Ontwerp Glass Cockpit

Projectgroep 1D: Jonno Broodbakker Hogeschool van Amsterdam Sietse de Haan Domein Techniek Thierry Kersenberg Aviation Studies Kaan Koc Amsterdam Sjors van der Spek 14 december 2012

2

Samenvatting

Onze opdracht was om een onderzoek in te stellen naar een nieuw ontwerp van een basic-sixsysteem. Naar aanleiding van dit probleem is de volgende vraag opgesteld: “Hoe ziet een nieuw ontwerp van het basic-sixsysteem in een glass cockpit eruit, en hoe kunnen we deze laten voldoen aan de eisen van ALA en de wettelijke eisen, en ook nog technisch en financieel haalbaar zijn?” Voor de keuze van het ontwerp hebben we de Kroonenberg methode gebruikt, dit houdt in dat we voor elke deelfunctie een mogelijk onderdeel is gebruikt en hieruit het systeem opgebouwd zal worden. Het ontwerp is een modern systeem bestaande uit: een smartprobe™ die verbonden wordt met ARINC 429 kabels naar de air-data computer vanaf hier zal het signaal weer vervoerd worden met de ARINC 429 kabels naar de symbol generator die een beeld zal schetsen op de LCD schermen. Dit systeem wordt in tweevoud uitgevoerd omdat de instrumenten van de gezagvoerder los staan van de instrumenten van de first officer. Omdat het systeem in drievoud is uitgevoerd, is er ook een standby systeem en een back-upsysteem. Het standby systeem bestaat uit de smartprobe™ die verbonden is met een air-data computer via de ARINC 429 kabels, vanuit hier wordt er weer ARINC 429 getrokken naar de Thales IESI. Tenslotte is het laatste systeem het back-upsysteem, dit systeem bestaat uit een pitotbuis en statische poorten die op een correcte manier verbonden worden met de airspeed indicator en altimeter, hier hoort ook de artificial horizon bij. Doordat het systeem in drievoud uitgevoerd is, is het systeem extra veilig. Als de schermen van de piloten uitvallen, kunnen de piloten terugvallen op het standby systeem. Als in het ergste geval het gehele stroomnetwerk uitvalt kunnen de piloten nog altijd terugvallen op het oude vertrouwde analoge back-upsysteem, die altijd zal blijven werken. De kosten van het systeem en de inbouw zijn vrij hoog, het bedraagt namelijk: 1.104.960 $. De kosten zijn hoog omdat het vliegtuig twee dagen aan de grond zal staan omdat het systeem in Roemenië ingebouwd zal worden bij Aerostar Inc. . Hier tegenover staat dat de onderhoudskosten van dit systeem ontzettend laag zijn omdat er nauwelijks onderhoud aan het systeem nodig is. De piloten zullen op elk toestel binnen ALA kunnen vliegen omdat de uniformiteit behouden blijft, dit betekent ook dat er minder kosten uitgaan naar de type-rating van de piloten. Omdat ALA een CASK heeft van 0.06$ en een RASK van 0.065 $ is het totale bedrag terug verdiend in 400 vluchten. Met een gemiddelde van zes vluchten per dag, zal dit uitkomen op twee tot drie maanden tot het bedrag terug verdiend is.

3

Summary Our task was to research a new basic-six system. In response to this problem the following question was drawn up: “What does the new basic six system design look like? How can we make it meet the requirements of ALA and the statutory requirements, and also if it is technically and financially achievable?” The choice of design was made using the Kroonenberg method, this implies that for every part function a possible section is used and from this the system is build. The design is a modern system consisting of: a smartprobe™ which is connected with the ARINC 429 cables to the air-data computer from this part a signal is transported via the ARINC 429 cables to the symbol generator which sketches a image on the LCD screens. This system doubles the action because the instruments are separated between the captain and first-officer. Because this action is tripled, there is also a standby system and a backup system. The standby system consists of a smartprobe™ is connected with a air-data computer via the ARINC 429 cables, from this point another ARINC 429 cable is connected to the Thales IESI. Finally the last system is the back-up system, this system consists of a pitot tube and static ports which are carefully connected with the airspeed indicator and the altimeter, also the artificial horizon. Because the system repeats it two times, the system is extra safe. If the pilot’s screen blacks out, the pilots can use the standby system. In the worst case scenario the entire electric network blacks out, the pilots can use the trustworthy analog back-up system, which continues to function. The price of this system and the installment are pretty costly, the price is: $1,104,960. The costs are high because the plane is grounded for two days in Romania by Aerostar Inc. In comparison to this high price is the very low price due to less maintenance needs. The pilots will be able to fly any airplane within ALA because of the uniformity is kept. This also means lower type-rating costs for the pilots. Because ALA and CASK earns $0.06 and RASK $0.065 the money is earned back in 400 flights. With an average of 6 flights per day, the money is earned back within two to three months.

4

Inleiding

Het doel van dit onderzoek is om een uniform cockpitsysteem te ontwerpen voor de vloot Boeing 737’s van vliegmaatschappij Amsterdam Leeuwenburg Airlines (ALA). Hierbij wordt voornamelijk gekeken naar het ontwerp van de basic-sixinstrumenten. Dit onderzoek zal worden uitgevoerd door studenten uit projectgroep 1D van de opleiding Aviation Studies aan de Hogeschool van Amsterdam, bestaande uit Jonno Broodbakker, Sietse de Haan, Thierry Kersenberg, Kaan Koc en Sjors van der Spek. Het onderzoek dient uiterlijk vrijdag 14 december te worden ingeleverd in de vorm van een verslag van maximaal 10.000 woorden exclusief bijlagen. Het verslag bestaat uit drie hoofdstukken, uiteindelijk zal hier een ontwerp van een basic-sixsysteem uit volgen. Bij het ontwerpen van een nieuw cockpitsysteem zijn er wettelijke eisen opgesteld door de EASA, waaraan ten alle tijden voldaan zal moeten worden. Ook zijn er eisen door opdrachtgever ALA opgesteld, waaraan het cockpitsysteem zal moeten voldoen. Dit mag echter niet in strijd zijn met de wettelijke eisen. Naast het vaststellen van de eisen, zal er ook een functieonderzoek voor de air-data instrumenten uitgevoerd worden. Hierbij worden alle stappen, beginnend bij het opnemen van de luchtdruk en eindigend bij de weergave, vastgesteld en beschreven. (1) Het onderzoek begint met een overzicht van alle deelfuncties van het functieonderzoek. Voor elke deelfunctie zullen alle mogelijke opties weergegeven en besproken worden. Hierna zullen onderdelen uit de verschillende deelfuncties met elkaar gecombineerd worden, zodat er enkele mogelijke systemen ontstaan. De verschillende fases (analoog, semi-digitaal en digitaal) van de basic-sixsystemen zullen met elkaar vergeleken worden. Hierna kunnen de systemen, aan de hand van de eisen van ALA, met elkaar worden vergeleken, zodat het meest geschikte systeem gekozen kan worden. (2) Als er een systeem is gekozen, moet deze worden ontworpen. Hierbij moet niet alleen de uitvoering en weergave van het basic-sixsysteem worden ontworpen, maar ook een back-upsysteem, eventuele stroomvoorziening enz. Er zal een indicatie worden gegeven van de aanschafprijs, onderhoudskosten en kosten voor het aan de grond staan van een vliegtuig. Ten slotte zal er worden aangetoond dat dit definitieve ontwerp aan alle eisen voldoet. (3) De bijlagen bevatten een bronnenlijst, een Engelse termenlijst (deze termen zijn in het verslag cursief weergegeven), een overzicht van de deelfuncties met alle mogelijke opties, schema’s van de hardware- en elektriciteitssystemen en procesverslagen.

5

Inhoudsopgave Samenvatting blz.2 Summary blz.3 Inleiding blz.4 1.0 Samenvatting paper blz.6

1.1 Eisen blz.6 1.1.1 Wettelijke eisen blz.6 1.1.2 Eisen van de opdrachtgever blz.7

1.2 Functieonderzoek blz.7 2.0 Morfologisch overzicht blz.9

2.1 Morfologisch onderzoek blz.9 2.1.1 Meten blz.9 2.1.2 Transporteren blz.9 2.1.3 Omzetten blz.10 2.1.4 Versterken blz.11 2.1.5 Corrigeren blz.12 2.1.6 Transporteren blz.12 2.1.7 Omzetten blz.13 2.1.8 Weergeven blz.13

2.2 Instrumentfases blz.14 2.2.1 Analoge cockpit blz.14 2.2.2 Semi-digitale cockpit blz.14 2.2.3 Digitale cockpit blz.15

2.3 Voor- en nadelen onderzoek blz.15 2.3.1 Prioriteit eisen blz.15 2.3.2 Analoog systeem blz.16 2.3.3 Semi-digitaal systeem blz.16 2.3.4 Digitaal systeem blz.17 2.3.5 Vergelijking systemen blz.17

2.4 Conclusie blz.18 3.0 Het ontwerp blz.19

3.1 Samenstelling van het basic-sixsysteem blz.19 3.1.1 Het systeem blz.19 3.1.2 De PFD blz.20 3.1.3 Vernieuwde PFD blz.21

3.2 Kosten blz.22 3.2.1 Aanschafkosten blz.22 3.2.2 Inbouwkosten blz.23 3.2.3 Aircraft on ground kosten blz.23 3.2.4 Totale kosten blz.24 3.2.5 Terug verdienen blz.24

3.3 Voldoening eisen blz.24 3.3.1 Veiligheid blz.24 3.3.2 Kosten blz.24 3.3.3 Onderhoud blz.24 3.3.4 Duurzaamheid blz.24 3.3.5 Uniformiteit blz.25

3.4 Conclusie blz.25 Bijlagenlijst blz.26

6

1.0 Samenvatting paper Wanneer men een nieuw systeem voor de basic-sixinstrumenten ontwerpt, zal deze altijd aan bepaalde eisen moeten voldoen (1.1). Ook zal er een functieonderzoek gedaan moeten worden (1.2) om te bepalen welke stappen er in het systeem moeten worden doorlopen, beginnend bij de meting en eindigend bij de weergave voor de piloten.

1.1 Eisen Om de kwaliteit en veiligheid van de basic-sixinstrumenten te waarborgen zijn er wetten en internationale regels opgesteld (1.1.1), waaraan elk systeemontwerp moet voldoen. De opdrachtgever kan ook specifieke eisen opstellen (1.1.2), deze mogen echter nooit in tegenspraak zijn met de wettelijke eisen. 1.1.1 Wettelijke eisen De wettelijke eisen zijn opgesteld in de Nederlandse wet en volgen de internationale richtlijnen en regels van de European Aviation Safety Agency (EASA). Deze regels zijn te vinden in de Certification Specification documents (CS). De wetten zijn onderverdeeld in de volgende categorieën: aanwezigheid en plaatsing van de instrumenten, ijking, afwijking, meetinstrumenten, back-up instrumenten en kleurgebruik.

Aanwezigheid en plaatsing van de instrumenten: De basic-sixinstrumenten hebben een vaste plaats in een blok van twee instrumenten hoog en drie breed. Linksboven komt de Air speed indicator (ASI), in het midden de Artificial Horizon (AH) en rechts de Altitude indicator, oftewel Altimeter. Op de onderste rij komt in het midden de Heading indicator (HI). De Turn-and-Bank indicator (TBI) en de Vertical speed indicator (VSI) mogen naar eigen inzicht links of rechtsonder geplaatst worden. Dit blok moet tweemaal in de cockpit geplaatst worden, op zo’n manier dat de piloot én de co-piloot hun blik zo min mogelijk hoeven te verplaatsen om de instrumenten te bekijken. De systemen van piloot en co-piloot moeten apart van elkaar opereren en op aparte energiebronnen zijn aangesloten. (CS25.1321)

IJking: De ASI moet worden geijkt op knopen, de weergave op schermen en meters dient ook in knopen te zijn. De Altimeter moet geijkt worden in feet (ft) voor de hoogte en hectopascal (hPa) voor de druk. De VSI moet worden geijkt op feet per minute (ft/min). (CS25.1325)

Afwijking: Bij meetresultaten van de instrumenten worden fouten van maximaal 1% getolereerd, uitgezonderd de VSI en HI. De VSI mag een maximale afwijking van 3% of vijf knopen vertonen. De HI mag een maximale afwijking van tien graden ten opzichte van de eindbestemming vertonen. (CS25.1327)

Meetinstrumenten: Pitotbuizen moeten verwarmingselementen bevatten om ijsvorming te voorkomen. Tevens dienen er waarschuwingslichten aanwezig te zijn, die aangeven wanneer er een defect is aan de verwarming. De pitotbuizen moeten ver van elkaar geplaatst worden, zodat ze niet allemaal tegelijk uitvallen bij botsingen of andere incidenten. Statische poorten dienen zó geplaatst te worden dat ze geen hinder ondervinden van veranderde luchtstromen of andere condities. (CS25.1325-CS25.1326)

7

Back-up instrumenten: Elk vliegtuig moet voorzien zijn van een back-up AH, altimeter en ASI. Deze moeten analoog zijn en voorzien van aparte meetsystemen, zodat deze instrumenten ook bij stroomuitval blijven functioneren. (AMC. CS25.133b)

Kleurgebruik: Het kleurgebruik voor waarschuwingslichten is als volgt vastgesteld: groen licht is veilig, amber licht voor waarschuwingen en rood licht staat voor gevaar. (CS25.1322)

1.1.2 Eisen van de opdrachtgever Naast de wettelijke eisen zijn er ook eisen van de opdrachtgever waaraan voldaan moet worden. Dit mag echter nooit tegenstrijdig zijn aan de wet.

Duurzaamheid: De instrumenten moeten voor langere tijd zonder defecten blijven werken. Ook op lange afstanden en vluchten moeten ze goed blijven functioneren.

Onderhoud: De instrumenten hebben zo min mogelijk onderhoud nodig. Indien dit wel nodig is, moet het op een soepele en efficiënte manier kunnen gebeuren.

Kostenbesparing: De kosten moeten zo laag mogelijk blijven en de efficiëntie van de onderdelen moet zo hoog mogelijk zijn.

Betrouwbaarheid: Het basic-sixsysteem mag in geen enkel geval uitvallen, daarom moet de kans dat dit gebeurd zo klein mogelijk zijn.

Uniformiteit: De instrumenten moeten in een overzichtelijke en vaste structuur geplaatst worden, zodat deze indeling in verschillende typen vliegtuigen gebruikt kan worden. Hierdoor is het niet nodig om piloten voor een speciaal type vliegtuigen op te leiden.

Veiligheid: De instrumenten moeten goed beschermd worden. Ze dienen nauwkeurig te zijn en eventuele fouten moeten gecorrigeerd kunnen worden. Back-up instrumenten moeten aanwezig zijn, zodat ook in nood correct gehandeld kan worden.

1.2 Functieonderzoek Bij het functieonderzoek wordt onderzocht welke deelfuncties er plaats moeten vinden voor de uiteindelijke weergave van bijvoorbeeld een air-data instrument. Er zijn acht deelfuncties, oftewel acht stappen vanaf het moment dat de lucht het vliegtuig inkomt, tot de weergave op een scherm of meter. De acht stappen zijn als volgt: meten, transporten, omzetten, corrigeren, versterken, transporteren, omzetten en weergeven.

Opnemen/meten: De luchtdruk, essentieel voor de air-data instrumenten, wordt opgenomen door pitotbuizen en statische poorten.

Transporteren: De lucht komt in de behuizing, van bijvoorbeeld de ASI, door een netwerk van leidingen. De totale en statische druk worden door aparte leidingen getransporteerd.

Omzetten: De luchtdruk wordt omgezet om deze waarde door te geven. Analoog gebeurt dat via een mechanische beweging. Digitaal wordt de waarde omgezet in een elektrisch signaal.

Versterken: Het nu verkregen signaal is te zwak om een juiste weergave te kunnen geven, dus zal het signaal versterkt moeten worden.

8

Corrigeren: De verkregen informatie kan afwijken van de standaard waarden (ICAO ISA, 2.1), deze wordt gecorrigeerd door een computer. Bij analoge systemen zal dit binnen het instrument gecorrigeerd moeten worden.

Transporteren: De mechanische beweging wordt getransporteerd door tandwielen binnen de behuizing van het instrument. Het elektrische signaal kan door verschillende materialen worden getransporteerd.

Omzetten: Het nu verkregen signaal zal omgezet moeten worden om een juiste weergave te geven.

Weergeven: Als laatste stap zal de verkregen informatie worden weergegeven in de display en instrumenten van de piloten.

9

2.0 Morfologisch onderzoek Voor een nieuw ontwerp, van welk systeem dan ook, kan een morfologisch overzicht gebruikt worden. Het is een tabel waarin alle stappen staan, daarbij staan alle mogelijke materialen die bij de functie kunnen horen. In ons geval wordt dit gemaakt voor een nieuw basic-sixsysteem. In dit hoofdstuk worden alle materialen besproken die bij de functies horen (2.1). Uiteindelijk worden er drie nieuwe systemen samengesteld (2.2). Daarna worden deze systemen getoetst op de eisen van de opdrachtgever (2.3). Op basis van deze criteria wordt er een keuze gemaakt voor het meest geschikte systeem voor ALA (2.4).

2.1 Morfologisch overzicht In het morfologisch overzicht wordt een beeld gegeven van alle mogelijke componenten (bijlage I) per deelfunctie, de eigenschappen van deze componenten zijn beschreven in de tekst. De deelfuncties in dit morfologisch overzicht zijn: meten (2.1.1), transporteren (2.1.2), omzetten (2.1.3), versterken (2.1.4), corrigeren (2.1.5), transporten (2.1.6), omzetten (2.1.7), weergeven (2.1.8). De nummering van alle onderdelen komt overeen met de nummering in het morfologisch overzicht. 2.1.1 Meten De luchtdruk die nodig is voor de instrumenten binnen het vliegtuig zal ergens gemeten moeten worden. De luchtdruk wordt onderverdeeld in drie soorten: dynamische druk, statische druk en totale druk. Er zijn verschillende meetinstrumenten gemaakt voor het opnemen van de druk. Dit zijn de pitotbuis, statische poort, pitot-statische buis en tot slot de smartprobe.

A. Pitotbuis: dit instrument is een buis met één opening aan de voorkant. De pitotbuis staat in de ongestoorde luchtstroom. De lucht komt dan door het gat naar binnen en wordt afgeremd. Hier staat de lucht stil, en heerst de totale druk. B. Statische poort: Dit is een klein gaatje in de romp die haaks op de ongestoorde luchtstroom staat. Hier heerst de statische luchtdruk. C. Pitot-statische buis: Dit is een combinatie van de pitotbuis, die uiteraard de totale luchtdruk meet en de statische poort, die de statische druk meet. D. Smartprobe: De smartprobe is een pitot-statische buis die de totale en statische druk meet. Het computersysteem dat in de smartprobe zit, verwerkt meteen de statische en totale druk, en zet deze om in een elektrisch signaal. Door dit proces slaat de buis het omzetten (2.1.3) en versterken (2.1.4) over. Hierdoor kan die meteen op de air-data computer (2.1.5B) worden aangesloten.

2.1.2 Transporteren Als de lucht eenmaal binnen het vliegtuig is, zal deze getransporteerd moeten worden naar de volgende stap. Voor het transporteren van lucht zijn er verscheidene materialen beschikbaar, dit ligt eraan of het analoog of elektrisch verwerkt moet worden. Materialen die gebruikt kunnen worden voor het tranporteren zijn: rubberen slangen, aluminium pijpjes, koperdraad en ARINC kabels.

10

A. Rubberen slangen: Rubberen slangen worden gebruikt voor het analoog transporteren van lucht. Deze stof is buigbaar, sterk en kan uitzetten of krimpen. Een nadeel van rubber is dat er na verloop van tijd het rubber begint uit kan drogen en gaat scheuren. B. Aluminium pijpjes: Aluminium is een sterk metaal dat extreem licht is. Het is bestand tegen temperatuursverschillen en vocht, en is ook nog redelijk veerkrachtig. Het wordt gebruikt om lucht te transporteren binnen het vliegtuig en wordt daarom gebruikt voor analoog transport. C. Koperdraad: Koperdraad wordt heel veel gebruikt voor het transporteren van elektrische signalen, dit omdat koper een goede geleider is. Het is ook een redelijk zwaar metaal. Omdat koperdraad nooit 100% koper is, is koper gevoelig voor vocht. Door het vocht kan het draad gaan roesten, desondanks wordt het toch veel gebruikt. D. ARINC kabels: ARINC staat voor Aeronautical Radio, Incorporated. De ARINC 429 is een tweetal van kabels die gedraaid zijn. Door deze kabels worden 32-bits “data words” getransporteerd die alleen ontvangen kan worden door een ARINC 429 databus. Deze kabels zijn al jaren de standaard binnen de luchtvaart. Tegenwoordig wordt er al de ARINC 629 gebruikt, deze kan 128-bits woorden versturen.

2.1.3 Omzetten De luchtdruk die wordt aangevoerd door de buizen moet omgezet worden naar een mechanisch of elektrisch signaal. Dit kan gedaan worden met bepaalde mechanismes: door middel van een force-balance transducer, piëzo-electric effect, membraandoos, druksensor of een AD converter.

A. Force-balance transducer (fig 2.2): dit instrument zet de luchtdruk om in een elektrisch signaal. Dit instrument werkt met een E- bar(1) en een I-bar (2). De E-bar heeft drie pootjes waarvan de middelste is aangesloten op de input van een wisselstroom, en de twee buitenste pootjes zijn aangesloten op de output, die tevens via een drukveer op een versterker is aangesloten. Hierdoor ontstaat een magnetisch veld. De I-bar is aangesloten op een membraan (3), waar de luchtdruk in gaat. De I-bar bevind zich onder de E-bar en er zit een stukje ruimte tussen beiden. Ook is de I-bar verbonden met een servomotor (4), via een torsion bar (5) en een cam follower (6). Wanneer de luchtdruk veranderd, en dus de uitzet van het membraan veranderd, gaat de I-bar scharnieren. Hierdoor wordt er een elektrisch signaal opgewekt, dat word versterkt in de amplifier (7). Dit signaal wordt doorgegeven aan de servomotor, die op zijn beurt de cam follower en de torsion bar aandrijft. Tevens zit er aan de servomoter een tacho generator (8), die het mechanische signaal omzet in een elektrisch signaal. Door de drukverandering zal de drukveer in een ‘out-of-balance’ positie raken. Maar doordat de servomotor een tegengestelde kracht produceert zal de drukveer weer in goede positie komen te staan.

6 8 4 7 5 3 2 1 1. E-bar 2. I-bar 3. Membraan 4. Servomotor 5. Torsion bar 6. Cam follower 7. Amplifiër 8. Tacho

generator

Figuur 2.1: Force balance transducer

11

B. Piëzo-electric effect: hiermee kan er elektriciteit opgewekt worden door kristalmaterialen te onderwerpen aan druk. De eigenschap van een piëzo-elektrisch kristal is dat de positieve en negatieve elektrische ladingen gescheiden zijn. Door de vervorming van het materiaal zullen de ladingen niet meer gescheiden zijn en zal er een elektrische lading worden gevormd. C. Membraandoos: in of om de membraandoos stroomt luchtdruk waarna het membraan in- of uitzet. Doordat de membraandoos is verbonden met mechanisme wordt de luchtdruk omgezet in een mechanisch signaal. D. Druksensor: de druksensor is opgebouwd uit een condensator en een rechthoekige kamer. De condensator bestaat uit twee geleiders die de elektrische lading kunnen vasthouden. De rechthoekige kamer is aan de onderkant afgesloten met een plaat en de bovenkant met een diafragma dat tevens aangezien kan worden als een membraan omdat het heel dun is. Wanneer er aan de bovenkant druk wordt uitgeoefend op het membraan zal er een drukverschil ontstaan in de rechthoekige kamer. Dit drukverschil wordt overgedragen op de geleiders. E. AD converter: een Analog-digital converter heeft al als naam dat het een analoog signaal omzet tot een digitaal signaal. Een analoog systeem heeft als signaal een continu signaal, terwijl een digitaal juist heel veel verschillende waarden kan aannemen. Om een analoog signaal om te zetten in een digitaal signaal zal er een ‘’monster’’ genomen moeten worden van het analoge signaal, wat vervolgens gediscretiseerd (digitaal maken) zal worden door de AD converter. Oftewel het analoge signaal wordt om gezet in bits. Na een bepaalde tijd wordt er door de AD converter een nieuw monster genomen wat wordt omgezet.

2.1.4 Versterken De drukverschillen in de meters zijn erg klein, dus zullen deze verschillen versterkt moeten worden. Dit kan mechanisch (via tandwielen) of elektrisch gedaan worden. De mogelijke versterkers zijn: Field Effect Transistor (FET), operationele versterker, elektronenbuis, en tandwielen.

A. Field Effect Transistor (FET): de transistor heeft drie aansluitingen; de source (S), de drain (D) en de gate (G). De source en de drain zitten aan elkaar aangesloten en hier stroomt elektrische lading doorheen. De gate werkt als vernauwing van de verbinding en is gevuld met een negatieve lading. Doordat de elektrische lading hier langs stroomt, zal de negatieve lading de elektrische lading versterken. B. Operationele versterker: dit is een versterker met een zeer hoge versterkingsfactor. Om een verschil in spanning tussen de in- en uitgang te hebben zal er een voedingsbron nodig zijn. Hoe hoger de voedingsbron is, hoe hoger het spanningsverschil zal zijn. C. Elektronenbuis: dit is een buis die vacuüm gemaakt is met daarin een gloeidraad (kathode) en hier omheen een metalen plaatje (anode). De eigenschap van elektronen is dat ze van min naar plus gaan, oftewel van kathode naar anode. Tussen deze twee elementen is een zogenaamd stuurrooster geplaatst. Hierdoor stroomt (net als in de kathode) een negatieve spanning. Dit zorgt ervoor dat er minder elektronen de anode bereiken. Door de spanning in het stuurrooster te veranderen kan er bepaald worden hoeveel elektronen de anode bereiken, en op

12

die manier de stroom geregeld kan worden. D. Tandwielen: door het uitzetten van de membraandoos zal er een moment worden veroorzaakt via een arm op de tandwielen. Een kleiner tandwiel kan dan een groter tandwiel aandrijven wat dus een versterking op levert.

2.1.5 Corrigeren

Metingen moeten vaak gecorrigeerd worden om een accurate gegevens te weergeven. Door afwijkingen in de samenstelling van de lucht en/of in de apparatuur kunnen de gegevens niet kloppen en daardoor een fout beeld te creëren. Instrumenten die gebruikt kunnen worden, zijn de Analog Air Data Computer (AADC), Digital Air Data Computer (DADC), Tuning Spring Compensator en de bimetallic-strip.

A. Analog Air Data Computer: De meetpoorten die aan een toestel vastzitten worden haaks of parallel geplaatst. Tijdens roll en pitch is de samenstelling van de lucht niet constant. De statische druk die dan gemeten wordt klopt niet tegen met de hoogte waar het toestel zich bevindt, dit wordt position error genoemd. Door de AADC wordt de statische druk gecorrigeerd door de signalen om te zetten in logaritmische signalen en dan met een servomotor te corrigeren. B. Digital Air Data Computer: De DADC werkt hetzelfde als de AADC, alleen het corrigeren wordt door middel van een voorgeprogrammeerde chip gedaan. C. Tuning Spring Compensator: is een stuk metaal dat door instelschroeven een andere lengte krijgt door temperatuurverschillen. Dit is nodig omdat de uitzetting van de membraamdoos niet constant is met de druk. Door de schroeven kan de uitzetting ingesteld worden. Door het metaal is de uitzetting van het membraamdoos evenredig met de drukverschillen. D. Bimetallic strip: Een bimetaal is een strip die bestaat uit twee soorten metalen. De uitzettingscoëfficiënt is onregelmatig, maar de temperatuur niet. Door temperatuurverschillen zal de strip buigen en de meting corrigeren.

2.1.6 Transporteren Als de luchtdruk is omgezet in een signaal en alles verwerkt is, moet dit nog een keer getransporteerd worden. Dit kan door middel van de volgensde materialen: koperdraad, ARINC kabels, mechanisch transport en glasvezel.

A. Koperdraad: Koperdraad wordt heel veel gebruikt voor het transporteren van elektrische signalen, dit omdat koper een goede geleider is. Het is ook een redelijk zwaar metaal. Omdat koperdraad nooit 100% koper is, is koper gevoelig voor vocht. Door het vocht kan het draad gaan roesten, desondanks wordt het toch veel gebruikt. B. ARINC kabel: ARINC staat voor Aeronautical Radio, Incorporated. De ARINC 429 is een tweetal van kabels die gedraaid zijn. Door deze kabels worden 32-bits “data words” getransporteerd die alleen ontvangen kan worden door een ARINC 429 databus. Deze kabels zijn al jaren de standaard binnen de luchtvaart. Tegenwoordig wordt er al de ARINC 629 gebruikt, deze kan 128-bits woorden versturen. C. Mechanisch: Mechanisch transporteren wordt tegenwoordig niet meer gebruikt in moderne vliegtuigen alleen in oude of hele kleine. Hierbij wordt er gebruik

13

gemaakt van hefbomen, assen en tandwielen. Het is een nauwkerige methode, maar eist veel onderhoud. D. Glasvezel: Glasvezel is uitermate geschikt om digitale signalen te transporteren in razendsnel tempo. Omdat licht sneller is dan elektronen zich in koper kunnen verplaatsen is dit uitermate handig om data van computers te transporteren. Er is echter één probleem, glasvezel kan geen scherpe bochten maken omdat het licht dan via breking ontsnapt en zo ontstaat er dataverlies. Het is alleen handig voor de lange afstanden.

2.1.7 Omzetten: Laatste stap voor de weergave zal het elektrische signaal nog een keer omgezet moeten worden. Dit gebeurd door de symbol generator, dit component tekent het beeld op het scherm. Ook kan er een DA-converter gebruikt worden.

A. Symbol generator: Een Symbol Generator Unit is een soort van computer met een 16-bits processor erin. Hij zet verschillende paramaters, die al eerder zijn getransporteerd en zijn omgezet weer om in een ander signaal. Door een bepaalde techniek met een raster, tekent de symbol generator een beeld op generator kan gekoppeld worden aan twee schermen, hij kan er echter maar één tegelijk besturen. Terwijl de er met de één niks gebeurt wordt er op de ander getekend. Zo zorgt de symbol generator voor een correcte weergave op de EFIS en EICAS. B. DA-converter: De Digitaal-Analoog converter zet de digitale signalen van de AD-converter terug om in een analoog signaal. Dit zijn binaire codes die worden omgezet in stroomsterkte, voltage etc. Dit om de servomotor aan te kunnen drijven.

2.1.8 Weergave De verzamelde en bewerkte gegevens worden in de cockpit weergegeven, zodat de piloten de benodigde informatie af kunnen lezen. De instrumenten die hiervoor gebruikt kunnen worden, zijn LCD-schermen, TFT-schermen, CRT-beeldschermen, analoge weergave en HUD.

A. LCD-scherm: Een Liquid Crystal Display (LCD) gebruikt kristallen om een beeld te creëren. Door middel van kristalmoleculen in vloeibare vorm die gevoelig zijn voor magnetische velden een beeld te creëren. Met behulp van een elektrode kunnen de kristallen kantelen en zo meer licht door te laten. B. TFT-scherm: Een Thin Film Transistor (TFT) werkt als een LCD scherm. De kristallen worden alleen onderverdeeld over kleine vakjes. De vakjes zijn verdeeld in drie kleuren: rood, blauw en groen. Alle kleuren kunnen gecreëerd worden door deze drie kleuren te gebruiken en de intensiteit daarvan te regelen. C. CRT-scherm: Een Cathode Ray Tube (CRT) is een monitor waarin het beeld wordt geprojecteerd door een elektronenkanon. De elektronenkanon schiet elektronen op een glasplaat wat voorzien is van fosfor. Het kanon bestaat uit een anode en een kathode. De kathode schiet elektronen wanneer het verhit wordt. De elektronen hebben een negatieve lading en worden aangetrokken door de positieve anode. De elektronen vormen een elektronenbundel. De elektronenbundel komen in contract met het fosfor en zal oplichten waardoor de informatie weergeven kan worden.

14

D. Analoog: Een analoge display bestaat uit een schaalverdeling en een wijzer. De wijzer beweegt door tandwielen. Door ijking wordt de schaalverdeling gemaakt. E. HUD: De Heads up Display (HUD) bestaat uit een scherm (CRT,LED etc.), die via lenzen en spiegels op een plaat wordt geprojecteerd. Hierdoor hoeft de piloot niet meer op de instrumentenpaneel te kijken.

2.2 Ontwerpmogelijkheden

In het morfologisch overzicht zijn voor elke functie van het functieonderzoek alle opties weergegeven. Om deze opties in een systeem te kunnen vergelijken, moeten de opties van alle verschillende functies met elkaar worden verbonden (bijlage II). Hiermee worden er drie systemen verkregen: een analoog systeem (2.2.1), een semi-digitaal systeem (2.2.2) en een digitaal systeem (2.2.3). 2.2.1 Analoge systeem (zwarte lijn) Bij het analoge systeem zal de luchtdruk worden gemeten via de pitotbuis en de statische poort. Vervolgens zal deze lucht getransporteerd worden via aluminium buizen naar een membraan, wat de luchtdruk zal omzetten door in- of uitkrimping naar een mechanisch signaal. Om te voorkomen dat het membraan een verkeerde waarde aangeeft, ten gevolge van de temperatuurverandering, zal een analoge air-data computer het signaal corrigeren. Het signaal zal door verschillende tandwielen worden versterkt. Tot slot zullen er door een verbindingsstang de gegevens overgebracht worden naar een analoge wijzerplaat. In figuur 2.2 is een voorbeeld te zien van een Boeing 727 met een analoge cockpit. 2.2.2 Semi-digitale systeem (rode lijn) In de semi-digitale cockpit zijn er verscheidene onderdelen analoog en elektrisch. Het signaal dat uiteindelijk een weergave geeft op de digitale schermen, begint bij het opnemen. De lucht wordt opgenomen door de statische poort en de pitotbuis en wordt getransporteerd via aluminium buizen, naar de force-balance transducer. Deze zet de luchtdruk om in een elektrisch signaal, dit signaal wordt dan versterkt door de field-effect transistor. Vanuit hier komt het signaal in de air-data computer en wordt

Figuur 2.2: Cockpit van een Boeing 727

Figuur 2.3: Cockpit van een Boeing 767-300ER

15

deze gecorrigeerd. Vanuit de computer gaat het signaal door de ARINC kabels naar de symbol generator. Bij de symbol generator wordt het signaal omgezet en op de CRT schermen getekend. In de figuur 2.3 is een semi-digitale cockpit te zien van een Boeing 767-300ER.

2.2.3 Digitaal systeem (blauwe lijn) In een digitale cockpit is alles elektrisch, met uitzondering van de back-up instrumenten. Het proces van het meten tot het weergeven begint bij de smartprobe. Via ARINC kabels zullen de gemeten waardes getransporteerd worden naar de air-data computer, waar de gegevens gecorrigeerd worden. Vervolgens zullen er weer ARINC kabels worden gebruikt om de gegevens te transporteren naar de symbol generator. Deze zet het signaal om zodat de gegevens op een LCD scherm kunnen worden weergeven. In figuur 2.4 is de cockpit van een Boeing 787-800 te zien met een volledig digitale cockpit.

2.3 Voor- en nadelenonderzoek De drie systemen worden getoetst aan de hand van zes criteria, die zijn gebaseerd op de eisen van ALA: veiligheid, betrouwbaarheid, duurzaamheid, kosten, onderhoud en uniformiteit . Aan deze eisen zijn wegingsfactoren toegekend (2.3.1). Hierna worden de drie system; analoog (2.3.2), semi-digitaal (2.3.3) en digitaal (2.3.4) op deze eisen getoetst, en worden er punten toegekend. Op basis van deze criteria worden de drie systemen met elkaar vergeleken (2.3.5). 2.3.1 Prioriteit eisen De drie systemen die wij hebben beschreven gaan wij met elkaar vergelijken. Elk systeem heeft zijn voor- en nadelen. Aan de hand van ons voor- en nadelen onderzoek proberen wij het beste systeem uit te kiezen. De drie systemen worden beoordeeld aan de opgestelde eisen. We geven ieder systeem per eis een variabel aantal punten, dit is een cijfer tussen de één en vijf. De verschillende eisen hebben een multiplier, omdat sommige eisen belangrijker zijn dan anderen.

Veiligheid krijgt een 1,5 multiplier, omdat veiligheid van zeer groot belang is binnen de luchtvaart. Veiligheid houdt in dat de instrumenten de juiste informatie weergeven en dat er zo min mogelijk inspanning nodig is voor de piloot om dit af te kunnen lezen.

Betrouwbaarheid krijgt een 1,4 multiplier, omdat de gegevens die worden weergegeven moeten kloppen, zodat er veilig kan worden gevlogen en er geen gevaarlijke situaties ontstaan.

Duurzaamheid krijgt een 1,3 multiplier, omdat de instrumenten lang mee moeten gaan. Dit vanwege het feit dat het vervangen van onderdelen erg duur en slecht voor het milieu is.

Figuur 2.4: cockpit van een Boeing 787

16

Kosten hebben wij een 1,2 multiplier gegeven, omdat in deze tijden van recessie, er over het algemeen minder geld beschikbaar is voor nieuwe aankopen. Hierdoor zullen de kosten ook een rol spelen in de beoordeling van de systemen.

Onderhoud krijgt een 1,1 multiplier omdat het voor de vliegtuigmaatschappijen veel geld kost om een vliegtuig op de grond te laten staan. Tevens is het van belang dat onderhoud aan de onderdelen zo min mogelijk manuren nodig heeft en op de meest efficiënte manier uitgevoerd kan worden.

Uniformiteit krijgt een 1,0 multiplier, omdat er dan geen andere training nodig is voor elk type toestel binnen de vliegmaatschappij. Zo kunnen de piloten op elk vliegtuig ingezet worden.

2.3.2 Analoog systeem In tabel 2.1 zijn de punten te zien die er aan het analoge systeem zijn toegekend. Voor de veiligheid van dit systeem zijn vier punten toegekend, dit komt doordat een analoog systeem niet kan uitvallen als bijvoorbeeld de stroom uit valt. Tevens is er voor de betrouwbaarheid vier punten gegeven, omdat een goed geijkt analoog systeem de goede waarden aangeeft. Voor de duurzaamheid zijn twee punten gegeven. Dit om het feit dat veel onderdelen (tandwielen, verbindingsstaven, etc.) langs elkaar bewegen en snel gaan slijten, hierdoor zullen deze vaak vervangen moeten worden. De kosten van dit systeem zijn erg laag, waardoor het systeem op deze eis vier punten scoort. Vervolgens is er voor het onderhoud één punt gegeven omdat het systeem vaak moet worden vervangen door slijtage. Tot slot krijgt de uniformiteit vijf punten, omdat dit systeem makkelijk in veel verschillende toestellen geplaatst kan worden.

2.3.3 Semi-digitaal systeem In tabel 2.2 zijn de punten te zien die het semi-digitale systeem heeft gekregen. Hierin is te zien dat veiligheid vier punten heeft gekregen, dit vanwege het feit dat het systeem analoge en digitale systemen geeft, hierdoor is er altijd een back-up voor als de stroom uitvalt. De betrouwbaarheid heeft tevens vier punten gekregen, omdat het systeem elektrisch wordt gecorrigeerd, waardoor de gegevens erg betrouwbaar worden. De duurzaamheid heeft drie punten gekregen, dit komt doordat er altijd nog een analoog gedeelte in het systeem zit wat makkelijk slijt en vaak moet worden vervangen. De kosten hebben tevens drie punten gekregen, dit komt doordat een analoog systeem erg goedkoop is en een digitaal systeem iets duurder, waardoor de kosten aan elkaar worden opgeheven. Het onderhoud van het systeem krijgt drie punten, omdat een digitaal systeem niet snel kapot gaat en makkelijker te vervangen is, terwijl een analoog systeem sneller kapot gaat en iedere keer geijkt zal moeten

Eisen Analoog system

Veiligheid 4

Betrouwbaarheid 4

Duurzaamheid 2

Kosten 4

Onderhoud 1

Uniformiteit 5

Tabel 2.1: Punten analoog systeem

17

worden. Tot slot heeft de uniformiteit vijf punten gekregen, omdat het systeem makkelijk in andere toestellen in te bouwen is.

2.3.4 Digitaal systeem In de tabel 2.3 zijn de punten toegekend aan het digitale systeem. Hierin is te zien dat veiligheid vijf punten heeft gekregen, dit is omdat het systeem niet snel uitvalt, doordat de schermen zijn door gelinkt met elkaar. Vervolgens heeft de betrouwbaarheid vier punten gekregen, vanwege het feit dat de gegevens via een computer wordt gecorrigeerd waardoor de gegevens niet afhankelijk zijn van een mechanische ijking. Tevens heeft de duurzaamheid vier punten gekregen, omdat de onderdelen van het systeem lang mee gaan, in tegenstelling tot een analoog systeem. De kosten van het systeem liggen erg hoog, waardoor het systeem hiervoor twee punten krijgt. Vervolgens heeft het onderhoud vier punten gekregen, omdat het vervangen van onderdelen sneller gaat omdat het met kabels is verbonden in plaats van tandwielen en staven. Tevens hoeft bij een digitaal systeem niet alles weer opnieuw geijkt wordt. Tot slot heeft uniformiteit vijf punten gekregen, omdat het systeem makkelijk in meerdere toestellen uniform te kunnen plaatsen.

2.3.5 Vergelijking systemen In tabel 2.4 is het aantal punten te zien waard de multipliers op zijn toe gepast. Tevens zijn deze punten bij elkaar opgeteld. Hierbij scoort het analoge systeem 25,1 punten, het semi-digitale systeem 27,4 punten en het digitale systeem 30,4 punten.

Eisen Semi-digitaal systeem

Veiligheid 4

Betrouwbaarheid 4

Duurzaamheid 3

Kosten 3

Onderhoud 3

Uniformiteit 5

Eisen Digitaal system

Veiligheid 5

Betrouwbaarheid 4

Duurzaamheid 4

Kosten 2

Onderhoud 4

Uniformiteit 5

Tabel 2.3: Digitaal systeem

Tabel 2.2: Semi-digitaal systeem

18

2.4 Conclusie De drie systemen zijn met elkaar vergeleken en getoetst aan de eisen van ALA. Hieruit is geconcludeerd, dat het digitale systeem het meest geschikt is om uniform in te laten bouwen in de vloot van Boeing 737’s. Op het gebied van veiligheid, de belangrijkste eis, scoorde dit systeem het hoogste. Het systeem heeft namelijk de minste kans om uit te vallen, omdat alle systemen (piloot, copiloot en stand-by) met elkaar zijn verbonden. Ook is de Primary Flight Display (PFD) de meest overzichtelijke manier om informatie te ontvangen en verwerken. Ook qua duurzaamheid is een digitaal systeem de beste optie, omdat alle onderdelen lange tijd correct blijven functioneren en daardoor zelden vervangen hoeven te worden. Het digitale systeem bevat geen mechanische onderdelen die last kunnen hebben van slijtage. Hierdoor kan het onderhoud minder vaak en sneller gebeuren, wat een groot voordeel is. De betrouwbaarheid is even hoog als de betrouwbaarheid van de andere systemen, daarom heeft dit criteria geen invloed gehad op de conclusie. Het enige nadeel van een digitaal systeem zijn de (aanschaf)kosten, die duidelijk een stuk hoger is dan de kosten voor andere systemen. Dit weegt echter niet op tegen de eerder genoemde voordelen die dit systeem heeft.

Eisen (met multiplier)

Analoog system Semi-digitaal systeem

Digitaal systeem

Veiligheid (1.5) 6.0 6.0 7.5

Betrouwbaarheid (1.4)

5.6 5.6 5.6

Duurzaamheid (1.3)

2.6 3.9 5.2

Kosten (1.2) 4.8 3.6 2.4

Onderhoud (1.1) 1.1 3.3 4.4

Uniformiteit (1.0) 5.0 5.0 5.0

Totaal 25.1 27.4 30.1

Tabel 2.4: Totaal aantal punten

19

3.0 Het ontwerp

Als bekend is welk basic-sixsysteem er gebruikt gaat worden, zal er een ontwerp gemaakt moeten worden voor de cockpit (3.1). Er zijn verschillende kosten waarmee men rekening moet houden en die allemaal zijn berekend (3.2). Het ontworpen systeem moet aantoonbaar aan alle eisen voldoen (3.3). Tot slot volgt de conclusie over het meest geschikte basic-sixsysteem (3.4).

3.1 Samenstelling van het basic-sixsysteem Het complete basic-sixsysteem bestaat uit verschillende onderdelen en instrumenten (3.1.1). Op de schermen zal een PFD worden weergegeven (3.1.2), met enkele verbeteringen voor verhoogde duidelijkheid en veiligheid (3.1.3). 3.1.1 Het systeem Uit hoofdstuk 2 volgt het ontwerp dat wij gekozen hebben. Voor elke deelfunctie is het meest geschikte onderdeel gevonden (tabel 3.1). In het geval dat alle schermen uitvallen en de systemen niet meer werken, is er een standby systeem nodig. Deze bestaat uit dezelfde onderdelen als de twee primaire systemen.

Deelfuncties Onderdelen Basic-sixsysteem Onderdelen standby-systeem

Meten Goodrich model 2015 Smartprobe™ Goodrich model 2015 Smartprobe™

Transport ARINC 429 M17 ARINC 429 M17

Corrigering Rockwell Collins ADC-3000 Rockwell Collins ADC-3000

Transport ARINC 429 M17 ARINC 429 M17

Omzetten Honeywell SG-800

Weergeven Rockwell Collins IDS-7000 Thales IESI

Naast het standby-systeem moet er ook een back-upsysteem aanwezig zijn voor het geval alle elektrische systemen uitvallen, dit systeem is daarom volledig analoog. Het backup systeem zal bestaan uit: een artificial horizon, airspeed indicator en een altimeter.

Deelfuncties Onderdelen back-upsysteem

Meten Pitotbuis & statische poort

Transport Aluminium pijp

Weergave Airspeed Indicator, Altimeter en Artificial Horizon

Tabel 3.1 Onderdelen

Tabel 3.2 Analoge onderdelen

20

3.1.2 De PFD De Primary Flight Display (PFD) is een modern instrument dat bijna alle informatie aan de piloot weergeeft. De PFD geeft alle zes de basisinstrumenten bij elkaar, dus de basic-six is compleet verwerkt in de PFD. Op deze manier kan de piloot in één oogopslag alle benodigde informatie aflezen van het LCD-scherm.

De kunstmatige horizon (1) geeft de pitch en bank weer ten opzichte van de horizon. Het scherm is opgedeeld in twee delen waarvan het blauw de lucht en bruin het oppervlak moet voorstellen. De twee paarse pijlen komen tevoorschijn als de autopilot is ingesteld, daarmee wordt de ingestelde roll en pitch weergegeven.

De airspeed indicator (2) geeft de indicated airspeed weer in knopen, ook geeft het de maximale toegestane snelheid aan door rode blokken (3) en minimale toegestane snelheid met een gele indicator (4). Onder de snelheidsmeter zie je de machsnelheid waarmee het vliegtuig vliegt. De paarse indicator is de ingestelde waarde bij de autopilot. Onderaan de balk zie je de ingestelde snelheid: 0,82 mach. De grijze balk wordt ook wel de tape genoemd.

De altimeter (4) geeft de drukhoogte weer in feet. Onder de meter zie je welke waarde hij is ingesteld, in dit geval STD. De paarse indicator is de ingestelde hoogte.

De vertical speed indicator geeft de snelheid van de stijging of daling weer in duizend feet per minuut.

Figuur 3.2: Artificial Horizon

Figuur 3.1: PFD

Figuur 3.5: Vertical speed indicator

Figuur 3.4: Altitude tape

Figuur 3.3: Speed tape

21

Figuur 3.7: Flight Mode Annunciator

De heading indicator (5) geeft de richting aan en de track informatie. De paarse indicator geeft de ingestelde richting aan als de autopilot is ingeschakeld.

De Flight Mode Annunciator (6) is de display die de ingeschakelde autopilot modes weergeeft. Het woord in het linker van N1 staat voor climb thrust deze wordt

ingesteld in de FMS, het wordt alleen gebruikt bij het klimmen. Het linker blok van de FMA wordt tevens gebruikt voor alle engine settings . LNAV zorgt ervoor dat de autopilot de ingestelde route van waypoints volgt, die ingevoerd zijn in de FMS. Tevens wordt het middelste vak gebruikt voor alle koers gerelateerde autopilot settings. VNAV path wordt gebruikt om de autopilot de verticale route te laten vliegen, alle hoogtes worden ingesteld in de LEGS pagina van de FMS bij de juiste waypoints. Als VNAV aan wordt gezet zal het toestel gaan klimmen of dalen naar de ingevoerde hoogtes van de waypoints. VNAV path zelf betekent dat het toestel niet klimt of daalt maar, op het verticale pad is. Tevens wordt het rechtervak gebruikt voor alle verticale settings.

3.1.3 Vernieuwde PFD Ons nieuwe PFD heeft een vergrote VSI, omdat de ouwe PFD een kleine heeft terwijl er veel ruimte vrij is om dat te gebruiken. Ook zorgt het ervoor dat je duidelijk de waardes kunt aflezen. Ten slotte hebben wij de ingestelde waardes van kleur veranderd. Paars licht dicht bij zwart in het kleurenspectrum. Wanneer de piloten naar buiten in de zon kijken en weer terug op het scherm dan is het moeilijk om paars en zwart te onderscheiden. Daardoor kozen wij voor babyblauw, omdat het veel feller oplicht zowel in het licht als in het donker.

Figuur 3.6: Heading indicator

Figuur 3.8: De nieuwe PFD

22

3.2 Kosten Een van de belangrijkste aspecten voor bedrijven zijn kosten. De kosten beslaan een groot deel van dit onderzoek. De grootste bijdrager aan de kosten, is de aanschaf van de onderdelen (3.2.1). Het systeem zal na de aanschaf ingebouwd moeten worden in de Boeing 737NG (3.2.2). Tijdens het inbouwen van het systeem zal het toestel aan de grond moeten staan (3.2.3), dit vormt samen met de eerdergenoemde kosten de totale aanschafprijs (3.2.4). Ook wordt er berekend hoe lang het duurt voordat dit geld terugverdiend is (3.2.5). Alle hieronder genoemde prijzen en kosten zijn indicaties. 3.2.1 Aanschafkosten Via verschillende fabrikanten zijn de prijzen opgezocht van de onderdelen voor de digitale, stand-by en analoge systemen. Vervolgens zijn deze prijzen vermenigvuldigd met de aantallen van ieder onderdeel. Hierbij komt een totaal uit van 575.528 $ voor het basic-sixsysteem, dit komt omdat er nog een Emergency power supply (EPS) bij moet. De prijs voor het standby systeem bedraagt totaal 85.528 $ en 31.304 $ voor het analoge systeem.

Onderdelen Aantal Kosten per stuk

Kosten total

Noodstroom voorziening

Mid-continent TS-835 1 stk 5.000 $ 5.000 $

Meten Goodrich model 2015 Smartprobe™

2 stk 15.000 $ 30.000 $

Transporteren ARINC 429 M17 20 mtr 4$ p/feet 264 $

Corrigeren Rockwell Collins ADC-3000 2 stk 45.000 $ 90.000 $

Transport ARINC 429 M17 20 mtr 4$ p/feet 264 $

Omzetten Honeywell SG-800 3 stk 30.000 $ 90.000 $

Weergeven Rockwell Collins IDS-7000 6 stk 60.000 $ 360.000 $

570.528 $

Onderdelen Aantal Kosten per stuk

Kosten total

Meten Goodrich model 2015 Smartprobe™

1 stk 15.000 $ 15.000 $

Transporteren ARINC 429 M17 20 mtr 4$ p/feet 264 $

Corrigeren Rockwell Collins ADC-3000 1 stk 45.000 $ 45.000 $

Transport ARINC 429 M17 20 mtr 4$ p/feet 264 $

Weergeven Thales IESI 1 stk 25.000 $ 25.000 $

85.528 $

Tabel 3.3 Basic-sixsysteem

Tabel 3.4 Standby systeem

23

Onderdelen Aantal Kosten per stuk

Kosten total

Meten Rosemount B-856 Static port

1 2

10.000 $ 5.000 $

10.000 $ 10.000 $

Transporteren Aluminium pijp 20 mtr 6 $ p/feet 984 $

Weergeven Aerosonic 101450 Aerosonic 101-384074-13 Bendix/King KG-259

1 1 1

5.600 $ 1.500 $ 3.220 $

5.600 $ 1.500 $ 3.220 $

31.304 $

3.2.2 Inbouwkosten Om het gehele systeem in de cockpit te plaatsen wordt 20 uren arbeid gerekend. Het werk wordt uitgevoerd door twee mechanics die elk tien uur werken. De twee mechanics verdien 80 $ per uur. Hierbij zullen de totale kosten van het inbouwen 3200 $ bedragen (tabel 3.6)

Aantal man

Uurloon Tijd dagen

2 80 $ 20 uur per dag 1 dagen

Totale kosten

1 dagen*20 uur*80$*2 man = 3200 $

3.2.3 Aircraft on ground kosten In de type Boeing 737-NG die ALA besteld heeft zitten 174 stoelen. Wij gaan er vanuit dat er 0,06 $ per stoel per kilometer (CASK) verlies gemaakt wordt wanneer een vliegtuig van ALA op de grond blijft staan. We gaan er van uit dat het toestel ongeveer een gemiddelde vliegafstand heeft van 1800 mijl voor de heenweg. Voor de heen- en terugweg zal er uiteraard gemiddeld 3600 mijl worden gevlogen. Tevens gaan we er vanuit dat het toestel ongeveer 22 uur per dag in de lucht zal zijn. Per dag zal er dan omgerekend 20.000 km gevlogen worden. Wanneer dit allemaal wordt vermenigvuldigd, zullen de Aircraft On Ground (AOG) kosten 208.800 $ per dag bedragen.

Uitgaande van het feit dat een vliegtuig twee dagen op de grond blijft staan tijdens de installatie van het nieuwe systeem, zullen de kosten 417.600 $ zijn voor de AOG per toestel.

Gemiddelde vliegafstand per dag

CASK (Costs of Available Seat Kilometer)

Aantal zitplaatsen

20.000 km 0,06 $ 174

Totale kosten per dag

0.06*174*20.000 = 208.800 $

Tabel 3.5 Analoog systeem

Tabel 3.7 AOG kosten

Tabel 3.6 Inbouwkosten

24

3.2.4 Totale kosten De totale kosten voor het installeren van het cockpitsysteem bestaan uit de aanschafprijs van het basic-sixsysteem, standby systeem en het analoge systeem, de inbouwkosten en de aircraft-on-ground-kosten. Dit is bij elkaar 1.104.960 $. 3.2.5 Terug verdienen Wanneer de ALA een RASK heeft van 0,065 $ kan er berekent worden hoelang het duurt en hoeveel vluchten gevlogen moeten worden om de totale kosten terug te verdienen. De RASK zal per dag (0,065*174*20.000=) 226.200 $ bedragen. Wanneer de CASK kosten er van af gehaald worden blijft er 17.400 $ over per dag. Vervolgens worden de totale kosten gedeeld door dit bedrag (1.104.960 $/ 17.400 $) en zullen het 64 dagen zijn. Aangezien er zes vluchten per dag gevlogen worden zullen er 384 vluchten gemaakt moeten worden om de totale kosten terug te verdienen.

3.3 Voldoening eisen Het nieuwe ontwerp moet aan een aantal eisen voldoen. De eisen en de wensen van de opdrachtgever moeten in het ontwerp zijn meegenomen. De vijf punten waar wij aan hebben gewerkt zijn veiligheid (3.3.1), kosten (3.3.2), onderhoud (3.3.3), duurzaamheid (3.3.4) en uniformiteit (3.3.5). 3.3.1 Veiligheid Het systeem bestaat uit een drievoudig digitaal systeem met analoge back-up instrumenten. Door elk systeem aan een aparte smartprobe/pitotbuis te koppelen, zijn de systemen van elkaar gescheiden en kan elk systeem een ander overnemen door elk systeem parallel te koppelen met ieder een aparte symbol generator en ADC (bijlage III). Mocht er een situatie ontstaan waardoor alle drie de systemen doorbranden, kunnen de gezagvoerders gebruik maken van de analoge back-up. 3.3.2 Kosten Doordat het een drievoudig systeem is, zullen de kosten hoger worden qua aanschafprijs. De totale kosten om het cockpit in te bouwen is ongeveer één miljoen dollar (§3.2). Maar doordat het onderhoud minder is en de duurzaamheid hoger van de instrumenten bespaart het toestel onderhoudskosten. 3.3.3 Onderhoud Het digitaal systeem hoeft weinig onderhouden te worden. Doordat alles via digitale signalen gaat daalt het onderhoud bij de schermen en computers. Ook word er gebruik gemaakt van Line Replacement Units: mocht er een onderdeel van de systemen defect zijn kan men het defecte onderdeel eruit halen en een nieuwe makkelijk erin plaatsen. 3.3.4 Duurzaamheid De duurzaamheid is gestegen doordat de digitale systemen voorzien zijn van de nieuwste technologische onderdelen. De levensduur is daardoor gestegen in onderhoud en bij lange intense vluchten.

25

3.3.5 Uniformiteit Door dezelfde schermen en instrumenten te plaatsen in de cockpit, is het gebruik makkelijker. Er is geen aparte training nodig voor de piloten, ze zijn dus gecertificeerd om op alle toestellen binnen ALA te mogen vliegen.

3.4 Conclusie Onze hoofdvraag was: Hoe ziet een nieuw ontwerp van het basic six systeem in een glass cockpit eruit, en hoe kunnen we deze laten voldoen aan de eisen van ALA en de wettelijke eisen, en ook nog technisch en financieel haalbaar zijn? Het definitieve ontwerp van het digitale basic-sixsysteem is driemaal uitgevoerd, één voor de piloot, één voor de co-piloot en één standby systeem. Aan de PFD zijn een paar verbeteringen toegevoegd, zodat het overzichtelijker en makkelijker is om af te lezen. Voor extra veiligheid is er een analoog back-upsysteem, dat ten alle tijden kan blijven werken. Alle onderdelen apart, en samen als geheel systeem, voldoen aan zowel de wettelijke eisen en de eisen van ALA. De totale kosten om dit aan te schaffen en in te laten bouwen, wordt geschat op ongeveer 1.105.000 $ per toestel. Dit bedrag kan volgens onze berekeningen in 384 vluchten worden terugverdiend.