Automatización: uso, mal uso, desuso, abuso

Hoy he terminado mis clases un poco enfadado al ver como los alumnos manejan la automatización del avión. Les he dicho que hay que saber distinguir entre "use, misuse, disuse and abuse of automation". He venido al hotel pensando en ello y me he puesto a escribir casi "furiosamente" esta entrada, quizás algo técnica y llena de siglas para los aficionados. Sorry.

Cuando se habla de automatización se suele hacer referencia al AFS (Autoflight Control System) o sistema de vuelo automático. Este sistema engloba generalmente el piloto automático (AP), el empuje automático (AT), el director de vuelo (FD) y el sistema de amortiguamiento de guiñada. El objetivo de un AFS es ayudar al piloto, pero no reemplazarlo. Un AFS hará lo que está programado para hacer, pero siempre dentro de las capacidades de la envolvente de vuelo certificada para esa aeronave. El AFS está diseñado de forma que pueda tener autoridad suficiente como para hacer ajustes automáticos en la trayectoria y los modos de vuelo en caso de que se den condiciones inusuales.


Estos ajustes automáticos tienen un límite; se efectúan hasta que los comandos alcanzan el máximo permisible por el sistema o ya no puedan mantenerse. Dejar que el AFS por su cuenta se acerque a los límites puede enmascarar el estado real del ajuste (trim) del avión, así como los cambios resultantes en el rendimiento (performance) y las condiciones de pilotaje. Si tales condiciones pasan desapercibidas, el estado del avión puede deteriorarse en un momento dado y llevar al avión a una situación indeseada. La situación puede llegar a ser muy comprometida a menos que el piloto reconozca adecuadamente la condición indeseada e inicie prontamente la recuperación.

Por ejemplo, si el sistema de ajuste automático ha estado haciendo ajustes (aplicando trim) en el eje longitudinal a medida que el avión decelera, en el momento en el que el piloto automático se desconecte (manual o automáticamente), el piloto se verá en una situación en la que tenga que aplicar una gran fuerza para bajar el morro del avión y recuperar la velocidad. Los pilotos automáticos funcionan exactamente tal cual fueron diseñados siempre que el avión se encuentre dentro de los límites de su envolvente, pero un piloto automático puede desconectarse repentina e inesperadamente debido muchas situaciones, como por ejemplo velocidades excesivas de alabeo o cabeceo, excesivos ángulos de alabeo o cabeceo, gran deflexión de la superficie de control o fuerzas que no son normales. Es esencial prestar atención en todo momento y no confiar en que el AFS "hace lo que tiene que hacer". Esto es lo que se denomina en inglés Automation bias o Automation Induced Complacency, que no es otra cosa que confiar a ciegas en el sistema.

En mis clases con alumnos de todo el mundo veo este tipo de comportamiento muy a menudo. Por decirlo de alguna manera, suele darse en pilotos jóvenes que ya han nacido en un mundo con teléfonos móviles e Internet (veintitantos), curiosamente estos alumnos programan el FMS de forma brillante (los llamo "children of magenta"). Los más "viejos" (de cuarentaitantos pa'rriba) en cambio suelen tener otro tipo de problemas, como por ejemplo entender lo que hace el AFS en un momento dado. Recuerdo un  caso en el que ATC ordenó una maniobra a un avión y al ver que este viraba en el sentido opuesto al esperado por los controladores, rápidamente fueron contactados por radio ¿...pero que es lo que están haciendo ustedes? preguntó preocupado ATC, a lo que los atribulados pilotos respondieron "...pues mire usted no sabemos muy bien, el avión es nuevo y va por su cuenta". Jajaja grandes risotadas en clase cuando lo cuento.

Una de las cosas que más nos preocupan a los instructores es ver que nuestros alumnos pilotos no dominan los modos de vuelo automático. Esto es grave, pero lo que es peor aún, es ver que a pesar de que ven que las cosas no van como ellos esperan, no hacen nada por cambiar a modo manual y volar "a la vieja usanza". Esto nos cabrea enfada mucho, ya que ellos son pilotos desde hace tiempo y saben como volar de forma manual. ¿Por qué dudan en desconectar el piloto automático o pasar a velocidades o modos manuales? Esta es una de las luchas diarias.

El ejemplo que sigue pasa constantemente. En el E-Jet (como en muchos otros aviones) existe un modo de cambio de nivel de vuelo por medio del botón FLCH (Flight Level Change) en el panel de guiado que establece potencia automática para el ascenso con máximo empuje y para el descenso con empuje mínimo o IDLE (ralentí). Otros modos de cambio de nivel posibles en el panel de control son V/S (Velocidad vertical de ascenso/descenso) y FPA (Flight Path Angle o ángulo de ascenso/descenso). En estos dos modos la velocidad se mantiene a base de empuje, que cambia constantemente para poder establecer el objetivo deseado, o bien la velocidad vertical o el ángulo de ascenso o descenso. Los modos que anuncian al piloto en que situación se encuentra el empuje se denominan SPDT (Speed on Thrust) y SPDE (Speed on Elevator). SPDT para V/S o para FPA y SPDE para FLCH.

Para explicarlo de forma sencilla diré que SPDE se aplica normalmente cuando se requiere un ascenso o descenso de nivel largo. En el ascenso a un nivel de vuelo muy por encima del nuestro por ejemplo, el AT aplica SPDE, lo cual supone máxima potencia de subida (CLB1 o CLB2). Es decir, no hay más empuje disponible. Si en el momento en el que estamos en pleno ascenso con este empuje máximo, ATC nos pide ir más rápido, la única manera de que el avión acelere es que este baje el morro. Esto lo hace el piloto automático con el elevador, de ahí lo de "Speed on Elevator" o velocidad a base de cambiar el elevador. En un descenso de nivel, el sistema hace lo mismo con el elevador para controlar la velocidad. Imaginemos que estamos descendiendo en ralentí y ATC nos dice que debemos decelerar. El piloto automático tomará la nueva velocidad y cambiará el morro del avión (subirá el morro) con el elevador para conseguir la nueva velocidad. En definitiva, este modo (FLCH) tiene como prioridad mantener la velocidad. En los otros modos el empuje en SPDT se centra en obtener o bien la velocidad vertical o bien el ángulo y esto a veces puede llegar a ser peligroso, pues en un ascenso con alto ángulo (prioridad para el avión en FPA), podemos perder velocidad y acercarnos a la pérdida. Esto es lo que se ve en la siguiente imagen.  


El parámetro u objetivo principal del modo de velocidad vertical (V/S) del AFS es la velocidad de ascenso o descenso vertical seleccionada, mientras  que la velocidad es controlada por el  sistema de empuje. Sin embargo, la velocidad no se mantendrá si la velocidad de descenso o ascenso es excesiva. Cuando se selecciona una velocidad vertical de ascenso (o descenso) excesiva, el empuje puede no ser lo suficiente como para mantener la velocidad seleccionada y el avión perderá velocidad. El AFS estaría haciendo exactamente lo que se le ordenó hacer aunque la orden fuera inapropiada.

En la imagen del PFD vemos a un piloto que quiere conseguir un nivel de vuelo de 39.000 pies y ha seleccionado para ello una velocidad vertical +1.500 pies por minuto. La prioridad para el avión es pues la velocidad vertical y no la seleccionada en el panel de control (Mach 0.78). Por ello, la indicación SPDT (que es de color verde en el FMA -Flight Mode Annunciator-) ha pasado a indicar LIM en ámbar. LIM quiere decir que el avión se encuentra "LIMitado". ¡PERDEMOS VELOCIDAD! ¡NOS FALTA ENERGÍA!

Se puede ver también que por la parte de abajo de la cinta de velocidad ya aparece el indicador "Low Speed Awareness Tape, con una indicación ámbar, que de no cambiar será roja. También se aprecia muy claramente que el símbolo del FPA (en el centro del PFD) lleva asociado unas indicaciones con un angulo y una línea debajo del ala del símbolo. Eso también nos indica que estamos perdiendo energía. Esto es un ejemplo de mal uso del sistema AFS y sus capacidades.

Como regla general, V/S no se debe utilizar para ascensos a grandes altitudes en aviones a reacción o a cualquier altitud en un avión de turbohélice de ala recta. Si se decide utilizar el modo V/S entonce el piloto deberá de monitorizar y ajustar la maniobra constantemente. El uso incorrecto de V/S puede provocar la pérdida de la velocidad y, finalmente, una pérdida, aunque muchos aviones como el E-Jet tienen modos de protección de la envolvente en los que el diseño del AFS cambia a un modo para evitarla.

Los alumnos jóvenes que son verdaderos expertos en programar el FMS a veces les llamo "Children of magenta" en referencia al extraordinario vídeo, donde un instructor de American Airlines explica los peligros de la automatización mal utilizada. El vídeo es algo antiguo, es algo largo y está en inglés pero merece la pena hacer el esfuerzo para el que tenga un poco de idea. No tiene desperdicio y nos enseña la importancia de gestionar correctamente la automatización. ¡Chapó!.


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