Las oscilaciones inducidas por el piloto (PIO), según las define MIL-HDBK-1797A, [1] son oscilaciones sostenidas o incontrolables que resultan de los esfuerzos del piloto para controlar la aeronave . Ocurren cuando el piloto de una aeronave ordena inadvertidamente una serie a menudo creciente de correcciones en direcciones opuestas, cada una de las cuales es un intento de cubrir la reacción de la aeronave a la entrada anterior con una sobrecorrección en la dirección opuesta. Una aeronave en tal condición puede parecer como una "marsopa" cambiando entre direcciones ascendentes y descendentes. Como tal, es un acoplamiento de la frecuencia de las entradas del piloto y la propia frecuencia de la aeronave. Durante las pruebas de vuelo , la oscilación inducida por el piloto es uno de los factores de calidad de manejo que se analiza, clasificándose la aeronave según una escala establecida (tabla de la derecha). Para evitar cualquier suposición de que la oscilación es necesariamente culpa del piloto, se han sugerido nuevos términos para reemplazar la oscilación inducida por el piloto . Estos incluyen el acoplamiento avión-piloto , las oscilaciones piloto-en-el-circuito y las oscilaciones asistidas (o aumentadas) por el piloto . [2]
En el sentido de los controles, la oscilación es el resultado de un margen de fase reducido inducido por el retraso de la respuesta del piloto. En algunos casos, el problema se ha mitigado agregando un término de latencia a los instrumentos, por ejemplo, para hacer que la indicación de la tasa de ascenso no solo refleje la tasa de ascenso actual, sino que también sea sensible a la tasa de cambio de la tasa de ascenso.
La física del vuelo hace que tales oscilaciones sean más probables para los pilotos que para los conductores de automóviles. Un intento de hacer que la aeronave ascienda, por ejemplo, aplicando elevación ascendente , también resultará en una reducción de la velocidad del aire .
Otro factor es la tasa de respuesta de los instrumentos de vuelo en comparación con la tasa de respuesta del propio avión. Un aumento de potencia no dará como resultado un aumento inmediato de la velocidad aérea. Un aumento en la velocidad de ascenso no aparecerá inmediatamente en el indicador de velocidad vertical .
Un piloto que aspira a un descenso de 500 pies por minuto, por ejemplo, puede encontrarse descendiendo más rápido de lo previsto. Comienzan a subir el ascensor hasta que el indicador de velocidad vertical muestra 500 pies por minuto. Sin embargo, debido a que el indicador de velocidad vertical está retrasado con respecto a la velocidad vertical real, la aeronave en realidad está descendiendo a mucho menos de 500 pies por minuto. Luego, el piloto comienza a aplicar elevador hacia abajo hasta que el indicador de velocidad vertical marca 500 pies por minuto, comenzando de nuevo el ciclo. De esta manera, estabilizar la velocidad vertical puede resultar difícil debido a la velocidad del aire constantemente variable.
Las oscilaciones inducidas por el piloto pueden ser culpa de la aeronave, del piloto o de ambos. Es un problema común para los pilotos inexpertos, y especialmente para los estudiantes de piloto , aunque también fue un problema para los principales pilotos de pruebas de investigación en el programa de cuerpos elevadores de la NASA . El problema es más grave cuando las secciones del ala y la cola están muy juntas en los llamados aviones de "acoplamiento corto".
Las oscilaciones más peligrosas inducidas por el piloto pueden ocurrir durante el aterrizaje . Demasiada elevación durante la llamarada puede hacer que el avión se vuelva peligrosamente lento y amenace con entrar en pérdida . Una reacción natural a esto es empujar el morro hacia abajo con más fuerza que hacia arriba, pero luego el piloto termina mirando al suelo. Una cantidad aún mayor de ascensor ascendente inicia el ciclo nuevamente.
Si bien las oscilaciones inducidas por el piloto a menudo comienzan con amplitudes bastante bajas , que pueden tratarse adecuadamente con la teoría lineal de pequeñas perturbaciones, varios PIO aumentarán gradualmente su amplitud. [3]
El 20 de enero de 1974, un YF-16 (un prototipo de desarrollo de lo que se convertiría en el General Dynamics F-16 Fighting Falcon ) estaba en una prueba de rodaje de alta velocidad cuando PIO hizo que el avión se desviara hacia la izquierda de la pista. El piloto de pruebas decidió despegar y aterrizar sano y salvo después de seis minutos. [4] Después de ese vuelo inaugural involuntario, el equipo de desarrollo redujo la ganancia de balanceo de la computadora de vuelo por cable para eliminar PIO similares durante el despegue o el aterrizaje.
En febrero de 1989, un prototipo del JAS 39 Gripen se estrelló al aterrizar en Linköping, Suecia. Se determinó que la causa era la oscilación inducida por el piloto como resultado de un sistema de control de vuelo demasiado sensible pero de respuesta lenta. Posteriormente, se rediseñó el sistema de control de vuelo.
Se culpó a la oscilación inducida por el piloto por el accidente en 1992 del prototipo F-22 Raptor , que aterrizó en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en California. Este accidente estuvo relacionado con la limitación de la velocidad del actuador, lo que provocó que el piloto, Tom Morgenfeld, compensara en exceso las fluctuaciones del tono.