Imitación dinámica de vuelo aeroespacial: Introducción a los simuladores de vuelo «PARTE 1»

La formación de tripulaciones siempre ha sido un tópico de gran importancia para la industria aeronáutica, basta con echar un vistazo a los registros de la segunda guerra mundial. Durante los primeros 22 meses ocurrieron más de 400 accidentes relacionados a los controles del tren de aterrizaje y los de los flaps ya que eran muy parecidos en el tablero [1]. Desde los inicios de la industria aeronáutica el evitar accidentes se volvió una prioridad. Por consiguiente, se empezaron a desarrollar estrategias para la mejora del entrenamiento y bajo este esquema nació la idea de crear aparatos que pudieran simular el vuelo. En la actualidad, los simuladores de vuelo son sistemas que permiten experimentar las sensaciones táctiles del mundo físico dentro de un mundo virtual, es decir, la realidad aumentada, la proyección de imágenes en 3D y la simulación de movimiento permiten visualizar y experimentar todas las capacidades de la aeronave en cuestión en diferentes condiciones. Todo lo anterior sin la necesidad de estar usando la aeronave en sí. Además, gracias a la realidad virtual es posible que se incorporen situaciones potencialmente peligrosas al entrenamiento y fomenta que los operadores hagan uso de toda la información que disponen

No pasó ni siquiera una década desde el vuelo de los hermanos Wright para que los sistemas de simulación de vuelo fueran desarrollados. En los inicios de la aviación, el entrenamiento fue limitado a consejos en tierra. A continuación se muestran algunos ejemplos de los primeros dispositivos de entrenamiento. Estos se enfocaban principalmente en proveer a los pilotos la experiencia de los efectos de los controles. El entrenador Sanders [2] desarrollado en 1910, estaba conformado por una cabina que podía ser orientada hacia un viento predominante como se muestra en la siguiente imagen; incluso si el viento era lo suficientemente fuerte, la cabina podía moverse en respuesta a los comandos del piloto. Sistemas similares fueron desarrollados por Walter y Antoinette en el mismo año donde el movimiento de la cabina era controlado por los instructores. Aún con estos sistemas de entrenamiento se documentó que se perdieron más vidas durante el entrenamiento de los nuevos pilotos que en combate durante la Primera Guerra Mundial [3].

En la parte superior el entrenador «Sanders». En la parte inferior el entrenador «Antoinette».

 

Al final de la década de 1920, hubo un hombre que revolucionó el entrenamiento para volar. Su nombre era Edwin Link y es quien podría ser reconocido como el fundador de la simulación de vuelo moderna. El desarrolló un aparato de entrenamiento de vuelo, mismo que patentó [4] y que permitía que el adiestramiento de los instrumentos de vuelo fuera llevado a cabo sobre un dispositivo montado en tierra

Para la década de 1930, el entrenamiento requerido para volar fue actualizado, durante este periodo la aeronave pasó a convertirse en un salón de clases para el entrenamiento de vuelo, además, se añadió la preparación para volar por instrumentos y se incluyó la escuela en tierra que otorgaba la teoría que a su vez que complementaba el adiestramiento.

 

Sistema de entrenamiento de Link

Con el advenimiento de la electrónica a las aeronaves, el cambio de la computación analógica a digital, la revolución que se llevó a cabo gracias a la microelectrónica y el desarrollo de sistemas de visualización permitió la creación de los FTD (Flight Training Device) como el que se muestra a continuación. Este consta únicamente de pantallas y algunos controles que ayudan a familiarizarse con la aeronave, sin embargo, carece de cualquier tipo de movimiento.

Flight Training Device de CAE Simfinity TM. Tomado y modificado de [5]

Un simulador de vuelo que está certificado y que pueda servir para entrenar tripulaciones tiene 6 grados de libertad (3 desplazamientos y 3 rotaciones). En este caso las pantallas y botones son exactamente las mismas que tiene la aeronave real para que la tripulación se pueda familiarizar con la distribución, funcionamiento y ubicación de la información que se obtiene de cabina

Full Flight Simulator de CAE Simfinity TM. Tomado y modificado de [5]

Para finalizar, una de las cosas más impresionantes de nuestra época que se con consiguió los simuladores de vuelo fue la conquista del sector militar [7]. En nuestros días, es posible interconectar varios simuladores de vuelo por medio de redes de alta velocidad dedicadas y con esto varias tripulaciones pueden "volar" de manera simultánea sobre "cualquier parte del planeta", esto último por medio de fotografías satelitales con las que se puede generar el escenario deseado. De esta forma, las tripulaciones pueden practicar maniobras una en contra de otra o practicar tácticas colaborativas . Un ejemplo de este tipo de sistemas se muestra en la siguiente imagen que forma parte del sistema ASTA (Aircrew Synthetic Training Aids) de Eurofighter.

ASTA Eurofighter. Tomado y modificado de [6]

[1] Jeerson M. Koonce. Human factors in the training of pilots. Taylor & Francis, 2002. 

[2] M. Haward. Flight. pp 1006-1007, 1910.

[3] Denis Winter. The First of the Few: Fighter Pilots of the First World War. University of Georgia Press, 1982.

[4] Edwin Link. Combination training device for student aviators and entertainment apparatus US 1825462 A, 1930.

[5] https://www.cae.com/civil-aviation/aviation-services-and-solutions/training-equipment/flight-training-devices

[6] https://airwork.biz/wp-content/uploads/2009/03/eurofighter_simulator_es1.pdf

[7] Tesis de ingeniería, IPN. Algoritmos de simulación de vuelo para aeronaves de ala fija: planteamiento e implementación, abril 2017.