El Programa Capstone fue un programa de seguridad aérea financiado por el gobierno de los Estados Unidos para el estado de Alaska , centrándose principalmente en las zonas rurales del estado. Este esfuerzo conjunto (entre la Administración Federal de Aviación (FAA), la Asociación de Pilotos de Alaska, operadores comerciales, la Universidad de Alaska , MITRE Corporation , algunos fabricantes de aviónica y pilotos individuales) redujo la tasa de accidentes en la parte oriental de Alaska en aproximadamente un 40%. . [1]
El programa se desarrolló desde 1999 hasta 2006, cuando la FAA lo integró en el programa nacional de transmisión y vigilancia dependiente automática (ADS-B).
Alaska es el estado más grande de los Estados Unidos en superficie, pero es uno de los más pequeños en población. A finales de la década de 1990, una de cada 58 personas en el estado era piloto, con seis aviones por cada diez pilotos. [2] Con una infraestructura de carreteras y ferrocarriles muy limitada, la aviación surgió como el sistema de transporte esencial (y en la mayoría de los lugares el único). Sin embargo, la infraestructura vital que respalda la aviación no cumplió con los estándares comúnmente esperados o encontrados en otros lugares de Estados Unidos.
El duro entorno de Alaska contribuyó a un promedio de un accidente aéreo cada dos días y una muerte relacionada con accidentes cada nueve días. Más de un tercio de los accidentes anuales de pasajeros aéreos en Estados Unidos ocurrieron en Alaska, y más del diez por ciento de los pilotos profesionales que trabajaban allí no sobrevivirían a una carrera de treinta años.
A principios de 1997, la Administración Federal de Aviación de Estados Unidos (FAA) comenzó a desarrollar una propuesta titulada "Vuelo 2000". Esta propuesta preveía un despliegue rápido y una demostración de campo de capacidades de aviónica avanzada que condujeran a la implementación del vuelo libre . La propuesta no fue bien recibida por todos los segmentos de la industria de la aviación, y el Comité Selecto de Vuelo Libre de la RTCA (Comisión Técnica de Radio para Aeronáutica) de la industria respaldó un enfoque revisado que incluía la mayoría de las actividades del programa Vuelo 2000. El enfoque revisado se documentó en la "Hoja de ruta conjunta del gobierno y la industria para mejorar las operaciones de vuelo libre".
Dentro de la región de Alaska, el Vuelo 2000 sirvió como "piedra angular" para muchas iniciativas adicionales, proporcionando un marco común para la planificación, coordinación, enfoque y dirección con respecto al desarrollo del futuro Sistema Nacional del Espacio Aéreo (NAS). En un estudio de seguridad de Alaska de la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte (NTSB) de marzo de 1995, se recomiendan algunas iniciativas adicionales "impulsadas por la tecnología" que apoyan el Vuelo 2000 , indisolublemente ligadas a la propuesta anterior. Como ejemplo, los sistemas adicionales de observación meteorológica de la aviación que la NTSB solicitó en Alaska se basan en el elemento del Sistema de información de vuelo del Vuelo 2000 para proporcionar la información desarrollada a través de un enlace de datos al piloto.
Un objetivo clave del Vuelo 2000 fue acelerar la implementación y el uso de tecnología moderna; sin embargo, las incertidumbres que rodearon ese programa en realidad desaceleraron la transición. Varios instaladores de aviónica de Alaska informaron que los clientes que buscaban adquirir equipos GPS posponían sus inversiones mientras esperaban el vuelo 2000.
Dentro de Alaska, Capstone vinculó varias iniciativas para coordinar entre la FAA, la comunidad y la industria. Capstone describió el proceso y el alcance para actualizar la infraestructura operativa con aeropuertos , productos meteorológicos, comunicaciones y sistemas basados en GPS.
Un objetivo importante era mejorar la seguridad en Alaska y al mismo tiempo ofrecer eficiencias a los operadores. Muchos accidentes podrían eliminarse mejorando el conocimiento de la situación tanto para los pilotos como para los controladores . Por esta razón, la Región de Alaska apoyó los esfuerzos para mejorar el NAS y convertirlo en un banco de pruebas para nuevas tecnologías. Un estudio de 112 accidentes de compañías aéreas durante un período de tres años en Alaska indicó una probable mejora de la seguridad del 38% gracias a la tecnología moderna.
El Programa de Mejoras Operativas de Vuelo Libre (FFOEP) identificó nueve mejoras. Aunque no estaba previsto que el despliegue sobre el terreno de estas mejoras comenzara en Alaska hasta el año fiscal 2000, un despliegue temprano limitado estaba al alcance y era muy deseable. Se pensó que el despliegue temprano tendría un efecto positivo en la seguridad, crearía una infraestructura que permitiría el desarrollo de procedimientos iniciales, familiarizaría a las tripulaciones de vuelo , controladores e instaladores de aviónica con equipos y conceptos modernos, y abordaría cuestiones y procedimientos de certificación antes del inicio real de la evaluación de la FFOEP. El despliegue temprano también serviría para validar el concepto general identificado en la Hoja de Ruta conjunta Gobierno/Industria.
Durante el año fiscal 1999, el programa "Capstone" de la región de Alaska unió tres de los nueve elementos principales identificados en la "Hoja de ruta conjunta del gobierno y la industria para mejoras operativas de vuelos libres" con dos iniciativas de seguridad del estudio de seguridad de Alaska de la NTSB de marzo de 1995. Las mejoras operativas incluidas en el Proyecto Capstone son:
El concepto de realizar una demostración en el mundo real de estas y otras capacidades en Alaska se propuso originalmente para su inclusión en el Programa Vuelo 2000 de la FAA.
La Región de Alaska identificó los siguientes elementos del FFOEP y mejoras de seguridad relacionadas de la NTSB para un despliegue limitado en el año fiscal 1999:
El programa Capstone constaba de dos fases en diferentes zonas geográficas de Alaska. La Fase 1, que fue concebida en 1998 e implementada en 1999, se centró en el área del delta Yukon-Kuskokwim (Y-K) en el suroeste de Alaska. La Fase 2, que comenzó en 2001, abarcó el sudeste de Alaska. La Fase 3 se implementaría en todo el estado utilizando las tecnologías desarrolladas y probadas en las Fases 1 y 2.
El área del delta Y-K en el suroeste de Alaska, el punto focal de las actividades de la Fase 1 de Capstone, tipificó la mayor parte del estado en términos de infraestructura de transporte. No había carreteras que conectaran las más de cincuenta aldeas en el área de 260.000 km2 (100.000 millas cuadradas ) , e incluso dentro de las aldeas había pocas carreteras. La comunidad de Betel , el centro de aviación y el asentamiento más grande de la zona, tenía sólo 15 millas (24 kilómetros) de caminos en su mayoría sin pavimentar.
En la Fase 1, una flota de pequeños aviones comerciales evaluó los beneficios de seguridad de las tecnologías durante las operaciones diarias en Alaska. Los aviones estaban equipados con receptores GPS con capacidad para reglas de vuelo por instrumentos (IFR), un sistema de enlace de datos de transceptor de acceso universal (UAT) que permitía la vigilancia automática dependiente - transmisión (ADS-B) y el servicio de información de vuelo (FIS), incluido el tiempo real. clima y una pantalla multifunción (MFD) que muestra el terreno, otras aeronaves ADS-B, gráficos meteorológicos y datos de texto. El paquete de aviónica se instaló en 200 aviones utilizados para vuelos diarios, chárter y correo en el suroeste de Alaska. La aviónica mejoró la conciencia situacional del piloto con el objetivo principal de prevenir el vuelo controlado contra el terreno (CFIT) y los accidentes en el aire.
La falta de una infraestructura IFR utilizable y cobertura de radar combinada con las duras condiciones climáticas hicieron que Alaska tuviera una alta tasa de accidentes CFIT. Los pilotos, que partían hacia destinos únicamente VFR con la intención de mantener la separación visual con el terreno o el agua, continuaron volando hacia su destino después de encontrar condiciones climáticas marginales que normalmente implicarían operaciones de vuelo por instrumentos. La función de reconocimiento del terreno de la aviónica Capstone proporcionó funcionalidad de proximidad al suelo. La función de terreno mostraba el terreno a través de una intuitiva pantalla en color de alta resolución que utiliza negro, verde, amarillo y rojo para indicar la proximidad del terreno a la aeronave. La aviónica monitoreó continuamente la altitud de la aeronave, la posición derivada del GPS, la velocidad sobre el terreno, la ruta de vuelo y comparó estos datos con una base de datos incorporada de elevación del terreno. La pantalla proporcionaba automáticamente un aviso de terreno al piloto si la aeronave estaba a dos minutos de un encuentro cercano con el suelo.
En segundo lugar después de los accidentes CFIT estaban las colisiones en el aire. Capstone intentó abordar este problema mediante el uso de tecnología ADS-B para reducir las colisiones aéreas. Las aeronaves equipadas con ADS-B transmiten continuamente su posición ya sea que estén volando o rodando en la superficie del aeropuerto. Mostrado en la pantalla multifunción, ADS-B les dio a los pilotos una visión clara del resto del tráfico ADS-B a su alrededor. Cuando los aviones Capstone volaron a un área de servicio de radar, como la que existe en Anchorage, una capacidad llamada Servicio de Información de Tráfico – Transmisión (TIS–B) también mostró aviones que no eran ADS–B en el MFD.
Se instaló una red de estaciones terrestres de enlace de datos en once instalaciones militares de uso conjunto y de la FAA existentes en la región de la Fase 1, y se conectó a través de sistemas de comunicaciones existentes al Centro de control de tráfico de rutas aéreas de Anchorage . El sistema de seguimiento de radar automatizado Micro Enroute (Micro-EARTS) existente había sido programado para representar objetivos ADS-B en las pantallas del controlador de tránsito aéreo fusionados con objetivos de radar. Los informes de posición de las aeronaves ADS-B también se pusieron a disposición de los controladores de tráfico del aeropuerto en Bethel y de los operadores de aviones comerciales a través de Internet con fines de seguimiento de vuelos.
Como parte de la iniciativa Capstone inicial, la FAA compró, instaló y mantuvo la aviónica durante el período de evaluación de 5 años. A cambio, los participantes ayudaron al programa proporcionando datos de evaluación para que los beneficios operativos y de seguridad pudieran identificarse y documentarse. La propiedad de la aviónica se transfirió a los operadores participantes en diciembre de 2004. La evaluación inicial se concentró en un medio asequible para reducir el CFIT y proporcionar al piloto un medio mejorado para ver el tráfico cercano y recibir el clima actual en la cabina.
El programa Capstone brindó capacitación a pilotos, operadores, inspectores de seguridad, especialistas en control de tráfico aéreo y técnicos para garantizar que se obtuvieran los mayores beneficios resultantes de las actividades de evaluación. Para respaldar esta tecnología, se prepararon y publicaron 19 procedimientos GPS autónomos de aproximación por instrumentos que no son de precisión para pistas de diez aeropuertos de aldeas remotas dentro del área de evaluación de la Fase 1. Además, se instaló en estos aeropuertos un sistema automatizado de observación meteorológica (AWOS) para permitir a las compañías aéreas utilizar los nuevos procedimientos de aproximación por instrumentos GPS de no precisión.
Los límites naturales del Delta Y-K limitaron la operación de la mayoría de los aviones participantes al área, con Bethel como centro de operaciones, y también limitan la cobertura del radar por debajo de 6,000 pies (desde el nivel del mar). Capstone proporcionó una infraestructura IFR para Bethel y nueve aeropuertos adicionales en el delta Y-K, e hizo posible una cobertura ADS-B similar a un radar en toda el área. Para permitir que los servicios de tránsito aéreo (ATS) utilicen ADS–B en el entorno sin radar de Bethel, el equipo del Centro de control de tráfico de rutas aéreas de Anchorage se modificó para mostrar datos de ADS–B junto con el radar disponible en la pantalla del controlador de tránsito aéreo.
Para documentar los resultados, Capstone contó con la ayuda de la Universidad de Alaska en Anchorage (UAA) y MITRE Corporation . La universidad documentó una línea de base de las operaciones actuales y realizó un seguimiento, evaluó y documentó las mejoras a medida que ocurrieron. La UAA también proporcionó capacitación a la tripulación sobre el equipo de aviónica Capstone. Los resultados iniciales mostraron una reducción del 40 por ciento en los accidentes como resultado del Programa Capstone.
En la Fase 2, el Programa Capstone concentró esfuerzos en el área de terreno limitado del sudeste de Alaska. Nuevamente, en asociación con la industria de la aviación, Capstone trabajó para mejorar la seguridad y el acceso a esa área utilizando las lecciones aprendidas del programa de la Fase 1 en el Delta Y–K, además de incorporar otras tecnologías para mejorar aún más la capacidad de vigilancia y navegación. La Fase 2 también incluyó una demostración de tecnología destinada a reducir el potencial de accidentes por incursiones en la pista . Además del CFIT y las preocupaciones en el aire, uno de los elementos críticos necesarios en el sudeste de Alaska era una infraestructura IFR utilizable.
El sudeste de Alaska es un entorno muy accidentado de montañas y océano. Las islas boscosas crean el famoso Pasaje Interior del estado . En muchas zonas, el océano llega directamente a la base de altas y majestuosas montañas coronadas por glaciares y campos de hielo . Aunque el acceso a la mayoría de los asentamientos en el sudeste está disponible en barco, el largo tiempo de viaje lo hace poco práctico para el uso diario y de emergencia. Un viaje de menos de dos horas desde Ketchikan a Juneau por aire requiere dieciséis horas en barco, y un viaje en ferry desde Bellingham, Washington a Juneau, Alaska, dura más de 50 horas.
Más de 45 comunidades están dispersas por todo el sudeste de Alaska, en islas y en el continente. Juneau, la capital, es la más grande. Sólo tres de las ciudades, Haines , Hyder y Skagway , son accesibles por carretera a través de la autopista Alaska-Canadian . Incluso estos, debido al largo viaje, dependen de la aviación para la mayoría de sus necesidades de transporte.
Volar en esta zona fue muy diferente debido a las limitaciones del terreno. La altitud mínima en ruta (MEA) de las vías aéreas normalmente estaba por encima de las altitudes que la flota de aviones de aviación general podía volar con seguridad sin encontrar condiciones de formación de hielo, incluso en verano.
Las antiguas ayudas a la navegación en ruta requerían sitios terrestres donde hubiera energía disponible y los equipos de mantenimiento tuvieran acceso. Este sistema terrestre dio como resultado una estructura de ruta IFR tradicional que no estaba optimizada para el terreno ni para los usuarios típicos de aeronaves pequeñas en el sudeste de Alaska. La tecnología que cambió esto y colocó las rutas y aproximaciones donde se necesitaban, a bajas altitudes sobre los fiordos , fue el Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS).
El servicio GPS básico no cumplió con los requisitos de precisión, disponibilidad e integridad (la capacidad de un sistema de proporcionar advertencias oportunas a los usuarios o de apagarse cuando no debería usarse para la navegación) críticos para la seguridad del vuelo. Lo fundamental para evaluar un sistema de navegación es su "disponibilidad". Un sistema que no cumple con los estándares prescritos de precisión, integridad u otras especificaciones no está realmente disponible para su uso, aunque incluso la señal GPS sin procesar en Alaska era mejor que los sistemas heredados de la FAA. El tradicional sistema terrestre en ruta de alcance omnidireccional VHF (VOR) y buscador automático de dirección (ADF) tiene una tasa de disponibilidad del 98,5%. La señal GPS tenía una disponibilidad de aproximadamente el 99,9% y estaba disponible en un área mucho más amplia.
Ser capaz de recibir la señal WAAS mejora la precisión básica del GPS a aproximadamente 7 metros (23 pies) vertical y horizontalmente, mejora la disponibilidad del sistema mediante el uso de GEO [ ampliar acrónimo ] que transportan cargas útiles de navegación y proporciona importante información de integridad sobre toda la constelación GPS.
WAAS proporciona el sistema de navegación de seguridad crítica que permitirá al programa Capstone diseñar vías aéreas y accesos donde puedan ser mejor utilizados por la industria de la aviación en el sudeste de Alaska. Capstone utilizó receptores WAAS en todos los aviones participantes. La señal WAAS fue la base para nuevas rutas y procedimientos IFR que fueron diseñados para dar servicio a aviones en vuelo bajo en todo el sudeste de Alaska. Los primeros vuelos de validación de una compañía aérea realizados por Harris Air, ubicados en Sitka, Alaska , tuvieron lugar en marzo de 2005 y resultaron en la aprobación de la FAA.
WAAS proporcionó las garantías de seguridad esenciales para construir un nuevo sistema de gestión del tráfico aéreo y de navegación en EE. UU. basado en tecnología satelital más rentable. La señal WAAS, que está disponible desde hace varios años para usos no críticos, tiene una tasa de disponibilidad del 99,999%. [ cita necesaria ]
Capstone trabajó con la oficina del programa WAAS para ayudar a proporcionar la señal WAAS al equipo Capstone de la Fase 2. La certificación y las instalaciones iniciales de la aviónica WAAS Capstone Fase 2 se llevaron a cabo en 2002.
La introducción de capacidades de navegación y vigilancia basadas en WAAS también requirió nuevas disposiciones reglamentarias. El 13 de marzo de 2003, la FAA aprobó la Parte 97 del Reglamento Federal Especial de Aviación (FAR), que autoriza la navegación IFR en ruta en Alaska basada únicamente en tecnología satelital sin referencia a estaciones terrestres de radionavegación.
También se diseñaron y trazaron nuevas rutas WAAS para dar servicio a todo el estado de Alaska. El conflicto dentro de la Organización de Tráfico Aéreo resultó en que las rutas WAAS fueran NOTAM fuera de servicio y luego eliminadas de los mapas públicos. [ cita necesaria ]
En 2006, la FAA integró el proyecto Alaskan Capstone en el programa nacional de Vigilancia Dependiente Automática - Transmisión (ADS-B). [3]