Simulation & Visualisierung Optische Simulation ermöglicht klare Sicht für Helikopter-Piloten

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Auch unter schwierigen Lichtverhältnissen müssen Helikopter-Piloten ihre Instrumententafeln sicher im Blick behalten. Airbus setzt bereits in einer frühen Entwicklungsphase auf optische Simulation, um die visuelle Wahrnehmung innerhalb des Cockpits zu analysieren.

Bereits Fußgänger empfinden es als unangenehm, vom Sonnenlicht oder von den Scheinwerfern herannahender Fahrzeuge geblendet zu werden. Für Autofahrer sind diese optischen Verzerrungen eine noch größere Herausforderung. Wie schwierig muss es dann erst sein, im Starkregen, bei tief stehender Sonne oder nachts einen Hubschrauber zu fliegen und dabei das Umfeld und das Bedienfeld im Cockpit sicher im Auge zu behalten?

Sicherheit und Nachhaltigkeit

Sicherheit hat in der Luftfahrt oberste Priorität. Gleichzeitig nimmt die Bedeutung von Nachhaltigkeit zu: Regulierungsbehörden wie die Federal Aviation Administration (FAA) und die European Union Aviation Safety Agency (EASA) fordern von Flugzeugbauern die Entwicklung sicherer und energieeffizienter Produkte. In Folge wurden neue Lösungen zur Verbesserung des Designs und zur Beschleunigung der Zertifizierung entwickelt.

Airbus Helicopters nutzt optische Simulation

Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus werden in über 150 Ländern der Welt genutzt. Bei der Konstruktion verlässt sich Airbus auf Ansys. Dessen Simulationswerkzeug für optische Systeme „Speos“ ist ausschlaggebend für die Entwicklung der Cockpit-Anzeigen in zahlreichen Airbus-Hubschraubern, etwa im mittelschweren zweimotorigen H160, im zweimotorigen H175 und im schweren zweimotorigen H225. Jedes dieser Flugzeuge bietet Platz für einen oder zwei Piloten und für bis zu 12, 18 oder 19 Passagiere. Airbus entwirft für fast alle seiner Helikopter Militärversionen, daher basieren die H160M, H175M und H225M jeweils auf einem zivilen Modelldesign, wobei die Piloten- und Besatzungskapazität variieren kann.

Airbus setzt Ansys Speos unter anderem ein, um die Sicht des Piloten und die Anzeigetafeln im Cockpit zu verbessern. Gleichzeitig werden mithilfe virtueller Tests und virtueller Prototypen der Energieverbrauch, der Materialeinsatz und die damit verbundenen Kosten reduziert. Durch die optische Simulation mithilfe Ansys Speos kann Airbus das Cockpitdesign verbessern und die Luftfahrtvorschriften effizienter und mit mehr Vorhersagegenauigkeit einhalten.

Menschliches Sehen im Test

Die Komponente des menschlichen Sehens ist eine der nützlichsten Funktionen von Speos. Diese Funktion ermöglicht es den Designern, visuelle Aspekte wie Reflektion, Sichtbarkeit und Lesbarkeit für den individuellen menschlichen Beobachter zu bestimmen. Auf diese Weise lassen sich sichere Lichtverhältnisse für Piloten und Besatzungsmitglieder schaffen. Mit einem verfeinerten Modell des menschlichen Auges können Algorithmen für das menschliche Sehen bei hoher Lichtintensität und für 360-Grad-Beobachtungen eingesetzt werden. Durch die Modellierung des physiologischen menschlichen Sehens können Designer die Qualität der visuellen Wahrnehmung auf Bildschirmen verbessern, indem sie Farben, Kontraste, Harmonie, Gleichmäßigkeit und Intensität des Lichts optimieren. Umgebungslichtbedingungen wie Tag- und Nachtsicht werden dabei berücksichtigt.

Materialverbrauch durch optische Simulation reduzieren

Durch den Einsatz virtueller Tests und Prototypen und mithilfe einer optimierten Materialauswahl kann Airbus bei der Herstellung der Helikopter zudem den Materialverbrauch stark reduzieren. Gleichzeitig spart das Unternehmen Zeit, Energie und Kosten für physische Tests und Prototypen. Darüber hinaus ermöglicht die GPU (Graphics Processing Unit) von Speos erhebliche Effizienzsteigerungen bei der Simulation. So wurden Benchmark-Ergebnisse erzielt, die im Durchschnitt um den Faktor 140 bis 260 schneller waren, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen.

Fazit

Die Akteure in der Luftfahrtindustrie müssen den Anforderungen der Verbraucher, den Sicherheitsvorschriften und den globalen Nachhaltigkeitsinitiativen gerecht werden. Die Hersteller integrieren daher Simulationen zunehmend in frühen Entwicklungsphasen, um ihre Designs entsprechen anzupassen. Mit Hilfe von Simulation können Hersteller wie Airbus sich weiterhin auf sicherheitskritische Cockpit-Designs konzentrieren und gleichzeitig die Erwartungen der Industrie erfüllen.

Der Autor Fabien Bastide ist Application Engineering Manager bei Ansys.