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Una cabina de cristal es una cabina de avión que cuenta con una serie de pantallas de instrumentos de vuelo electrónicos (digitales) , normalmente pantallas LCD grandes , en lugar de diales y medidores analógicos tradicionales . [1] Mientras que una cabina tradicional se basa en numerosos medidores mecánicos (apodados "medidores de vapor") para mostrar información, una cabina de cristal utiliza varias pantallas multifunción y una pantalla de vuelo principal impulsada por sistemas de gestión de vuelo , que se pueden ajustar para mostrar información de vuelo según sea necesario. Esto simplifica la operación y navegación de la aeronave y permite a los pilotos centrarse solo en la información más pertinente. También son populares entre las compañías aéreas, ya que generalmente eliminan la necesidad de un ingeniero de vuelo , lo que ahorra costos. En los últimos [ ¿cuándo? ] años, la tecnología también se ha vuelto ampliamente disponible en aviones pequeños.
A medida que las pantallas de los aviones se han modernizado, los sensores que las alimentan también se han modernizado. Los instrumentos de vuelo giroscópicos tradicionales han sido reemplazados por sistemas electrónicos de referencia de actitud y rumbo (AHRS) y computadoras de datos aéreos (ADC), lo que mejora la confiabilidad y reduce los costos y el mantenimiento. Los receptores GPS generalmente están integrados en las cabinas de vidrio.
Las primeras cabinas de cristal, que se encuentran en el McDonnell Douglas MD-80 , el Boeing 737 Classic , el ATR 42 , el ATR 72 y en el Airbus A300-600 y el A310 , utilizaban sistemas de instrumentos de vuelo electrónicos (EFIS) para mostrar únicamente información de actitud y navegación, manteniendo los indicadores mecánicos tradicionales para la velocidad aerodinámica, la altitud, la velocidad vertical y el rendimiento del motor. Los Boeing 757 y 767-200/-300 introdujeron un sistema electrónico de indicación del motor y alerta a la tripulación (EICAS) para monitorear el rendimiento del motor al tiempo que conservaban los indicadores mecánicos para la velocidad aerodinámica, la altitud y la velocidad vertical.
Las cabinas de cristal posteriores, que se encuentran en el Boeing 737NG , 747-400 , 767-400 , 777 , Airbus A320 , Airbus posteriores, Ilyushin Il-96 y Tupolev Tu-204, han reemplazado por completo los indicadores mecánicos y las luces de advertencia en las generaciones anteriores de aeronaves. Si bien los aviones equipados con cabinas de cristal a lo largo de finales del siglo XX todavía conservaban altímetros analógicos , indicadores de actitud y velocidad aerodinámica como instrumentos de reserva en caso de que fallaran las pantallas EFIS, las aeronaves más modernas también han estado utilizando cada vez más instrumentos de reserva digitales, como el sistema de instrumentos de reserva integrados .
Las cabinas de cristal se originaron en los aviones militares a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970; un ejemplo temprano es la aviónica Mark II del F-111D (ordenado por primera vez en 1967, entregado entre 1970 y 1973), que contaba con una pantalla multifunción .
Antes de los años 70, las operaciones de transporte aéreo no se consideraban lo suficientemente exigentes como para requerir equipos avanzados como pantallas electrónicas de vuelo. Además, la tecnología informática no estaba a un nivel que permitiera disponer de dispositivos electrónicos lo suficientemente ligeros y potentes. La creciente complejidad de los aviones de transporte, la llegada de los sistemas digitales y la creciente congestión del tráfico aéreo en los aeropuertos empezaron a cambiar esta situación.
El Boeing 2707 fue uno de los primeros aviones comerciales diseñados con una cabina de cristal. La mayoría de los instrumentos de la cabina eran todavía analógicos, pero se iban a utilizar pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT) para el indicador de actitud y el indicador de situación horizontal (HSI). Sin embargo, el 2707 fue cancelado en 1971 tras dificultades técnicas insuperables y, en última instancia, el gobierno de Estados Unidos dejó de financiar el proyecto.
A mediados de los años 1970, el avión de transporte promedio tenía más de cien instrumentos y controles en la cabina, y los instrumentos de vuelo primarios ya estaban repletos de indicadores, barras transversales y símbolos, y el creciente número de elementos de la cabina competían por el espacio en la cabina y la atención del piloto. [3] Como resultado, la NASA realizó una investigación sobre pantallas que pudieran procesar el sistema de la aeronave en bruto y los datos de vuelo en una imagen integrada y de fácil comprensión de la situación del vuelo, que culminó en una serie de vuelos que demostraban un sistema de cabina de cristal completo.
El éxito del trabajo de la NASA en materia de cabinas de cristal se refleja en la aceptación total de las pantallas de vuelo electrónicas. La seguridad y la eficiencia de los vuelos han aumentado gracias a una mejor comprensión por parte del piloto de la situación de la aeronave en relación con su entorno (o " conciencia situacional ").
A finales de la década de 1990, los paneles de pantalla de cristal líquido (LCD) fueron cada vez más favorecidos entre los fabricantes de aeronaves debido a su eficiencia, confiabilidad y legibilidad. Los paneles LCD anteriores adolecían de mala legibilidad en algunos ángulos de visión y tiempos de respuesta deficientes, lo que los hacía inadecuados para la aviación. Las aeronaves modernas como el Boeing 737 Next Generation , 777 , 717 , 747-400ER , 747-8F , 767-400ER , 747-8 y 787 , la familia Airbus A320 (versiones posteriores), A330 (versiones posteriores), A340-500/600 , A340-300 (versiones posteriores), A380 y A350 están equipados con cabinas de vidrio que constan de unidades LCD. [4]
La cabina de cristal se ha convertido en un equipamiento estándar en aviones de pasajeros , jets de negocios y aviones militares . Se instaló en los transbordadores espaciales Atlantis , Columbia , Discovery y Endeavour de la NASA , y en la nave espacial rusa Soyuz TMA que se lanzó por primera vez en 2002. A finales de siglo, las cabinas de cristal también comenzaron a aparecer en los aviones de aviación general . En 2003, el SR20 y el SR22 de Cirrus Design se convirtieron en los primeros aviones ligeros equipados con cabinas de cristal, que hicieron estándar en todos los aviones Cirrus. En 2005 , incluso los entrenadores básicos como el Piper Cherokee y el Cessna 172 se enviaban con cabinas de cristal como opciones (que casi todos los clientes eligieron), así como muchos aviones utilitarios modernos como el Diamond DA42 . El Lockheed Martin F-35 Lightning II cuenta con una pantalla táctil de "pantalla panorámica de cabina" que reemplaza la mayoría de los interruptores y palancas que se encuentran en la cabina de un avión. El avión civil Cirrus Vision SF50 tiene lo mismo, lo que ellos llaman cabina de cristal "Perspective Touch".
A diferencia de la era anterior de las cabinas de cristal, en la que los diseñadores se limitaban a copiar el aspecto y el funcionamiento de los instrumentos electromecánicos convencionales en tubos de rayos catódicos, las nuevas pantallas representan un verdadero punto de inflexión. Tienen un aspecto y un comportamiento muy similares a los de otras computadoras, con ventanas y datos que se pueden manipular con dispositivos de apuntar y hacer clic. También incorporan información sobre el terreno, cartas de aproximación, el clima, pantallas verticales e imágenes de navegación en 3D.
Los conceptos mejorados permiten a los fabricantes de aviones personalizar las cabinas en mayor medida que antes. Todos los fabricantes involucrados han optado por hacerlo de una forma u otra, como por ejemplo utilizando un trackball , un pad para el pulgar o un joystick como dispositivo de entrada del piloto en un entorno similar a un ordenador. Muchas de las modificaciones que ofrecen los fabricantes de aviones mejoran la conciencia situacional y personalizan la interfaz hombre-máquina para aumentar la seguridad.
Las cabinas de cristal modernas pueden incluir sistemas de visión sintética (SVS) o sistemas de visión de vuelo mejorados (EFVS). Los sistemas de visión sintética muestran una representación tridimensional realista del mundo exterior (similar a un simulador de vuelo ), basada en una base de datos de características geofísicas y del terreno junto con la información de actitud y posición recopilada de los sistemas de navegación de la aeronave. Los sistemas de visión de vuelo mejorados agregan información en tiempo real de sensores externos, como una cámara infrarroja.
Todos los aviones de pasajeros nuevos, como el Airbus A380 , el Boeing 787 y los jets privados como Bombardier Global Express y Learjet , utilizan cabinas de cristal.
Muchos aviones de aviación general modernos están disponibles con cabinas de mando de cristal. Sistemas como el Garmin G1000 están ahora disponibles en muchos aviones de aviación general nuevos , incluido el clásico Cessna 172. Muchos aviones pequeños también pueden modificarse después de la producción para reemplazar los instrumentos analógicos.
Las cabinas de cristal también son populares como una actualización para jets privados y turbohélices más antiguos, como Dassault Falcons , Raytheon Hawkers , Bombardier Challengers , Cessna Citations , Gulfstreams , King Airs , Learjets , Astras y muchos otros. Las empresas de servicios de aviación trabajan en estrecha colaboración con los fabricantes de equipos para abordar las necesidades de los propietarios de estas aeronaves.
En la actualidad, los teléfonos inteligentes y las tabletas utilizan miniaplicaciones o "apps" para controlar de forma remota dispositivos complejos mediante una interfaz de radio WiFi. Estas aplicaciones demuestran cómo se está aplicando la idea de la "cabina de cristal" a los dispositivos de consumo. Entre las aplicaciones se incluyen vehículos aéreos no tripulados de juguete que utilizan la pantalla táctil de una tableta o un teléfono inteligente para utilizar todos los aspectos de la "cabina de cristal" para la visualización de los instrumentos y el control por control electrónico de la aeronave.
La idea de la cabina de cristal apareció en las noticias de las revistas especializadas de los años 80, como Aviation Week y Space Technology , cuando la NASA anunció que reemplazaría la mayoría de los instrumentos de vuelo electromecánicos de los transbordadores espaciales por componentes de cabina de cristal. Los artículos mencionaban cómo los componentes de la cabina de cristal tenían el beneficio adicional de ser unos cientos de libras más ligeros que los instrumentos de vuelo y los sistemas de soporte originales utilizados en los transbordadores espaciales. El transbordador espacial Atlantis fue el primer orbitador en ser equipado con una cabina de cristal en 2000 con el lanzamiento de la STS-101 . Columbia fue el segundo orbitador con una cabina de cristal en la STS-109 en 2002, seguido por el Discovery en 2005 con la STS-114 y el Endeavour en 2007 con la STS-118 .
La nave espacial Orión de la NASA utilizará cabinas de cristal derivadas del Boeing 787 Dreamliner . [5]
Como el funcionamiento de las aeronaves depende de sistemas de cabina de cristal, las tripulaciones de vuelo deben recibir formación para hacer frente a fallos. La familia Airbus A320 ha sufrido cincuenta incidentes en los que se perdieron varias pantallas de vuelo. [6]
El 25 de enero de 2008, el vuelo 731 de United Airlines sufrió un grave apagón en la cabina de cristal, perdiendo la mitad de las pantallas del Monitor Electrónico Centralizado de la Aeronave (ECAM), así como todas las radios, transpondedores, Sistema de Prevención de Colisiones de Tráfico ( TCAS ) e indicadores de actitud. [7] Los pilotos pudieron aterrizar en el aeropuerto de Newark sin contacto por radio en buenas condiciones climáticas y de luz diurna.
Airbus ha ofrecido una solución opcional, que la Junta Nacional de Seguridad del Transporte (NTSB) de EE. UU. ha sugerido a la Administración Federal de Aviación (FAA) de EE. UU. como obligatoria, pero la FAA aún no la ha convertido en un requisito. [8] [ dudoso – discutir ] Hay disponible una hoja informativa preliminar de la NTSB. [9] Debido a la posibilidad de un apagón, los aviones con cabina de cristal también tienen un sistema de instrumentos de reserva integrado que incluye (como mínimo) un horizonte artificial , un altímetro y un indicador de velocidad aerodinámica . Está electrónicamente separado de los instrumentos principales y puede funcionar durante varias horas con una batería de respaldo.
En 2010, la NTSB publicó un estudio realizado sobre 8.000 aeronaves ligeras de aviación general. El estudio concluyó que, si bien las aeronaves equipadas con cabinas de cristal tenían una tasa general de accidentes menor, también tenían una mayor probabilidad de estar involucradas en un accidente mortal. [9] El presidente de la NTSB dijo en respuesta al estudio: [10]
El entrenamiento es claramente uno de los componentes clave para reducir la tasa de accidentes de aviones ligeros equipados con cabinas de cristal, y este estudio demuestra claramente la importancia de vida o muerte que tiene un entrenamiento adecuado en estos sistemas complejos... Si bien las innovaciones tecnológicas y las herramientas de gestión de vuelo que los aviones equipados con cabinas de cristal aportan a la comunidad de la aviación general deberían reducir la cantidad de accidentes fatales, desafortunadamente no hemos visto que eso suceda.
de la década de 1970, las operaciones de transporte aéreo no se consideraban lo suficientemente exigentes como para requerir equipos avanzados como pantallas de vuelo electrónicas. Sin embargo, la creciente complejidad de los aviones de transporte, la llegada de los sistemas digitales y la creciente congestión del tráfico aéreo alrededor de los aeropuertos comenzaron a cambiar eso. Agregó que el avión de transporte promedio a mediados de la década de 1970 tenía más de 100 instrumentos y controles de cabina, y los instrumentos de vuelo primarios ya estaban abarrotados de indicadores, barras transversales y símbolos. En otras palabras, el creciente número de elementos de la cabina competían por el espacio de la cabina y la atención del piloto.
Según Airbus, hasta mayo de 2007 se habían producido 49 sucesos similares a los del vuelo 731 de United Airlines y de UK en los que la falla de los buses eléctricos provocó la pérdida de las pantallas de vuelo y de varios sistemas de la aeronave.
