Palancas de control activas y pasivas
Muchos aficionados saben que una de las características de los Airbus, cuando se comparan con los Boeing, es su palanca de control lateral o sidestick.
¿Qué es una palanca de control lateral?
En los aviones comerciales, el sidestick se encuentra a la derecha del piloto que se sienta a la derecha y a la izquierda del piloto que ocupa la posición izquierda. Es usual encontrar estas palancas en aviones que cuentan con sistemas de control fly-by-wire. Esta disposición contrasta con el diseño más convencional donde la palanca o columna de control está ubicada en el centro de la cabina entre las piernas del piloto.
Cuando el piloto automático está activado, los sidsticks se mantienen bloqueados en posición neutral. Si el piloto aplica una fuerza por encima de un umbral determinado, las palancas se desbloquean El piloto automático se desactiva y se escucha el aviso "AUTO FLT AP OFF". Cada palanca lateral tiene dos controles:
- El gatillo, que es el interruptor de radio PTT (Push To Talk)
- El botón de desconerxión para desactivar el piloto automático/prioridad de la palanca lateral.
En todo momento, solo un miembro de la tripulación debe volar la aeronave. Sin embargo, si ambos usan sus sidesticks simultáneamente, sus órdenes se suman algebraicamente. Las leyes de control de vuelo limitan el input combinado la desviación total de ambas palancas.
En el caso de que ambos pilotos intenten utilizar a la vez las palancas, uno de ellos puede desactivar la otra palanca y tomar el control total, presionando y manteniendo presionado el potón rojo en su palanca. Para desactivar la otra palanca, el piloto debe continuar presionando su botón durante 40 segundos. La otra palanca se desactiva permanentemente, hasta que cualquier miembro de la tripulación presione el botón de su palanca. Si ambos miembros de la tripulación presionan su botón, el último piloto en presionar tiene prioridad. Si se desactivó una palanca en tierra, la alerta CONFIG L(R) SIDESTICK FAULT se activa al aplicar el empuje de despegue o durante la prueba TO CONFIG.
¡Mi palanca de Airbus en MSFS es igual!
Va a ser que no. Además de la dinámica de vuelo, lo que hay debajo de la palanca de verdad es mucho más complejo de lo que uno puede llegar a pensar. Existen transductores que son los responsables de traducir las señales mecánicas analógicas (como ángulos) en señales eléctricas. También se instalan los llamados dampers (amortiguadores) y muelles para su centrado. Debajo se muestra el mecanismo que bloquea la palanca cuando se activa el piloto automático y los muelles que centran a esta cuando no se actúa (foto de https://soarbywire.com).
Comportamiento general de las palancas
Al mover las palancas lo que se pide a los ordenadores es iniciar una acción, y por ese motivo, en los círculos profesionales, (...y ahora usted también lo sabe querido lector) estos dispositivos de control de vuelo se denominan "inceptors" o iniciadores y no palancas. En los A220 (Bombardier CSeries), por ejemplo, cuando se inclina la palanca a izquierda o derecha lo que se está haciendo es decirle a los ordenadores que incrementen la tasa de alabeo (rate of roll). En el cabeceo es algo parecido. Como medida de protección, el incremento de la tasa de cabeceo está limitado por el número de g's. Debajo se pude ver el ejemplo del cabeceo en Airbus.
Esta es la razón por la que, por lo general, los aviones que llevan estas palancas no necesitan compensar el vuelo. Si inclinamos la palanca a la derecha y la soltamos cuando el indicador de alabeo marca 30º, podremos soltarla y el avión mantendrá esa actitud sin tener que tirar hacia atrás para mantener el morro en el horizonte. Recuérdese que el morro del avión tiende a caer en los virajes. En los sistemas FBW, lo que ocurre es que al soltar la palanca se le está diciendo al ordenador que deje de incrementar la tasa de alabeo, o en otras palabras, tasa de alabeo = cero. Es como decirle "deja de virar y mantén este alabeo". Entonces es lógico que el propio avión compense la caída del morro en el viraje. Esta función automática se llama "verseno" y ya se ha tratado en el Blog (ver post dedicado al verseno).
El caso del CSeries (A220)
En este moderno avión FBW de Bombardier, al contrario que en los Airbus, se decidió que el piloto tuviera que compensar el avión (trim) en cabeceo. Se hizo a propósito para darle al piloto más conciencia situacional y a la vez tener la sensación de que estaba manejando un avión convencional, como aquellos en los que se formó al comenzar su carrera. Por este motivo, si el avión vuela compensado a 220 nudos y lo aceleramos hasta los 260, sentiremos que existe una fuerza en la palanca que indicaría la tendencia "natural" del avión a subir el morro. El piloto debe oponerse a esta fuerza y mientras los hace debe compensar (trimar) el avión para que vuele estable a la nueva velocidad.
La realidad es muy distinta. El avión ya vuela (como cualquier Airbus) compensado para la nueva velocidad, se puede ver que la indicación del trim en el EICAS no ha variado. Lo que hace el ordenador es simplemente endurecer la palanca para que el piloto crea o sienta que el avión necesita ser compensado. Al mover el trim la fuerza en la palanca desaparece progresivamente, tal cual lo haría en un avión convencional. No es otra cosa que "engañar" al piloto, pues lo que se propuso Bombardier es hacer que un moderno avión FBW se comportase de forma natural.
Pero no todas las palancas (inceptors) son iguales
El iniciador de un Airbus o el de un CSeries por ejemplo son pasivos, mientras que el que lleva instalado el Irkut MC-21 (el primer avión comercial del mundo con este sistema) es activo.
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¿Qué es un inceptor activo?
En los inceptors pasivos el piloto al mando vuela el avión y el piloto que asiste no ve moverse su palanca. Si ambos pilotos mueven la palanca, esta no ofrece ninguna clase de resistencia o indicación táctil o háptica. En la mayoría de los aviones con inceptors pasivos (como los Airbus) suele escucharse una voz y/o luz indicadora que nos avisa del "DUAL INPUT", tal como se comentaba más arriba.
Por su parte, un inceptor activo, como algunos de los joysticks caseros, tiene Force-Feedback. Además de sentir el Stick Shaker" en la pérdida, efectúa movimiento en el inceptor situado en la posición contraria. De esta forma, el otro piloto tiene más conciencia situacional visual. Puede ver un movimiento producido por el otro piloto. En caso de que ambos pilotos movieran la palanca a la vez, esta ofrecería la resistencia proporcional avisando de que se está produciendo un "dual input". En la imagen de debajo se muestran dos palancas activas conectadas con buses de datos ARINC429 de los que ya hemos hablado en el Blog.
¿Qué hace una palanca lateral activa?
La parte activa significa que está motorizada y puede proporcionar un acoplamiento cruzado entre la palanca lateral del piloto y la palanca lateral del copiloto. Se proporciona retroalimentación visual y también retroalimentación táctil, lo mismo cuando el piloto automático está activado. Las palancas se moverán de acuerdo a los inputs del piloto automático, algo que no sucede en los inceptors pasivos.
Fuente:BAE Systems (https://baesystems-ps.com/pilot-controls.php)
Las palancas de control, tanto pasivas como activas tienen muchas ventajas cuando se las compara con las columnas centrales. Son más fáciles de instalar y mantener, además son más livianas (hasta un 80% más ligeras). Hay también algunos inconvenientes cuando hablamos de inceptors pasivos. Existen varios estudios que sugieren una correlación (...que no causación) entre sidesticks (inceptors) pasivos y aterrizajes duros (hard landings). Ver estudio.
Debajo se muestra otro estudio donde se centran en las palancas desde el punto de vista del factor humano.
A los pilotos les gustan las palancas laterales activas
Hace unos años, doce pilotos compararon los iceptors acoplados (activos) e inceptors desacoplados (pasivos). El test se realizó durante varios aterrizajes para un estudio científico en un simulador de Airbus A320 especialmente adaptado. Las conclusiones del estudio: "En general, los pilotos consideraron deseable tener sidesticks acoplados (activos)". El estudio (ver debajo) mostró que el acoplamiento permitió al piloto supervisor percibir mejor lo que estaba haciendo el piloto que volaba y también anticipar mejor el comportamiento dinámico de la aeronave.
Debajo se muestra un vídeo de Gulstream donde se habla de estos inceptors activos en los modelos G500 y G600 y sus ventajas. Gulfstream voló con palancas activas antes incluso que el avión ruso.
¿Por qué los grandes fabricantes no se apuntan a instalarlos?
Un experto de la compañía Gulfstream señala que los sidesticks activos son un elemento crítico para la seguridad. "Hace que el sistema sea más complejo, más pesado, más voluminoso y más caro que los sidesticks pasivos". Además, hubo que adaptar todo al avión y entrenar a los pilotos. Los costos de mantenimiento también son más altos. “Todo esto disuade a los fabricantes de los grandes aviones de pasajeros”. En un segmento menos sensible a los costos, como los jets de negocios, las cosas funcionan de otra manera. El fabricante de aviones estadounidense desarrolló este tipo de iceptor junto con la compañía británica BAE Systems, que ya diseñó una tecnología similar para el avión de combate F-35.
¿Cambiará Airbus en algún momento su punto de vista?
La pregunta sigue siendo si Airbus algún día también confiará en esta tecnología. El fabricante de aeronaves hasta ahora ha dejado preguntas relevantes sin respuesta, pero hay poca evidencia de que este sea el caso. Airbus nunca ha cambiado a sidesticks activos y estos llevan muchos años con nosotros, ¿por qué debería cambiar eso ahora? Y además del argumento del costo, hay otro argumento en contra: si el fabricante de la aeronave introdujera sidesticks activos en un nuevo modelo (...o hiciera un retrofit en los modelos existentes), se tendría que gastar una cantidad enorme de dinero en la certificación, ya que esta se vuelve más fácil y mucho más barata si los modelos de aviones son coincidentes en cuanto a sistemas.
Si estás interesado en estos temas quizás quieras leer el libro del Blog:
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