La Unidad Experimental de Aterrizaje a Ciegas , abreviada BLEU , [1] fue una unidad del gobierno británico encargada de crear un sistema de aterrizaje automático temprano para aviones militares y civiles desde finales de la década de 1940 hasta mediados de la década de 1960. [2]
Los pilotos de los primeros tiempos de la aviación dependían de la estimación de la posición para saber dónde volaban, lo que resultaba difícil o imposible de noche o con mal tiempo. [3] Un estudio de la Oficina Postal de los Estados Unidos de 1925 descubrió que el 76% de sus aterrizajes forzosos se debían al clima, lo que puso de relieve la necesidad temprana de un sistema que facilitara los aterrizajes a ciegas. Las primeras sugerencias para abordar el problema iban desde el uso de señales de radio primitivas [4] hasta la colocación periódica de pistas de aterrizaje de emergencia cerca de las principales autopistas. [5] Las experiencias de la Segunda Guerra Mundial llamaron más la atención sobre el problema. Los bombarderos con base en Gran Bretaña a veces regresaban a sus bases de origen a primera hora de la mañana y encontraban todos sus lugares de aterrizaje completamente cubiertos de niebla, lo que daba lugar a la pérdida sin sentido de fuselajes y tripulaciones. En el período de posguerra, los expertos en aviación sabían que habría beneficios tanto para los pilotos militares como para los civiles, ya que las misiones militares serían posibles en todas las condiciones y las aerolíneas podrían evitar la práctica costosa y derrochadora de desviarse de los aeropuertos cubiertos de niebla. [6] [7]
En la época anterior a la guerra se habían desarrollado varios sistemas de aterrizaje a ciegas, en particular el sistema estadounidense Diamond-Dunmore y el sistema alemán de haz Lorenz . Ambos dependían, en cierta medida, de las radios de voz de los aviones, que eran comunes en los aviones más grandes de la época. Parece que el sistema Diamond-Dunmore no tuvo usos activos, pero el sistema Lorenz se desplegó en los principales aeropuertos de Alemania, el Reino Unido y otros lugares europeos y sus campos extranjeros relacionados. Estos generalmente operaban en frecuencias de onda media comunes del orden de 300 a 400 kHz, frecuencias que, a mediados de la guerra, estaban en el rango de frecuencias decididamente bajas. La resolución óptica de cualquier sistema es una combinación de la longitud de onda y el tamaño del sistema de antena, por lo que el uso de estas frecuencias resultó en una precisión relativamente baja. Durante la guerra, se llevaron a cabo experimentos con sistemas similares que funcionaban en frecuencias VHF en torno a los 100 MHz y se utilizaron diversos sistemas de este tipo en muchos aeródromos militares.
Antes de la formación de la BLEU, a principios de 1945 se realizó un aterrizaje automático en la Unidad de Vuelo de Telecomunicaciones (TFU) del TRE en la RAF Defford en un avión Boeing 247 D, DZ203 , utilizando el sistema de guía por radio estadounidense SCS 51. Los aterrizajes se realizaron en completa oscuridad, sin luces de aterrizaje y con todas las demás luces oscurecidas por el apagón de la guerra. No hubo aterrizaje forzoso; la baja velocidad de aproximación y el ángulo de planeo reducido significaron que se podía permitir que el avión volara directamente hacia el suelo. [8] [9] El SCS 51 fue la base del Sistema de Aterrizaje Instrumental (ILS), adoptado por la OACI en 1948. [10]
Existía un sistema alternativo al SCS 51 del coronel Moseley, que era un sistema basado en radar, totalmente ideado, desarrollado y probado por el oficial de vuelo LC Barber y sus colegas en Defford. [11] Este sistema proporcionaba datos de alcance y altura que podían añadirse a la información de rumbo del piloto automático. [a]
La Unidad Experimental de Aterrizaje a Ciegas (BLEU) del Royal Aircraft Establishment (RAE) se formó en la RAF Woodbridge y la RAF Martlesham Heath durante 1945 y 1946. Era una unidad multidisciplinaria, que contaba con personal del RAE, Farnborough y del Telecommunications Research Establishment , Malvern (TRE). [12] Los términos de referencia eran que la unidad "operaría como un satélite del RAE y sería responsable del desarrollo de la aproximación y aterrizaje a ciegas de aeronaves de la RAF, navales y civiles". [13] La investigación durante los primeros años en la BLEU condujo a la conclusión de que una aproximación prometedora para el aterrizaje a ciegas sería un sistema completamente automático, y produjo una definición de los requisitos para dicho sistema, posteriormente designado Autoland .
El sistema de aterrizaje instrumental (ILS) se introdujo en la era de posguerra basándose en los conceptos del SCS 51. Utilizaba dos señales de radio independientes, una para la guía lateral, el "localizador", y la otra para la guía vertical, la "senda de planeo". Ambas funcionaban según el mismo principio básico: cada una de las señales se transmitía en una frecuencia portadora independiente con una relación fija, de modo que la frecuencia de la senda de planeo siempre se encontraba a una distancia fija del localizador.
Las señales se dividían en su camino hacia sus respectivas antenas y se modulaban en amplitud con una señal de baja frecuencia, 90 Hz o 150 Hz. Las dos señales se enviaban luego desde antenas direccionales que producían grandes patrones de transmisión dirigidos ligeramente hacia la izquierda (90) y la derecha (150) de la línea media de la pista o por encima (90) y por debajo (150) de la senda de planeo. Los patrones eran relativamente anchos y estaban dirigidos de tal manera que se superponían en el centro, lo que indicaba la línea correcta para volar.
Si bien el sistema funcionaba y era relativamente sencillo de implementar utilizando la tecnología de la década de 1940, no era lo suficientemente preciso como para proporcionar orientación durante el aterrizaje, con una precisión del orden de unos pocos cientos de pies. Las aproximaciones ILS terminaban a 200 pies sobre la pista, momento en el que el piloto tenía que poder ver la pista visualmente o cancelar su aproximación. Esto no era lo suficientemente preciso para un sistema verdaderamente automatizado. [14] [15]
El primer intento de BLEU para resolver el problema fue colocar dos cables, de una milla de largo, que se extendían a lo largo de cada lado de la pista, de manera similar al cable piloto del Canal Ambrose . Un detector en la aeronave podía ver la señal de los cables y alinearse con mucha precisión a lo largo de la línea media de la pista. [16] Para la guía vertical, un nuevo altímetro de radio FM que BLEU desarrolló fue capaz de resolver diferencias de altura de hasta 2 pies a baja altitud. [17] El equipo realizó de manera segura miles de aterrizajes de prueba utilizando este sistema.
BLEU se dio cuenta de que la mayoría de los aeropuertos no tenían espacio para colocar cables de una milla de distancia, por lo que continuaron trabajando en una solución impulsada por radio. [14] [18] En colaboración con Smiths Industries Ltd. , BLEU también desarrolló unidades de acoplamiento para derivar los comandos al piloto automático a partir de las señales de guía y el acelerador automático.
Los componentes del sistema se desarrollaron por separado en varios tipos de aeronaves, incluyendo el Lancaster , el Viking , el Devon y el Albemarle . En mayo de 1949 se realizó una demostración de las técnicas utilizadas a representantes militares y gubernamentales. [19] En 1950, todo el sistema se había instalado en un DH Devon y la primera demostración de aterrizaje automático se realizó en esa aeronave el 3 de julio de 1950. [20] Durante los siguientes 20 años, BLEU, en conjunto con la industria del Reino Unido y la autoridad de aeronavegabilidad del Reino Unido, fue responsable de casi todo el trabajo pionero necesario para convertir el concepto de esas demostraciones experimentales en aterrizajes a ciegas seguros y precisos por parte de grandes aeronaves de transporte. [21] El sistema en uso durante la década de 2000 es básicamente el mismo que se utilizó experimentalmente en 1950. El siguiente diagrama, del memorando de JS Shayler de 1958, muestra cómo se utilizaron los diferentes componentes del sistema y las señales de guía durante las fases consecutivas de un aterrizaje automático.
A principios de los años 50, como paso previo al desarrollo del sistema de aterrizaje automático completo, se realizaron pruebas de aproximación automática en los aviones Valetta , Meteor y Canberra . El Canberra, VN799 , fue adquirido en 1953, pero quedó inutilizable tras un aterrizaje forzoso en agosto de ese año debido a un fallo doble del motor, afortunadamente sin lesiones graves para la tripulación.
En ese momento, Autoland tenía una prioridad menor porque los esfuerzos se concentraron en otros proyectos, incluido el aterrizaje rápido de aeronaves para el Mando de Cazas de la RAF , ayudas visuales para pilotos, iluminación de aproximación de pista y una ayuda de aproximación utilizando DME con Barbro. Eso cambió cuando se emitió el Requisito Operacional 947 (OR947) para el aterrizaje automático en la flota de bombarderos V-Force en 1954. [22] En ese momento, la fuerza de bombarderos V era la principal contribución del Reino Unido a la potencia nuclear estratégica del oeste [23] y la operación en todo clima era esencial. También hubo un renovado interés en el aterrizaje automático para la aviación civil. Como siguiente paso en el desarrollo, las unidades de enderezamiento y acoplamiento del Devon se vincularon a un piloto automático Smiths Tipo D y se instalaron en el Varsity WF417 , un avión mucho más grande, capaz de transportar 38 personas en lugar de 10 en el Devon. La primera aproximación y aterrizaje completamente automáticos lo realizó el WF417 el 11 de noviembre de 1954 en condiciones de calma y niebla. [24] Un sistema similar fue instalado en el Canberra WE189 para proporcionar la primera aplicación de Autoland a aviones de tipo jet. [25] El WE189 registró aproximaciones automáticas [26] y aterrizajes automáticos [27] pero el desarrollo fue interrumpido en abril de 1956 cuando las instalaciones en Woodbridge, que tenían la única instalación de cable líder adecuada, dejaron de estar disponibles para BLEU. El desarrollo del auto-flares y la deriva de arranque automáticos continuó en la RAF Wittering , pero en septiembre de ese año el WE189 , que regresaba de pruebas en Wittering, se estrelló debido a una falla del motor en una aproximación cuando regresaba a su base en Martlesham Heath. El piloto, el teniente de vuelo Les Coe, y el científico de BLEU a cargo del proyecto, el Sr. Joe Birkle, murieron.
A principios de 1957, BLEU se trasladó de Martlesham Heath a un aeródromo recientemente equipado en Thurleigh , la base de RAE Bedford. El desarrollo continuó en un tercer Canberra, el WJ992 , basado en los resultados obtenidos con el WE189 . Los vuelos experimentales en el WJ992 comenzaron a finales de 1957, lo que llevó a aterrizajes automáticos con acelerador automático en marzo de 1958. Las siguientes notas son del libro de registro del tecnólogo de BLEU que llevó a cabo el desarrollo: [28] 10 de marzo de 1958 (el vuelo número 38 de ese programa): "Muy poca deriva, alrededor de 0,3 g - alturas 150-55-15-0". Eso fue con acelerador manual, pero se utilizó el acelerador automático el 12 de marzo, con un fuerte viento cruzado. El 17 de marzo se observó un «fuerte viento de cola, 20-25 nudos, flotación pronunciada» y el 20 de junio, tras ajustes durante otros 20 vuelos: «no está mal, unos 0,7 g en las ruedas principales, la deriva en el arranque es correcta». Después, el 26 de junio: «Aceleradores desactivados a 50 pies. Resultados muy satisfactorios» y el 20 de agosto «manos y pies libres». Las grabaciones de aterrizajes automáticos en ese avión comenzaron el 8 de julio de 1958, vuelo n.º 69. Los resultados de aterrizajes automáticos en aviones Canberra fueron citados por Wood en 1957 [29] y publicados por Charnley en 1959, como para un «avión a reacción de tamaño medio». [30] En octubre de 1958, BLEU había completado más de 2000 aterrizajes totalmente automáticos, principalmente en los aviones Canberra y Varsity. [31]
El proyecto del bombardero V para instalar y desarrollar el aterrizaje automático en el Vulcan XA899 , clasificado originalmente como secreto , se desarrolló en paralelo con el trabajo de Canberra y Varsity. Los primeros aterrizajes automáticos en el Vulcan se realizaron entre diciembre de 1959 [32] y abril de 1960. [33] Las pruebas se llevaron a cabo más tarde ese año y el sistema fue aceptado para el servicio militar en 1961.
Se reconoció que el cable guía sería poco práctico en algunos aeropuertos, pero que se podría prescindir de él si se pudieran realizar mejoras en el ILS. Algunas mejoras resultaron de un sistema de antena localizadora de haz estrecho desarrollado por BLEU a principios de la década de 1950 [34] y en 1958 se habían realizado aterrizajes automáticos utilizando únicamente el localizador ILS para la guía de acimut. [35] Eso requería un buen sitio, pero a principios de la década de 1960, diseños de antena radicalmente nuevos para los transmisores ILS desarrollados por Standard Telephones & Cables (ST&C) mejoraron el ILS hasta el punto de que se pudo prescindir del cable guía. [36]
Durante muchos años se han mantenido conversaciones entre el Ministerio de Aviación del Reino Unido y la Agencia Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA) sobre las ayudas de orientación para el aterrizaje en condiciones de poca visibilidad. Los estadounidenses preferían una técnica de "piloto en el circuito", con ayudas mejoradas para el piloto, en lugar del sistema totalmente automático preferido en el Reino Unido. En 1961, para adquirir experiencia con el "sistema de aterrizaje automático BLEU", la FAA envió un Douglas DC-7 a la RAE de Bedford para que se instalara y probara el sistema. Después de eso y de más pruebas al regresar a Atlantic City, la FAA se convenció y a partir de entonces apoyó firmemente una solución totalmente automática para el problema de la visibilidad en todo tipo de condiciones meteorológicas, que más tarde se adoptó a nivel internacional. [37]
Hasta ese momento, el sistema Autoland se había implementado únicamente como un sistema de "un solo carril" o de un solo canal, sin redundancia para proteger contra fallas del equipo. A fines de la década de 1950 y principios de la de 1960, la creciente cooperación entre BLEU, la Autoridad de Aviación Civil del Reino Unido (CAA) y las empresas de la industria de la aviación con BEA y BOAC condujo a la definición de requisitos de seguridad en términos de una especificación para tasas de falla máximas tolerables. [38] En 1961, la Junta de Registro Aéreo del Reino Unido (ARB) de la CAA publicó un documento de trabajo BCAR 367 "Requisitos de aeronavegabilidad para aterrizaje automático y aterrizaje automático" que formó la base para las definiciones de categorías de visibilidad meteorológica adoptadas por la OACI en 1965. [39] En 1959, BEA y BOAC firmaron contratos para desarrollar un aterrizaje automático, basado en Autoland, para el Trident y el VC10. El Trident utilizaba un sistema triplex sin elementos comunes, de modo que se podía detectar un fallo en uno de los tres canales y eliminar dicho canal. Las "desconexiones molestas" fueron un problema inicial con ese sistema, que finalmente fue resuelto por la industria, utilizando interruptores de par con un grado controlado de movimiento perdido. La introducción del aterrizaje automático para la operación de Categoría 3 en la flota Trident de BEA requirió un gran esfuerzo por parte de BEA, Hawker Siddeley Aviation, Smiths Industries y BLEU. [40] Smiths y BLEU también desarrollaron un sistema triplex para el carguero Belfast de la RAF.
El VC10 utilizaba un sistema de monitoreo duplicado de Elliott . [41] Más tarde, el sistema Concorde fue básicamente una versión mejorada del VC10, beneficiándose de los avances en la tecnología de circuitos electrónicos durante los últimos años de la década de 1960. Para 1980, el Trident había realizado más de 50.000 aterrizajes automáticos en servicio. El VC10 acumuló 3.500 aterrizajes automáticos antes de que el uso del sistema se redujera en 1974 por razones económicas. Para 1980, el Concorde había realizado casi 1.500 aterrizajes automáticos en servicio de pasajeros. [42]
BLEU (rebautizada como División de Sistemas Operacionales de RAE en 1974) continuó desempeñando un papel principal en el desarrollo de sistemas de guía de aeronaves, utilizando una variedad de aeronaves, incluidas DH Comet , BAC 1–11 , HS 748 (para reemplazar a los Varsities, que habían sido los principales "caballos de batalla" para los experimentos de BLEU durante más de una década) y VC-10 hasta el cierre de RAE Bedford en 1994.
BLEU sabía que un sistema ideal requeriría componentes en tierra y en aeronaves. El primer sistema tendría que consistir en una señal sin los problemas de uso de la tierra del sistema basado en cables ni los problemas de precisión del ILS. Todas las aeronaves que llegaran tendrían que estar equipadas con un sensor para recibir la señal, un altímetro superpreciso y un piloto automático fiable . [14] Los altímetros barométricos que se utilizaban en ese momento solo podían proporcionar una estimación aproximada de la altitud, por lo que BLEU desarrolló un altímetro de radar basado en aviones para complementar su haz de manera que los aviones supieran cuándo debían pararse para aterrizar. [ 14]
El trabajo de BLEU dio como resultado un sistema homónimo para controlar los aterrizajes de aviones. [43] El teniente de vuelo Noel Adams realizó el primer aterrizaje automático el 3 de julio de 1950 en el avión de pruebas de BLEU, un Vickers Varsity . [14] Después de demostrar el éxito del sistema, BLEU necesitaba demostrar que era seguro. El estándar requerido era que cualquier sistema de aterrizaje no pudiera causar más de un accidente por cada diez millones de aterrizajes. [44] Los ingenieros de BLEU continuaron refinando el sistema mientras sus pilotos de prueba realizaban innumerables aterrizajes automáticos en el Varsity. Cuando se cerró debido a la niebla, realizarían aterrizajes de prueba en el Aeropuerto Internacional de Londres Heathrow .
En su artículo de 1959 [45], John Charnley, entonces superintendente de la BLEU, concluyó una discusión 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". El sistema fue aprobado para uso comercial en 1964, y el 4 de noviembre de 1964, el capitán Eric Poole aterrizó un vuelo de British European Airways en Heathrow con una visibilidad de 40 metros, lo que fue el primer uso del sistema para aterrizar un vuelo comercial en condiciones tan severas. [46]
El BLEU jugó un papel vital en el desarrollo del aterrizaje automático, y los descendientes de su sistema todavía se utilizan en todo el mundo hoy en día. [47] [48]
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