El piloto automático es un sistema mecánico, eléctrico o hidráulico de los aviones con el que se permite automatizar la navegación aérea.
Esta automatización posibilita a los pilotos centrar su atención en otras tareas más sencillas de control y gestión de la aeronave. También evita que la tripulación realice correcciones continuas en los mandos de vuelo.
Contenido
1 Evolución del piloto automático
2 Elementos del sistema de piloto automático
3 Modos de operación
4 Director de vuelo
5 Conexión y desconexión del piloto automático
6 Fases de vuelo aplicables al piloto automático
7 Ajustes menores (compensaciones)
8 Sistema de aterrizaje automático
9 Sistema de control automático de velocidad o empuje
Evolución del piloto automático
Según ha evolucionado la electrónica, el piloto automático ha mejorado y se ha podido encargar poco a poco de más funciones. La evolución, según los ejes del avión en los que ha actuado, ha sido la siguiente:
- Monoaxial: primera concepción del sistema. El piloto automático controlaba únicamente los alerones. Los alerones modifican el eje de alabeo del avión, es decir, el eje que permite el giro del avión a derechas o izquierdas.
- Biaxial: primera mejora. Se permitió el control de los alerones y de los timones de profundidad. Es decir, se permitía así el control del avión en los ejes de alabeo y cabeceo, automatizando el giro y elevación de la aeronave.
- Triaxial: capacidad actual. Estos pilotos automáticos pueden controlar el avión en sus tres ejes: alabeo, cabeceo y guiñada. Este piloto automático de control total permite automatizar totalmente los movimientos de una aeronave.
Otra utilidad del piloto automático es el control de la velocidad o empuje de los motores a reacción del avión. En este caso, se ajustan y actúan sobre varias señales (como la inyección de combustible) para mantener la velocidad o el empuje deseado.
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Así se consigue un vuelo prácticamente autónomo y los pilotos no tienen que focalizar su atención en seguir o mantener una trayectoria. También previene a los pilotos de rectificar la trayectoria del avión actuando continuamente sobre los mandos de vuelo.
Los sistemas más modernos pueden gestionar la altitud de la aeronave, así como el giro y la interceptación de una trayectoria. También puede ejecutar una ruta completa de vuelo y volar una aproximación de precisión.
Elementos del sistema de piloto automático
El piloto automático se compone de los siguientes elementos:
- Anunciador de modos de vuelo: muestra el modo activado del piloto automático. Es la comprobación visual del modo de funcionamiento
- Ordenador: Recibe, procesa y envía señales de los diferentes componentes del sistema. Se sitúa en la bodega de aviónica
- Panel de control: se instala en la cabina de mando. A través de él los pilotos introducen los parámetros de la nueva trayectoria de vuelo o velocidad de crucero
- Señales: contienen la información que necesita el ordenador para los cálculos. Las señales provienen de todos los elementos del sistema
- Servomotores y actuadores: son las piezas que mueven las superficies de vuelo del avión para ajustarlas a la nueva trayectoria o corregir una trayectoria de vuelo existente
- Superficies de vuelo: aunque no son elementos exclusivos del sistema de piloto automático, son el último eslabón de la cadena de automatización. El resultado final de los cálculos y actuaciones del sistema se traducen en movimiento de las superficies de vuelo con el fin de actuar sobre la trayectoria de la aeronave.
Para poder controlar el sistema, el piloto automático está conectado al MCDU (Multi-Function Control and Display Unit). El MCDU está formado por un conjunto de teclado y pantalla para visualizar los distintos parámetros y gestionar el sistema.
Desde el MCDU se pueden visualizar o programar diferentes valores como rumbo, velocidad, altitud, ayudas a la navegación, rutas aéreas…
Modos de operación
Los botones del panel de control pueden activar alguno de los siguientes modos:
- ALT HOLD: mantenimiento de la altitud seleccionada
- G/S/ILS: seguimiento de la senda de planeo de la pista de aterrizaje
- HDG HOLD: mantenimiento del rumbo seleccionado
- HDG SELECT: captura del rumbo seleccionado
- IAS/MACH: selección y mantenimiento de la velocidad de la aeronave
- V/S: mantenimiento de una determinada tasa de descenso o ascenso del avión
- VNAV y LNAV: ajuste continuo de la trayectoria vertical y horizontal del avión en función del perfil de ruta proporcionada por el sistema de gestión de vuelo
- VOR LOC: seguimiento del localizador de la pista de aterrizaje o de la radio ayuda sintonizada.
Estos modos son los más básicos y puede que también su nombre sea diferente según el fabricante del avión.
Conexión y desconexión del piloto automático
Para que el piloto automático pueda funcionar deben cumplirse una serie de condiciones tanto mecánicas como eléctricas. Así, se garantiza que no va a calcular trayectorias equivocadas.
Si el piloto automático está funcionando y alguna de las condiciones necesarias desaparece, automáticamente el sistema se desconecta. En este caso no sería posible utilizar el sistema como medida de precaución.
Por ejemplo, si las tomas que se utilizan para medir la velocidad fallasen, el sistema se desconecta al perder la referencia de velocidad.
Director de vuelo
El director de vuelo facilita a la tripulación una forma de ver las órdenes del piloto automático.
Las órdenes del sistema se muestran en las pantallas primarias de navegación, aunque también se puede mostrar en otras pantallas. Según el modelo de avión la presentación puede cambiar, pero por lo general se trata de dos barras que se cruzan.
Las dos barras deben formar siempre una cruz simétrica para que la aeronave esté siguiendo la trayectoria óptima que ha calculado el piloto automático.
La barra horizontal muestra el movimiento que tiene que hacer el avión en cabeceo (ascenso o descenso). La barra vertical muestra el movimiento que tiene que hacer el avión en alabeo (izquierda o derecha).
Fases de vuelo aplicables al piloto automático
El vuelo de una aeronave está dividido en las fases de rodaje, despegue, ascenso, crucero, descenso, aproximación y aterrizaje.
Todas las fases se pueden automatizar, no así el rodaje y el despegue. Como máximo, en el despegue solo se puede activar el sistema de control automático de velocidad o empuje automático.
Por lo tanto, las fases en las que se puede utilizar el piloto automático son:
- Ascenso
- Crucero
- Descenso
- Aproximación
- Aterrizaje.
El sistema tiene la capacidad de volar aproximaciones enteras. También es capaz de controlar la tasa de descenso del avión y su posición horizontal de manera automática mediante una aproximación ILS, que es el sistema de aterrizaje instrumental.
Ajustes menores (compensaciones)
Dentro del sistema de piloto automático se encuentra un subsistema encargado de realizar ajustes menores o correcciones. Estos pequeños ajustes se realizan para, principalmente, mejorar la comodidad del vuelo.
Los pequeños ajustes sirven para reducir efectos negativos derivados de la operación normal de vuelo como:
- Inestabilidad lateral (conocida como balanceo del holandés)
- Tendencia al picado en determinadas circunstancias (al actuar sobre los flaps, p. ej.)
- Compensaciones automáticas en profundidad (por cambios en la densidad del aire, p. ej.).
Sistema de aterrizaje automático
El sistema de aterrizaje automático permite volar aproximaciones ILS que proporcionan guiado vertical y horizontal de precisión para una determinada pista de aterrizaje. Este sistema permite una aproximación automática más o menos cercana a la pista en altura dependiendo de varios factores.
Entre esos factores se encuentra la infraestructura de la propia pista, el equipamiento de la aeronave y la certificación del piloto. En el mejor de los casos, el aterrizaje puede ser completamente automático.
Para poder realizar el aterrizaje automático, el avión debe sintonizar la frecuencia del ILS. Esta señal de radio transporta la información de la trayectoria de aterrizaje idónea para el sistema de piloto automático.
Sistema de control automático de velocidad o empuje
El sistema de control automático de velocidad o potencia es una parte separada del piloto automático que controla la velocidad del avión o el empuje de los motores a reacción. Sin embargo, no es necesario que funcione a la vez.
Este sistema usa un servomotor para modificar la posición de la palanca de gases y así mantener una determinada velocidad o empuje.
No obstante, otros fabricantes han optado por soluciones diferentes para que el sistema automático de velocidad no necesite mover las palancas. Es el caso del fabricante Airbus.
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Al igual que en el sistema de piloto automático, el sistema de control de velocidad incorpora enclavamientos. Así, se permite la desconexión automática del sistema si alguna de las condiciones necesarias desaparece.
Los pilotos seleccionan la velocidad o empuje deseado en el panel de control y el sistema realizará los cambios necesarios para adoptar esa decisión.
Por último, podemos asegurar que la aviación de hoy en día sería imposible sin la existencia del piloto automático. Vuelos de miles de kilómetros no pueden ser realizados sin un sistema que reduzca la carga de trabajo física y mental de la tripulación.