Como funciona el Piloto Automático de los aviones

El piloto automático o Auto Pilot como comúnmente se conoce entre los pilotos, es un sofisticado sistema automatizado capaz de accionar los controles de vuelo de una aeronave. El primer piloto automático para la aviación fue desarrollado en 1912 por Sperry Corporation. En los primeros días del , las aeronaves exigían al piloto una atención continua para poder volar de forma segura. Esto creaba una exigencia muy alta de atención a la tripulación y mucha fatiga. El piloto automático se diseñó para llevar a cabo algunas de las tareas del piloto y aliviar así esta situación.

El piloto automático es una especie de asistente para el piloto, el cual reduce el esfuerzo por parte de la tripulación para controlar la aeronave y les permite concentrarse en aspectos más amplios de las operaciones, como podría ser: monitorear la trayectoria de vuelo, las condiciones climáticas y los sistemas a bordo. El piloto automático no reemplaza al piloto, ya que este trabaja en función de ciertas configuraciones de vuelo que el capitán de la aeronave previamente realiza y que posteriormente son seguidas por la computadora central del Piloto Automático.

Cuando se trata el tema del vuelo de mucha gente entiende que el Piloto Automático es un ser capaz de hacer el trabajo duro de los pilotos y que este puede tomar sus propias decisiones. Esta es una creencia cierta solo a medias debido a que el Piloto Automático sí reduce el esfuerzo por parte del piloto para controlar la aeronave, pero este no puede tomar decisiones que estén fuera de la configuración previa que el piloto le ha asignado. El piloto al mando es quién en todo momento debe decirle que hacer, es decir, el Piloto Automático siempre esperará instrucciones por parte del capitán para actuar en consecuencia. Por ejemplo, si durante un vuelo a diez mil pies de altitud el avión se encuentra volando en Piloto Automático y el controlador aéreo le informa al Capitán que debe descender a nueve mil pies para evitar colisión con otra aeronave, el Piloto Automático no tiene la capacidad de tomar la decisión de modificar el nivel de vuelo, es el Piloto al mando es quién debe reconfigurar la altitud establecida para que el avión empiece a descender al nuevo nivel de vuelo que le han asignado.

Por ejemplo, en los vuelos IFR donde la visibilidad suele estar muy limitada por la cobertura de nubes, el Piloto Automático resulta ser un excelente aliado para mantener el avión volando recto y nivelado, la cual es una condición de vuelo difícil de mantener en las mismas condiciones de visibilidad cuando el avión es operado manualmente. Es decir, cuando es el Piloto quien está operando los controles de vuelo.

En condiciones de baja visibilidad el Piloto Automático de la mayoría de aeronaves comerciales modernas, es capaz de guiar el avión hacia la pista y controlar la desviación horizontal y vertical con la pista de aterrizaje hasta que el Piloto asume el control manual de la aeronave antes de tocar tierra. Los Pilotos Automáticos tienen la capacidad de volar aproximaciones enteras controlando la razón de descenso del avión y su posición horizontal de manera automática mediante una aproximación ILS, o lo que se conoce como Sistema de Aterrizaje Instrumental. El piloto automático suele ser un componente integral de un sistema de gestión de vuelo.

Los Pilotos Automáticos modernos utilizan sistemas informáticos para controlar la aeronave. El sistema de navegación calcula la posición actual de la aeronave y envía estos datos al sistema de gestión de vuelo que envía las correcciones pertinentes de rumbo, altitud y otros datos que son recibidos por el Piloto Automático para que este haga actuar los controles de vuelo de la aeronave.

En un sistema de este tipo, además de los controles de vuelo clásicos, muchas aeronaves incorporan la capacidad de gestionar el empuje mediante el autothrottle, para controlar el flujo de combustible de los motores y así optimizar la velocidad de crucero, descenso y ascenso.

En este vídeo explicaré los controles básicos de vuelo que son operados por el Piloto Automático desde la cabina de mandos. Esto se debe a que un entrenamiento detallado de cada una de las funciones de este sistema podría tomarnos días en una cabina. La idea del vídeo es despejar dudas que puedan tener y también para aportar un nuevo conocimiento a quienes no estén familiarizados con este sistema de vuelo. Lo que veremos aquí aplica para cualquier aeronave que tenga instalado un Piloto Automático.

Los controles del Piloto Automático pueden verse distintos entre diferentes tipos de aeronaves, pero su funcionamiento es el mismo. Para este entrenamiento tomaremos como referencia el Piloto Automático del 737-800, sé que el Boeing 737-800 es un avión muy grande y con sistemas de aviónica avanzados, pero la idea es esa, que puedan ver que, si pueden comprender los del Piloto Automático de un avión como este, también podrán entenderlos otros aviones menos complejos. Además de que para explicar los principios de vuelo del Piloto Automático no es necesario que empecemos con un 172 como ocurre cuando se está aprendiendo a volar.

Los mecanismos especiales que tenga el Piloto Automático del Boeing 737-800 no serán explicados para no confundirlos, solo me centraré en aquellos que estarán presentes en otros tipos de aviones que sin importar su tamaño el funcionamiento es el mismo. El único interruptor que mencionaré aquí que suele no estar presente en los Pilotos Automáticos de aviones ligeros especialmente, es el de control de potencia para mantenimiento de velocidad durante el vuelo.

Basta con entender el funcionamiento básico de algunos instrumentos de vuelo para poder utilizarlo. Algunos Pilotos Automáticos son más sofisticados que otros y permiten controlar ciertas partes de una aeronave que otros más anticuados no pueden. Por ejemplo, algunos Pilotos Automáticos solo pueden controlar el movimiento del avión en el eje longitudinal, sin embargo, existen otros capaces de controlar la aeronave en sus tres ejes de rotación, los cuales son: el eje longitudinal, el lateral y el vertical.

Veamos cómo funciona:

El Piloto Automático está conformado por un panel de interruptores e indicadores que pueden ser configurados de manera independiente cada uno, los cuales controlan el altímetro, el indicador de velocidad vertical, el selector de curso de vuelo, el indicador de rumbo y por último por el interruptor principal que activa o desactiva el Piloto Automático. En el caso del Boeing 737 este también cuenta con un interruptor que le permite al piloto seleccionar la velocidad que desea mantener mientras la aeronave esté volando en Automático, otros jets comerciales también cuentan con este sistema. En algunos aviones el Piloto Automático puede carecer de este interruptor de mantenimiento de velocidad, especialmente en aviones ligeros. Ahora veamos cómo puede configurarse el avión para volar en Automático.

1- Interruptor principal para activar el Piloto Automático:

Cuando el Piloto Automático es activado el avión empezará a maniobrar inmediatamente de acuerdo a la configuración previa que el piloto haya marcado en cada uno de los interruptores que lo conforman. Cuando el Piloto Automático pasa a modo activo el interruptor principal CMD marcará una luz verde, si por el contrario este es desactivado la luz verde del interruptor se apagará. Para desactivar el Piloto Automático en el Boeing 737 debe empujarse hacia abajo este interruptor con el título Disengage lo que significa en español Desenganchar. En el caso de algunos Cessna 172 el Piloto Automático puede desactivarse desde este botón rojo que se encuentra en el mando de control. En la mayoría de los aviones el Piloto Automático suele emitir un sonido de alarma cuando este es desactivado, de esta manera el Piloto es alertado para que tenga en conocimiento que el avión ha pasado a vuelo manual. En el Boeing 737 el sonido de alarma es el siguiente.

Cuando el Piloto Automático es activado esto no quiere decir que el avión empezará a volar solo, para que esto ocurra los diferentes interruptores encargados de controlar los diferentes mecanismos del vuelo deben estar activados. Por ejemplo, si el Piloto Automático está activado y el interruptor del altímetro está desactivado el Piloto Automático no será capaz de mantener la altitud de vuelo. Lo mismo ocurría con el selector de rumbo, si este no está activado el avión seguirá manteniendo la misma dirección de vuelo que se encuentra volando en ese momento.

2- Control de velocidad:

Muchos cuentan con un interruptor que permite controlar la velocidad a través del Piloto Automático. Cuando este está activado el avión acelerará y desacelerará de acuerdo a la velocidad que el capitán haya configurado. Utilizar el control de velocidad es de mucha utilidad porque ayuda a eficientizar la velocidad y el consumo de combustible de la aeronave. Cuando el control de la velocidad está activado veremos como el control de potencia cambia de posición hacia adelante y hacia atrás para mantener la velocidad designada por el Piloto. Cuando tenemos una velocidad establecida y se asigna una altitud inferior a la que estamos volando, el control de potencia empezará a desacelerar al mínimo para mantener la velocidad de vuelo, si por el contrario se asigna una altitud superior, el control de potencia empezará a acelerar moviéndose hacia adelante para mantener la velocidad de vuelo que previamente hemos configurado.

3- Altímetro

El selector de mantenimiento de altitud es un interruptor donde el piloto puede seleccionar la altitud en la cual desea que la aeronave vuele. Es importante no confundirlo con el altímetro del avión, este interruptor simplemente le dice al Piloto Automático cual es la altitud que debe mantener durante el vuelo. Para que este funcione en conjunto con los demás, basta con activarlo y esperar a que el indicador pase a color verde. En todo momento el piloto puede modificar el nivel de vuelo de la aeronave con simplemente accionar esta ruedita del selector de nivel de vuelo. El nivel de vuelo que seleccionemos aquí será mantenido durante todo el tiempo que el Piloto Automático esté en operación, esta altitud no será modificada directamente por el Piloto Automático, sino por el Piloto al mando. Por ejemplo, en determinados momentos el avión podría caer en una zona de vacío donde la altitud puede verse modificada bruscamente y de manera inesperada, en estos casos el Piloto Automático simplemente hará las correcciones de lugar para recuperar el nivel de vuelo que previamente hemos establecido aquí.

4- Indicador de velocidad vertical

El selector de velocidad vertical trabaja en conjunto con el selector de mantenimiento de altitud, si el Piloto desea modificar el nivel de vuelo de la aeronave necesitará indicar primeramente cual será el régimen de ascenso, es decir, indicar cuantos pies por minutos la aeronave ascenderá o descenderá hasta alcanzar el nivel de vuelo deseado. No olvidar que el interruptor debe estar activado con el indicador en color verde. Del valor que seleccionemos aquí dependerá el tiempo que la aeronave se tomará para alcanzar el nuevo nivel vuelo que hayamos seleccionado. Para realizar un ascenso los valores deben aparecer en positivo y para un descenso deben aparecer en negativo.

5- Curso de vuelo

Como ya mencioné en un vídeo anterior, el curso de vuelo es la trayectoria que debe seguir una aeronave para llegar a su destino, tomando como referencia una carta de navegación aeronáutica. El Piloto Automático también cuenta con un selector de curso de vuelo, donde el Piloto puede indicar cual es el curso de vuelo hacia su destino para que este sea seguido por el mismo. En todo momento del vuelo el Piloto puede modificar el curso de vuelo si este así lo desea. Basta con accionar selector de curso y seleccionar la dirección deseada.

6- Indicador de rumbo

EL selector de rumbo permite al piloto cambiar la trayectoria de vuelo de la aeronave en todo momento, como ya mencioné en un vídeo anterior, el rumbo o acimut es hacia a donde se encuentra apuntando la nariz del avión o la dirección en la cual vuela, ya sea rumbo 270 Oeste o rumbo 090 Este. El selector de rumbo es muy cómodo cuando estamos volando el avión con el Piloto Automático, especialmente cuando nos encontramos realizando la aproximación hacia al aeropuerto, porque nos permite modificar la trayectoria de vuelo de la aeronave de acuerdo a los vectores que nos va proporcionando el controlador de tráfico aéreo.

El Piloto Automático es un sistema muy cómodo para volar, porque la verdad es muy tedioso pilotar un avión y estar corrigiendo la altitud y el curso de vuelo en todo momento. Además de otros controles esenciales del vuelo como la velocidad. Estos principios que acabamos de ver pueden ser aplicados en otras aeronaves, los interruptores se verán diferentes pero el funcionamiento es exactamente el mismo. Algunos sistemas de Pilotos Automáticos son más sofisticados que otros, pero los elementos básicos de mantenimiento de altitud, selector de rumbo, curso de vuelo y velocidad vertical estarán presentes en la gran mayoría.

Ahora veamos algunas preguntas comunes que suelen hacer muchas personas que desconocen el funcionamiento exacto que puede tener un Piloto Automático durante la operación de una aeronave.

1- ¿Están todos los aviones equipados con Piloto Automático?

La respuesta es no, no todos los aviones están equipados con Piloto Automático, esto se debe especialmente al costo adicional que suma el Piloto Automático a la hora de adquirir una aeronave. Muchos aviones ligeros y aviones de aerolíneas regionales no están equipados con este sistema. Que, por cierto, tengo un amigo que vuela un avión regional de 19 pajeros y todo el vuelo debe hacerse manual porque la aeronave no cuenta con Piloto Automático, me dijo que desea cambiar de empleo.

2- ¿Qué ocurriría si el Piloto Automático falla durante el vuelo?

No pasa nada, simplemente el avión pasaría a ser operado manualmente donde requerirá de mucho esfuerzo físico y mental por parte de la tripulación. Además de que será más difícil si el vuelo se realiza de noche o si la visibilidad es muy limitada, como ocurre en vuelos donde no es posible sobrevolar las nubes.

3- ¿Por cuanto tiempo puede volar el avión en Piloto Automático?

El avión puede volar en Piloto Automático por el tiempo que el piloto entienda que le es de utilidad, no tiene un tiempo limitado de uso. Incluso puede ser activado a partir de los 500 pies después del despegue y desactivado justo antes de tocar tierra durante la maniobra de aterrizaje.

4- ¿Puede el Piloto Automático pilotar el avión durante todas las fases del vuelo?

La respuesta es no, por ejemplo, el rodaje en tierra cuando se maniobra el avión desde la zona de embarque hacia la pista de despegue o viceversa no puede hacerse en Piloto automático. Durante el rodaje no existe ningún tipo de automatización mientras que durante el despegue únicamente se puede activar el «Autothrottle”, o la gestión de potencia automática.

También debe incluirse el aterrizaje. Es cierto que existen sistemas de aterrizaje automatizados que pueden guiar la aeronave hacia la pista, pero la aeronave demandará de un monitoreo constante por parte del piloto y aun así este tipo de no son tan habituales como un aterrizaje manual. Además de que este tipo de aterrizajes automáticos no pueden realizarse en todos los aeropuertos. En todos los vuelos el Piloto Automático vuela la aeronave hasta una altitud de seguridad en la aproximación final hacia la pista de aterrizaje, posterior a esto el piloto procede a desconectar el Piloto Automático y pasar a vuelo manual para realizar la maniobra del aterrizaje.

5- ¿Si el Piloto muere, puede el Piloto Automático encargarse de Pilotar el Avión?

Claro que no, como mencioné anteriormente, el Piloto Automático solo asume el mando de la aeronave si el capitán así lo decide. El Piloto Automático no tiene la capacidad de determinar si el Piloto ha muerto o de poder determinar en qué momento del vuelo él entrará en acción. El Piloto Automático es un subordinado del Capitán y actuará en consecuencia acorde a lo que éste le indique. Ahora bien, sí durante un vuelo donde el capitán es la única persona en la cabina de mandos sucediera un evento que incapacitara el capitán el Piloto Automático seguirá pilotando la aeronave hasta agotar el combustible siempre y cuando este se encuentre activado en ese preciso momento.

6- ¿En una emergencia a bordo, quién vuela el avión, el Piloto Automático o el Piloto al mando?

Por regla general, el Piloto Automático debe desconectarse si se presenta una emergencia a bordo que esté relacionada con el funcionamiento de la aeronave o en momentos cuando se esté atravesando alguna severa. Es tanto así, que muchos Sistemas de Pilotos Automáticos están diseñados para desconectarse automáticamente cuando el avión entra en zonas donde las condiciones meteorológicas están acompañadas de fuertes vientos como los Wind shear. La desconexión automática del Piloto Automática es un mecanismo de seguridad
para evitar que los diferentes mecanismos externos que mueven el avión se vean sometidos a tención aerodinámica que pueda poner en riesgo la seguridad del vuelo. Esto se debe a que el Piloto Automático no puede determinar si las condiciones climáticas son favorables, si el vuelo es VFR o IFR, si es de día o es de noche, él simplemente seguirá volando de acuerdo a la configuración que tenga en ese momento.

Imaginemos el siguiente escenario:

Supongamos que el Piloto Automático se encuentra activado con un nivel de vuelo de 8,000 pies de altitud y al mismo tiempo la aeronave está volando un curso de vuelo que lleva hacia una zona montañosa que se encuentran a 10,000 pies de altitud, si el nivel de vuelo del avión no es modificado manualmente por parte del piloto la aeronave entrará en colisión con la montaña.

También como una fuente secundaria de seguridad, los Pilotos Automáticos están diseñados para permitirle al piloto poder accionar el mando de control y los pedales en todo momento que el Piloto Automático esté activado. Es decir, si durante el vuelo el Piloto Automático está activado y el piloto mueve el mando de control, el avión obedecerá la acción del piloto por encima de la configuración que esté siguiendo la computadora de vuelo en ese momento. Si por el contrario el Piloto deja de ejercer presión sobre los controles de vuelo, entonces el Piloto Automático reanudará su configuración de vuelo y volverá a retomar el control. En el caso del Boeing 737, el selector de mantenimiento de rumbo se desactivará si el mando de control es accionado hacia la izquierda o hacia la derecha y también el interruptor de mantenimiento de altitud si el mando de control es accionado hacia adelante o hacia atrás mientras el avión vuela en Piloto Automático. Cuando se deja de ejercer presión sobre los mandos, el conmutador de mantenimiento de rumbo y el de mantenimiento de altitud deben volver a activarse manualmente por parte del Piloto. En el caso de los aviones Cessna 172 es común que se encuentre instalado un tipo de Piloto Automático que no desactiva el interruptor de mantenimiento de rumbo y el de altitud cuando se ejerce presión sobre el mando de control de vuelo. Lo que significa que no es necesaria ninguna acción por parte del Piloto luego de accionar el mando de control.

7- ¿Cuándo debe un Piloto activar o desactivar el Piloto Automático?

El Piloto Automático suele configurarse en tierra antes del despegue y puede activarse a partir de los 500 pies de altitud sobre el terreno si el capitán así lo desea. Esta es una altitud mínima de seguridad establecida por la FAA o Feral Aviation Administration de los de Norte América. A partir de este nivel de vuelo el capitán puede activar el Piloto Automático o en el nivel de vuelo que el considere más apropiado de acuerdo a su criterio como piloto.

El Piloto Automático puede desconectarse en cualquier momento que el capitán entienda que es necesario, por cualquier razón. Por lo general suele desconectarse en la aproximación final corta hacia la pista para que el Piloto realice la maniobra de aterrizaje manualmente.

8- ¿Pueden los utilizar Piloto Automático?

Claro que sí, muchos helicópteros modernos están equipados con Piloto Automático que incluso pueden realizar vuelo estacionario sin requerir de la intervención del Piloto durante la maniobra. Es importante mencionar que el Piloto Automático es menos común en los helicópteros que en los aviones, la gran mayoría de helicópteros son pilotados manualmente durante todas las fases del vuelo. Los Pilotos Automáticos de helicópteros se encuentran en helicópteros más grandes que generalmente tienen dos motores y se utilizan para volar entre las nubes y de noche. Se pueden instalar sistemas de estabilización más pequeños, livianos y baratos en helicópteros monomotores, pero es posible que no puedan navegar y volar aproximaciones por instrumentos como un Piloto Automático complejo de los que son utilizados en los aviones.

Un helicóptero es una aeronave muy compleja de volar y, debido a la aerodinámica involucrada, se les conoce como «dinámicamente inestables». Lo que esto significa es que cuando un piloto pone sus manos sobre el paso cíclico (control principal de cabeceo y alabeo), el helicóptero tendrá una tendencia cabecear y rodar por sí mismo, colocando al helicóptero en condiciones de vuelo peligrosas.

Para tener un Piloto Automático que pueda superar esta inestabilidad, volar la aeronave, monitorearla y navegar, se requiere de un conjunto muy complejo de aviónica, sensores y actuadores de control de vuelo. Como pueden imaginar, estos sistemas de Pilotos Automáticos suelen ser muy costosos, difíciles de mantener y ocupan mucho espacio. Además de que solo los helicópteros de 4 asientos o más son los únicos que generalmente califican para tener un sistema de Piloto Automático instalado. Por esta razón la mayoría de helicópteros no utilizan Piloto Automático.

  • 9- ¿Cuáles ventajas tiene el Piloto Automático?
  • 1- Incrementa la seguridad de vuelo
  • 2- Reduce la carga de trabajo físico y mental del Piloto
  • 3- Volar con buena o mala visibilidad es mucho más cómodo y seguro que en vuelo manual
  • 4- Ayuda a eficientizar la velocidad y el consumo de combustible de la aeronave
  • 5- Reduce el tiempo de vuelo total requerido para volar desde un punto a otro

Resumiendo

Como ya hemos visto, el Piloto Automático es un sistema que aporta muchas ventajas a las aeronaves. Lástima que muchos aviones y especialmente helicópteros no estén equipados con este importante sistema. La verdad es que desde mi experiencia personal volar sin piloto automático es muy agotador, debido a que al vuelo se suma mucho trabajo físico y mental que puede aprovecharse de otra manera si se cuenta con un Piloto Automático a bordo.

Hasta aquí el vídeo, espero que hayas adquirido un nuevo conocimiento y que dentro de lo posible tu próximo vuelo lo hagas utilizando el Piloto Automático.

Despedida
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