Helikopteri

Lohtajan Vattajanniemellä helikopteri lähestyy ja lentää yli.

NH90-helikopterin soveltuvuus Personnel Recovery –operaation suorittamiseen

Tutkielmassa tarkastellaan Puolustusvoimien käyttämän NH90-kuljetushelikopterin soveltuvuutta Personnel Recovery -operaation CSAR-menetelmän kuljetusalustaksi. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, kuinka hyvin NH90-helikopteri vastaa Naton asettamiin vaatimuksiin taistelukentän etsintä- ja pelastustoimintaa suorittavalle kulje-tushelikopterille vertaamalla NH90-helikopterin laitteiden ja järjestelmien tuottamaa suorituskykyä Naton vaatimuksiin. Kyseessä on laadullinen tutkimus, jonka tutkimusstrategiana on käytetty tapaustutki-musta. Tutkielman lähdeaineiston rungon muodostavat kirjalliset lähteet, joita on tut-kittu käyttämällä aineistolähtöistä sisällönanalyysia. Tutkimuksen johtopäätökset on saatu vertailemalla eri alalukujen tuloksia keskenään. Lähdeaineistoista merkittävim-piä ovat Naton Personnel Recovery -toimintaa käsittelevät doktriinit sekä NH90-helikopteria ja sen ominaisuuksia käsittelevät valmistajan sekä Helikopteripataljoonan julkaisemat tekstit. Tärkeiden ominaisuuksien kohdalla tietoa on pyritty keräämään useammasta paikasta, ja näin parantamaan tutkielman luotettavuutta. Tutkimus osoittaa, että NH90-helikopteri soveltuu sodan ja kriisinaikaiseen etsintä- ja pelastustoimintaan hyvin. NH90-helikopterin suunnittelussa on pyritty ottamaan kat-tavasti huomioon nykyaikaisen sodankäynnin kuljetushelikoptereita vastaan asettamat uhkakuvat, jonka vuoksi se vastaa Naton asettamiin vaatimuksiin erinomaisesti. On kuitenkin huomioitava, että kyseessä on hyvin tuore helikopterityyppi, jonka todelli-nen käytännön testi karuissa olosuhteissa on vielä näkemättä. Tästä huolimatta voi-daan todeta, että NH90 on suunniteltu uhka-alueella toimivaksi monipuoliseksi ja muuntautumiskykyiseksi kuljetushelikopteriksi, jolla voidaan toteuttaa haastavia ope-raatioita vaikeissakin olosuhteissa. Vaikka tutkimus on hyvin teoreettinen, voidaan sen tuloksia pitää realistisina. Tutki-mus toimii hyvänä perustana etsintä- ja pelastustoimintaan liittyvissä asioissa, mutta aiheen laajuuden vuoksi jatkotutkimusta tarvitaan, jotta aiheeseen voidaan paneutua syvällisemmin, ja asiasta voidaan tehdä merkittäviä johtopäätöksiä.

Introduction of the T-10 static line parachuting capability to the NH90 helicopter

The purpose of this study was to investigate the suitability of the Finnish Defence Forces’ NH90 helicopter for parachuting operations with the T-10 static line parachute system. The work was based on the Army Command’s need to compensate for the reduction in the outsourced flight hours for the military static line parachuting training. The aim of the research was to find out the procedures and limitations with which the NH90 IOC+ or FOC version helicopter could be used for static line parachutist training with the T- 10B/MC1-1C parachutes. The research area was highly complicated and non-linear. Thus analytical methods could not be applied with sufficient confidence, even with present-day computing power. Therefore an empirical research method was selected, concentrating on flight testing supported with literature study and some calculated estimations. During three flights and 4.5 flight hours in Utti, Finland on 17−20 September 2012, a total of 44 parachute drops were made. These consisted of 16 dummy drops and 28 paratrooper jumps. The test results showed that when equipped with the floor mounted PASI-1 anchor line, the deflector bar of the NHIndustries’ Parachuting Kit and Patria’s floor protection panels the Finnish NH90 variant could be safely used for T-10B/MC1-1C static line parachuting operations from the right cabin door at airspeed range of 50−80 KIAS (∼90–150 km/h). The ceiling mounted anchor lines of the NHI’s Parachuting Kit were not usable with the T-10 system. This was due to the static lines’ unsafe behaviour in slipstream when connected to the cabin ceiling level. In conclusion, the NH90 helicopter can be used to meet the Army Command’s requirement for an additional platform for T-10 static line parachutist training. Material dropping, the effect of additional equipment and jumping from the rear ramp should be further studied.

Helikoptereiden käytettävyyden kehittyminen

Tutkimuksen lähtökohtana on etsiä vastauksia sille, miten rajavartiolaitoksen helikoptereiden käytettävyys on muuttunut 1960-luvulta. Tavoitteena on määritellä käytettävyys ja tutkia rajavartiolaitoksen käytössä olevien helikoptereiden käyttövarmuutta. Lisäksi on olennaista tietää mitkä asiat rajoittavat käytettävyyttä ja miten haasteisiin vastataan. Tutkimuksen ensimmäinen osa muodostuu käytettävyyden määrittelystä. Lähdeaineisto koostuu käyttövarmuuskirjallisuudesta ja oppimateriaaleista. Käytettävyys määritellään tutkimuksessa standardi SFS-EN 60300-1 mukaan ja sitä tutkitaan järjestelmälogistiikan keinoin. Tutkimuksen toinen osa koostuu helikopterin käytettävyyden tutkimisesta. Pääaineistona tutkimuksessa käytetään rajavartiolaitoksen helikopterin käytettävyystilastoja. Kokeneiden mekaanikkojen haastatteluiden pohjalta muodostetaan käytettävyyden kehittämisen erilaiset keinot. Tutkimus on ottanut huomioon Suomessa olevien helikoptereiden käytettävyyteen liittyviä ongelmia. Käytettävyys on todennäköisyys sille, että laite on käyttökunnossa satunnaisena ajanhetkenä. Helikopterin käytettävyys on riippuvainen sen toimintavarmuudesta, kunnossapidettävyydestä ja kunnossapitovarmuudesta. Helikopteritekniikan kehittyminen vaikuttaa toimintavarmuuteen ja kunnossapidettävyyteen, sillä helikopteri vikaantuu harvemmin ja sen palauttaminen toimintakuntoon on nopeampaa. Organisaatio, laitevalmistaja ja niiden väliset sopimukset vaikuttavat kunnossapitovarmuuteen. Riittävä huoltokalusto, varaosat ja nopeat johtosuhteet parantavat niin huoltojen nopeutta kuin laatuakin. Käytettävyyttä voidaan parantaa kouluttamalla henkilöstöä, suunnittelemalla huoltojaksoja MSG-3 menetelmillä, päivittämällä helikoptereita ja hankkimalla tarpeellisia varaosia. Ihmisen vaikutus käytettävyyteen on muuttunut aikaisemman laitteistokeskeisen ajattelun suunnalta yhä enemmän ohjelmistojen kehittämiseen. Automatisoituminen ja kehittynyt ohjekirjallisuus vaikuttavat inhimillisten virheiden todennäköisyyteen ja vianetsintäaikaan vähentävästi. Helikoptereiden käytettävyys on muuttunut vuodesta 1960. Uusi tekniikka, organisaatio muutokset ja osaamisen kehittyminen ovat mahdollistaneet käytettävyyden kasvun. Viimeisen 20 vuoden aikana käytettävyys ei ole muuttunut merkittävästi. Tutkimus osoittaa, että ongelmista on siirrytty toisiin. Kaluston vanhenemiseen on pitänyt vaikuttaa lisäämällä tarkastuksia, kunnes päivittämisen jälkeen huoltorakenteita on kehitetty. Käytettävyys arkikielessä on tasapainoa huollon ja operatiivisen käyttäjän välillä. Tasapaino syntyy, kun huollolla on tasaisesti töitä, eivätkä voimakkaat lentomäärät pysty vaikuttamaan koko kaluston käytettävyyteen.

Fusion of Data from Quadcopter’s Inertial Measurement Unit Using Complementary Filter

A quadcopter is a helicopter with four rotors, which is mechanically simple device, but requires complex electrical control for each motor. Control system needs accurate information about quadcopter’s attitude in order to achieve stable flight. The goal of this bachelor’s thesis was to research how this information could be obtained. Literature review revealed that most of the quadcopters, whose source-code is available, use a complementary filter or some derivative of it to fuse data from a gyroscope, an accelerometer and often also a magnetometer. These sensors combined are called an Inertial Measurement Unit. This thesis focuses on calculating angles from each sensor’s data and fusing these with a complementary filter. On the basis of literature review and measurements using a quadcopter, the proposed filter provides sufficiently accurate attitude data for flight control system. However, a simple complementary filter has one significant drawback – it works reliably only when the quadcopter is hovering or moving at a constant speed. The reason is that an accelerometer can’t be used to measure angles accurately if linear acceleration is present. This problem can be fixed using some derivative of a complementary filter like an adaptive complementary filter or a Kalman filter, which are not covered in this thesis.