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Wie sieht das Airliner-Cockpit der Zukunft aus?

Schaltzentrale Wie sieht das Airliner-Cockpit der Zukunft aus?

Für viele ist es immer noch der Traumarbeitsplatz schlechthin: das Cockpit eines Verkehrsflugzeugs. Technisch hat sich dort in den letzten Jahrzehnten einiges verändert. Was kommt als Nächstes?

Ein Cockpit ohne Schalter und Drehregler, ohne fest verbaute Bildschirme. Nur noch Sitz und Steuerknüppel. Ein am Pilotenhelm montiertes Display zeigt neben Flugdaten auch Außenaufnahmen sowie aus Datenbanken generierte synthetische Bilder. Dazu ein virtueller Copilot, der dem Piloten assistiert und Aufgaben übernimmt. Fertig ist das tragbare Cockpit, das über Gesten gesteuert wird. Das klingt nach ferner Zukunft, tatsächlich arbeitet aber der britische Rüstungskonzern BAE Systems genau daran. Ein solches virtuelles Cockpit oder Elemente davon könnten im britischen Kampfjet der nächsten Generation, Tempest, Anwendung finden.

Head-up-Displays

Bis solche Technologien in die zivile Luftfahrt einziehen, wird es wohl noch einige Jahre dauern. Den Sprung aus den Fighter-Cockpits in Verkehrsjets bereits geschafft haben Head-up-Displays, auf denen wichtige Informationen wie Geschwindigkeit, Höhe und Kurs ins Sichtfeld der Piloten projiziert werden. Und wie beispielsweise in der Lockheed Martin F-35 dominieren schon heute große Farbdisplays die Cockpits von Passagierflugzeugen. Waren Business Jets bis vor einigen Jahren die Vorreiter, so finden sich nun auch in den modernsten Langstreckenjets Airbus A350 und Boeing 777-9 Touchscreens.

Wartung und Upgrades

Das soll Wartung und Upgrades einfacher und günstiger machen, denn der Austausch von Anzeigen und Schaltern entfällt, es reicht ein Software-Update. Zudem sollen berührungsempfindliche Displays die Arbeitsbelastung der Piloten in kritischen Flugphasen reduzieren und die Ausbildung vereinfachen. Durch aus dem Alltag bekannte Gesten wie Tippen und Wischen können sich Piloten schnell mit der Bedienung vertraut machen.

Flytx Thales
Thales
Die Touchscreens von Thales können sogar mit Handschuhen bedient werden. Sie sind für zivile und militärische Anwendungen geeignet.

Management komplexer Computersysteme

Das ist auch nötig, denn die Aufgaben von Piloten haben sich im Lauf der Jahrzehnte verändert, weg vom reinen Fliegen eines Flugzeugs mittels direkter Steuereingaben hin zum Management komplexer Computersysteme. Hard- und Software hat im Cockpit immer mehr Aufgaben übernommen, die einst von Menschen erledigt wurden. Bis in die 1960er-Jahre waren im Cockpit bis zu fünf Mann tätig: Kapitän, Erster Offizier, Flugingenieur, Navigator und Funker. Der Wechsel von Telegrafie zu Sprechfunkverkehr ersetzte zuerst den Funker. Dann übernahmen Navigations- und Flugmanagementsysteme in den 1970er-Jahren die Aufgaben des Navigators und machten schließlich ab den 1980ern auch den Bordingenieur überflüssig.

Glascockpit

Mit der zunehmenden Automatisierung einher ging der Einsatz von immer mehr Sensoren. Die früher üblichen Zeigerinstrumente, scherzhaft "Uhrenladen" genannt, wurden nach und nach durch Farbbildschirme ersetzt. Daher kommt auch der Name Glascockpit für den modernen Pilotenarbeitsplatz.

Flight-Management-System

Die Anordnung der Steuerelemente in Verkehrsflugzeugen ist heute weitgehend standardisiert. Systembezogene Bedienelemente – beispielsweise Stromversorgung und Hydraulik – befinden sich im Overhead Panel an der Decke. Im Center Pedestal, der Mittelkonsole zwischen den Pilotensitzen, sind unter anderem die Schubhebel, die Bedienung der Lande- und Störklappen, die Ein- und Ausgabeeinheit des Flight-Management-Systems sowie die Funkanlage untergebracht. Der Autopilot und verwandte Systeme werden üblicherweise unterhalb des Glareshield, das als Sonnenschutz dient, platziert.

Main Panel

Direkt darunter befindet sich das Main Panel. Hier sitzen die Bildschirme, in modernen Airlinern je nach Größe vier bis sechs Stück. Dazu gehört das Primary Flight Display (PFD), das das klassische "Sixpack" an Instrumenten vereint: Höhenmesser, künstlicher Horizont, Geschwindigkeitsanzeige, Variometer, Wendezeiger und Kursanzeige. Daneben befindet sich das Navigation Display (ND), das je nach Anzeigemodus Informationen über den geflogenen Kurs, Wind und andere Flugzeuge sowie die gesamte programmierte Route darstellen kann. PFD und ND sind jeweils zweimal vorhanden, für den Kapitän und den Copiloten. Die Triebwerksanzeige befindet sich in der Mitte im Sichtfeld beider und stellt die wichtigsten Antriebsparameter bereit, darunter Öldruck und Abgastemperatur.

Lufthansa Aviation Training
Das Cockpit des Airbus A350, hier ein Simulator von Lufthansa Aviation Training, gehört zu den modernsten Pilotenarbeitsplätzen in der zivilen Luftfahrt.

"Silent and Dark Flight Deck"

Unübersichtlich mögen dem Laien die vielen Drehregler, Knöpfe und Bildschirmanzeigen heutiger Cockpits erscheinen. Dennoch sind sie nach bestimmten Grundregeln aufgebaut. Je wichtiger ein System oder eine Anzeige, desto zentraler ist die Platzierung im Sichtfeld des Piloten und desto mehr wird auf Redundanz geachtet. Zudem verfolgen die meisten Flugzeughersteller die Philosophie des "Silent and Dark Flight Deck" – nur im Störungsfall oder bei Spezialbetrieb kommt es zu Anzeigen und akustischen Warnungen. Das Ziel: das Situationsbewusstsein der Piloten erhöhen, ohne sie mit Informationen zu überladen. Dennoch ist es nicht immer einfach, aus der Fülle an Daten die jeweils relevanten herauszufiltern.

Aufgabenorientiertes Design

Konzepte für künftige Cockpits in der zivilen Luftfahrt werden deshalb noch stärker um die Bedürfnisse der Piloten herum gedacht. Dabei geht es um ein aufgabenorientiertes Design, das die für die jeweilige Flugphase relevanten Informationen übersichtlich darstellt. Die Entwickler arbeiten auch an der Nutzung künstlicher Intelligenz, um den Piloten einen virtuellen Assistenten zur Seite zu stellen, ähnlich wie beispielsweise das sprachgesteuerte System Siri von Apple. Das soll die Arbeitsbelastung verringern und es den Piloten ermöglichen, weniger Zeit "head down", mit Blick auf die Displays, zu verbringen.

Prozesse vereinfachen

Zudem geht der Trend zu mehr Vernetzung und einer Öffnung des geschlossenen Systems Flugzeug. Echtzeitwetter, Verkehr auf der Strecke, Bedingungen am Zielflughafen: Die Nutzung von Daten aus anderen Quellen als dem Flugzeug selbst soll Prozesse vereinfachen und könnte sogar helfen, Treibstoff zu sparen und die begrenzten Kapazitäten im Luftraum besser zu nutzen.

Gulfstream Aerospace
Der Business-Jet-Hersteller Gulfstream stattete schon seine G500 und G600 mit ins- gesamt zehn Touchscreens aus.

Cockpit ohne Schalter

Die Cockpits der Zukunft werden wohl noch größere, berührungsempfindliche Bildschirme enthalten, die individuell konfigurierbar sind. Damit könnten die Funktion der meisten herkömmlichen Schalter ersetzt werden. Ein Cockpit ohne Schalter – und irgendwann auch ohne Menschen? – Soweit ist man bei Verkehrsflugzeugen noch nicht. Doch die Hersteller loten die Möglichkeit des Single-Pilot-Betriebs aus. Dafür wird an einer weiteren Automatisierung der Cockpitprozesse gearbeitet, aber auch an neuen Navigationssensoren und Spracherkennungstechnologien, die Befehle des Piloten und Anweisungen der Flugsicherung verstehen und umsetzen.

Gesundheitsüberwachungssysteme

Eine wichtige Rolle für Ein-Personen-Cockpits werden Gesundheitsüberwachungssysteme spielen, die erkennen, wenn der Pilot überlastet oder gar handlungsunfähig ist. Dann muss es ein Back-up geben, an Bord oder am Boden. Erstere Variante wird in der allgemeinen Luftfahrt bereits umgesetzt: Garmin bietet seit 2020 für die Piper M600/SLS und den Cirrus Vision Jet ein automatisches Landesystem an, das per Knopfdruck ausgelöst werden kann.