Hintergrund
Ebenso wie Musiker, die lernen, ihre Instrumente zu spielen, ohne bewusst darüber nachzudenken oder hinzusehen, welche Bewegungen dafür erforderlich sind, nutzen Piloten in einem VR Flugsimulator ihr Körpergedächtnis, um neue kognitive Fähigkeiten zu erlernen und ihre Technik zu verbessern. Einer der vielen Vorteile des Flugtrainings in einem VR-Flugsimulator ist die Flexibilität bei der Auswahl virtueller Szenarien, die sich einfach an den Lernbedarf der Flugschüler anpassen lassen. Die äußerst realistische virtuelle Umgebung trägt in hohem Maße dazu bei, die Leistung eines Piloten zu verbessern.
AFormX ist ein slowenisches Unternehmen, das modernste Flugzeuge sowie VR-Flugsimulatoren herstellt und entwickelt. Es besteht aus Ingenieuren und Konstrukteuren, die Erfahrung und Wissen durch ihre Arbeit an herausfordernden Luftfahrt- und VR-Projekten, die Kreativität und fundierte Branchenkenntnisse verlangten, gewonnen haben. Ihre Arbeit wurde öffentlich anerkannt und ausgezeichnet. 2017 erhielten sie den Innovationspreis „Golden National Innovation Award“. Zudem waren sie Gewinner des Royal Aeronautical Society General Aviation Design-Wettbewerbs 2018-2019.
Die beiden Bestseller von AFormX sind der X-ALPHA 200 und der FlyZmaj, der einen Hängegleiter simuliert. Der X-ALPHA 200 simuliert den Pipistrel Alpha Trainer (ein zweisitziges Ultraleichtflugzeug) sowie Virus Sportflugzeuge. Er wird in vielen Ausbildungs- und Schulungszentren weltweit eingesetzt.
Herausforderung
Das Unternehmen hat bereits vorher VR-Simulatoren gebaut. Ihr Einbau in ein echtes Sportflugzeug stellte jedoch eine ganz neue Herausforderung dar. Der Aufbau des Sportflugzeugs darf weder verändert werden, noch darf der Simulator zusätzliches Gewicht beitragen. Das Unternehmen tat sich mit dem Sportflugzeugpiloten und Fluglehrer Jago Stemberger zusammen. Gemeinsam beschlossen sie, das Sportflugzeug Ultimate 20-300S zu zerlegen und einen Simulator dort einzubauen.
Das Training in einem Flugsimulator hat viele Vorteile, wie beispielsweise mehr Zeit zum Üben, geringere Kosten und weniger Fehler in der Luft. Das Programm von Academy 4, der von Sašo Knez geleiteten Flugschule, wurde so konzipiert, dass Schüler einen 4-stündigen Grundkurs am Simulator erhalten. „Überraschend für mich war, dass Schüler, die noch nie geflogen waren, tatsächlich geflogen sind, als es nach der Schulung am Simulator erstmals in die Luft ging“, berichtet Stemberger und beschreibt damit die Wirkung der Simulatorschulung. Mit dem Flugsimulator sind die Schüler wirklich besser vorbereitet.
Das Ultimate 20-300S Doppeldeckerflugzeug wurde in den 1980ern von Gordon Price entwickelt und stammt aus Kanada. Gordon Price liebte Doppeldeckerflugzeuge und es ist kein Geheimnis, dass das Pitts Special Vorbild für seinen Entwurf war. Das Pitts war der Maßstab, aber Gordon Price dachte, er könne einen noch besseren Doppeldecker bauen, der nicht nur fortschrittlich war, sondern auch mit den Eindeckern konkurrieren konnte, die zu jener Zeit den Markt dominierten.
„Die Idee, einen Simulator mit einem Flugzeug zu kombinieren und einen wirklich abgefahrenen Simulator für das 21. Jahrhundert zu bauen, entsprang unserem tiefen Verständnis für die Grundprinzipien der virtuellen Realität”, erklärt Sašo Knez, Besitzer und CEO von AFormX
Das Ultimate 20-300S ist für fortgeschrittene Kunstflieger bestimmt. Ein solches Flugzeug zu fliegen, ist ein tolles Projekt, da es dieses Flugzeug einzigartig ist. Ein solches Flugzeug fliegen zu dürfen, ist aber auch für Flugschüler eine sehr nützliche Erfahrung.
„Deshalb arbeiten wir nun mit AFormX, die bereits Simulatoren für Pipistrel gebaut haben, und RLS zusammen. Wir wollen einen hybriden Simulator entwickeln, der den Nutzern eine einmalige Erfahrung bietet: Sie sitzen in einem echten Sportflugzeug, üben an einem Simulator und nach der Trainingsphase betätigen sie in einem Flugzeug des gleichen Typs die gleichen Befehle und Hebel, um ihren Flug zu steuern“, sagt Stemberger. Er betrachtete diese Kollaboration mit AFormX und RLS als großartige Chance, den Lernprozess seiner Schüler zu verbessern.
Lösung
Das besondere an den Simulatoren ist die sehr realistische virtuelle Umgebung mit Schulungsszenarien, in die der Schüler eintauchen kann. Zudem muss der Schüler in der Lage sein, in Echtzeit in dieser virtuellen Umgebung zu reagieren. Die Bewegungen der Hebel und Pedale müssen präzise und exakt genug sein, um dem Piloten ein wirklichkeitsgetreues Erlebnis zu bieten. „Die Flugerfahrung in einem Simulator muss den Schüler davon überzeugen, dass er fliegt. Sobald er Hebel und Pedale betätigt, muss der Simulator mit der exakten Bewegung des Flugzeugs in der virtuellen Umgebung reagieren.“
Jago Stemberger, Sportflugzeugpilot und Fluglehrer, der den VR-Flugsimulator während der Einbauphase vorführt.
„Die Erfahrung in einem Simulator sollte den Nutzer zufriedenstellen. Das VR-Headset muss eine hochauflösende Landschaft abbilden können, die ein realistisches Flugerlebnis ermöglicht”, erklärt Ines Repnik, Entwicklungsingenieurin.
Die magnetischen Messsysteme von RLS werden in einem Simulator installiert, um Daten zur Positionsbestimmung zu liefern. Sie kontrollieren die Roll- und Nickbewegungen der Achsen und genau hier wird höchste Genauigkeit und Wiederholpräzision benötigt. Für das Ultimate 20-300S Flugzeug musste AFormX die richtigen Sensoren zur Kontrolle der Roll-Nick-Gier- und Drosselbewegungen finden. Sie wandten sich an RLS.
Magnetischer Vollwellendrehgeber RE22
Nino Razpotnik, Entwicklungsingenieur bei AFormX, betreute die elektronische Seite des Projekts: „Die Sensoren signalisieren die mechanische Bewegung von Hebeln, Pedalen und Drosselklappen über eine Steuereinheit an den Computer und liefern Feedback für die Flugzeugsteuerung.“ Früher hat AFormX Potentiometer für seine Anwendung verwendet. Der Nachteil dieser Potentiometer war ihre Lebensspanne. Angesicht der Vielzahl an Bewegungen konnten die Potentiometer einfach nicht ihre Arbeit leisten und fielen häufiger aus. Nach sorgfältiger Recherche beschloss das AFormX-Team, RE22 Messsysteme für seinen Simulator einzusetzen.
Der RE22 ist ein kompakter Drehgeber für hohe Betriebsgeschwindigkeiten unter rauen Umgebungsbedingungen. Das Messsystem lässt sich sehr leicht installieren, da bereits ein Magnet an der Welle im Drehgebergehäuse in perfektem Abstand vom Sensor, d. h. dem Drehgeber-Chip, befestigt ist. Der Drehgeber-Chip verarbeitet die empfangenen Signale und ermöglicht Auflösungen bis 13 Bit bei hohen Drehzahlen. Der Drehgeber hat einen Durchmesser von nur 22 mm und ist unempfindlich gegenüber Verschmutzung (IP68). Dank berührungsloser Technologie ist er verschleißfrei und extrem zuverlässig.
Ergebnisse
Mithilfe von RLS konnte AFormX sein Angebot an Simulatoren erweitern und eine sogar noch innovativere Version herstellen, einen Simulator in Kombination mit einem echten Sportflugzeug. Der Ultimate 20-300S Doppeldecker-Simulator ermöglicht dem Flugschüler sowohl in der Simulation als auch in der realen Welt die Verwendung der gleichen Befehle und Hebel zur Steuerung des Flugzeugs.
Knez fügt hinzu: „Die Partnerschaft zwischen AFormX und RLS wird fortgesetzt, da wir weiterhin RLS Sensoren für unsere Simulatoren einsetzen werden. Ein entscheidender Schritt, da wir unsere Simulatoren in der ganzen Welt vertreiben und wir die Zuverlässigkeit brauchen, die nur RLS Sensors bieten können.”
„Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Robustheit sind für uns die wichtigsten Merkmale, die ein Sensor haben muss“, erklärt Nino Razpotnik, Entwicklungsingenieur
Über AFormX
AFormX ist ein dynamisches Hightech-Unternehmen für Luftfahrtechnik aus Slowenien. Das Unternehmen besitzt unter anderem einen Standort für die Prototypenproduktion, wo vor allem extrem leichte Flugzeug- und Verbundteile für die Luftfahrtindustrie gefertigt und montiert werden. Sie entwickeln und bauen Präzisionsmechaniken und VR-Flugsimulatoren sowie Portale für Online-Schulungen.
Nähere Informationen über AFormX erhalten Sie unter: www.aformx.si