Oscilaciones inducidas por el piloto

Es posible que las oscilaciones inducidas por el piloto (PIO, por sus siglas en inglés) no os suenen mucho, pero fueron en su día un quebradero de cabeza en el desarrollo de los sistemas de vuelo modernos.

¿Qué son las oscilaciones inducidas?

Este fenómeno es una forma de resonancia que aparece cuando el piloto trata de corregir la actitud del avión, pero el avión tarda un poco más de lo normal en responder. Esto hace que el piloto tienda a sobrecorregir, generando un movimiento excesivo en la dirección opuesta.

F-8 pionero de la tecnología fly-by-wire y la investigación de las oscilaciones inducidas
Vought F-8, uno de los pioneros de la tecnología fly-by-wire

Pese a que puede ocurrir en casi cualquier aeronave, las PIO se investigaron en profundidad en el momento en que los sistemas de control digitales (fly-by-wire) empezaron a desarrollarse. Con los nuevos sistemas desaparecieron las conexiones mecánicas entre los mandos y las superficies de control. Fueron remplazadas for computadores, que traducen las acciones del piloto en movimiento de las superficies de control mediante señales digitales.

Si aparece un cierto retraso en la transmisión de datos (lag) entre las acciones del piloto y la reacción del avión, el resultado de una maniobra puede ser justo el contrario al esperado. Imaginemos que una ráfaga de aire levanta de pronto el morro de un avión y el piloto trata de contrarrestarlo empujando los mandos. Si existe cierto lag, el piloto seguirá empujando más fuerte porque verá que el avión no ha reaccionado inmediatamente. Pero cuando se dé cuenta de que ha empujado demasiado, ya será tarde: por culpa del lag, en vez de devolver el morro a su posición inicial lo habrá puesto mirando hacia abajo. Intentará subirlo rápidamente tirando de los mandos pero correrá el riesgo de encabritar de nuevo el avión en lugar de estabilizarlo. De esta forma y sin quererlo, el piloto puede generar unas grandes oscilaciones que son extremadamente peligrosas durante la aproximación.

Una imagen vale más que mil palabras

Lo explicado aquí arriba se observa muy claramente en este vídeo del aterrizaje del avión experimental F-8. Pese a que parece que el avión toma tierra satisfactoriamente, unas pequeñas correcciones del piloto en el último momento provocan una inestabilidad que por poco no acaba en tragedia:

Otros casos archi-conocidos de oscilaciones inducidas por el piloto

El F-8 fue un avión experimental que se dedicó entre otros a la investigación de los sistemas fly-by-wire. De hecho, en este último vídeo el avión trataba de analizar las oscilaciones inducidas por el piloto, ya que un año antes (en 1977), otra mítica aeronave había empezado a tener serios problemas de este tipo. Se trataba ni más ni menos del Space Shuttle.

Al principio del programa espacial americano el transbordador Enterprise se dedicó a hacer pruebas de vuelo dentro de la atmósfera para garantizar la vuelta a casa de los astronautas. Sin embargo, desde el primer día, el Shuttle tuvo que vérselas con oscilaciones inducidas. El fenómeno, bastante desconocido hasta la época, trajo de cabeza a los ingenieros, y de ahí que el F-8 fuera su mejor aliado para estudiarlo.

Vaya botes pegaba por la pisa. Para que os hagáis una idea, los ingenieros descubrieron que bastaban menos de 200 milisegundos de lag en el sistema de control para que el piloto, inconscientemente, pudiera poner en jaque la estabilidad del aparato. Afortunadamente, un filtro en el sistema de control de vuelo resolvió el problema y se quedó simplemente en una anécdota. Bueno, y en una experiencia importante de cara al desarrollo de sistemas fly-by-wire en aviones de línea.

En cualquier caso, mucha peor suerte tuvo este Gripen, otra víctima de las PIO. El avión acabó estrellándose contra el suelo debido a las excesivas correcciones aplicadas por el piloto momentos antes de tocar tierra. No os preocupéis porque el tipo salió bastante bien parado del accidente, tan solo un par de huesos rotos.

Otro accidente por culpa de las oscilaciones inducidas ocurrió con uno de los prototipos del programa X-24 Lifting Body de la NASA. El piloto perdió el control a gran altitud y de las fuertes sacudidas quedó inconsciente. A pesar de todo, sobrevivió. De este tema ya hablamos hace un tiempo, para más información (y el vídeo), consulta el artículo completo.

Hoy en día los sistemas de control de vuelo son tan avanzados que resulta muy difícil que el piloto pierda el control de esta forma, al menos inconscientemente. No obstante, uno de los primeros prototipos del F-22 Raptor también se estrelló por culpa de un error de software en el sistema fly-by-wire, que no consiguió amortiguar dichas oscilaciones. ¡Pero que no cunda el pánico entre el público! En los aviones comerciales es extremadamente improbable ver algo así.

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