jueves, 27 de octubre de 2016

Legislación y diseño de aeronaves

El proceso por el cual se diseña un avión comercial es complejo y largo. Los diseños de aviones dependen de muchos factores, entre ellos se encuentran los requerimientos y protocolos de seguridad que dictan las autoridades aeronáuticas. Estos protocolos son muy restrictivos y al superarlos se obtiene el certificado de aeronavegabilidad. En Europa la autoridad aeronáutica es la Agencia Europea de Seguridad Aérea EASA.


Requisitos de certificación de la aeronave

Los requisitos de certificaciones de aeronaves se derivan del Anexo 8 de la OACI "Aeronavegabilidad" y el Doc. 9760 "Manual de aeronavegabilidad" Volumen II "Diseño y mantenimiento de la aeronavegabilidad". Cada Estado contratante a continuación, establece sus propios reglamentos aplicables que pueden incluso ser más restrictivos que las normas internacionales y prácticas recomendadas por la OACI. En el caso Europeo es la EASA la que se encarga de ello. ESta Agencia de seguridad aérea emite las famosas "CS" (Certification Specification) o especificaciones de certificación. Esto es, las normas que un fabricante de aeronaves o productos aeronáuticos debe de cumplir para poder volar en cielo europeo.

Para los interesados en el tema de la aeronavegabilidad y certificación de aeronaves recomiendo un texto muy ilustrativo que habla de ello en nuestro idioma. Se trata del libro de Cristina Cuerno Rejado de la editorial Paraninfo "aeronavegabilidad y certificación de aeronaves". 

Pinchar en la imagen para ver el interior en Google Books

Este libro Presenta la información necesaria para llevar a cabo la certificación de aeronaves de acuerdo a las normas de aeronavegabilidad contenidas en códigos internacionales, de forma que, permita comprender y conocer estos conceptos con un cierto grado de profundidad, pero sin caer en la tentación de convertirse en un manual de certificación. Se desarrolla un análisis comparativo de dichos códigos y de los procesos de certificación de aeronaves y sus elementos, así como de las organizaciones dedicadas al diseño y al mantenimiento. Los contenidos están actualizados, de acuerdo al Reglamento Base de EASA de febrero de 2008.

Comparación de los Reglamentos de la UE y EE.UU.

En los EE.UU. y la UE, los procedimientos para la certificación de productos aeronáuticos y las aprobaciones de organización relacionadas se publican en las FAR (Federal Aviation regulations) Parte 21 en los Estados Unidos y en el Reglamento CE 1702/2003 en Europa. Además de estos procedimientos, los requisitos y especificaciones para la certificación de cada categoría de productos se publican en diferentes regulaciones y especificaciones de certificación.

La diferencia fundamental entre el sistema de EE.UU. y la UE a este respecto es que las especificaciones de certificación publicadas por la EASA son normas técnicas no vinculantes. Sin embargo, el cumplimiento de las CS (Certification Specification) es una condición necesaria para la obtención de la aprobación o certificación reglamentaria pertinente. Por lo tanto, el material publicado en las CS puede ser considerado como de obligatorio cumplimiento para todos los estados miembros. La siguiente lista muestra una lista de las normas de aeronavegabilidad (US) y especificaciones certificaciones (UE) aplicables a diferentes categorías de aeronaves.


La visión de los constructores

Los constructores por su parte intentan siempre superar a la competencia produciendo "el mejor avión" para la tarea requerida. La idea es poder vender más aparatos, por un precio calculado que maximice lo invertido en su diseño y construcción. Para ello se suele recurrir a novedosos métodos de producción y al empleo de tecnologías punteras. Al final, el diseño de un avión es más un compromiso entre los diferentes factores que se consideren y las medidas constrictoras. A veces el diseño de una aeronave se dedica a intentar cubrir una brecha en el mercado. Este fue el caso de la familia E-Jet de Embraer, que muy hábilmente vieron una oportunidad comercial al descubrir que no había un avión reactor lo suficientemente eficiente como para cubrir la brecha entre los pequeños reactores de negocios de pocas plazas y los más grandes A320 y B737. 

En su intento por superar a la competencia, los productores de aeronaves van al límite de lo posible en el campo tecnológico. Esto hace que los aviones de reciente diseño no solo cumplan con todos los requisitos de aeronavegabilidad que dictan las CS, sino que van a veces mucho más allá, superando la normativa vigente e introduciendo sistemas y funcionalidades que no están todavía legisladas (...o que están legisladas muy básicamente). 

Un ejemplo que conozco bien: aproximaciones de baja visibilidad


El E-Jet es un avión capaz de efectuar aproximaciones automáticas en CAT IIIc incluso con un fallo de motor (En Europa solo CAT IIIb). 


Tradicionalmente efectuar una CAT IIIc era solo posible cuando la aeronave estaba dotada de tres pilotos automáticos o en su defecto dos pilotos automáticos y un sistema de comparación entre ambos, caso del 737-400, que recurría a esta triquiñuela tecnológica para cumplir con la legislación vigente. Esto es lo que se denominaba un sistema "Fail Operational", que no es otra cosa que un sistema que todavía puede continuar la aproximación automática incluso después del fallo de uno de los pilotos automáticos. Aquellos sistemas que no proveen redundancia son los llamados "Fail Passive", que no es otra cosa que un sistema de único piloto automático que se desconecta de forma segura en caso de fallo dejando al avión en una posición en la que el piloto pueda continuar manualmente la maniobra. En este caso estos aviones no pueden efectuar CAT IIIc, siendo la CAT IIIa su certificación máxima.

Con el famoso reactor regional de última generación, el  E-Jet, y su modernísima arquitectura electrónica "Primus-EPIC", se consigue el nivel técnico necesario como efectuar aproximaciones CAT IIIc con un solo piloto automático. Por este motivo en muchos ámbitos legislativos están empezando a dudar sobre el nombre o la categoría de este sistema de vuelo automático que montan los E-Jet. Incluso se baraja la posibilidad de adoptar una nueva terminología, como por ejemplo "Super-Fail Passive". 

Otra forma de poder cumplir con la legislación para poder estar autorizado y efectuar una aproximación CAT IIIb con un solo piloto automático sería la instalación de un sistema HUD o HGS (Head-Up Guidance System). Esto es lo que se conoce como un sistema "Híbrido". En una aproximación CAT IIIa con HGS el piloto monitoriza el localizador y la senda de planeo del ILS que se muestra en el HGS. Si se produjera un fallo del piloto automático el piloto toma el control y continúa con el HGS. Si todo marcha bien el piloto simplemente controla el progreso de la aproximación hasta que en un momento dado toma el control manual para el aterrizaje. En los E-Jet esto se produce a los 500 pies de altura sobre el aeropuerto.  

Un sistema de aterrizaje automático con un solo piloto automático y que utiliza HGS como una ayuda para el aterrizaje es el tipo de enfoque industrial que se ofrece a la línea aérea como una solución barata para cumplir con la legislación vigente, ya que un sistema HGS es generalmente mucho menos costoso (tanto en costes de instalación como en los recurrentes), que un tercer canal para un piloto automático.

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