¿Cuánta potencia informática se necesita para mantener volando aviones comerciales y militares?

Para aviones comerciales: la potencia informática se establece durante el desarrollo y la certificación del tipo. El A320 se desarrolló en la década de 1980 y todavía usa procesadores Intel 80186 y Motorola 68020. Su CPU i7 podría ejecutar anillos alrededor de cualquier cosa a bordo de un avión comercial promedio.

Pero la capacidad de procesamiento es de importancia secundaria para los aviones comerciales, la seguridad y la redundancia están en el centro de atención. Cualquier capacidad de procesador que pueda hacer el trabajo es lo suficientemente buena, y es solo el comienzo de todos los aspectos que intervienen en la certificación de un avión, incluidos sus sistemas.

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Los aviones militares son diferentes, en que los requisitos son más apremiantes y los riesgos aceptados son más altos. Sí, los aviones fly-by-wire modernos usan sistemas digitales, sin embargo, cuando el F-16 salió por primera vez con un sistema de control fly-by-wire, era un sistema analógico redundante cuádruple, con un requisito de procesamiento digital de cero. Estos se actualizaron a fly-by-wire digital en la actualización del bloque 40/42 a principios de los 90, por lo que nuevamente el fly-by-wire usó procesadores bastante primitivos según los estándares actuales.

En general, el largo tiempo de desarrollo y certificación/listo para la misión de los sistemas de aeronaves significa que cualquier sistema a bordo utiliza una potencia de procesamiento que está detrás de las últimas especificaciones del mercado.

El código de vuelo generalmente no está inteligentemente diseñado para ser eficiente, sino más bien claro y simple, por lo que una reescritura de optimización puede ahorrar algo de tiempo de CPU. Si solo tiene 1 procesador, entonces no tiene que preocuparse por la redundancia, no es necesario registrar fallas o reordenar datos, ya que solo una cosa que puede fallar, solo las E/S necesarias serían directamente desde los sensores y los controles/pantallas. Lo deja solo con las funciones principales para procesar. Esto reduce la carga del procesador al menos a la mitad. Deshágase del sistema operativo particionado, TAWS, visión sintética, controla el canal b, suponga que los sensores y controles externos nunca fallan y tal vez, solo tal vez, usted (no yo) podría volar en un solo i7 multinúcleo, por un período de tiempo.

Con una potencia de procesador actual, Flight Management sería más que posible. Las operaciones matemáticas en un sistema de control de vuelo automático son bastante simples (multiplicación de matrices, algunas funciones de transferencia, algunos filtros) para una CPU de los estándares actuales.

El truco sería tener un sistema operativo robusto (tal vez en tiempo real) y manejar la E/S dentro de la ventana de tiempo requerida para el control.

Esta respuesta asume que los datos de GPS e INS se fusionan en un dispositivo separado y los comandos del actuador se controlan a través de servoactuadores.

Especialmente en aviones militares, y también en aviones comerciales, es necesario incluir varios filtros de alta frecuencia en el controlador para desacoplarlo de los modos estructurales. Esto trae consigo más requisitos computacionales, pero el procesador lo manejaría fácilmente, siempre que la E/S de datos necesaria no obstruya el procesador.