Nie wszystkie latające dziś samoloty pasażerskie posiadają system autopilota. Zwłaszcza starsze i mniejsze samoloty lotnictwa ogólnego są nadal pilotowane ręcznie, a nawet małe samoloty pasażerskie z mniej niż dwudziestoma miejscami mogą być również pozbawione autopilota, ponieważ są one wykorzystywane w lotach krótkotrwałych z dwoma pilotami. Instalacja autopilotów w samolotach z więcej niż dwudziestoma miejscami jest zazwyczaj obowiązkowa na podstawie międzynarodowych przepisów lotniczych. Istnieją trzy poziomy kontroli w autopilotach dla mniejszych samolotów. Autopilot jednoosiowy steruje samolotem tylko w osi przechyłu; takie autopiloty są również potocznie nazywane „wing levellers”, odzwierciedlając ich pojedynczą zdolność. Autopilot dwuosiowy steruje statkiem powietrznym w osi skoku oraz w osi przechyłu i może być niczym więcej niż wyrównywaczem skrzydeł z ograniczoną zdolnością korygowania oscylacji skoku; lub może otrzymywać dane wejściowe z pokładowych systemów radionawigacyjnych w celu zapewnienia prawdziwego automatycznego kierowania lotem po starcie statku powietrznego do czasu tuż przed lądowaniem; lub jego możliwości mogą leżeć gdzieś pomiędzy tymi dwoma skrajnościami. Autopilot trzyosiowy dodaje kontrolę w osi odchylenia i nie jest wymagany w wielu małych samolotach.
Autopiloty w nowoczesnych złożonych samolotach są trzyosiowe i generalnie dzielą lot na fazy kołowania, startu, wznoszenia, przelotu (lot poziomy), opadania, podejścia i lądowania. Istnieją autopiloty, które automatyzują wszystkie te fazy lotu z wyjątkiem kołowania i startu. Lądowanie kontrolowane przez autopilota na pasie startowym i kontrolowanie statku powietrznego podczas kołowania (tj. utrzymywanie go na środku pasa startowego) znane jest jako lądowanie CAT IIIb lub Autoland, dostępne obecnie na pasach startowych wielu dużych lotnisk, zwłaszcza na lotniskach, na których występują niekorzystne zjawiska atmosferyczne, takie jak mgła. Lądowanie, kołowanie i sterowanie kołowaniem do pozycji postojowej samolotu znane jest jako CAT IIIc. Nie jest ona stosowana do tej pory, ale może być stosowana w przyszłości. Autopilot jest często integralnym składnikiem systemu zarządzania lotem.
Nowoczesne autopiloty wykorzystują oprogramowanie komputerowe do sterowania samolotem. Oprogramowanie odczytuje aktualną pozycję samolotu, a następnie steruje systemem kontroli lotu w celu prowadzenia samolotu. W takim systemie, oprócz klasycznego sterowania lotem, wiele autopilotów zawiera funkcje kontroli ciągu, które mogą sterować przepustnicami w celu optymalizacji prędkości lotu.
Autopilot w nowoczesnym dużym samolocie zazwyczaj odczytuje swoją pozycję i nastawienie samolotu z inercyjnego systemu naprowadzania. Inercyjne systemy naprowadzania z czasem akumulują błędy. Będą one zawierać systemy redukcji błędów, takie jak system karuzelowy, który obraca się raz na minutę, tak że wszelkie błędy są rozpraszane w różnych kierunkach i mają ogólny efekt nulling. Błąd w żyroskopach jest znany jako dryf. Jest to spowodowane fizycznymi właściwościami systemu, czy to mechanicznego czy kierowanego laserem, które powodują uszkodzenie danych pozycyjnych. Nieporozumienia między nimi są rozwiązywane za pomocą cyfrowego przetwarzania sygnału, najczęściej sześciowymiarowego filtra Kalmana. Te sześć wymiarów to zazwyczaj przechył, pochylenie, odchylenie, wysokość, szerokość i długość geograficzna. Samoloty mogą latać na trasach, które mają wymagany współczynnik wydajności, dlatego wielkość błędu lub rzeczywisty współczynnik wydajności musi być monitorowany, aby móc latać na tych konkretnych trasach. Im dłuższy lot, tym więcej błędów gromadzi się w systemie. Pomoce radiowe takie jak DME, aktualizacje DME i GPS mogą być używane do korygowania pozycji samolotu.
Sterowanie kołem sterowymEdit
Opcją pośrednią między lotem w pełni zautomatyzowanym a ręcznym jest sterowanie kołem sterowym (CWS). Chociaż jest to coraz rzadziej stosowana samodzielna opcja w nowoczesnych samolotach pasażerskich, CWS nadal jest funkcją w wielu dzisiejszych samolotach. Ogólnie rzecz biorąc, autopilot wyposażony w CWS ma trzy pozycje: wyłączony, CWS i CMD. W trybie CMD (Command) autopilot ma pełną kontrolę nad samolotem i otrzymuje dane wejściowe z ustawienia kursu/ wysokości, radia i pomocy nawigacyjnych lub FMS (Flight Management System). W trybie CWS pilot steruje autopilotem poprzez wejścia na jarzmie lub drążku. Wejścia te są tłumaczone na określony kurs i położenie, które autopilot będzie utrzymywał do momentu otrzymania polecenia, aby postąpić inaczej. Zapewnia to stabilność w przechyle i przechyle. Niektóre samoloty stosują pewną formę CWS nawet w trybie ręcznym, jak np. MD-11, który stosuje stały CWS w przechyle. Pod wieloma względami nowoczesny samolot Airbus fly-by-wire w trybie Normal Law jest zawsze w trybie CWS. Główną różnicą jest to, że w tym systemie ograniczenia samolotu są pilnowane przez komputer pokładowy, a pilot nie może sterować samolotem poza te ograniczenia.
Szczegóły systemu komputerowegoEdit
Sprzęt autopilota różni się w zależności od implementacji, ale jest generalnie zaprojektowany z redundancją i niezawodnością jako główne względy. Na przykład, system Autopilota AFDS-770 firmy Rockwell Collins stosowany w Boeingach 777 wykorzystuje potrójne mikroprocesory FCP-2002, które zostały formalnie zweryfikowane i są wytwarzane w procesie odpornym na promieniowanie.
Oprogramowanie i sprzęt w autopilocie są ściśle kontrolowane, a procedury testowe są szeroko stosowane.
Niektóre autopiloty wykorzystują również różnorodność projektową. W przypadku tej funkcji bezpieczeństwa krytyczne procesy oprogramowania będą nie tylko uruchamiane na oddzielnych komputerach, a być może nawet przy użyciu różnych architektur, ale na każdym komputerze będzie działać oprogramowanie stworzone przez różne zespoły inżynierów, często zaprogramowane w różnych językach programowania. Ogólnie uważa się za mało prawdopodobne, że różne zespoły inżynierów popełnią te same błędy. W miarę jak oprogramowanie staje się coraz droższe i bardziej złożone, różnorodność projektowa staje się coraz mniej powszechna, ponieważ coraz mniej firm inżynierskich może sobie na nią pozwolić. Komputery kontroli lotów na wahadłowcu kosmicznym miały taką konstrukcję: było pięć komputerów, z których cztery działały redundantnie na identycznym oprogramowaniu, a piąty rezerwowy działał na oprogramowaniu, które zostało stworzone niezależnie. Oprogramowanie na piątym systemie zapewniało tylko podstawowe funkcje potrzebne do pilotowania wahadłowca, co jeszcze bardziej zmniejszyło ewentualną wspólność z oprogramowaniem działającym na czterech głównych systemach.