Flugcomputer unterstützen Piloten beim Navigieren, beim optimalen Auszunutzen der Thermik und bei der Abschätzung von Reichweiten abhängig von Höhe, Gleitzahl, Wind und Gelände. Es gibt solche Geräte in vielen Ausführungen, von sehr teuer als fest eingebautes Avionik-Gerät bis kostenlos als Freeware, die auf einem PDA oder Smartphone läuft. Die Funktionalität dieser Geräte ist weitaus komplexer als die von Navigationssystemen im Auto - das Verständnis muss erlernt und die Bedienung geübt werden. Dabei darf die unmittelbare Kontrolle des Flugzeugs nicht beeinträchtigt werden: Für einen Flugschüler ist es nicht leistbar, den Flugcomputer zu bedienen und gleichzeitig das Flugzeug sicher zu steuern.
Für den Autor stellt dies eine willkommene Herausforderung dar, genau richtig für die letzten Tage im März, kurz vor Beginn der Flugsaison. Gedacht, getan.
Zum Einsatz kommt ein altes, längst ausgemustertes Samsung Galaxy S7 Android Smartphone von Töchterchen aus der Kruschtelkiste, auf dem die Software XCSoar installiert wurde. Im Ziel wird es mit dem im Segelflugzeug verbauten GPS-Empfänger (z.B. FLARM) gekoppelt, oder es werden die GPS- und Drucksensoren des Smartphones genutzt.
Als ersten Schritt der Umsetzung tat der Autor das für ein Spielkind, für das er sich trotz seines fortgeschrittenen Lebensalters hält, Naheliegende: Er ließ den Flugcomputer einfach einmal im Auto "mitlaufen", was grundsätzlich durchaus gut funktioniert hat: Position und Geschwindigkeit wurden korrekt angezeigt, die "Flugspur" wurde aufgezeichnet, und sie wird bei Höhengewinn grün und beim Sinken rot dargestellt. Und beim Fahren im Kreisverkehr schaltet sich automatisch der Thermikassistent ein 🤣. Die Höhe über Grund wird meist mit einer Genauigkeit von wenigen Metern ausgegeben, es treten aber mitunter Abweichungen in der Größenordnung von 40m auf, was wohl nicht nur am GPS Signal liegt, sondern in der endlichen Genauigkeit des in der Software hinterlegten Geländemodells. Erkenntnis ist jedoch, dass das Fliegen mit dem Auto nur sehr eingeschränkt nachgebildet werden kann 😉.
Es stellte sich also die Herausforderung, die Verwendung des Flugcomputers zu erlernen, ohne dafür wirklich im Segelflugzeug fliegen zu müssen.
XCSoar im HiL Setup
Hier sollte eine in Industrie und Forschung etablierte Methode zum Einsatz kommen: Hardware in the Loop (HiL)! Bei diesem Verfahren wird ein System (die Hardware, in diesem Fall der "Flugcomputer", bestehend aus einem Smartphone und der Software XCSoar) über seine Ein- und Ausgänge (in diesem Fall nur die Ausgänge Standort und Höhe) an ein angepasstes Gegenstück angeschlossen und getestet. Letzteres heißt im Allgemeinen HiL-Simulator und dient als Nachbildung der realen Umgebung des Systems. Im konkreten Fall wird die Hardware (Smartphone) an einen Flugsimulator (PC) gekoppelt, der die Positionsdaten an den Flugcomputer liefert. Der Flugcomputer (XCSoar) "weiß" nicht, ob er an einem realen Flugzeug hängt, oder an einem Simulator. Die Kopplung erfolgt übrigens über WIFI mittels eines Virtual Serial Ports.
Eine Systemskizze soll das Setup verdeutlichen:
Realität
Hardware in the Loop (HiL)
Segelflugsimulator
Obwohl der Segelflugsimulator Condor 2 schon in die Jahre gekommen ist (inzwischen ist diese Version nicht mehr käuflich erhältlich, aber von einem guten Freund ausleihbar und überraschenderweise auf dem alten PC ohne Grafikkarte noch lauffähig), ist der Realismus durchaus beeindruckend, wie diese Beispiele zeigen: links zu sehen sind jeweils echte Fotos aus dem Flugzeug heraus fotografiert, rechts die Darstellungen im Simulator:
Auf diese Weise übt der Autor nun fleißig Überlandflüge, getragen von virtuellen Aufwinden, beispielsweise bei einem Streckenflug vom Klippeneck nach Löchgau, unter regelkonformer Umgehung der Lufträume der Kontrollzone Stuttgart. Die Thermik war dabei im Simulator auf "moderat" eingestellt, der Endanflug erfolgte nahe vne (zulässige Höchstgeschwindigkeit). Fast hätte der Autor zum Schluss vor Freude noch einen Looping gedreht 🤩
Er fragt sich: Ist das in echt auch so, dass man eine solche Strecke gut fliegen kann, wenn man die Wolken als Thermikindikatoren halbwegs lesen kann? 🤔 Schön wär‘s, wenn die Realität so einfach und vorhersagbar wäre wie im Simulator. Aber es würde ja auch schnell langweilig, wenn es denn so wäre...
Wer oder was ist denn jetzt die Hardware in der Schleife, das "System under Test"?
Bei näherer Betrachtung der obigen Abbildung zum HiL Setup fällt auf, dass die Schleife ("Loop") gar nicht geschlossen ist. Ein wichtiges Element fehlt offensichtlich, und zwar dasjenige, das getestet werden soll.
Eigentlich muss das Bild also noch einmal modifiziert werden:
HiL Setup mit geschlossener Feedback Loop
Fazit bzw. Erkenntnis des Tages: Der Flugschüler, er ist das "System under Test", / die "Hardware in the Loop" / der Affe auf dem Mühlstein, original in Pilotenmontur. Denn er ist es, der die Rückkopplungsschleife schließt, und er darf dabei auch noch lernen 😎🤣
Und der Schwabe im Autor erkennt, dass das in Anbetracht der Kosten für Windenschlepp und Flugminuten deutlich sparsamer ist, als dies im echten Flugzeug zu üben 🤣
So Kinnas. Macht was draus, ich kann mich nicht um alles kümmern.
Und zum Schluss, weil es so schön war, noch ein paar Bilder von einer Landung mit dem Schulgleiter Schleicher ASK 21 auf dem Flugplatz Heilbronn-Böckingen, der in diesem Simulator allerdings nur als Wiese existiert:
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