Hoy en día hay varias categorías de simuladores de vuelo utilizados para el entrenamiento de pilotos. Las mismas que van desde simples sistemas de entrenamiento básico hasta simuladores de vuelo altamente complejos con movimiento de 6 grados de libertad. La certificación de nivel D es la mas avanzada y garantiza que el simulador reproduce con la máxima fidelidad el comportamiento de la aeronave real y por tanto es apto tanto para el entrenamiento inicial –el requerido para volar un modelo de avión concreto- como el recurrente o de refresco de las tripulaciones de la compañía.

La Plataforma Stewart

Para poder “sentir” las mismas sensaciones que cuando se vuela un avión de verdad se emplean cabinas de vuelo que replican las verdadera hasta en sus más mínimos detalles. La cabina de vuelo se monta en una plataforma como la que se muestra a continuación. Esta plataforma, es conocida como “Plataforma Stewart” y utiliza una especie de juntas cardan en la base y en la plataforma. Toma el nombre de los ingenieros que la diseñaron: Eric Gough (1954) y D. Stewart, quien publicó el estudio en 1965.

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Esta plataforma se encarga de transmitir al piloto las aceleraciones, que junto con un sistema visual adecuado, producen la “magia” de hacernos creer que estamos realmente volando.

Actuadores hidráulicos vs actuadores eléctricos

Estas plataformas cuentan con 6 actuadores que pueden ser hidráulicos (simuladores clásicos) o eléctricos (instalados en los simuladores mas modernos). La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos, ya que sólo requieren de energía eléctrica como fuente de potencia. Además, al utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de potencia y el actuador. Los actuadores eléctricos son también más sencillos de mantener por su menor complejidad, en las ilustarciones inferiores se compara un “viejo” simulador con actuadores hidráulicos con el novísimo simulador eléctrico del EMBRAER 190. Nótese la complejidad del sistema hidráulico con las botellas y los conductos.

Estas “patas”, ya sean hidráulicas o eléctricas, son las responsables de reproducir los 6 grados de libertad a los que me referia mas arriba. Estos son los que puede sentir cualquier cuerpo libre en el espacio, tres ejes de rotacion: cabeceo (pitch), alabeo (roll) y guiñada (yaw) más tres movimientos lineales: arriba/abajo (heave), lado a lado (sway) y adelante/atrás (surge). Estos movimientos lineales son a veces nombrados como x, y, z (lateral, longitudinal y vertical). En los simuladores modernos estas plataformas podrían soportar cabinas de pilotaje de hasta 15.000 kg. Estas mismas estructuras se emplean también en los simuladores de coches. Hoy en día, las mejores escuderías de Formula 1 disponen de este tipo de plataformas.

Y así se engaña a nuestros sentidos

Para poder reproducir las aceleraciones que se requieren en un avión comercial moderno, las plataformas se inclinan y se mueven, pero siempre están constreñidas a los limites físicos de sus componentes y las limitaciones y restricciones de los movimientos son obvias. Para poder “engañar a nuestros sentidos, la plataforma emplea unos movimientos muy estudiados que se denominan en inglés “Acceleration onset cueing”. Estos movimientos se suceden entres fases diferentes.

En una fase inicial de aceleración se simula como en la realidad, moviendo la plataforma de la misma manera. Después de esta aceleración inicial, los movimientos de los actuadores se van haciendo mas lentos muy gradualmente, hasta alcanzar un movimiento nulo. Esta fase se conoce en inglés como “Washout phase”. Finalmente, la plataforma se vuelve a colocar muy lentamente en su posición neutra original. este lento movimiento hasta la posición neutra inicial, se realiza por debajo del umbral sensorial del cuerpo humano.

Recuérdese que el sistema de equilibrio se encuentra en el oído interno y está formado por tres canales semicirculares que contienen un liquido que a su vez “mece” unas terminaciones o vellosidades, los famosos cilios y otolitos, (mi hija que ha estudiado estas cosas sabe perfectamente de lo que hablo) que son las responsables de mandar señales al cerebro y darnos a entender que nos movemos.

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Cuando el movimiento de la plataforma se lleva a la posición neutral, se hace tan lentamente que este movimiento no puede ser captado por nuestro sistema de equilibrio ni tampoco por el sistema propioceptivo formado por músculos y articulaciones . Todo esto se complementa con un sistema visual que acaba por completar la ilusión. Un buen sistema visual de varios canales, que represente fielmente el ambiente externo es esencial. Las proyecciones (dependiendo del simulador) suelen llevarse a cabo por tres proyectores (hay simuladores con muchos mas), pero la tecnica que se sigue es parecida a la del Cinerama. Tres proyectores que forman una pantalla curva como la que se muestra a continuación:

En la imagen inferior se muestran los tres proyectores montados en el techo del simulador.

Como curiosidad decir que los aviones de combate no suelen estar montados en estas plataformas (normalmente son estacionarios) pues no se pueden simular aceleraciones “G” tan grandes como las que se requerirían en estos aparatos.

Los cuatro tipos de certificación

Los simuladores son evaluados por instituciones gubernamentales tales como la Administración Federal de Aviación de estados unidos (FAA), la Agencia para la Seguridad Aérea (EASA) en Europa y Direcciones de Aeronáutica Civil de diferentes países, las cuales clasifican, regulan y certifican estos dispositivos según su categoría en niveles A, B, C y D. La principal exigencia para la certificación de estos equipos consiste en demostrar que sus características de vuelo coinciden exactamente con las de la aeronave para la cual fue fabricada el simulador. Esta clase de requerimientos de prueba para los simuladores están detallados en guías denominadas ATG (Guías de Pruebas de Aprobación) o QTG (Guías de Pruebas de Calificación), que no son otra cosa que documentación donde se especifica cada una de las características técnicas del simulador y cómo se prueba y comprueba su correcto funcionamiento.

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Los pilotos que se encuentran en un proceso de aprendizaje en un curso de calificación de tipo, como los que yo imparto en SWISS, necesitan este tipo de simulador de movimiento completo, denominado Full Motion Flight Simulator (FSS), pero antes de pasar a él, se requiere un periodo de capacitación técnica y superar una serie de exámenes teóricos, que acrediten que han alcanzado un grado suficiente de conocimiento de la aeronave, sus cualidades, modos de operación y procedimientos. Las clases teóricas se complementan con entrenadores tipo IPT de procedimientos, como el que se muestra continuación.

En este tipo de entrenadores el piloto practica la programación avanzada del gestor de vuelo y la “coreografía” que les permite saber que piloto hace que cosa y cuando debe de hacerla. Una vez que se ha superado esta fase se puede empezar con el FFS. Cada sesión de simulador suele durar unas cuatro horas, a las que hay que añadir una media hora antes del vuelo y otra al terminar. esto es lo que se conoce como Briefing y Debriefing y se lleva a cabo en salas como esta que se muestra a continuación.

Aqui se revisa la sesión que previamente se debe de haber estudiado el alumno. El instructor suele apoyar sus explicaciones de como va a transcurrir la sesion con presentaciones del tipo PowerPoint. La sala debe de estar dotada de todo tipo de medios audiovisuales.

La estación del instructor dentro del simulador es conocidas como IOS (Instructor Operation Stations):

Desde ellas el instructor puede rápidamente crear cualquier situación anormal o de emergencia en la aeronave simulada o en su entorno exterior simulado, como por ejemplo:

  • Fuego o fallo en los motores
  • Mal funcionamiento en el tren de aterrizaje
  • Fallos eléctricos o electrónicos
  • Condiciones meteorológicas con tiempo adverso (Tormentas con aparato eléctrico, nieve, hielo, etc)
  • Riesgos de colisión con otras aeronaves
  • Pistas de aterrizaje resbaladizas
  • Fallos en los sistemas de navegación
  • Fallos de los sistemas neumáticos y de aire acondicionado
  • Fuego abordo.

Aunque un simulador puede llegar a costar una pequeña fortuna, al final, el objetivo es ahorrar tiempo, dinero y obtener la mejor capacitación de los pilotos para salvar vidas en momentos críticos. Como solemos decir en aviación a los que no lo logran entender: Si la seguridad te parece cara... prueba a tener un accidente.

Este post apareció publicado por primera vez en Great Bustard’s Flight. Reproducido y adaptado con permiso del autor.

Imagen: View Apart/Shutterstock

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