Diseño de cabinas de vuelo: botones pantallas y disposición
Las cabinas de vuelo de los modernos aviones comerciales parecen muy complicadas, pero también lo parecían las antiguas, como la que se muestra a continuación. Se trata de un DC-9, un avión que comenzó a volar nada menos que en 1965. Lo que en un principio puede parecer un amasijo sin sentido de botones e instrumentos en realidad guarda cierta lógica que se ha ido refinando con el paso del tiempo y con la adopción de nuevas disciplinas, como la ergonomía y los estudios de psicología para la detección de señales.
Una buena página para ver todos los paneles de esta cabina de vuelo es: http://www.hilmerby.com/. Aquí su creador (un antiguo piloto) detalla todos y cada uno de los paneles. Basta con tocar en el punto de la cabina del DC9-41 que deseemos ampliar. Merece la pena echarle un vistazo. Debajo se ven unas cuantas capturas de pantalla.
¿Qué ha cambiado en 50 años? Debajo podemos ver la imagen de un CSeries (A220) con las modernas pantallas LCD en vez de los instrumentos clásicos. Estas pantallas son muy avanzadas y se consideran verdaderos ordenadores, pues detrás de lo que el piloto ve existe un sistema completo y conectado con procesadores, memoria, etc. Apagar una de estas pantallas significa también apagar el ordenador que las controla.
Las pantallas han pasado de ser CRT o pantallas de tubo en los primeros modelos EFIS a las nuevas TFT/LCD. Las nuevas pantallas tienen varias ventajas, una de las principales es el MTBF o tiempo medio entre fallos que en estos momentos está en unas 50.000 horas. Debajo se puede ver una tabla con los requisitos de estas pantallas para aviación. Ver post dedicado a los tubos CRT.
Los botones, interruptores, selectores, palancas y pulsadores de los modernos aviones comerciales se encuentran dispuestos de una manera más lógica que en los antiguos (aunque todavía existen excepciones como se muestra más abajo). Cada uno de estos elementos tiene una lógica y un nombre de acuerdo a su función y/o modo de actuación. Debajo se muestran los que se han instalado en el E-Jet de la casa Embraer con la explicación que da lugar al nombre.
Debajo se muestra uno de los errores de diseño del E-Jet (E1). Los botones selectores de rumbo (HDG) - Velocidad (SPD) - Altura (ALT) no se encuentran dispuestos en el GP (Panel de guiado) tal cual se representan en el PFD, (SPD-HDG-ALT). Después de muchas quejas de los pilotos, esto se acaba de corregir en la versión (E2) de este avión.
En el panel superior de la cabina se encuentran generalmente los sistemas del avión. Estos se encuentran agrupados de forma lógica. Los botones, selectores y pulsadores están diseñados de forma que no haya que tocar casi ninguno de ellos en las operaciones normales. Esto es lo que se conoce como "Dark & quiet cockpit". En este principio de operación el avión se encuentra en modo normal si los interruptores y pulsadores están en posición AUTO (generalmente a las 12 en punto) y no existen luces en los botones o pulsadores. Toda la información está centralizada y solo se avisa al piloto cuando existe un peligro potencial. Además de esta disposición lógica, los SOPM (procedimientos operacionales - ver post dedicado), establecen las áreas de responsabilidad de cada piloto y quién es el encargado de tocar que cosa y cuando. Nada se deja a la improvisación.
De esta manera la operación del avión resulta mucho menos complicada y mucho más eficaz. Los pilotos (ambos) se saben (...o deben de saber) todos y cada uno de los botones y pulsadores de su cockpit.
Existen procedimientos detallados para la comprobación de cada panel. Para evitar las confusiones, los interruptores y mandos tienen casi todos diferentes texturas, alturas, tamaños o formas. Esto, que puede parecer confuso es en realidad intencional. Los pilotos entrenan, entrenan, entrenan y vuelven a entrenar muchas veces para practicar especialmente las de emergencias. La memoria muscular o háptica es una parte importante de la ejecución rápida y correcta de una lista de comprobación de un QRH en una emergencia. Muchos de los pulsadores tienen una tapa o guarda, de esta forma es fácil identificar únicamente por el tacto de cual se trata. Además de esto, si son críticos, antes de pulsarlos se suele pedir una verificación por parte del otro piloto.
Si no existiera el elemento táctil, cada movimiento debería verificarse antes de ser realizado. Con esta técnica el movimiento se puede realizar y luego verificarse visualmente mientras la mano se mueve al siguiente elemento. En caso de emergencia, cada segundo cuenta.
Debajo se puede ver el panel superior del CSeries y la posición en la que los diseñadores han puesto los interruptores de las luces, una de las cosas que más se toca en este panel cada vuelo.
Los botones y pulsadores se prueban muchas veces para asegurar su funcionamiento. Debajo se puede ver una máquina diseñada para tal propósito.
¿Por qué no se suelen utilizar pantallas táctiles en los aviones?
La razón es sencilla. En turbulencias son prácticamente inútiles y además no se puede seleccionar un elemento para su verificación. En una pantalla táctil cuando se toca algo, generalmente se activa lo tocado. ¿Podría llegar a seleccionarse algo antes de su activación por medio de software? Si, se podría, pero el sistema se vuelve tan engorroso que resulta inútil, sobre todo en situaciones de emergencia. Por ese motivo se utilizan elementos que hagan de interfaz (CCD o Cursor Control Device o Track Ball o similar) y se puedan utilizar en caso de turbulencias.
Cosas mal diseñadas en aviación militar: la cúpula y el paracaídas del Mirage F-1 (palancas verde y roja)
Una de las cosas que nunca me parecieron bien diseñadas cuando trabajaba con el Mirage F-1 era la disposición de las dos empuñaduras para la operación del paracaídas y la apertura de la cúpula. Esta disposición es típica de los Mirage. Debajo se puede ver una cabina del Mirage III con las dos palancas una a cada lado.
La palanca roja estaba situada a la derecha. La verde estaba a la izquierda y era la encargada de desplegar el paracaídas. Esta operación era bien sencilla. El paracaídas se podía desplegar hasta los 210 nudos y ayudaba enormemente al frenado. Bastaba tirar de la palanca y el paracaídas se desplegaba. Una vez utilizado se empujaba la palanca hacia adelante y el paracaídas se soltaba. Alguna vez el piloto tiró de la palanca equivocada y lanzó la cúpula en vez del paracaídas sin darse cuenta.
Esta era una cabina de vuelo militar "clásica", nada que ver con las nuevas cabinas ni el concepto HOTAS ya comentado en este Blog.
Post relacionados:
¿Son en realidad tan complejas las cabinas?
La interfaz hombre-máquina de los E-Jet
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Muy bueno el artículo.
ResponderEliminarConsulta, conoces, o puedes averiguar que normativa deben cumplir las botoneras, perillas, etc. Visto el ensayo que se ve en una foto (de fatiga)
Respecto a los simuladores de vuelo. También deben cumplir normas, las conoces???
Muchas gracias
Hola querido lector, muchas gracias por el comentario. La legislación que buscas está en la EASA si vives en Europa o en la FAA si te riges por la normativa norteamericana. En concreto la CS-25 (Annex I to ED Decision 2019/013/R) Anexo D para aviones de grandes dimensiones dice lo siguiente en cuanto a los controles:
EliminarCS 25.777 Cockpit controls
(a) Each cockpit control must be located to provide convenient operation and to prevent confusion and inadvertent operation.
(b) The direction of movement of cockpit controls must meet the requirements of CS 25.779. Wherever practicable, the sense of
motion involved in the operation of other controls must correspond to the sense of the effect of the operation upon the aeroplane or upon the part operated. Controls of a variable nature using a rotary motion must move clockwise from the off position, through an increasing range, to the full on position.
(c) The controls must be located and arranged, with respect to the pilots' seats, so that there is full and unrestricted movement of each control without interference from the cockpit structure or the clothing of the minimum flight crew (established under CS 25.1523) when any member of this flight crew from 1.58 m (5ft 2 inches) to 1·91 m (6ft 3 inches) in height, is seated with the seat belt and shoulder harness (if provided) fastened. (d) Identical powerplant controls for each engine must be located to prevent confusion as to the engines they control. (e) Wing-flap controls and other auxiliary lift device controls must be located on top of the pedestal, aft of the throttles, centrally or to the right of the pedestal centre line, and not less than 25 cm (10 inches) aft of the landing
gear control. (f) The landing gear control must be located forward of the throttles and must be operable by each pilot when seated with seat belt and shoulder harness (if provided) fastened.
(g) Control knobs must be shaped in accordance with CS 25.781. In addition, the knobs must be of the same colour and this colour must contrast with the colour of control knobs for other purposes and the surrounding cockpit. (h) If a flight engineer is required as part of the minimum flight crew (established under CS 25.1523), the aeroplane must have a flight engineer station located and arranged so that the flight-crew members can perform their functions efficiently and without interfering with each other.
(i) Pitch and roll control forces and displacement sensitivity shall be compatible so that normal inputs on one control axis will not cause significant unintentional inputs on the other. [Amdt No: 25/13]
...hay mucho con respecto a formas y funciones pero lo puedes leer en la propia documentación: https://www.easa.europa.eu
También está todo legislado con respecto a los simuladores.
Un cordial saludo
Manolo
hola, mi nombre es claudio migliore, tengo 18 años y soy de argentina, soy estudiante en una escuela aeronautica, muy bueno el articulo me ayudo con mis trabajos y tareas.
ResponderEliminarqueria saber si tiene informacion sobre cuales son los requisitos de visibilidad y de construccion y agrupamiento de los instrumentos.
mi mail es cl_migliore@hotmail.com
desde ya muchas gracias y saludos.
Hola Claudio, muchas gracias por tu comentario.
EliminarMira, te acabo de poner un post dedicado a ti en el Blog. Aquí mismo al final de este post te he puesto los links para que puedas acceder a todas las entradas relacionadas (son las más importantes, aunque puede que haya màs, pero también las puedes encontrar con la lupa en el buscador de la página).
La legislación que andas buscando con todos los detalles se encuentra en la página de la EASA y de la FAA se comenta en el artículo que acabo de subir para ti. Espero que te ayude con los estudios.
Un fuerte abrazo
Manolo