El sistema hidráulico del Challenger 650
Algunos seguidores del Blog que vuelan el simulador X-Plane con el Add-On de Hot Start para el Challenger 650 me han preguntado cómo se comporta el sistema hidráulico en el avión de verdad. Debajo se encuentran algunas de las preguntas que me han hecho estos seguidores sobre dicho sistema.
¿Cuál es la lógica de funcionamiento de las bombas hidráulicas?
El avión cuenta con tres sistemas hidráulicos independientes (1, 2 y 3), cada uno operando a 3000 psi con una bomba principal (A) y una bomba de respaldo (B). La lógica de operación es la siguiente:
Bombas Principales (A)
- Bombas 1A y 2A: Son bombas mecánicas impulsadas por los motores (EDP). Funcionan de forma continua y automática siempre que su respectivo motor esté encendido.
- Bomba 3A: Es una bomba eléctrica de CA. Opera continuamente cuando su interruptor se selecciona en la posición "ON", siempre que el bus eléctrico AC 2 tenga energía.
Bombas de Respaldo (B) Todas las bombas "B" (1B, 2B y 3B) son eléctricas y se controlan mediante interruptores con posiciones AUTO, ON y OFF.
- Modo AUTO (Uso normal en vuelo): Las bombas 1B y 2B se encienden automáticamente si los flaps están extendidos (más de 0 grados) y el generador del motor opuesto está en línea. Esta dependencia cruzada sirve para el "load shedding", evitando sobrecargas eléctricas si un generador falla. Por su parte, la bomba 3B se encenderá automáticamente si los flaps están extendidos y cualquier generador está en línea.
- Modo ON: Las bombas funcionan de forma continua. En tierra, un circuito especial permite que las bombas 1B y 2B operen en "ON" incluso si los generadores de los motores no están funcionando.
Lógica de Emergencia (Bomba 3B): Si hay una pérdida total de energía eléctrica en vuelo y se despliega el generador impulsado por aire (ADG), la bomba 3B se energiza automáticamente y de forma directa desde el bus del ADG, ignorando la posición en la que esté su interruptor.
¿Qué usuarios tiene cada uno de los sistemas hidráulicos?
Cada sistema distribuye su presión para garantizar la máxima redundancia, dividiendo a los "usuarios" de la siguiente manera:
- Sistema 1: Opera el alerón izquierdo, el elevador izquierdo, el timón de dirección (rudder), los spoilers de vuelo (sección interior) y todos los spoilers de tierra (ground spoilers).
- Sistema 2: Opera el alerón derecho, el elevador derecho, el timón de dirección, los spoilers de vuelo (sección exterior), los frenos de las ruedas exteriores y los actuadores de asistencia para el bloqueo (downlock) del tren de aterrizaje principal.
- Sistema 3: Es el encargado de alimentar ambos alerones, ambos elevadores, el timón de dirección, la extensión y retracción de todo el tren de aterrizaje (principal y de morro), las puertas del tren de morro, la dirección de la rueda de morro y los frenos interiores.
Como detalle clave, el timón de dirección es la única superficie de control que utiliza los tres sistemas hidráulicos al mismo tiempo
¿Cómo funciona el sistema del depósito de fluido hidráulico llamado "Boost-trap"?
El sistema "bootstrap" funciona utilizando dos pistones de diferentes tamaños que están rígidamente interconectados dentro del depósito. La presión principal del sistema (3000 psi) actúa sobre el pistón pequeño, lo que a su vez empuja mecánicamente al pistón grande. Debido a esta diferencia de áreas, se genera una presión constante de 55 psi en la cámara que almacena el fluido. El objetivo de esta presión es garantizar un suministro positivo y continuo de líquido hacia las bombas sin importar la altitud o la actitud del avión.
P en el pistón grande = P del sistema x (Área pequeña del pistón / Área grande del pistón)
¿Por qué tenemos las válvulas de prioridad?
El avión utiliza válvulas de prioridad para proteger la capacidad de maniobra (los controles de vuelo son lo más importante). Si la presión del sistema hidráulico 3 cae por debajo de 2100 psi (lo cual puede ocurrir si solo opera la bomba 3B y hay un pico de demanda -subien do el tren de atarrizaje por ejemplo-), estas válvulas cortan automáticamente el flujo hidráulico hacia el tren de aterrizaje principal y de morro.
De esta forma, se garantiza que toda la presión disponible se reserve exclusivamente para mover los controles de vuelo primarios. Una vez que la presión del sistema se recupera y sube por encima de los 2300 psi, las válvulas se vuelven a abrir para permitir que el tren de aterrizaje siga operando.
¿Se puede volar este avión sin sistema hidráulico aplicando más fuerza sobre los controles?
En teoría no es posible. Los controles de vuelo primarios de este avión no tienen reversión manual, por lo que no se pueden mover únicamente con fuerza física si se pierde toda la presión hidráulica.
Para evitar que esto sea un problema, el diseño cuenta con una redundancia muy alta: cada superficie de control está impulsada por al menos dos sistemas hidráulicos independientes, y el timón de dirección utiliza los tres. Incluso si fallaran dos sistemas completos, la presión de un solo sistema es suficiente para mantener el control seguro del avión.
Si en un caso muy grave nos quedáramos sin ningún sistema hidráulico un piloto experimentado podría intentar utilizar la compensación de cabeceo (pitch trim) que es eléctrica y el empuje diferencial de los motores para intentar un aterrizaje forzoso. Nosotros lo hemos hecho en el simulador real del avión que tenemos en Zúrich y ha funcionado.
¿Qué implicaciones tiene en el sistema hidráulico una parada de motor doble en vuelo?
Una parada de motor doble en vuelo provoca la pérdida inmediata de las bombas hidráulicas principales (1A y 2A) y de toda la energía eléctrica normal de los generadores. Esto desencadena el despliegue automático del generador impulsado por aire (ADG).
La implicación principal es que el ADG energizará de forma directa la bomba hidráulica 3B, sin importar la posición en la que esté su interruptor. En este escenario de emergencia, la bomba 3B se convierte en la única fuente de presión hidráulica operativa en todo el avión, ya que las bombas eléctricas 1B, 2B y 3A quedan inoperativas.
Esta presión provista por la bomba 3B es suficiente para mantener el control seguro de la aeronave, garantizando el funcionamiento de los controles de vuelo primarios, la extensión del tren de aterrizaje y los frenos internos
¿Si después de una doble parada de motor y el despliegue del ADG encendemos el APU, que bombas recuperamos?
Al encender el APU y conectar su generador, se energizan los buses principales de corriente alterna y recuperas únicamente la bomba 3A.
Las bombas eléctricas 1B y 2B no se recuperan en vuelo utilizando únicamente el APU. Su lógica de protección exige que el generador del motor opuesto esté operando para poder encenderse; de lo contrario, se inhiben para evitar sobrecargas eléctricas (load shedding).
Por su parte, la bomba 3B ya estaba operando gracias al ADG, pero al recuperar la energía del APU, los pilotos pueden devolverla a su alimentación normal presionando el interruptor "PWR TXFR OVERRIDE".
¿Cómo se realiza la transferencia de energía del ADG al sistema eléctrico una vez que el APU está funcionando?
Para transferir la alimentación eléctrica del ADG de vuelta a una fuente normal (como el generador del APU que acabamos de encender), el procedimiento es el siguiente:
- Guardar la palanca: Primero, debes asegurarte de que la palanca de despliegue manual del ADG esté guardada (STOW), ya que de lo contrario el sistema no permitirá el restablecimiento.
- Transferir la energía: A continuación, debes presionar el interruptor "PWR TXFR OVERRIDE" en el panel de control del ADG.
- Restablecimiento: Esta acción resetea los contactores de transferencia, reconectando el bus esencial de CA (AC ESS BUS) a la fuente normal y devolviendo la bomba hidráulica 3B a su operación estándar controlada por interruptor.
- Comprobación final: Para terminar, asegúrate de colocar el interruptor de la bomba 3B en posición AUTO y realiza un cruce de comprobación (cross-check) de los altímetros.
¿Cuáles son las limitaciones al volar solo con el Sistema Hidráulico 3?
Si pierdes los sistemas hidráulicos 1 y 2, la bomba 3B proporciona presión suficiente para un vuelo seguro, pero enfrentarás restricciones operativas significativas:
- Controles de vuelo: Los controles primarios (alerones, elevadores y timón de dirección) seguirán operativos gracias a su diseño redundante.
- Pérdida de aerofrenos: Perderás por completo el uso de los flight spoilers (aerofrenos de vuelo) y los ground spoilers (aerofrenos de tierra), ya que estos dependen exclusivamente de la presión de los sistemas 1 y 2.
- Capacidad de frenado reducida: Los frenos de las ruedas principales exteriores quedarán inoperativos (dependen del sistema 2); el avión frenará únicamente con los frenos de las ruedas interiores, los cuales son alimentados por el sistema 3.
- Tren de aterrizaje y válvulas de prioridad: El tren de aterrizaje y la dirección de la rueda de morro operarán con el sistema 3. Sin embargo, si durante la extensión del tren la presión cae por debajo de 2100 psi, unas válvulas de prioridad cortarán temporalmente el flujo hidráulico hacia el tren para reservar toda la presión para los controles de vuelo primarios.
- Aterrizaje: Debido a la falta de spoilers y a la reducción en el frenado, la distancia requerida para aterrizar se incrementa drásticamente (hasta un 255% sin el uso de reversas) y la aproximación debe realizarse limitando la extensión de los flaps a 20°.
¿Cómo se calcula el incremento de la distancia de aterrizaje con un fallo?
El incremento se calcula tomando la Distancia Real de Aterrizaje (ALD - Actual Landing Distance) base y multiplicándola por un factor de penalización específico para cada tipo de emergencia, el cual viene tabulado en el manual de vuelo o en el QRH.
La ALD base se calcula asumiendo un aterrizaje normal: cruzar el umbral a 50 pies de altura a la velocidad Vref, con el tren abajo, los flaps a 45° y reduciendo el empuje suavemente a ralentí.
Cuando ocurre un fallo, el manual te da dos factores multiplicadores: uno asumiendo que podrás usar las reversas y otro mayor asumiendo que aterrizarás sin ellas.
En la cabina, puedes introducir manualmente este factor en la página de aproximación (APPROACH REF) del FMS, y el sistema aplicará automáticamente la penalización a la ALD mostrada en pantalla
¿Qué factores de corrección exactos se aplican al perder los sistemas hidráulicos 1 y 2
En caso de perder los sistemas hidráulicos 1 y 2, debes multiplicar la distancia real de aterrizaje (ALD) por un factor de 2.55 (un aumento del 155%) si vas a aterrizar sin utilizar los inversores de empuje. Si puedes utilizarlos, el factor se reduce a 1.95 (un aumento del 95%)
¿Cómo se controla la temperatura del fluido?
El control de la temperatura se realiza principalmente a través de la misma circulación del líquido. En las bombas principales impulsadas por los motores (EDP), una porción del fluido hidráulico se desvía de la sección de compresión hacia un conducto de drenaje interno (case drain) para lubricar las piezas móviles y absorber el calor de la bomba, regresando luego al depósito a través de un filtro.
Para proteger el sistema, hay sensores ubicados en la base de cada depósito que vigilan la temperatura constantemente. Si el fluido alcanza o supera los 96°C, se genera un mensaje de precaución rojo en pantalla (HYD HI TEMP).
En este escenario, las listas de chequeo indican a los pilotos apagar la bomba afectada para permitir que el sistema se enfríe.
¿Cómo se mide la cantidad de fluido restante?
La cantidad de fluido hidráulico se mide determinando la posición del pistón dentro del depósito. Esta posición es detectada por un potenciómetro, el cual envía una señal eléctrica a las unidades concentradoras de datos (DCU).
En la cabina, esta información se presenta en la página sinóptica hidráulica del EICAS, mostrando una representación gráfica del depósito junto con el porcentaje (%) exacto de fluido restante.
Además, el propio depósito cuenta con un indicador mecánico de lectura directa para realizar revisiones visuales en tierra
¿Cómo se generan las alertas por baja cantidad de fluido?
Curiosamente, el avión no genera un mensaje de alerta de texto (CAS) ni una alarma sonora específica de forma directa por una baja cantidad de fluido. La advertencia es estrictamente visual y se presenta en la página sinóptica del EICAS.
Funciona mediante códigos de colores:
- Si el nivel del depósito baja del 45% (o supera el 85%), tanto la imagen gráfica del depósito como el número del porcentaje cambian de color verde a blanco.
- Si la pérdida continúa y el nivel cae por debajo del 2%, las líneas de suministro dibujadas en la pantalla pierden su color verde sólido y se convierten en un contorno blanco vacío.
¿Cómo te alerta el avión sobre una baja presión (LO PRESS)?
El avión te alerta de una baja presión cuando detecta que la salida de una bomba cae por debajo de los 1800 psi.
Al ocurrir esto, se activa un mensaje de precaución ámbar (por ejemplo, "HYD 1 LO PRESS" o "HYD EDP 1A") en la pantalla principal del EICAS y comienzan a parpadear las luces ámbar de MASTER CAUTION en el panel.
Además, visualmente en la página sinóptica del sistema hidráulico, la lectura digital de presión, las líneas de flujo y el símbolo de la bomba afectada cambiarán a color ámbar.
¿Qué limitaciones (valores) debe recordar siempre el piloto sobre el sistema hidráulico?
Las limitaciones y valores operativos clave del sistema hidráulico son:
- Presión: La presión normal del sistema es de 3000 psi. La alerta de baja presión (LO PRESS) se activa si el flujo cae por debajo de 1800 psi. Las válvulas de prioridad aíslan el tren de aterrizaje si la presión baja de 2100 psi y lo reconectan al superar los 2300 psi. Además, existe una válvula de alivio que protege al sistema si la presión alcanza los 3500 psi.
- Temperatura: Recibirás un mensaje de precaución (HI TEMP) si el fluido alcanza los 96°C. En vuelo, si la temperatura supera los 107°C (para el sistema 3) o los 135°C (para los sistemas 1 y 2), las listas de chequeo exigen aterrizar en el aeropuerto adecuado más cercano.
- Cantidad: El nivel normal en tierra oscila entre el 50% y el 70%, dependiendo del sistema y de si el fluido está frío o caliente. Las indicaciones en pantalla cambiarán de verde a blanco para alertarte si el nivel baja del 45% o excede el 85%.
- Acumuladores: Los acumuladores de los tres sistemas deben tener una precarga de nitrógeno de 1500 psi.
La informaciuón que contiene este artículo solo es para simulación casera. No se debe utilizar para el entrenamiento real de pilotos o para el vuelo del avión. Declino cualquier responsabilidad por el uso inadecuado de esta información.
Comentarios
Publicar un comentario