¿Cómo funciona el sistema Auto GCAS en los F-16?

Los aviones de caza modernos pueden ser sometidos a fuerzas g que superan con mucho las capacidades del piloto. En algunos aviones, como en el F-16 y en el F-35, el piloto puede perder el conocimiento o desorientarse durante las maniobras más exigentes y estrellarse antes de que sea posible recuperar el aparato. Para evitarlo, los ingenieros de Lockheed Martin junto a los de Skunk Works® han diseñado el Automatic Ground Collision Avoidance System, conocido por Auto GCAS.

El sistema automático de prevención de colisiones contra el terreno (Auto GCAS) en el F-16 funciona de forma diferente al EGPWS de los aviones civiles. Este sistema está configurado de tal forma que predice una colisión inminente cuando el piloto no reacciona. El ordenador de a bordo ordena en última instancia una maniobra de evitación autónoma (un giro para nivelar las alas y un tirón de g´s suficiente como para evitar el impacto en el suelo. 

Debajo se puede ver un vídeo tomado del head-up-display (HUD) de un F-16 donde se ilustra cómo el Auto GCAS ayudó a salvar la vida de un estudiante piloto de F-16 que perdió el conocimiento durante una misión de entrenamiento. El estudiante piloto, que se entrenaba con el 152° Escuadrón de Cazas de la Guardia Aérea Nacional de Arizona, sufre la llamada Pérdida de Conciencia Inducida por G (GLOC) durante una maniobra de alta velocidad. Cuando el F-16 del piloto inconsciente se precipit hacia el suelo, el Auto GCAS determina que la colisión en tierra es inminente e inicia una maniobra para nivelar las alas y ascender mientras el piloto recuperaba la conciencia y agregaba g's a la recuperación, salvando tanto al piloto como al avión.

El número de g´s que se alcanzan en la recuperación depende de varios factores. Es un valor variable en función de la maniobra realizada y los valores de suelo mínimo (floor) seleccionados, como se explica en el diagrama debajo:

En la patente de este sistema (Bice, Gregory W., Mark A. Skoog, and John D. Howard. "Aircraft ground collision avoidance and autorecovery systems device." U.S. Patent No. 4,924,401. 8 May 1990) se puede ver la lógica o leyes de la recuperación:

El valor de la función de ganancia (N3) depende de la capacidad del factor de carga de la aeronave. Un valor razonable para N3 está entre el 50 y el 75 por ciento de la capacidad máxima del factor de carga de la aeronave (es decir, una aeronave de 9 g tendría un factor de carga de recuperación de entre 5 g y 7 g). 

El valor real elegido será un compromiso por parte del operador de la aeronave y puede depender de la misión de la aeronave. Un valor del 50 por ciento para N3 permitirá al piloto más capacidad para que no se active la maniobra de recuperación automática, mientras que un valor del 75 por ciento para N3 reduce la altitud de inicio de recuperación automática y ayuda a evitar molestas recuperaciones automáticas y, por lo tanto, hace que el sistema de recuperación automática no sea tan intrusivo mientras el piloto maniobrar cerca de la altura mínima seleccionada (floor).

La patente también explica que si la pendiente (altura) del terreno aumenta (cuando el floor seleccionado está por debajo del terreno), entonces se mandan g adicionales al ordenador para la recuperación.