich hatte gedacht, nun werde ich mit Fragen überhäuft, aber still ruht der See. Entweder habe ich daneben gegriffen und ein Thema gebracht, wo sich die meisten auskennen, oder aber es ist uninteressant. :sad:

Karl

8

Dienstag, 5. Dezember 2006, 11:27

Ich finde weder noch, sondern : Einfach gut erklärt, Karl ;)
Aber es ist -zugegebenermaßen- ein sehr anspruchsvolles Kapitel. Ich habs nach 2x lesen selbst noch nicht so ganz intus, will und muß es aber verstehen weil ich mit meiner Concorde damit navigieren will :)

Jeder Simmer hat seinen "Schwerpunkt des Interesses", die technische Seite und die Grundlagen müssen nicht bei jedem so ausgeprägt sein wie bei anderen.
Aber ich kann Dir sagen dass sich auch immer viele Besucher im Technik-Unterforum herumtreiben, das belegen ja auch die "View-Zahlen".

Hm...noch was : das gleich Prinzip wird doch auch in (hochwertigen) PKW-Navigationssystemen verwendet, oder ? Wenn man längere Zeit in Tunnels fährt wird die Route trotzdem aktiv weiterangezeigt...zumindest hat Mattes so ein Teil im Auto :)

:bier:
Gruß


9

Dienstag, 5. Dezember 2006, 11:35

Zitat

Hm...noch was : das gleich Prinzip wird doch auch in (hochwertigen) PKW-Navigationssystemen verwendet, oder ? Wenn man längere Zeit in Tunnels fährt wird die Route trotzdem aktiv weiterangezeigt...zumindest hat Mattes so ein Teil im Auto


Ist GPS, vielleicht erkläre ich es auch demnächst mal hier, da es etwas anders im Flieger funktioniert wie im PKW.

Viele Grüße Karl

10

Dienstag, 5. Dezember 2006, 11:55

Aber in einem 5km langen Tunnel gibt es kein GPS :hm:
Trotzdem wird die Route angezeigt und Anweisungen erteilt.
Mattes erzählte da etwas von Gyros und einen Prozessor der Speed und Lageveränderung mißt und "errechnet" :yes:

:bier:
Gruß


11

Mittwoch, 6. Dezember 2006, 09:42

@Jürgen sorry das es etwas mit der Antwort gedauert hat. Habe Spätdienst.
Hier die Erklärung: Bei fest eingebauten Navi Systemen sind an den Rädern und an der Lenkung Sensoren, die die zurückgelegten Weg an den Rechenknecht senden. Der kann daraus den zurück gelegten Weg errechnen und somit den aktuellen Standpunkt. Also keine Zauberei.

Viele Grüße Karl

12

Mittwoch, 6. Dezember 2006, 12:44

Kein Problem :)
:bier:
Gruß


13

Donnerstag, 7. Dezember 2006, 11:35

Nun hatten alle Zeit sich mal mit dem System etwas vertrauter zu machen. Jeder der mit FMC "fliegt" verläst sich darauf bei seiner Navigation.
Ich möchte mal versuchen hier eine Diskusion anzuschieben und stelle mal ein paar Fragen. Vielleicht klappt es ja hier etwas Schwung rein zu bekommen :D
1. Ist es möglich eine falsche Position einzugeben und würde das IRS es bemerken oder würde es die Daten annehmen :hm:
2.Im Fluge steigt eine IRU aus. Ist es möglich sie nach einem restart wieder in Betrieb zu nehmen :hm:
3. Wie genau ist so ein Teil eigentlich je länger man fliegt :hm:
4.Welche Rangfolge,in der Wichtung nimmt das IRS zur Bestimmung der present position durch das Navsystem (FMC) ein :hm:
5. Was passiert wenn nach einer Eingabe der Daten der Flieger bewegt wird und das align. ist noch nicht abgeschlossen :hm:
6.Wie sieht es aus wenn bei der Eingabe die Nord mit der Südhalbkugel unserer geliebten Mutter Erde verwechselt wird :hm:

Viel Spaß beim nachdenken wünscht euch Karl

AirVia

The Dentist

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14

Donnerstag, 7. Dezember 2006, 12:06

Also ich versuche mich mal an einige Antworten. Ich schliesse jetzt mal von der TU-154 welche ja neben der NVU auch häufig mit INS geflogen wurde. Da das INS nichts anderes als ein rein auf dem von Karl beschriebenen Prinzip ist kann man es hier bestimmt analog betrachten.

Zu 1. Es ist bestimmt möglich eine falsche Position einzugeben. Das Alignement wird dann mit dieser falschen Position als Grundlage vorgenommen. Das INS/IRS hat ja alleine gesehen keine andere Referenz als die vom Benutzer eingegebenen daten. Ist das Gerät jedoch im Verbund mit anderen Navigationeinrichtungen wie z.B. einem GPS verbaut wird die Falscheingaben jedoch bestimmt bemerkt. Beim INS ist es notwendig bei längeren Strecken mit Hilfe klassischer Naviagtionshilfen ein Positionupdate vor zu nehmen. (VOR/NDB/RSBN)

Zu2. Prinzipiell kann ich jetzt wieder nur für das mir bekannte INS sprechen. Während des Alignement darf die Maschine nicht bewegt werden. Ansonsten steigt das Gerät aus und gibt einen Fehler. Dementsprechend ist ein Alignement im Fluge nicht möglich. Klingt auch logisch da durch die ständigen Bewegungen keine wahre Ruhestellung vorhanden sein kann.

Zu3. Wie oben bereits gesagt, die Genauigkeit fällt mit der Flugstrecke, Denn es kann immer wieder zu Missinterpretationen der Beschleunigungen kommen.

Zu4. keine echte Ahnung, aber ich denke das es auf jeden Fall unterhalb des GPS angeordnet ist.

Zu5. Das Gerät bricht das Alignement ab und beginnt von vorne.

Zu6. Hier passe ich.
Best regards
Thorsten, CEO "Air Via virtual Bulgarian Airways"


15

Donnerstag, 7. Dezember 2006, 12:18

Prima, schon mal einer :luxhello: Ich möchte aber auch den anderen Gelegenheit geben sich mit dem Thema zu beschäftigen und werde erst in ein paar Tagen etwas zu den Fragen schreiben :D

Viele Grüße euer Karl :gringo:

FlyMunich

Anfänger

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Beruf: Schulbankwärmer

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16

Donnerstag, 7. Dezember 2006, 14:35

Jetzt ich auch mal. Ich beziehe mich, wie Thorsten auch, auf das INS, was aber keinen Unterschied machen sollte.

1. Jop, is ohne weiteres möglich. Wenn geschehen gibt es zwei Möglichkeiten: Die CDU zeigt nach dem Alignment Quark an, oder das Alignment wird gar nicht erst fertiggestellt.

2. Nope. Is ein System weg, bleibts des solange auch, bis du wieder festen Boden unter den Rädern hast. Und Realignment geht schon gleich gar nicht; du darfst während des Alignments on Ground ja nicht mal die Triebwerke laufen haben, wegen der kleinen Erschütterungen. Ich könnte mir aber gut vorstellen, dass es heutzutage möglich ist, nach einem Restart die Position einer anderen IRU zu übernehmen.

3. Auf die Distanz ist das Ding recht ungenau. Als Richtwert beim Position Drift gilt maximal 3nm/Stunde, bzw. am Ende des Fluges sollte kein Drift über 15 Meilen rauskommen. Es gibt jedoch Möglichkeiten die ganze Geschichte während des Fluges upzudaten (VOR/DME, Triple Mixing).

4. Ich denk mal, wegen des Driftes hat das IRS einen ziemlich niedrigen Rang.

5. Ein Fehler wird gemeldet, Alignment wird abgebrochen und man darf wieder von vorne anfangen.
6. Sorry, no idea. Kommt da evtl. das gleiche wie bei Frage 1 raus :hm:

So, das waren meine Antworten, hoffentlich wars nix allzu falsches :P
Bin gespannt auf die Auflösung :yes:
GreeZ, Flo :winke:


17

Freitag, 8. Dezember 2006, 11:23

INS könnt ihr voll mit einbeziehen, bei der Lösung, denn es arbeitet fast identisch.

Viele Grüße Karl

18

Freitag, 8. Dezember 2006, 11:27

Ich steig da leider aus, weil mir die Basis (INS) schon mal nicht vertraut ist :sad:

Aber ich lerne alleine schon beim Mitlesen :thumb:
Gruß


19

Freitag, 8. Dezember 2006, 11:58

Zu 1. seid ihr da sicher :hm:
Wäre das nicht gefährlich für die Flugdurchführung (human factor) :hm:
@AirVia es geht nicht um den Verbund mit anderen Nav. Einrichtungen

Die Erklärung kommt demnächst. Ich möchte noch etwas abwarten und den einen oder anderen auch noch die Gelegenheit geben.
Es blamiert sich hier wirklich keiner, denn es gibt keine dummen Anworten.

Viele Grüße euer Karl

20

Montag, 11. Dezember 2006, 09:10

Wie versprochen die Antworten:
zu1.Wenn der Breitengrad falsch eingegeben wird erkennt das System es. Warum? Die Erdrotation wird gemessen, darum auch die unterschiedliche Zeit die das IRS zum ausrichten braucht.
Den Längengrad kann es nicht erkennen, warum ergibt sich aus der obigen Erklärung.
Damit der human factor weitgehend ausgeschlossen wird, speichert das IRS die letzte present position. Weicht nun bei der Neueingabe der Wert um mehr als ein Grad ab, nimmt das System die Daten nicht an und gibt eine Fehlermeldung raus. Nun vielleicht die berechtigte Frage, was passiert, wenn ich die Kiste ausbaue an einen anderen Punkt der Erde transportiere und sie dort wieder installiere? Auch kein Problem, nach drei Versuchen gibt sie sich geschlagen. Nach dem Motto der Rudergänger wird schon wissen was er da tut (hoffentlich) :nein:, Das geht aber nur wie gesagt bezogen auf den Längengrad.

zu2.Richtig geht nicht :thumb:

zu3.Richtig wird ungenauer je länger in Betrieb. Max. erlaubte Abweichungen nach einer Stunde 5NM nach zehn 25 NM. Darüber wird die ADIRU gewechselt.

zu4.Auch richtig nimmt den letzten Rang ein. Die Rangfolge der benutzten Nav. Systeme ist GPS mit LOC / Bodengestützte Navigationseinrichtungen und zuletzt IRS.
Wobei erwähnt werden muß, daß für die Atitude es das einzige und wichtigste System ist.

zu5.Auch richtig System steigt aus und bringt Fehlermeldung (A/C in motion) man darf von vorne anfangen :banghead:

zu6.Ja das geht ohne das es das System merkt, wenn man N mit S verwechselt. Aber wir wissen ja nun die Kiste hat seine letzte present Position gespeichert :D und hoffentlich versucht es niemand, "nach dem Motto es muß doch gehen"

So das wars, damit sollte dieses Thema abgeschlossen sein.

Viele Grüße Karl

21

Montag, 11. Dezember 2006, 09:17

Danke Karl !

Nun stellt sich mir aber eine Frage zu N udn S Verwechsler : wie sieht es aus wenn ich bewu0t einen 180° Richtungswechsel einprogrammiere...meckert da irgendein System ?

:conf:
Gruß


22

Montag, 11. Dezember 2006, 09:35

@Jürgen es geht hier nicht um einen Richtungswechel, da das System sich nur ausrichten kann, wenn das Flugzeug am Boden still steht. Würde ich nun anstelle von N also nördlich des Äquators S eingeben und mich auf dem gleichen Breitengrad Süd befinden bemerkt es das IRS nicht. Es würde den ganzen Flug über falsch rechnen. Was auch schon vorgekommen ist. Darum wurde das mit der last present Position auch modifiziert.

Viele Grüße Karl

23

Montag, 11. Dezember 2006, 09:42

OK, das leuchtet mir nun ein. Für die Ausrichtugn des IRS muß der Flieger ruhig am Boden stehen, damit man sozusagen einen "Start-Bezugspunkt" definieren kann

Ich glaub auch dass ich da etwas durcheinanderbringe und deswegen wie der Ochs vor dem offenen Tor stehe.
Aus dem Concorde-Manual hab ich noch im Hinterkopf, dass die INS ständig "nachgefüttert" werden muß, weil es sich nicht alle Wapoints von A nach B merken kann. Sie hätte nur "Platz" für vier oder fünf Wapypoints und im Laufe des Fluges müssen die weiteren immer nachgeliefert werden. Das wäre auch eine ständige Aufgabe des Navigators gewesen
Das ist nu wohl was ganz was anderes... ?

:hm:
Gruß


24

Montag, 11. Dezember 2006, 09:50

Rchtig! Das INS ist der Vorgänger vom IRS. Man konnte nur 5 Waypoints eingeben. Die waypoints haben aber nichts mit dem Ausrichten zu tun. Denn auch bei den heutigen Sytemen kann ich jederzeit diese points ändern oder hinzufügen. Bedenke das Ausrichten am Boden ist der Ausgangspunkt für alle Berechnungen. Stimmt der nicht, stimmen alle nachfolgenden auch nicht.
Ich geb zu es ist schwierig das hier zu erkären. Mündlich und am Flugzeug ist es einfacher.
Aber Du wirst ja Gelegenheit dazu haben :thumb:

Viele Grüße Karl

25

Montag, 11. Dezember 2006, 09:53

:nein:

Es dämmert schon langsam : Auf INS folgte IRS :luxhello:

DAS war es was mich irritierte, die Funktionsweise und das Prinzip dahinter sind mir nun klar.

Ja, jetzt hebt sich der Nebel der Unverständnis, vielen Dank :luxhello:

:sonne:
Gruß


26

Dienstag, 13. Januar 2009, 09:10

Hello Karl

Nun muss ich doch diesen alten Thread nochmal aktivieren weil mir das Thema IRS noch immer keine Ruh lässt bzw. ich langsam aus der "Praxis" heraus damit umgehen lerne ;)

Während dieses Fluges mit der CS Boeing 757 ist mein IRS ausgefallen, daher hatte ich keine Informationen auf meinen ND. Ein Restart und neues alignen ist ja während des Fluges nicht möglich. Was ist in so einer Situation in der Realität zu machen ? Absoluter Notfall und sofortiges Notlanden am nächsten geeigneten Flughafen oder darf unter bestimmten Bedingungen und Procederes weitergeflogen werden ? :hm:

:bier:
Gruß


27

Dienstag, 13. Januar 2009, 13:19

Man hat ja die VORs als back-up, und die stand-by instrumente in der Mitte.

ABer ich denke, das hängt von der jeweiligen Situation ab..... :hm:

"When my time on Earth is gone, and my activities here are past, I want they bury me upside down, and my critics can kiss my ass."Bob Knight

Those who would give up essential Liberty, to purchase a little temporary Safety, deserve neither Liberty nor Safety.."
(Benjamin Franklin)

28

Dienstag, 13. Januar 2009, 19:49

Mein lieber Jürgen, die 757 hat drei davon eingebaut, wobei eine in standby (#3) immer mitläuft, Diese wird dann einfach auf die ausgefallene Seite geschaltet.
Sollte die zweite auch noch ausfallen, erfolgt die Versorgung aller Anzeigen halt von der letzten verbleibenden.

Viele Grüße

29

Dienstag, 13. Januar 2009, 20:08

OK :jawoll:

Was mach ich aber wenn alle drei ausfallen, so wie es mir in der Simulation passiert ist ? ?(

:bier:
Gruß


30

Dienstag, 13. Januar 2009, 23:09

Hallo Jürgen
ich habe gerade noch mal den Bericht von meinem Jump-seat-Flug gelesen, das betraf allerdings den A-320:

Die Standortbestimmung der Maschine erfolgt mittels GPS und den 3
IRS-Systemen . Beide Systeme liefern die Daten an das FMGS wobei GPS
immer Vorrang hat. Im Falle einer Störung des GPS werden die IRS Daten
genommen. Da diese tw. unterschiedliche Ergebnisse liefern wird ein MIX
IRS gebildet. Falls eine Störung in einem der 3 IRS vorliegt, darf eine
evtl.Abschaltung nur MONITORED erfolgen, dh. beide Piloten müssen diese
Maßnahme abstimmen und vollziehen. Dies besonders weil die Reihenfolge
am Overhead-Panel 1-3-2 ist und es sehr leicht zu Irrtümern führen
kann.


Prio hat das GPS insofern müßte es mit dem Teufel zugehen wenn Du überhaupt keine Ortung mehr hättest. Ob das bei der 757 auch so ist müßte Karl bestätigen (Wenn er z.Zt. noch da ist)

Gruß
Rolf

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Rolf« (13. Januar 2009, 23:10)