Contribución de Sistemas de Vuelo Basado en el desempeño

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HERRAMIENTAS DE NAVEGACIÓN AÉREA QUE LLEVAN AL FMS

Los primeros aviadores confiaban en instrumentos muy básicos para mantener el avión en posición vertical y navegar hacia el destino deseado. Los primeros indicadores de "giro y deslizamiento" y referencias de tierra tales como balizas iluminadas permitieron a los aviadores volar de costa a costa a través de los Estados Unidos. Sin embargo, estos primeros vuelos estaban llenos de incertidumbres y su uso de reglas de vuelo visual pronto dio paso a indicadores de actitud fiable y ayudas de navegación terrestres, o ayudas a la navegación. Las balizas de radio no direccionales y el equipo automático de localización de la dirección aérea del avión permitieron a los aviadores "entrar" en la baliza y navegar de manera fiable de una estación a otra. Las radiobalizas no direccionales todavía se utilizan hoy en día en todo el mundo.

En la década de 1940, la introducción de un indicador radio-magnético o de un indicador de rumbo de distancia de doble cojinete facilitó el uso de ayudas a la navegación en tierra, incluido el sistema de navegación VOR y el equipo de medición de distancia DME). Los VOR entraron en uso amplio en los años 50 y rápidamente se convirtieron en la radio preferida de radio de navegación para volar vías aéreas e instrumentos (véase la figura 1). VOR y DME proporcionaron el marco para una red permanente de vías aéreas de victorias de baja altitud (por ejemplo, V-4) y rutas de chorro de alta altitud (por ejemplo, J-2), que todavía están en su lugar hoy en día.

La navegación de largo alcance sobre áreas remotas y oceánicas, donde no existían transmisores de radiodifusión de navegación, fue realizada originalmente por el cálculo de muertos y la navegación celestial. La introducción del sistema de navegación inercial (SIN) en los aviones facilitó la capacidad de largo alcance proporcionando un cálculo continuo y la visualización de la posición del avión. Las tripulaciones de vuelo podrían introducir waypoints y el INS calcularía el rumbo, la distancia y el tiempo estimado de llegada al waypoint respectivo.

Al mismo tiempo, la crisis del combustible de los años 70 proporcionó la impulsión para optimizar capacidades de la navegación en aviones comerciales. Como resultado, los fabricantes de aviónica comenzaron a producir computadoras de gestión del rendimiento y ordenadores de navegación para ayudar a los operadores a mejorar la eficiencia de sus operaciones aéreas. La entrada inicial de Boeing en este campo fue representada por la implementación de los primeros sistemas de navegación automática Sperry (ahora Honeywell) en los 727, 707 y 747-100. Durante este mismo tiempo, Collins produjo el AINS-70, una computadora de navegación de área (RNAV) en el DC-10. Cada uno de estos pasos redujo la cantidad de interpretación por parte de la tripulación de vuelo presentando indicaciones más específicas de posición de avión y estado situacional. Aun así, la dependencia de la tripulación de vuelo para interpretar e integrar manualmente la información de vuelo todavía ofrecía oportunidades para errores operacionales.

EL PRIMER ORDENADOR DE GESTIÓN INTEGRADA DE VUELOS

Cuando Boeing comenzó a trabajar en el programa de aviones 767 a finales de los años setenta, la compañía creó un grupo de tecnología de cabina de vuelo con ingenieros dedicados al desarrollo de la computadora de control de vuelo (FMC) y la unidad de control (CDU) . Boeing combinó diseños anteriores de la computadora de gestión de rendimiento y la computadora de navegación en un solo FMC que integró muchas funciones más allá de las operaciones de navegación y rendimiento. La compañía utilizó la experiencia adquirida en otros proyectos de investigación de Boeing para desarrollar implementaciones avanzadas de funciones de gestión de rendimiento y navegación en un solo FMC. El nuevo sistema de FMC fue concebido como el corazón de la planificación de vuelo de un avión y la función de navegación.

Figura 2 - Artículo 5

Figura 2: 757/767 FMC CDU

Una de las primeras implementaciones de una CDU de FMC fue diseñada para los 757 y 767 a principios de los años ochenta.

Mientras Boeing seguía trabajando en los nuevos sistemas de navegación de aviones comerciales para las nuevas cubiertas de vuelo "de vidrio", se estaba debatiendo entre las aerolíneas sobre la necesidad de un tripulante dedicado a ingenieros de vuelo. En julio de 1981, un grupo de trabajo de la industria determinó que la operación de dos tripulantes no era menos segura que la operación de tres tripulantes. Esta decisión tendría un profundo efecto en el diseño de todos los aviones comerciales de Boeing, incluyendo una implementación de corto plazo para el nuevo 767. Con un tripulante menos, los ingenieros de Boeing se centraron en un diseño de cabina de vuelo que reduciría la carga de trabajo de la tripulación, , Y mejorar la eficiencia de la cubierta de vuelo.

El FMC temprano del 767 proporcionó predicciones de rendimiento del avión usando datos almacenados de la célula / motor y entradas en tiempo real de otros sistemas a bordo, tales como el ordenador de datos de aire y el sistema de referencia inercial (IRS). Esta función de rendimiento reemplazó a las estimaciones del tipo de envolvente de la tripulación de vuelo con predicciones relativamente precisas de tiempo y combustible basadas en los parámetros reales de rendimiento del avión, tales como peso bruto, velocidad, altitud, temperatura y vientos.

Entonces, como ahora, la función de navegación se basó en la posición del IRS y utilizó ayudas de navegación basadas en tierra (por ejemplo, DME, VORs, localizadores) para refinar la posición del IRS y corregir la deriva del IRS. Se incluyó una base de datos de navegación (NDB) en la memoria del FMC y contenía aproximadamente 100 kilobytes de datos consistentes en ayudas a la navegación, vías aéreas, procedimientos de aproximación y aeropuertos. El NDB permitió a las tripulaciones de vuelo entrar fácilmente en los planes de vuelo desde el despegue hasta el aterrizaje y realizar cambios en ruta en tiempo real en respuesta a las autorizaciones de control de tráfico aéreo (ATC). El FMC también proporcionó orientación a la ruta del plan de vuelo utilizando las funciones de navegación lateral (LNAV) y navegación vertical (VNAV). Inicialmente, el FMC estaba equipado sólo con LNAV. VNAV era un nuevo reto y requería un esfuerzo significativo por parte de los ingenieros de Boeing y Sperry (ahora Honeywell)