En aviación , el término autoland describe un sistema que automatiza por completo el procedimiento de aterrizaje de un avión , en el que la tripulación de vuelo supervisa el proceso. Estos sistemas permiten a los aviones de pasajeros aterrizar en condiciones meteorológicas en las que, de otro modo, sería peligroso o imposible operar.
Algunas aeronaves de aviación general han comenzado a equiparse con sistemas de "aterrizaje automático de emergencia" que pueden ser activados por los pasajeros o por sistemas de control automático de la tripulación. Los sistemas de aterrizaje automático de emergencia están diseñados para completar un aterrizaje de emergencia en el aeropuerto adecuado más cercano, sin ninguna intervención humana adicional, en caso de que la tripulación de vuelo esté incapacitada.
Los sistemas de aterrizaje automático fueron diseñados para hacer posible el aterrizaje en condiciones de visibilidad demasiado escasas para permitir cualquier tipo de aterrizaje visual, aunque pueden utilizarse en cualquier nivel de visibilidad. Por lo general, se utilizan cuando la visibilidad es inferior a 600 metros de alcance visual en la pista y/o en condiciones meteorológicas adversas, aunque se aplican limitaciones para la mayoría de las aeronaves; por ejemplo, para un Boeing 747-400 , las limitaciones son un viento en contra máximo de 25 nudos , un viento de cola máximo de 10 nudos, un componente de viento cruzado máximo de 25 nudos y un viento cruzado máximo con un motor inoperativo de cinco nudos. También pueden incluir el frenado automático hasta detenerse por completo una vez que la aeronave está en tierra, junto con el sistema de freno automático , y, a veces, el despliegue automático de spoilers e inversores de empuje .
El aterrizaje automático se puede utilizar para cualquier aproximación con sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) o sistema de aterrizaje por microondas (MLS) debidamente aprobado, y a veces se utiliza para mantener la información de la aeronave y la tripulación, así como para su propósito principal de ayudar a una aeronave a aterrizar en condiciones de baja visibilidad y/o mal tiempo.
El aterrizaje automático requiere el uso de un altímetro de radar para determinar la altura de la aeronave sobre el suelo con mucha precisión para iniciar el aterrizaje a la altura correcta (generalmente alrededor de 50 pies (15 m)). La señal del localizador del ILS puede usarse para el control lateral incluso después del aterrizaje hasta que el piloto desactive el piloto automático . Por razones de seguridad, una vez que se activa el aterrizaje automático y el sistema de aterrizaje automático ha adquirido las señales del ILS, procederá al aterrizaje sin más intervención.
Solo se puede desactivar desconectando por completo el piloto automático (esto evita la desconexión accidental del sistema de aterrizaje automático en un momento crítico) o iniciando una maniobra de aproximación frustrada automática. Al menos dos y, a menudo, tres sistemas de piloto automático independientes trabajan en conjunto para llevar a cabo el aterrizaje automático, lo que proporciona una protección redundante contra fallas. La mayoría de los sistemas de aterrizaje automático pueden funcionar con un solo piloto automático en caso de emergencia, pero solo están certificados cuando hay varios pilotos automáticos disponibles.
La tasa de respuesta del sistema de aterrizaje automático a los estímulos externos funciona muy bien en condiciones de visibilidad reducida y vientos relativamente calmados o constantes, pero la tasa de respuesta limitada intencionalmente significa que generalmente no son uniformes en sus respuestas a condiciones variables de cizalladura del viento o ráfagas de viento, es decir, no pueden compensar en todas las dimensiones lo suficientemente rápido como para permitir su uso de manera segura.
El primer avión certificado según los estándares de la CAT III , el 28 de diciembre de 1968, [1] fue el Sud Aviation Caravelle , seguido por el Hawker-Siddeley HS.121 Trident en mayo de 1972 (CAT IIIA) y en la CAT IIIB durante 1975. El Trident había sido certificado según la CAT II el 7 de febrero de 1968. Además de proporcionar aterrizaje automático, aterrizaje automático y amplias instalaciones en ruta, el AFCS (sistema de control automático de vuelo) del Trident también proporcionaba sobreimpulso automático (go-round) que era esencial para la operación de la Cat II, guía de aterrizaje en tierra PVD (pantalla paravisual) para despegue en un alcance visual de pista de 100 metros (RVR) y como respaldo al sistema de control automático del timón "de falla suave" durante los aterrizajes de la Cat. IIIB, y un monitor de carrera en tierra (GRM) para medir la velocidad sobre el terreno y la distancia recorrida como ayuda para estimar los puntos de desvío de la pista y el rodaje. [2]
La capacidad de aterrizaje automático se ha adoptado con mayor rapidez en áreas y en aeronaves que deben operar con frecuencia en condiciones de muy poca visibilidad. Los aeropuertos que sufren problemas de niebla de forma habitual son los principales candidatos para las aproximaciones de categoría III, y la inclusión de la capacidad de aterrizaje automático en los aviones de pasajeros a reacción ayuda a reducir la probabilidad de que se vean obligados a desviarse por el mal tiempo. [3]
El aterrizaje automático es muy preciso. En su artículo de 1959, [4] John Charnley, entonces superintendente de la Unidad Experimental de Aterrizaje a Ciegas (BLEU) del Royal Aircraft Establishment (RAE) del Reino Unido , concluyó un análisis de los resultados estadísticos diciendo que "es justo afirmar, por lo tanto, que el sistema automático no solo aterrizará el avión cuando el clima impida al piloto humano, sino que también realizará la operación con mucha más precisión".
Anteriormente, los sistemas de aterrizaje automático eran tan caros que rara vez se utilizaban en aeronaves pequeñas. Sin embargo, a medida que se desarrolló la tecnología de visualización, la adición de una pantalla de visualización frontal (HUD) permite que un piloto capacitado vuele manualmente la aeronave utilizando las señales de guía del sistema de guía de vuelo. Esto reduce significativamente el costo de operar en condiciones de visibilidad muy baja y permite que las aeronaves que no están equipadas para aterrizajes automáticos realicen un aterrizaje manual de manera segura en niveles más bajos de visibilidad frontal o alcance visual en la pista (RVR). En 1989, Alaska Airlines fue la primera aerolínea del mundo en aterrizar manualmente un avión de pasajeros ( Boeing B727 ) en condiciones climáticas de categoría III de la FAA (niebla densa), lo que fue posible gracias al sistema de guía de visualización frontal. [5] [6]
El aterrizaje automático en la aviación comercial se desarrolló inicialmente en el Reino Unido como resultado de la frecuente ocurrencia de condiciones de visibilidad muy baja en invierno en el noroeste de Europa. Esto ocurre particularmente cuando hay anticiclones sobre Europa central en noviembre/diciembre/enero, cuando las temperaturas son bajas y la niebla de radiación se forma fácilmente en un aire relativamente estable. La gravedad de este tipo de niebla se vio exacerbada a fines de la década de 1940 y en la década de 1950 por la prevalencia de partículas de carbono y otras partículas de humo en el aire provenientes de la calefacción y la generación de energía a carbón .
Las ciudades particularmente afectadas incluyeron los principales centros del Reino Unido y sus aeropuertos como Londres Heathrow , Gatwick , Manchester , Birmingham y Glasgow , así como ciudades europeas como Ámsterdam , Bruselas , París , Zúrich y Milán . La visibilidad en esos momentos podía llegar a ser tan baja como unos pocos pies (de ahí las nieblas de Londres famosas en el cine) y cuando se combinaba con el hollín creaba un smog letal de larga persistencia. Estas condiciones llevaron a la aprobación de la " Ley de Aire Limpio " del Reino Unido, que prohibía la quema de combustible que produce humo.
Durante el período inmediatamente posterior a la guerra, British European Airways (BEA) sufrió una serie de accidentes durante la aproximación y el aterrizaje en condiciones de poca visibilidad, lo que hizo que se centrara en los problemas de cómo los pilotos podían aterrizar de forma segura en esas condiciones. Un avance importante se produjo cuando se reconoció que, en condiciones de visibilidad tan reducida, la información visual muy limitada disponible (luces, etc.) era extraordinariamente fácil de malinterpretar, especialmente cuando el requisito de evaluarla se combinaba con el requisito de volar simultáneamente el avión con instrumentos. Esto condujo al desarrollo de lo que ahora se conoce ampliamente como el procedimiento de "aproximación supervisada".
A un piloto se le asigna la tarea de realizar un vuelo preciso por instrumentos, mientras que el otro evalúa las señales visuales disponibles a la altura de decisión y toma el control para ejecutar el aterrizaje una vez que está seguro de que la aeronave está en el lugar correcto y en una trayectoria segura para el aterrizaje. El resultado fue una mejora importante en la seguridad de las operaciones con baja visibilidad y, como el concepto incorpora claramente amplios elementos de lo que ahora se conoce como gestión de recursos de la tripulación (aunque es anterior a esta frase por unas tres décadas), se amplió para abarcar un espectro mucho más amplio de operaciones que solo la baja visibilidad.
Sin embargo, este enfoque de "factores humanos" se asoció con el reconocimiento de que los pilotos automáticos mejorados podrían desempeñar un papel importante en los aterrizajes con poca visibilidad. Los componentes de todos los aterrizajes son los mismos, ya que implican la navegación desde un punto de altitud en ruta hasta un punto donde las ruedas están en la pista deseada. Esta navegación se logra utilizando información de señales externas, físicas y visuales, o de señales sintéticas como los instrumentos de vuelo. En todo momento, debe haber suficiente información total para garantizar que la posición y la trayectoria (vertical y horizontal) de la aeronave sean correctas.
El problema de las operaciones con baja visibilidad es que las señales visuales pueden reducirse prácticamente a cero, y por lo tanto hay una mayor dependencia de la información "sintética". El dilema al que se enfrentó BEA fue encontrar una manera de operar sin señales, porque esta situación se producía en su red con mucha mayor frecuencia que en la de cualquier otra aerolínea. Era especialmente frecuente en su base de operaciones, el aeropuerto de Londres Heathrow, que podía permanecer cerrado durante varios días seguidos.
Las instalaciones de investigación aeronáutica del gobierno del Reino Unido, incluida la Unidad Experimental de Aterrizaje a Ciegas (BLEU), creada durante 1945/46 en la RAF Martlesham Heath y la RAF Woodbridge para investigar todos los factores relevantes. El personal técnico de vuelo de la BEA participó activamente en las actividades de la BLEU en el desarrollo del aterrizaje automático para su flota Trident desde finales de los años 50. El trabajo incluía el análisis de las estructuras de la niebla, la percepción humana, el diseño de instrumentos y las señales de iluminación, entre muchas otras. Después de más accidentes, este trabajo también condujo al desarrollo de los mínimos operativos de las aeronaves en la forma en que los conocemos hoy. En particular, condujo al requisito de que se debe informar de la disponibilidad de una visibilidad mínima antes de que la aeronave pueda comenzar una aproximación, un concepto que no existía anteriormente. El concepto básico de un "nivel objetivo de seguridad" (10^-7) y del análisis de "árboles de fallos" para determinar la probabilidad de eventos de fallo surgió aproximadamente en este período.
El concepto básico del aterrizaje automático se deriva del hecho de que un piloto automático podría configurarse para rastrear una señal artificial, como el haz de un sistema de aterrizaje instrumental (ILS), con mayor precisión que un piloto humano, en parte debido a las deficiencias de los instrumentos de vuelo electromecánicos de la época. Si el haz del ILS pudiera rastrearse a una altura menor, entonces claramente el avión estaría más cerca de la pista cuando alcanzara el límite de uso del ILS, y cuanto más cerca estuviera de la pista se necesitaría menos visibilidad para ver suficientes señales para confirmar la posición y la trayectoria del avión. Con un sistema de señal angular como el ILS, a medida que disminuye la altitud, se deben reducir todas las tolerancias, tanto en el sistema del avión como en la señal de entrada, para mantener el grado de seguridad requerido.
Esto se debe a que otros factores (leyes físicas y fisiológicas que rigen, por ejemplo, la capacidad del piloto para hacer que la aeronave responda) permanecen constantes. Por ejemplo, a 300 pies sobre la pista en una aproximación estándar de 3 grados, la aeronave estará a 6000 pies del punto de aterrizaje, y a 100 pies estará a 2000 pies de distancia. Si se necesitan 10 segundos para efectuar una pequeña corrección de rumbo a 180 nudos , se necesitarán 3000 pies. Será posible si se inicia a 300 pies de altura, pero no a 100 pies. En consecuencia, solo se puede tolerar una corrección de rumbo menor a la altura más baja, y el sistema debe ser más preciso.
Esto impone un requisito para que el elemento de guía terrestre se ajuste a estándares específicos, así como los elementos aerotransportados. Por lo tanto, aunque una aeronave pueda estar equipada con un sistema de aterrizaje automático, será totalmente inutilizable sin el entorno terrestre apropiado. De manera similar, requiere una tripulación capacitada en todos los aspectos de la operación para reconocer posibles fallas tanto en el equipo aerotransportado como en el terrestre, y reaccionar adecuadamente, para poder usar el sistema en las circunstancias para las que está previsto. En consecuencia, las categorías de operaciones de baja visibilidad (Cat I, Cat II y Cat III) se aplican a los tres elementos del aterrizaje: el equipo de la aeronave, el entorno terrestre y la tripulación. El resultado de todo esto es crear un espectro de equipos de baja visibilidad, en el que el piloto automático de aterrizaje automático de una aeronave es solo un componente.
El desarrollo de estos sistemas se realizó reconociendo que, aunque el ILS sería la fuente de la guía, el propio ILS contiene elementos laterales y verticales que tienen características bastante diferentes. En particular, el elemento vertical (sendero de planeo) se origina en el punto de aterrizaje proyectado de la aproximación, es decir, normalmente a 1000 pies del comienzo de la pista , mientras que el elemento lateral (localizador) se origina más allá del extremo lejano. Por lo tanto, el sendero de planeo transmitido se vuelve irrelevante poco después de que la aeronave haya alcanzado el umbral de la pista y, de hecho, la aeronave, por supuesto, tiene que entrar en su modo de aterrizaje y reducir su velocidad vertical bastante tiempo antes de pasar el transmisor de sendero de planeo . Las imprecisiones en el ILS básico se podían ver en que era adecuado para su uso solo hasta 200 pies (Cat I), y, de manera similar, ningún piloto automático era adecuado o aprobado para su uso por debajo de esta altura.
Sin embargo, la guía lateral del localizador ILS se podría utilizar hasta el final del recorrido de aterrizaje y, por lo tanto, se utiliza para alimentar el canal del timón del piloto automático después del aterrizaje. A medida que la aeronave se acerca al transmisor, su velocidad se reduce obviamente y la eficacia del timón disminuye, compensando en cierta medida la mayor sensibilidad de la señal transmitida. Sin embargo, lo que es más importante, significa que la seguridad de la aeronave sigue dependiendo del ILS durante el recorrido de aterrizaje. Además, cuando se aleja de la pista y recorre cualquier calle de rodaje paralela, actúa como reflector y puede interferir con la señal del localizador. Esto significa que puede afectar la seguridad de cualquier aeronave siguiente que todavía utilice el localizador. Como resultado, no se puede permitir que dichas aeronaves dependan de esa señal hasta que la primera aeronave esté bien alejada de la pista y del "área protegida de categoría 3".
El resultado es que, cuando se llevan a cabo operaciones de baja visibilidad, las operaciones en tierra afectan a las operaciones en el aire mucho más que en condiciones de buena visibilidad, cuando los pilotos pueden ver lo que está sucediendo. En aeropuertos con mucha actividad, esto da lugar a restricciones de movimiento que, a su vez, pueden afectar gravemente a la capacidad del aeropuerto. En resumen, las operaciones de muy baja visibilidad, como el aterrizaje automático, solo se pueden llevar a cabo cuando las aeronaves, las tripulaciones, el equipo de tierra y el control del tráfico aéreo y terrestre cumplen con requisitos más estrictos de lo normal.
Los primeros aterrizajes automáticos de "desarrollo comercial" (en contraposición a la pura experimentación) se lograron al darse cuenta de que las trayectorias verticales y laterales tenían reglas diferentes. Aunque la señal del localizador estaría presente durante todo el aterrizaje, la senda de planeo debía ignorarse antes del contacto en cualquier caso. Se reconoció que si el avión había llegado a la altura de decisión (200 pies) en una trayectoria de aproximación correcta y estable (un requisito previo para un aterrizaje seguro), tendría impulso a lo largo de esa trayectoria. En consecuencia, el sistema de aterrizaje automático podría descartar la información de la senda de planeo cuando se volviera poco fiable (es decir, a 200 pies), y el uso de la información de cabeceo derivada de los últimos segundos de vuelo garantizaría con el grado de fiabilidad requerido que la velocidad de descenso (y, por lo tanto, la adherencia al perfil correcto) se mantendría constante. Esta fase " balística " terminaría en la altura en la que fuera necesario aumentar el cabeceo y reducir la potencia para entrar en la fase de aterrizaje. El cambio de cabeceo se produce sobre la pista en los 1000 pies horizontales entre el umbral y la antena de senda de planeo, por lo que puede ser activado con precisión por el radioaltímetro.
El aterrizaje automático se desarrolló por primera vez en aviones de la BLEU y la RAF, como el English Electric Canberra , el Vickers Varsity y el Avro Vulcan , y más tarde para la flota Trident de BEA, que entró en servicio a principios de la década de 1960. El Trident era un avión a reacción de 3 motores construido por De Havilland con una configuración similar al Boeing 727, y era extremadamente sofisticado para su época. BEA había especificado una capacidad de "visibilidad cero" para lidiar con los problemas de su red propensa a la niebla. Tenía un piloto automático diseñado para proporcionar la redundancia necesaria para tolerar fallas durante el aterrizaje automático, y era este diseño el que tenía triple redundancia.
Este piloto automático utilizaba tres canales de procesamiento simultáneos, cada uno de los cuales proporcionaba una salida física. El elemento de seguridad se proporcionaba mediante un procedimiento de "votación" mediante interruptores de par, por el que se aceptaba que en el caso de que un canal difiriera de los otros dos, se podía descartar la probabilidad de dos fallos simultáneos similares y los dos canales que coincidían "votarían más" y desconectarían al tercer canal. Sin embargo, este sistema de triple votación no es en absoluto la única forma de lograr una redundancia y una fiabilidad adecuadas y, de hecho, poco después de que BEA y De Havilland decidieran seguir esa vía, se puso en marcha una prueba paralela utilizando un concepto "dual-dual", elegido por BOAC y Vickers para el avión de largo alcance de 4 motores VC10 . Este concepto se utilizó posteriormente en el Concorde . Algunos aviones BAC 1-11 utilizados por BEA también tenían un sistema similar.
Los primeros aterrizajes experimentales controlados por piloto automático en servicio comercial no eran, de hecho, aterrizajes totalmente automáticos, sino que se denominaban "auto-flare". En este modo, el piloto controlaba los ejes de alabeo y guiñada manualmente mientras que el piloto automático controlaba el "flare" o cabeceo. Esto se hacía a menudo en el servicio de pasajeros como parte del programa de desarrollo. El piloto automático del Trident tenía interruptores de activación separados para los componentes de cabeceo y alabeo, y aunque la desactivación normal del piloto automático se hacía mediante un botón de pulgar en el yugo de control convencional, también era posible desactivar el canal de alabeo mientras se dejaba activado el canal de cabeceo.
En estas operaciones, el piloto había adquirido una referencia visual completa, normalmente muy por encima de la altura de decisión, pero en lugar de desactivar por completo el piloto automático con el botón del pulgar, pidió al segundo oficial que desconectara únicamente el canal de alabeo. El segundo oficial controlaba entonces la trayectoria de vuelo lateral manualmente mientras supervisaba el control continuo del piloto automático de la trayectoria de vuelo vertical, listo para desactivarlo por completo a la primera señal de cualquier desviación. Si bien esto parece que puede añadir un elemento de riesgo en la práctica, por supuesto, en principio no es diferente a un piloto en formación que supervisa el manejo de un alumno durante el entrenamiento o la calificación en línea.
Tras demostrar la fiabilidad y precisión de la capacidad del piloto automático para enderezarse con seguridad, los siguientes elementos fueron añadir un control similar del empuje. Esto se hizo mediante una señal de radioaltímetro que llevó los servos del acelerador automático a un ajuste de ralentí de vuelo. A medida que la precisión y fiabilidad del localizador ILS basado en tierra se fue incrementando paso a paso, se permitió dejar el canal de alabeo activado cada vez más tiempo, hasta que, de hecho, el avión hubiera dejado de estar en el aire y se hubiera completado de hecho un aterrizaje completamente automático. El primer aterrizaje de este tipo en un BEA Trident se logró en RAE Bedford (por entonces sede de BLEU) en marzo de 1964. El primero en un vuelo comercial con pasajeros a bordo se logró en el vuelo BE 343 el 10 de junio de 1965, con un Trident 1 G-ARPR, de París a Heathrow con los capitanes Eric Poole y Frank Ormonroyd.
Posteriormente, los sistemas de aterrizaje automático estuvieron disponibles en varios tipos de aeronaves, pero los principales clientes fueron las aerolíneas europeas, cuyas redes se vieron gravemente afectadas por la niebla radiactiva. Los primeros sistemas de aterrizaje automático necesitaban una masa de aire relativamente estable y no podían funcionar en condiciones de turbulencia y, en particular, con fuertes vientos cruzados. En América del Norte , en general, la visibilidad reducida, pero no nula, se asociaba con estas condiciones y, si la visibilidad llegaba a ser casi nula, por ejemplo, en caso de nevadas o precipitaciones , las operaciones eran imposibles por otras razones.
Como resultado, ni las aerolíneas ni los aeropuertos dieron una alta prioridad a las operaciones en los niveles de visibilidad más bajos. La provisión del equipo de tierra (ILS) necesario y los sistemas asociados para las operaciones de categoría 3 eran casi inexistentes y los principales fabricantes no lo consideraban una necesidad básica para las nuevas aeronaves. En general, durante los años 1970 y 1980, estaba disponible si un cliente lo quería, pero a un precio tan alto (debido a que era un artículo de producción reducida) que pocas aerolíneas podían ver una justificación de costo para ello.
Esto llevó a British Airways a una situación absurda: como cliente de lanzamiento del Boeing 757 que reemplazaría al Trident, el nuevo avión "avanzado" tenía una capacidad de operaciones en cualquier clima inferior a la de la flota que se estaba desguazando. Un indicio de esta división filosófica es el comentario de un vicepresidente senior de Boeing que decía que no podía entender por qué British Airways estaba tan preocupada por la certificación de categoría 3, ya que en ese momento solo había dos o tres pistas adecuadas en América del Norte en las que se podía utilizar plenamente. Se señaló que British Airways tenía 12 pistas de ese tipo solo en su red nacional, cuatro de ellas en su base principal de Heathrow.
En los años 1980 y 1990, las aerolíneas cliente ejercieron una presión cada vez mayor a nivel mundial para que se introdujeran al menos algunas mejoras en las operaciones con baja visibilidad, tanto por razones de regularidad de los vuelos como de seguridad. Al mismo tiempo, se hizo evidente que el requisito de una verdadera operación con visibilidad cero (como se previó originalmente en las definiciones de categorías de la OACI ) había disminuido, ya que las leyes de aire limpio habían reducido el efecto adverso del humo que se sumaba a la niebla de radiación en las zonas más afectadas. La mejora de la aviónica hizo que la tecnología fuera más barata de implementar y los fabricantes elevaron el estándar de precisión y fiabilidad del piloto automático "básico". El resultado fue que, en general, los nuevos aviones de pasajeros más grandes ahora podían absorber los costos de al menos los sistemas de aterrizaje automático de categoría 2 en su configuración básica.
Al mismo tiempo, las organizaciones de pilotos de todo el mundo abogaban por el uso de sistemas de visualización frontal , principalmente desde el punto de vista de la seguridad. Muchos operadores en entornos no sofisticados sin muchas pistas equipadas con ILS también buscaban mejoras. El efecto neto fue la presión dentro de la industria para encontrar formas alternativas de lograr operaciones con baja visibilidad, como un sistema "híbrido" que utilizaba un sistema de aterrizaje automático de relativamente baja confiabilidad monitoreado por los pilotos a través de un HUD. Alaska Airlines fue líder en este enfoque y emprendió mucho trabajo de desarrollo con Flight Dynamics y Boeing a este respecto.
Un problema importante de este enfoque era que las autoridades europeas eran muy reticentes a certificar este tipo de sistemas, ya que socavaban los conceptos probados de los sistemas de aterrizaje automático "puros". Este impasse se rompió cuando British Airways se involucró como cliente potencial del avión regional de Bombardier , que no podía acomodar un sistema de aterrizaje automático completo de categoría 3, pero que tendría que operar en esas condiciones. Al trabajar con Alaska Airlines y Boeing, los pilotos técnicos de British Airways pudieron demostrar que un concepto híbrido era factible y, aunque British Airways nunca llegó a comprar el avión regional, este fue el avance necesario para la aprobación internacional de tales sistemas, lo que significó que podrían llegar a un mercado global.
En diciembre de 2006, el círculo se revirtió por completo cuando el aeropuerto de Londres Heathrow se vio afectado durante un largo período por una densa niebla. Este aeropuerto estaba operando a máxima capacidad en buenas condiciones y la imposición de procedimientos de baja visibilidad necesarios para proteger la señal del localizador para los sistemas de aterrizaje automático supuso una importante reducción de la capacidad, de aproximadamente 60 a 30 aterrizajes por hora. Como la mayoría de las aerolíneas que operaban en Heathrow ya tenían aviones equipados con aterrizaje automático y, por lo tanto, se esperaba que operaran con normalidad, se produjeron retrasos masivos. La aerolínea más afectada fue, por supuesto, British Airways, el mayor operador del aeropuerto.
Garmin Aviation comenzó a estudiar una función de aterrizaje automático de emergencia en 2001 y lanzó el programa en 2010 con más de 100 empleados, invirtiendo alrededor de 20 millones de dólares. Las pruebas de vuelo comenzaron en 2014 con 329 aterrizajes de prueba completados en un Cessna 400 Corvalis y otros 300 aterrizajes en otras aeronaves. La función se activa mediante un botón rojo protegido en la aviónica Garmin G3000 , que evalúa los vientos, el clima y las reservas de combustible para seleccionar un aeropuerto de desvío adecuado y toma el control de la aeronave para aterrizar, avisa al ATC y muestra instrucciones a los ocupantes. [7]
Un avión monomotor turbohélice Piper M600 comenzó las pruebas de vuelo a principios de 2018 y completó más de 170 aterrizajes para buscar la certificación pendiente de la FAA , que logró en 2020. Proporcionando acceso a más de 9000 pistas de más de 4500 pies (1400 m), se ofrece a partir de 2020 por $ 170,000 incluyendo equipo adicional. También fue certificado para el jet monomotor Cirrus Vision SF50 ese mismo año, aterrizando en pistas de más de 5836 pies (1779 m), el SOCATA-Daher TBM 900 , y eventualmente será certificado en otras aeronaves. [7]
En junio de 2021, el sistema Garmin Autoland ganó el Trofeo Collier 2020 , por "el mayor logro en aeronáutica o astronáutica en Estados Unidos" durante el año anterior. [8]
Un sistema de aterrizaje automático típico consta de una radio ILS (receptor de senda de planeo integrado, receptor localizador y quizás también receptor GPS) para recibir las señales del localizador y de la senda de planeo. La salida de esta radio será una desviación del centro que se proporciona a la computadora de control de vuelo ; esta computadora controla las superficies de control de la aeronave para mantenerla centrada en el localizador y la senda de planeo. La computadora de control de vuelo también controla los aceleradores de la aeronave para mantener la velocidad de aproximación adecuada. A la altura adecuada sobre el suelo (como lo indica el radioaltímetro), la computadora de control de vuelo retardará los aceleradores e iniciará una maniobra de cabeceo hacia arriba. El propósito de este " enderezamiento " es reducir la energía de la aeronave, reduciendo la sustentación y permitiendo que se asiente en la pista.
En el caso de la categoría IIIc, el ordenador de control de vuelo seguirá aceptando desviaciones del localizador y utilizará el timón de dirección para mantener el avión en el localizador (que está alineado con la línea central de la pista). Al aterrizar, se desplegarán los alerones (son superficies en la parte superior del ala hacia el borde de salida), lo que hace que el flujo de aire sobre el ala se vuelva turbulento, destruyendo la sustentación. Al mismo tiempo, el sistema de freno automático aplicará los frenos. El sistema anti-deslizamiento modulará la presión de los frenos para mantener todas las ruedas girando. A medida que la velocidad disminuye, el timón perderá efectividad y el piloto necesitará controlar la dirección del avión utilizando la dirección de la rueda de morro, un sistema que normalmente no está conectado al ordenador de control de vuelo.
Desde una perspectiva de seguridad de aviónica, un aterrizaje de categoría IIIc es el peor escenario posible para el análisis de seguridad, ya que una falla de los sistemas automáticos desde el enderezamiento hasta el despegue podría fácilmente resultar en un "volcán duro" (donde una superficie de control se desvía completamente en una dirección). Esto sucedería tan rápido que la tripulación de vuelo podría no responder de manera efectiva. Por esta razón, los sistemas de aterrizaje automático están diseñados para incorporar un alto grado de redundancia de modo que se pueda tolerar una falla única de cualquier parte del sistema (falla activa) y se pueda detectar una segunda falla, en cuyo punto el sistema de aterrizaje automático se apagará automáticamente (desacoplamiento, falla pasiva).
Una forma de lograr esto es tener "tres de todo": tres receptores ILS, tres radioaltímetros, tres computadoras de control de vuelo y tres formas de controlar las superficies de vuelo. Las tres computadoras de control de vuelo trabajan en paralelo y están en constante comunicación cruzada, comparando sus entradas (receptores ILS y radioaltímetros) con las de las otras dos computadoras de control de vuelo. Si hay una diferencia en las entradas, entonces una computadora puede "eliminar" la entrada desviada y notificará a las otras computadoras que (por ejemplo) "RA1 está defectuoso". Si las salidas no coinciden, una computadora puede declararse a sí misma como defectuosa y, si es posible, desconectarse.
Cuando el piloto arma el sistema (antes de capturar el localizador o la senda de planeo), las computadoras de control de vuelo realizan una serie extensa de pruebas integradas. Para un aterrizaje CAT III, todos los sensores y todas las computadoras de vuelo deben estar en buen estado antes de que el piloto reciba una indicación de "AUTOLAND ARM" (indicaciones genéricas que variarán según el proveedor del equipo y el fabricante de la aeronave). Si parte del sistema está en error, se presentará una indicación como "APPROACH ONLY" para informar a la tripulación de vuelo que no es posible un aterrizaje CAT III.
Si el sistema está correctamente en el modo ARM, cuando el receptor ILS detecta el localizador, el modo del sistema de aterrizaje automático cambiará a "CAPTURA DEL LOCALIZADOR". La computadora de control de vuelo hará que la aeronave se coloque en el localizador y volará a lo largo del localizador. Una aproximación típica hará que la aeronave entre "por debajo de la senda de planeo" (guía vertical) de modo que el avión volará a lo largo del localizador (alineado con la línea central de la pista) hasta que se detecte la senda de planeo. En este punto, el modo de aterrizaje automático cambiará a CAT III y la computadora de control de vuelo hará volar la aeronave a lo largo de los haces del localizador y de la senda de planeo.
Las antenas de estos sistemas no se encuentran en el punto de aterrizaje de la pista, sino que el localizador se encuentra a cierta distancia de la pista. A una distancia predefinida sobre el suelo, la aeronave iniciará la maniobra de aterrizaje, mantendrá el mismo rumbo y se asentará en la pista dentro de la zona de aterrizaje designada.
Si el sistema de aterrizaje automático pierde redundancia antes de la altura de decisión, se mostrará un mensaje de error "AUTOLAND FAULT" a la tripulación de vuelo, momento en el cual la tripulación puede elegir continuar con una aproximación CAT II o, si esto no es posible debido a las condiciones climáticas, entonces la tripulación deberá iniciar una aproximación frustrada y proceder a un aeropuerto alternativo.
Si se produce una sola falla por debajo de la altura de decisión, se mostrará "AUTOLAND FAULT" (FALLO DE ATERRIZO AUTOMÁTICO); en ese momento, la aeronave se compromete a aterrizar y el sistema de aterrizaje automático permanecerá activado, controlando la aeronave solo con dos sistemas hasta que el piloto complete el rodaje y detenga por completo la aeronave en la pista o salga de la pista hacia una calle de rodaje. Esto se denomina "fail-active" (fallo activo). En este estado, el sistema de aterrizaje automático está "a una falla de distancia" de desactivarse, por lo que la indicación "AUTOLAND FAULT" (FALLO DE ATERRIZO AUTOMÁTICO) debe informar a la tripulación de vuelo que debe monitorear el comportamiento del sistema con mucho cuidado y estar listo para tomar el control de inmediato.
El sistema todavía está activo en caso de fallo y sigue realizando todas las comprobaciones cruzadas necesarias de modo que si una de las computadoras de control de vuelo decide que lo correcto es ordenar una desviación completa de una superficie de control, la otra computadora detectará que hay una diferencia en los comandos y esto sacará a ambas computadoras de la línea (pasivo en caso de fallo), momento en el cual la tripulación de vuelo debe tomar inmediatamente el control de la aeronave ya que los sistemas automáticos han hecho lo seguro al salirse de la línea.
Durante el diseño del sistema, se combinan los valores de confiabilidad previstos para los equipos individuales que componen todo el sistema de aterrizaje automático (sensores, computadoras, controles, etc.) y se calcula una probabilidad general de falla. Como la amenaza existe principalmente durante el período de lanzamiento y de lanzamiento, se utiliza este tiempo de exposición y la probabilidad general de falla debe ser menor a una en un millón. [9]