En aviación , autoland describe un sistema que automatiza completamente el procedimiento de aterrizaje de un vuelo de una aeronave , con la tripulación de vuelo supervisando el proceso. Estos sistemas permiten a los aviones aterrizar en condiciones climáticas que de otro modo serían peligrosas o imposibles de operar.
Algunos aviones de aviación general han comenzado a equiparse con sistemas de "aterrizaje automático de emergencia" que pueden ser activados por los pasajeros o mediante sistemas automatizados de seguimiento 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 quede incapacitada.
Los sistemas de aterrizaje automático fueron diseñados para hacer posible el aterrizaje en condiciones de visibilidad demasiado escasas para permitir cualquier forma de aterrizaje visual, aunque se pueden utilizar en cualquier nivel de visibilidad. Generalmente se utilizan cuando la visibilidad es inferior a 600 metros del alcance visual en la pista y/o en condiciones climáticas adversas, aunque se aplican limitaciones para la mayoría de los aviones; 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 kts, una componente de viento cruzado máxima de 25 kts y un viento cruzado máximo con un motor inoperativo de cinco nudos. También pueden incluir frenado automático hasta detenerse por completo una vez que la aeronave está en tierra, junto con el sistema de freno automático y, a veces, despliegue automático de spoilers y 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, en ocasiones, se utiliza para mantener la velocidad de la aeronave y la tripulación, así como para su objetivo principal de ayudar a una aeronave a aterrizar en condiciones bajas. visibilidad y/o mal tiempo.
Autoland 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 se puede utilizar para el control lateral incluso después del aterrizaje hasta que el piloto desactive el piloto automático . Por razones de seguridad, una vez que el aterrizaje automático esté activado y el sistema de aterrizaje automático haya adquirido las señales del ILS, procederá al aterrizaje sin ninguna intervención adicional.
Sólo se puede desactivar desconectando completamente el piloto automático (esto evita la desactivación accidental del sistema de aterrizaje automático en un momento crítico) o iniciando una maniobra de motor y al aire. Al menos dos y, a menudo, tres sistemas de piloto automático independientes trabajan en conjunto para realizar el aterrizaje automático, proporcionando así 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 estímulos externos funciona muy bien en condiciones de visibilidad reducida y vientos relativamente tranquilos o constantes, pero la tasa de respuesta intencionalmente limitada significa que generalmente no son suaves en sus respuestas a condiciones variables de cizalladura del viento o ráfagas de viento, es decir, no capaz de compensar en todas las dimensiones con la suficiente rapidez para permitir su uso de forma segura.
El primer avión certificado según los estándares 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 CAT IIIB durante 1975. Trident había sido certificado para CAT II el 7 de febrero de 1968. Además de proporcionar aterrizaje automático, balanceo automático en tierra y amplias instalaciones en ruta, el AFCS (Sistema de control de vuelo automático) del Trident también proporcionó sobrepaso automático (giro) que era esencial para Cat. Operación II, guía de balanceo en tierra PVD (pantalla paravisual) para despegue en 100 metros RVR (rango visual de pista) y como respaldo al sistema de control automático del timón ''fail-soft'' durante Cat. aterrizajes IIIB y un monitor de carrera en tierra (GRM) para medir la velocidad de avance y la distancia recorrida como ayuda para estimar los puntos de desvío de la pista y el rodaje. [2]
La capacidad de aterrizaje automático ha experimentado la adopción más rápida en áreas y en aeronaves que frecuentemente deben operar con muy poca visibilidad. Los aeropuertos afectados regularmente por la niebla son los principales candidatos para aproximaciones de Categoría III, e incluir la capacidad de aterrizaje automático en los aviones de pasajeros ayuda a reducir la probabilidad de que se vean obligados a desviarse por el mal tiempo. [3]
Autoland es muy preciso. En su artículo de 1959, [4] John Charnley, entonces Superintendente de la Unidad Experimental de Aterrizaje Ciego (BLEU) del Royal Aircraft Establishment (RAE) del Reino Unido , concluyó una discusión sobre resultados estadísticos diciendo que "Es justo afirmar, por lo tanto, que el sistema automático no sólo aterrizará la aeronave cuando las condiciones meteorológicas impidan al piloto humano, sino que también realizará la operación de forma mucho más precisa".
Anteriormente, los sistemas de aterrizaje automático eran tan caros que rara vez se utilizaban en aviones pequeños. Sin embargo, a medida que se desarrolló la tecnología de visualización, la adición de una pantalla frontal (HUD) permite que un piloto capacitado vuele manualmente la aeronave utilizando señales de guía del sistema de guía de vuelo. Esto reduce significativamente el costo de operar en condiciones de muy baja visibilidad 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 anticipada 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 un clima de Categoría III de la FAA (niebla densa), posible gracias al sistema de guía frontal. [5] [6]
El autoland de la aviación comercial se desarrolló inicialmente en el Reino Unido , como resultado de la frecuente aparición de condiciones de muy baja visibilidad 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 aire relativamente estable. La gravedad de este tipo de niebla se vio exacerbada a finales de los años 1940 y 1950 por la prevalencia de carbón y otras partículas de humo en el aire provenientes de la calefacción y la generación de energía que queman 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 londinenses de la fama cinematográfica) 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 produzca humo.
Durante el período inmediato de posguerra, British European Airways (BEA) sufrió una serie de accidentes durante la aproximación y el aterrizaje con poca visibilidad, lo que hizo que se centrara en los problemas de cómo los pilotos podían aterrizar de forma segura en tales condiciones. Un avance importante se produjo al reconocer que en condiciones de visibilidad tan baja, la muy limitada información visual disponible (luces, etc.) era extraordinariamente fácil de malinterpretar, especialmente cuando el requisito de evaluarla se combinaba con el requisito de volar simultáneamente la aeronave con instrumentos. Esto condujo al desarrollo de lo que ahora se entiende ampliamente como el procedimiento de "enfoque supervisado".
A un piloto se le asigna la tarea de realizar un vuelo instrumental preciso mientras que el otro evalúa las señales visuales disponibles en la altura de decisión , tomando el control para ejecutar el aterrizaje una vez que esté satisfecho de que la aeronave está de hecho en el lugar correcto y en una trayectoria segura para un aterrizaje. El resultado fue una mejora importante en la seguridad de las operaciones en condiciones de baja visibilidad y, como el concepto incorpora claramente amplios elementos de lo que ahora se conoce como gestión de recursos de tripulación (aunque es anterior a esta frase en unas tres décadas), se amplió para abarcar un ámbito mucho más amplio. espectro de operaciones más allá de la simple visibilidad.
Sin embargo, asociado a este enfoque de "factores humanos" estaba el reconocimiento de que los pilotos automáticos mejorados podrían desempeñar un papel importante en los aterrizajes con baja visibilidad. Los componentes de todos los aterrizajes son los mismos e implican la navegación desde un punto en altitud en ruta hasta un punto donde las ruedas están en la pista deseada. Esta navegación se logra utilizando información de señales visuales, físicas y externas o de señales sintéticas, como instrumentos de vuelo. En todo momento deberá existir información total suficiente para asegurar que la posición y trayectoria (vertical y horizontal) de la aeronave son correctas.
El problema con las operaciones de baja visibilidad es que las señales visuales pueden reducirse efectivamente a cero y, por lo tanto, existe una mayor dependencia de la información "sintética". El dilema al que se enfrentaba BEA era encontrar la manera de operar sin señales, porque esta situación se producía en su red con mucha mayor frecuencia que en la de cualquier otra aerolínea. Fue particularmente frecuente en su base de operaciones, Londres Heathrow, que efectivamente podía permanecer cerrado durante días seguidos.
Las instalaciones de investigación de aviación del gobierno del Reino Unido, incluida la Unidad Experimental de Aterrizaje Ciego (BLEU), se establecieron durante 1945/46 en RAF Martlesham Heath y RAF Woodbridge para investigar todos los factores relevantes. El personal técnico de vuelo de BEA estuvo muy involucrado en las actividades de BLEU en el desarrollo de Autoland para su flota Trident desde finales de la década de 1950. El trabajo incluyó análisis de estructuras de niebla, percepción humana, diseño de instrumentos y señales de iluminación, entre muchos otros. Después de otros accidentes, este trabajo también condujo al desarrollo de mínimos de operación de aeronaves en la forma que los conocemos hoy. En particular, llevó al requisito de que se debe informar que hay una visibilidad mínima disponible 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 fallas" para determinar la probabilidad de eventos de falla surgió aproximadamente en este período.
El concepto básico de aterrizaje automático surge del hecho de que se podría configurar un piloto automático para rastrear una señal artificial, como un haz del Sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS), con mayor precisión que un piloto humano, sobre todo debido a las insuficiencias de los sistemas electromecánicos. Instrumentos de vuelo de la época. Si el haz del ILS pudiera rastrearse a una altura más baja, entonces claramente la aeronave estaría más cerca de la pista cuando alcanzara el límite de usabilidad del ILS, y más cerca de la pista se requeriría menos visibilidad para ver suficientes señales para confirmar la posición de la aeronave y trayectoria. Con un sistema de señal angular como el ILS, a medida que disminuye la altitud, se deben disminuir todas las tolerancias (tanto en el sistema de la aeronave como en la señal de entrada) para mantener el grado de seguridad requerido.
Esto se debe a que otros factores (las 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 una pequeña corrección de rumbo necesita 10 segundos para efectuarse a 180 nudos , se necesitarán 3000 pies. Será posible si se inicia a 300 pies de altura, pero no a 100 pies. En consecuencia, a menor altura sólo se puede tolerar una corrección de rumbo menor y el sistema necesita ser más preciso.
Esto impone el requisito de que el elemento de guía terrestre cumpla con normas específicas, así como los elementos aéreos. Por lo tanto, si bien una aeronave puede estar equipada con un sistema de aterrizaje automático, será totalmente inutilizable sin el entorno terrestre adecuado. Del mismo modo, requiere una tripulación entrenada en todos los aspectos de la operación para reconocer posibles fallos en los equipos tanto aéreos como terrestres, y reaccionar adecuadamente, para poder utilizar 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 3 elementos del aterrizaje: el equipo de la aeronave, el entorno terrestre y la tripulación. El resultado de todo esto es crear una gama de equipos de baja visibilidad, en los que el piloto automático de aterrizaje automático de un avión es sólo un componente.
El desarrollo de estos sistemas se realizó reconociendo que, si bien el ILS sería la fuente de guía, el ILS en sí contiene elementos laterales y verticales que tienen características bastante diferentes. En particular, el elemento vertical (pendiente de planeo) se origina en el punto de toma de contacto proyectado de la aproximación, es decir, normalmente a 1000 pies del inicio de la pista , mientras que el elemento lateral (localizador) se origina más allá del otro extremo. Por lo tanto, la senda de planeo transmitida se vuelve irrelevante poco después de que la aeronave haya alcanzado el umbral de la pista y, de hecho, la aeronave tiene, por supuesto, que entrar en su modo de aterrizaje y reducir su velocidad vertical bastante tiempo antes de pasar el transmisor de la senda de planeo . Las imprecisiones en el ILS básico se podían ver en que era adecuado para su uso únicamente hasta 200 pies (Cat I) y, de manera similar, ningún piloto automático era adecuado ni estaba aprobado para su uso por debajo de esta altura.
Sin embargo, la guía lateral del localizador ILS se podría utilizar hasta el final de la carrera de aterrizaje y, por lo tanto, se utiliza para alimentar el canal del timón del piloto automático después del aterrizaje. A medida que el avión 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 más significativo es que la seguridad de la aeronave sigue dependiendo del ILS durante el despliegue. Además, cuando rueda fuera de la pista y baja por cualquier calle de rodaje paralela, él mismo actúa como reflector y puede interferir con la señal del localizador. Esto significa que puede afectar la seguridad de cualquier avión siguiente que todavía utilice el localizador. En consecuencia, no se puede permitir que dichas aeronaves confíen en esa señal hasta que la primera aeronave esté bien alejada de la pista y de la "zona protegida de categoría 3".
El resultado es que cuando se llevan a cabo estas 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 muy transitados, 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, sólo pueden realizarse cuando las aeronaves, las tripulaciones, el equipo terrestre y el control del tráfico aéreo y terrestre cumplen con requisitos más estrictos de lo normal.
Los primeros aterrizajes automáticos de "desarrollo comercial" (a diferencia de la pura experimentación) se lograron al darse cuenta de que las trayectorias vertical y lateral tenían reglas diferentes. Aunque la señal del localizador estaría presente durante todo el aterrizaje, en cualquier caso se tuvo que ignorar la senda de planeo antes del aterrizaje. Se reconoció que si la aeronave hubiera 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 dejara de ser confiable (es decir, a 200 pies), y el uso de la información de cabeceo derivada de los últimos segundos de vuelo aseguraría, en el grado requerido de confiabilidad, que la velocidad de descenso (y por lo tanto la adherencia). al perfil correcto) permanecería constante. Esta fase " balística " terminaría en la altura cuando fuera necesario aumentar el cabeceo y reducir la potencia para entrar en la zona de aterrizaje. El cambio de tono se produce sobre la pista en los 1000 pies horizontales entre el umbral y la antena de senda de planeo, por lo que puede activarse con precisión mediante un radioaltímetro.
Autoland se desarrolló por primera vez en aviones BLEU y RAF como el English Electric Canberra , Vickers Varsity y Avro Vulcan , y más tarde para la flota Trident de BEA , que entró en servicio a principios de los años 1960. El Trident era un avión trimotor 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 hacer frente a 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 fue este diseño el que tenía triple redundancia.
Este piloto automático utilizó tres canales de procesamiento simultáneos, cada uno de los cuales daba una salida física. El elemento de seguridad se proporcionó mediante un procedimiento de "votación" mediante interruptores de torsión, mediante el cual se aceptó que en el caso de que un canal difiriera de los otros dos, se podría descontar la probabilidad de dos fallas simultáneas similares y los dos canales estarían de acuerdo. "votaría menos" y desconectaría el tercer canal. Sin embargo, este sistema de triple votación no es de ninguna manera la única manera de lograr una redundancia y confiabilidad adecuadas y, de hecho, poco después de que BEA y de Havilland decidieran seguir ese camino, se organizó una prueba paralela utilizando un sistema "doble-doble". ", elegido por BOAC y Vickers para el avión de largo alcance cuatrimotor 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 fueron, de hecho, aterrizajes automáticos completos, sino que se denominaron "auto-flare". En este modo, el piloto controlaba manualmente los ejes de balanceo y guiñada mientras que el piloto automático controlaba el "flare" o cabeceo. A menudo, estos se realizaban 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 balanceo, y aunque la desconexión normal del piloto automático se realizaba mediante un botón de control convencional, también era posible desactivar el canal de balanceo 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 completamente el piloto automático con el botón del pulgar, pidió al segundo oficial que desconectara únicamente el canal de balanceo. Luego, el segundo oficial controló la trayectoria de vuelo lateral manualmente mientras monitoreaba 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 suena como si pudiera agregar un elemento de riesgo en la práctica, por supuesto, en principio no es diferente a un piloto de capacitación que monitorea el manejo de un alumno durante la capacitación o calificación en línea.
Habiendo demostrado la confiabilidad y precisión de la capacidad del piloto automático para ensanchar la aeronave de manera segura, los siguientes elementos debían agregar un control similar del empuje. Esto se hizo mediante una señal de radioaltímetro que llevó los servos del acelerador automático a una configuración de vuelo inactivo. A medida que la precisión y fiabilidad del localizador ILS terrestre fue aumentando paso a paso, se permitió dejar el canal de balanceo activado durante más y más tiempo, hasta que en realidad el avión dejó de estar en el aire y se realizó un aterrizaje completamente automático. de hecho se ha completado. El primer aterrizaje de este tipo en un BEA Trident se logró en RAE Bedford (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 aviones, pero los principales clientes fueron aquellas aerolíneas, principalmente europeas, cuyas redes se vieron gravemente afectadas por la niebla de radiación. Los primeros sistemas de aterrizaje automático necesitaban una masa de aire relativamente estable y no podían funcionar en condiciones de turbulencia y, en particular, ráfagas de viento cruzado. En América del Norte , generalmente se daba el caso de que la visibilidad reducida, pero no nula, se asociaba a menudo con estas condiciones, y si la visibilidad realmente se volviera casi nula, por ejemplo, debido a ventiscas de nieve u otras precipitaciones , las operaciones serían imposibles por otras razones.
Como resultado, ni las aerolíneas ni los aeropuertos dieron alta prioridad a las operaciones con la visibilidad más baja. El suministro del equipo terrestre necesario (ILS) y los sistemas asociados para las operaciones de Categoría 3 era casi inexistente y los principales fabricantes no lo consideraban una necesidad básica para los aviones nuevos. En general, durante las décadas de 1970 y 1980, estaba disponible si un cliente lo quería, pero a un precio tan alto (debido a ser un artículo de producción reducida) que pocas aerolíneas podían ver una justificación de costos para ello.
Esto llevó a British Airways a la situación absurda de que, como cliente de lanzamiento del Boeing 757 para reemplazar al Trident, el nuevo avión "avanzado" tenía una capacidad de operaciones en todo clima inferior en comparación con la flota que se estaba desguazando. Una indicación de esta división filosófica es el comentario de un vicepresidente senior de Boeing de que no podía entender por qué British Airways estaba tan preocupada por la certificación de categoría 3, cuando en aquel momento sólo había dos o tres pistas adecuadas en Norteamérica en las que podría utilizarse plenamente. Se señaló que British Airways tenía 12 pistas de este tipo sólo en su red nacional, cuatro de ellas en su base principal de Heathrow.
En las décadas de 1980 y 1990, hubo una presión creciente a nivel mundial por parte de las aerolíneas clientes para al menos algunas mejoras en las operaciones de baja visibilidad; tanto por la regularidad de los vuelos como por consideraciones 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 el peor de los casos. zonas afectadas. La mejora de la aviónica significó que la tecnología se volvió más barata de implementar y los fabricantes elevaron el estándar de precisión y confiabilidad "básica" del piloto automático. El resultado fue que, en general, los nuevos aviones de pasajeros más grandes pudieron ahora absorber los costos de al menos los sistemas de aterrizaje automático de Categoría 2 en su configuración básica.
Al mismo tiempo, las organizaciones piloto a nivel mundial abogaban por el uso de sistemas Head Up Display principalmente desde el punto de vista de la seguridad. Muchos operadores en entornos no sofisticados y 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 de baja visibilidad, como un sistema "híbrido" que utilizaba un sistema de aterrizaje automático de confiabilidad relativamente baja monitoreado por los pilotos a través de un HUD. Alaska Airlines fue líder en este enfoque y llevó a cabo un gran trabajo de desarrollo con Flight Dynamics y Boeing a este respecto.
Un problema importante con este enfoque fue que las autoridades europeas se mostraron muy reacias a certificar tales esquemas, ya que socavaban los conceptos bien probados de sistemas de autoland "puros". Este impasse se rompió cuando British Airways se involucró como cliente potencial del Regional Jet de Bombardier , que no podía acomodar un sistema completo de aterrizaje automático Cat 3, pero estaría obligado a 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 finalmente nunca compró 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.
La rueda dio un giro completo en diciembre de 2006, cuando el aeropuerto Heathrow de Londres se vio afectado durante un largo período por una densa niebla. Este aeropuerto estaba operando a su 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 significó una reducción importante en la capacidad de aproximadamente 60 a 30 aterrizajes por hora. Dado que 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, como 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 otros aviones. La función se activa mediante un botón rojo vigilado en la aviónica Garmin G3000 , que evalúa los vientos, el clima y las reservas de combustible para seleccionar un aeropuerto de desvío adecuado y asume los controles de la aeronave para aterrizar, informa al ATC y muestra instrucciones a los ocupantes. [7]
Un avión turbohélice monomotor 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. Al brindar acceso a más de 9000 pistas de más de 4500 pies (1400 m), se ofrece a partir de 2020 por 170.000 dólares, incluido el equipo adicional. También fue certificado para el avión monomotor Cirrus Vision SF50 ese mismo año, que aterrizó en pistas de más de 5.836 pies (1.779 m), el SOCATA-Daher TBM 900 , y eventualmente será certificado en otros aviones. [7]
En junio de 2021, el sistema Garmin Autoland ganó el Trofeo Collier 2020 , por "el mayor logro en aeronáutica o astronáutica en América" durante el año anterior. [8]
Un sistema de aterrizaje automático típico consta de una radio ILS (receptor de senda de planeo integrado, receptor de localizador y quizás también receptor de 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. El objetivo de esta " bengala " es reducir la energía de la aeronave, reduciendo la sustentación y permitiéndole asentarse en la pista.
Para CAT IIIc, la computadora de control de vuelo continuará aceptando desviaciones del localizador y usará el timón para mantener la aeronave en el localizador (que está alineado con la línea central de la pista). Al aterrizar, los spoilers se desplegarán (estas son superficies en la parte superior). del ala hacia el borde de fuga) 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 antideslizante 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 a la computadora de control de vuelo.
Desde una perspectiva de seguridad de aviónica, un aterrizaje CAT IIIc es el peor de los casos para el análisis de seguridad porque una falla de los sistemas automáticos desde el enderezamiento hasta el lanzamiento podría fácilmente resultar en un "duro sobre" (donde una superficie de control se desvía completamente en una dirección.) Esto sucedería tan rápido que es posible que la tripulación de vuelo no responda 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 sola falla de cualquier parte del sistema (falla activa) y se pueda detectar una segunda falla, momento en el cual el sistema de aterrizaje automático se apagará solo. (desacoplar, fallar pasivo).
Una forma de lograrlo 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, un ordenador puede declararse defectuoso y, si es posible, desconectarse.
Cuando el piloto activa el sistema (antes de capturar el localizador o la senda de planeo), las computadoras de control de vuelo realizan una extensa serie 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 tiene un error, se presentará una indicación como "SÓLO APROXIMACIÓN" 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, entonces el modo del sistema de aterrizaje automático cambiará a "CAPTURA DEL LOCALIZADOR". La computadora de control de vuelo convertirá la aeronave en el localizador y volará a lo largo del localizador. Una aproximación típica hará que la aeronave llegue "por debajo de la senda de planeo" (guía vertical), de modo que el avión vuele 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 volará la aeronave a lo largo de los haces del localizador y la senda de planeo.
Las antenas de estos sistemas no se encuentran en el punto de aterrizaje de la pista, y el localizador se encuentra a cierta distancia más allá de la pista. A una distancia predefinida sobre el suelo, la aeronave iniciará la maniobra de enderezamiento, mantendrá el mismo rumbo y se asentará en la pista dentro de la zona de aterrizaje designada.
Si el sistema de aterrizaje automático pierde la 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 optar por continuar como una aproximación CAT II o si esto no es posible debido al clima. condiciones, entonces la tripulación necesitaría iniciar una maniobra de motor y al aire y dirigirse a un aeropuerto alternativo.
Si ocurre una sola falla por debajo de la altura de decisión, se mostrará "AUTOLAND FAULT"; en ese punto, la aeronave se compromete a aterrizar y el sistema de aterrizaje automático permanecerá activado, controlando la aeronave en solo dos sistemas hasta que el piloto complete el despliegue y detenga la aeronave por completo en la pista o salga de la pista hacia una calle de rodaje. Esto se denomina "activo ante fallos". En este estado, el sistema de aterrizaje automático está a "un fallo" de desconectarse, por lo que la indicación "FALLO DE ATERRIZAJE AUTOMÁTICO" debe informar a la tripulación de vuelo que supervise el comportamiento del sistema con mucho cuidado y esté lista para tomar el control de inmediato.
El sistema aún no está activo 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 desconectará ambas computadoras (falla pasiva), 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 desconectarse.
Durante el diseño del sistema, se combinan los números 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 la antorcha hasta el lanzamiento, se utiliza este tiempo de exposición y la probabilidad general de falla debe ser inferior a uno en un millón. [9]