Vuelo automático (AFCS) 2
Lección 2
El director de vuelo
2.1 El director de vuelo (FD)
El componente FD del FCC (Flight Control Computer) calcula y muestra las velocidades de cabeceo y alabeo necesarias para lograr el perfil de vuelo programado en el FMC y los modos seleccionados, pero no los vuela; ese es el trabajo del piloto o el trabajo del piloto automático (AP). Los modos disponibles para el FD son los mismos modos disponibles para el AP y se eligen de la misma manera utilizando el MCP -Mode Control Panel- (o FCU en un Airbus).
Cuando se activan los directores de vuelo, cada FCC muestra símbolos de comando en su PFD asociado.
Hay dos tipos de símbolos FD: barras de comando y barras V. El tipo de presentación depende de la configuración de aviónica solicitada por la aerolínea. Ambos sirven para el mismo propósito.
La elección entre barras en cruz y "V" invertida la realiza normalmente la aerolínea
Las barras FD se mueven para indicar la "velocidad" o cantidad de cabeceo y alabeo necesarias para seguir el perfil lateral y vertical. El FD indica la dirección y la magnitud cualitativa del movimiento requerido.
Al volar manualmente, el FD reduce la carga de trabajo, aumenta la suavidad, precisión y eficiencia de las entradas de control de vuelo y reduce el desgaste de la aeronave.
La ruta de vuelo requerida se determina:
- Automáticamente por el FMC o
- Manualmente a través de las selecciones que se realiza en el MCP.
Si el piloto automático está activado en un modo apropiado, la aeronave sigue automáticamente los comandos del FD. Si no hay un piloto automático activado, se debe volar manualmente la aeronave para seguir las barras de comando.
La "V" invertida ordena cabeceo hacia arriba y ninguna entrada de alabeo
Cuando se necesita un cambio de actitud, las barras se mueven para indicar la dirección y la magnitud del cambio requerido. En este ejemplo, la aeronave está por debajo de la ruta de vuelo requerida, por lo que se requiere un cabeceo hacia arriba.
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El director de vuelo es un indicador de velocidad. No indica un ángulo de cabeceo y alabeo específico requerido.
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Cuando el cabeceo y el rumbo son exactamente los requeridos para cumplir con la ruta de vuelo deseada, el FD ordena una velocidad de cambio cero.
Normalmente, el AP y el FD se utilizan juntos (acoplados). El FD proporciona un excelente medio para verificar los comandos enviados al piloto automático (AP). Si el AP está funcionando bien, las barras de comandos del FD deberían mostrar muy poca o ninguna demanda.
Las barras de comandos indican que no se requiere ningún cambio en cabeceo o alabeo: el AP está funcionando bien.
Comandos engañosos
Los comandos del FD se relacionan con el perfil lateral y vertical programado. Normalmente se deben seguir, pero no le indican al piloto lo que tiene que hacer en todas las circunstancias.
Condición de vuelo anormal
Por ejemplo, si entra en pérdida, la aeronave descenderá rápidamente por debajo del perfil vertical programado. En consecuencia, las barras del FD indicarán la necesidad de cabecear hacia arriba para recuperar el perfil correcto, pero esta es precisamente la acción incorrecta en una pérdida. Lo que se debe hacer, antes que nada, es bajar el morro para reducir el ángulo de ataque y salir de la pérdida.
PRECAUCiÓN
En ciertas situaciones existen comandos del FD inútiles, como por ejemplo, durante condiciones anormales, incluida la pérdida de control, que conducen a acciones inadecuadas de la tripulación y/o la exclusión de otras indicaciones.
Contramedidas. Para reducir el riesgo de que las barras del FD nos indiquen información incorrecta en algunos tipos de condiciones anormales, el FCOM (Manual de vuelo) le recomendará al piloto que las apague.
Programación errónea del FMC o en modo apropiado
Es de vital importancia verificar que los FD se comportan de manera sensata y que se haya seleccionado el modo apropiado. Si el piloto sospecha que las barras del FD muestran una guía incorrecta, debe apagarlas.
2.2 Protocolos del director de vuelo
Si el piloto automático está activado, la aeronave seguirá las barras de comando. Esto se debe a que la señal del FD a las barras de comando es exactamente la misma señal enviada al AP para determinar sus entradas de control.
En otras palabras, el FCC, a través del director de vuelo, nos dice qué entradas de control hacer, y también le dice al piloto automático que haga las mismas entradas. Si el piloto automático está funcionando correctamente, el director de vuelo siempre debe tener desviaciones muy pequeñas, o ninguna desviación en absoluto. Esto hace que sea fácil monitorizar el funcionamiento del piloto automático, siempre que conozca los modos y el nivel de automatización involucrados.
Como resultado de muchos incidentes que involucran lapsos de automatización y conocimiento situacional del modo, se ha desarrollado un protocolo estricto en las últimas décadas.
Vuelo manual
El piloto que monitoriza (PM) asiste al que vuela (PF) por lo que:
- El piloto que vuela (PF) debe seguir el FD cuando está encendido. El PF debe solicitar que se apague el FD solo si practica vuelo "a la estima", o si no es evidente un modo de FD adecuado, o si la guía es perjudicial. Si el FD está encendido pero no se sigue, entonces la monitorización es difícil o imposible.
- El PF solicita selecciones de modo, de acuerdo con las autorizaciones recibidas y los procedimientos que se siguen. Las selecciones de modo las realiza el PM.
- Ambos pilotos deben comprobar que los modos estén activados o armados mirando el FMA (Flight Mode Anunciator)
- Los procedimientos específicos de cada tipo determinan cuándo se deben hacer llamadas para declarar en voz alta los modos activados o armados. ("NAV available"; "Checked", etc.)
- El PM no solo supervisa la precisión del PF al seguir los comandos del FD, sino que también confirma que los modos solicitados, activados o armados sean apropiados para la autorización y sean seguros. El PM debe pedirle al PF que aclare o corrija si es necesario.
- El PF realiza las selecciones de modo de acuerdo con las autorizaciones recibidas y el procedimiento que se sigue.
- Ambos pilotos deben verificar que los modos estén activados o armados mirando el FMA. Los procedimientos específicos de cada tipo determinan cuándo se deben hacer llamadas (declarar en voz alta) los modos activados o armados.
- El PM se asegura de que los modos activados o armados estén de acuerdo con la autorización y sean seguros. El PM debe pedirle al PF que aclare o corrija si es necesario.
- Ambos pilotos monitorean el rendimiento del piloto automático mirando los comandos del FD en el PFD y/o el HUD.
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Debido a que es necesario monitorizar el rendimiento del piloto automático, este nunca debe usarse con los directores de vuelo apagados.
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La única excepción a esta regla es cuando se utiliza un piloto automático básico o modos que simplemente mantienen una actitud.
Monitorización entre canales
Debido a que normalmente hay un FD independiente para cada piloto, este procedimiento de monitorización verifica que todos los sistemas estén funcionando correctamente. El PM monitoriza un FD y el PF monitoriza el otro. Cualquier diferencia entre los dos debería hacerse evidente rápidamente.
Las aeronaves modernas tienen una lógica compleja de verificación de errores que garantiza que todos los comandos del sistema se encuentren:
- Dentro de los límites de lo razonable para las condiciones actuales.
- Dentro de pequeñas tolerancias, idénticos a los de los otros sistemas.
Cualquier discrepancia se muestra a la tripulación para su diagnóstico.
2.3 Ejemplos de indicaciones de FD
Una vez que se establece un parámetro de vuelo utilizando el MCP, el FCC compara los parámetros actuales y requeridos. Si detecta una diferencia entre ambos, genera comandos en el EADI (Electronic Attitude Display Indicator, ...otra forma de llamar al PFD) utilizando las barras de comando de FD de color magenta.
El piloto (o piloto automático) maniobra entonces la aeronave para seguir los comandos del FD y establecer la trayectoria de vuelo requerida.
Para lograr esto, el piloto (o piloto automático) establece una actitud que centra las barras de comando o, con el sistema de barra V, hace coincidir los dos conjuntos de barras V.
Las barras V son seguidas manualmente por el PF o automáticamente por el piloto automático.
En la siguiente serie de pantallas EADI/PFD, el FD está indicando al piloto que vuele el localizador ILS y la trayectoria de descenso o senda (Glide Slope).
(Con un AP activado, nunca debería ver tanta desviación de la trayectoria de vuelo requerida).
Tanto el localizador como la senda de planeo han sido capturados y están siendo seguidos usando el FD. El piloto ha volado con precisión por la senda de planeo pero se ha desviado hacia la derecha del localizador. En consecuencia, el director de vuelo ordena "volar a la izquierda", lo que requiere que el piloto alabee a la izquierda para recuperar el localizador.
Comando de vuelo a la izquierdaUna vez que se realiza el viraje a la izquierda en el ángulo de inclinación correcto, el FD se centraliza para indicar que se ha establecido la actitud de alabeo correcta.
Las barras del FD centradas indican que la aeronave se encuentra en la trayectoria de vuelo correcta
Alternativamente, si la desviación con respecto al localizador es grande, el FD puede ordenar temporalmente que las alas se nivelen para generar un rumbo de intercepción.
Una desviación lateral muy grande puede requerir un período de vuelo con las alas niveladas en una trayectoria de intercepción.A medida que la aeronave se acerca a la trayectoria del localizador, la barra de comando de alabeo lateral se mueve hacia la derecha para indicar que se debe invertir el ángulo de alabeo para capturar el localizador.
Comando del FD de alabeo a la derecha para indicar al piloto que invierta el ángulo de alabeo.Si no reacciona, la barra de comando de alabeo ordenará un ajuste mayor de la actitud de alabeo, ya que ahora se necesita un viraje más rápido para evitar que la aeronave pase por el localizador.
Si no reacciona al comando de alabeo del FD, se solicita un comando aún mayorUna vez que se restablece en el localizador, las barras de comando se centralizan nuevamente.
Establecido en el localizador - Barras de FD centralizadasEste clip muestra cómo las barras de FD se desvían cada vez más hasta que se ajusta el cabeceo. Luego comienzan a moverse hacia el índice de actitud, llegando allí cuando el cabeceo es el requerido. (¡Para crear esta demostración fue necesario un manejo incorrecto deliberado!).
Desviaciones del director de vuelo
El piloto ha seleccionado un ascenso utilizando LVL CHG. El cabeceo para vuelo nivelado es de aproximadamente 4º, e inicialmente la barra de cabeceo del FD se mueve hacia arriba hasta aproximadamente 13º.
El piloto no sigue al FD inmediatamente, sino que establece unos 10º. La velocidad aerodinámica comienza a aumentar porque la actitud de cabeceo no es lo suficientemente alta.
La barra de cabeceo del FD aumenta a 20º, para ordenar un cabeceo más hacia arriba. El piloto cabecea hacia arriba nuevamente, y la barra de cabeceo del FD baja y se encuentra con el cabeceo actual en aproximadamente 13º.
Sin embargo, la velocidad comienza a disminuir, lo que muestra que 13º es demasiado para el peso y la velocidad actuales.
La barra de cabeceo se mueve hacia abajo hasta aproximadamente 4º para ordenar una reducción de cabeceo. El piloto ahora comienza a hacer correcciones en "fragmentos", reduciendo a la mitad la distancia entre el cabeceo real y la barra de cabeceo del FD. Finalmente, la desviación entre los dos es pequeña y la velocidad se reduce y se estabiliza a unos 8º.
Si hubiera seguido suavemente el FD desde el principio, el avión habría cabeceado hasta 8º y se habría mantenido allí. Esto habría sido más fácil para el piloto porque no se habrían producido grandes desviaciones.
Para saber más sobre el director de vuelo:
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