El módulo de cálculo de navegación del FMS

Introducción

En este apartado hablaremos de las diversas funciones internas que componen un sistema de gestión de vuelo. Para ello, nos centraremos en la funcionalidad básica y las relaciones que son fundamentales para entender el sistema de gestión de vuelo y su papel en las operaciones de la aeronave. Existe una gran diversidad de fabricantes y modelos de estos complejos sistemas, por lo que aquí solo se harán consideraciones de carácter general.

El gestor de vuelo es un sistema muy complejo y en constante evolución. Se espera que en el futuro las funciones básicas como se describe aquí ganen todavía más en complejidad e interacción con el resto de los sistemas de la aeronave incluso cuando está todavía se halle en tierra. El estado real de la aeronave y la trayectoria calculada por el FMS (tanto en el aire como en el suelo) servirán para proporcionar conciencia situacional estratégica con el fin de evitar conflictos en el nuevo sistema de Gestión de Tráfico aéreo.

La transmisión de datos automática de las trayectorias optimizadas y preferidas por el usuario dará lugar a una operación de la aeronave mucho más eficiente. Gracias al concepto PBN y la utilización de la navegación basada en RNP se aumentará considerablemente la capacidad del espacio aéreo. Los métodos innovadores de la industria para comunicar y presentar la información del FMS ayudarán a la tripulación en la construcción del plan de vuelo, facilitando las operaciones y disminuyendo los tiempos entre vuelos. Claramente, el FMS es un sistema clave en el avance hacia los conceptos contenidos en el futuro espacio aéreo CNS.

Navegación

A veces llamado FNC (Flight Navigation Computer). Puede encontrarse integrado con otros sistemas o ser un módulo independiente. Las funciones de este módulos son el cálculo de la posición de la aeronave, la velocidad el ángulo con respecto a la ruta, ángulo de descenso vertical (FPA), drift ángulo, variación magnética, corrección de altitud barométrica ETA, velocidad, fuerza y dirección del viento. Además de permitir la sintonización manual algunos modelos permiten la sintonización automática (Auto Tunning).

Las funciones de este módulo son el cálculo de la posición de la aeronave, la velocidad el ángulo con respecto a la ruta, ángulo de descenso vertical (FPA), drift ángulo, variación magnética, corrección de altitud barométrica ETA, velocidad, fuerza y dirección del viento. Además de permitir la sintonización manual algunos modelos permiten la sintonización automática (Auto Tunning). Los modernos equipos integran también la capacidad multisensor para calcular la posición y la velocidad de la aeronave. Para ello emplean diversos sistemas (GSSS, DME, VOR, IRS) mezclando datos de los más precisos. El sistema entrelaza datos de los sensores de acuerdo con algoritmos internos, y una jerarquía que da prioridad a los sistemas más fiables, para así obtener una posición instantánea de gran precisión.

En la fotografía que sigue se puede ver una pantalla (Display Unit o DU de un E-Jet) dedicada a mostrar la información de navegación. Obsérvese que la pantalla está dividida en dos sectores. En el sector inferior se muestra al piloto la navegación vertical.  

A pesar de ser una representación muy clara de la situación de la aeronave, la precisión para el vuelo de la ruta que se muestra está influida todavía por la señal que recibe el sensor, la precisión del cálculo del navegador de abordo, los errores que pueda tener el sistema de vuelo automático o el error del piloto al mando, etc. Todo esto hace que diferentes aeronaves puedan seguir trayectorias diferentes en procedimientos iguales. Para mitigar esta variedad de trayectorias diferentes las modernas aeronaves trabajan con equipos estandarizados. Se siguen las normas y buenas prácticas de la industria y se entrena a los pilotos consensuadamente dentro de la normativa vigente.

La función de navegación dentro del FMS calcula el estado y posición actual de la aeronave (generalmente en coordenadas geodésicas WGS84) basándose en una serie de cálculos estadísticos o mezcla de diferentes sensores que miden de forma redundante datos de posición y velocidad. El estado actual de la aeronave consiste en:

• Posición tridimensional (latitud, longitud y altura)
• Vector velocidad
• Capacidad de ascenso
• Altura
• Ángulo de derrota, rumbo y rumbo corregido
• Vector del viento
• Cálculo de incertidumbre (EPU o Estimation Position Uncertainty)
• Tiempo

La función de navegación está diseñada para operar con una combinación autónoma de varios sensores de posición y receptores de radioayudas diferentes. La actualización de la posición es automática por medio de los receptores de radioayudas y sirve para calibrar los cálculos de posición y velocidad de los sensores autónomos, que de otra forma podrían degradarse con el paso del tiempo. Esto mantiene una certidumbre sobre la verdadera posición de la aeronave, reduciendo el valor de la EPU. 

Si el cálculo de la posición por medio de DME, VOR o GPS fuese interrumpido temporalmente, la precisión de la navegación todavía se mantendría dentro de unos límites razonables por un espacio de tiempo considerable. Esta capacidad resulta vital para poder operar en ambientes RNAV-RNP, donde se pueden efectuar aproximaciones guiadas y completarlas a pesar de que en medio de la aproximación pueda fallar una fuente primaria de posicionamiento como por ejemplo el GPS. El típico paquete de navegación consiste en:

• Sensores autónomos
• Sistema inercial de referencia (IRS)
• Sistema de datos del aire
• Receptores de navegación
• DME
• VOR/LOC
• GPS

El uso de varios sistemas es a la vez se utiliza para comprobar el estado de todos ellos y para dar fiabilidad a las señales sin procesar recibidas a través de los receptores de las radioayudas, esto asegura además la integridad de la solución final de posición del gestor de vuelo.

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