Alle grote commerciële vliegtuigen beschikken tegenwoordig over de autopilot. Het (deels) automatisch kunnen uitvoeren van de vlucht is een begrip die eigenlijk al vroeg in de twintigste eeuw ontstond. In dit artikel bekijken we de ontwikkeling van de automatische piloot.
Wright Flyer
Terwijl de autopilot in de hedendaagse luchtvaart niet meer weg te denken is, was het meer dan honderd jaar geleden uniek. Het automatiseren van vliegtuigen begon namelijk al in het begin van de twintigste eeuw, enkele jaren na het eerste gemotoriseerde vliegtuig van de gebroeders Wright.
De zogeheten Wright Flyer maakte in 1903 haar eerste vlucht, wat de start betekende voor het gemotoriseerde tijdperk. Daarnaast waren de broers de eersten die gebruik maakten van de derde ‘vliegbeweging’, namelijk de rol. Ook werd er een stap gezet in het automatisch besturen van het vliegtuig met een automatische stabilisator. Een kleine tien jaar later werd de volgende grote stap gezet in de besturing van een luchtvaartuig.
Gyroscoop
De Amerikaanse luchtvaartpioneer Lawrence Sperry ontwikkelde de eerste vorm van een ‘volledige’ autopilot zo’n negen jaar na de eerste vlucht van de gebroeders Wright. De autopilot bestond uit een systeem om het vliegtuig automatische stabiliteit en controle te geven. Het systeem, genaamd de ‘gyroscopische automatische piloot’, maakte gebruik van zijn vader’s uitvinding, het gyrokompas. De autopilot bestond uit een viervoudige gyroscoop die de rolroeren, stabilisator en het staartroer bediende.
Het systeem werd geïnstalleerd op Sperry’s Curtiss C-2 vliegtuig waarmee diverse testvluchten zijn gedaan. Tijdens de eerste vlucht lieten beide piloten de handen zien om aan de buitenwereld te laten zien dat het vliegtuig haar koers kon blijven vliegen. In december 1923 crashte Lawrence met zijn vliegtuig op weg naar Frankrijk.
Jaren ’50
De autopilot van Sperry bleek ook in de jaren ’20 en ’30 populair. Na de Tweede Wereldoorlog ontwikkelde de commerciële luchtvaart zich verder, waardoor de vraag naar meer automatisering toenam. Tot die tijd vlogen vliegtuigen met gemiddeld vijf crew-leden waarvan twee piloten. De overige bemanning hield zich bijvoorbeeld bezig met navigatie en de radiocommunicatie.
Fly-by-Wire
De veiligheid en de kosten kwamen in de jaren ’70 nadrukkelijk naar boven. Vele ongevallen werden veroorzaakt door menselijke fouten, wat luchtvaartmaatschappijen naar meer automatisering bracht. Fabrikant Airbus was de eerste die het concept ‘fly-by-wire’ op de markt bracht. Dit is, in tegenstelling tot voorheen, een computergestuurd systeem dat de handmatige handelingen van de piloten omzet naar een elektronisch signaal. Samen met de autopilot bracht dit de luchtvaart méér automatisering, wat een verlaging van de werkdruk en een verhoging van het comfort aan boord betekende.
Hedendaags
De hedendaagse luchtvaart beschikt over zeer nauwkeurige automatische systemen. De meeste civiele vliegtuigen beschikken ook over deze apparatuur waarbij er gebruikt wordt gemaakt van het Flight Management Systeem (FMS). Deze software stuurt de autopilot aan die ook (vaak) gekoppeld is aan de ’throttles’ om het motorvermogen te regelen (autothrottle). Daarnaast zijn er tal van mogelijkheden waarbij volledige vliegplannen met bijbehorende snelheden kunnen worden geprogrammeerd.
Het systeem maakt gebruik van de zogenoemde ‘feedback loop’. Hierbij ontvangt het toestel gegevens van de verschillende mechanismen in het toestel waardoor er acties en reacties ontstaan. De autopilot is bijvoorbeeld ingesteld om het vliegtuig in een horizontale positie te houden. Als de vleugels niet meer waterpas zijn, ontvangt het syteem de gegevens en wordt de autopilot geactiveerd om het ‘probleem’ op te lossen. Zodra de vleugels weer waterpas zijn, wordt de loop gestopt. Dit herhaalt zich op verschillende gebieden (hoogte, snelheid, koers, etc.).
Landing
Zelfs de landing kan tegenwoordig (al dan niet gedeeltelijk) automatisch worden uitgevoerd bij sommige vliegtuigen en op sommige vliegvelden. Het ILS-systeem maakt het mogelijk om ook in slecht weer, met weinig zicht, te kunnen landen. Het autoland-systeem maakt onder andere gebruik van de autopilot (of meerdere), maar ook van de autothrottle. De piloten moeten met behulp van de FMS de landing programmeren, de juiste configuratie van het vliegtuig instellen om zo het autoland-systeem van goede informatie te voorzien. Het systeem levert vervolgens inputs aan de besturing van het vliegtuig en past het motorvermogen aan voor een veilige landing.
De essentie van de autopilot bleef in de jaren hetzelfde. Door technologische ontwikkelingen, met meer automatisering, is de automatische piloot uitgegroeid tot een belangrijk onderdeel van het vliegtuig. De ontwikkeling van Lawrence Sperry in het begin van de twintigste eeuw zijn hierbij fundamenteel geweest. Het was een stap richting de ‘moderne’ luchtvaart.
Er zijn nog tal van (technische) aspecten die de ontwikkeling van de autopilot hebben bevorderd. Dit artikel geeft ‘slechts’ de hoofdlijnen aan van de ontwikkeling van de autopilot.
