¿Por qué los fabricantes de aviones de pasajeros diseñan sus aviones con sistemas de prevención de pérdida?

Entiendo por qué los aviones de pasajeros usan un software que anula las entradas del piloto que podrían hacer que el avión exceda la envolvente de vuelo. Pero, ¿por qué los fabricantes de aviones de pasajeros diseñan sus aviones con sistemas de prevención de entrada en pérdida? ¿No deberían los pilotos profesionales ser muy conscientes de que es posible una entrada en pérdida cuando la velocidad aerodinámica es demasiado baja o el ángulo de ataque es demasiado alto?

Esto no es tan simple como parece, y AF447 realmente lo puso en marcha para la industria. El problema es que, a diferentes altitudes, su AoA entre "volar" y "ponerse en pérdida" puede ser extremadamente estrecho. Combine eso sin referencias visuales y un piloto puede no saber que la aeronave se está estancando...
Tenga en cuenta, especialmente en los aviones más grandes y avanzados, aunque los sistemas antibloqueo tiran y actúan en gran medida por sí solos contra la entrada del piloto, 20 libras de fuerza es aproximadamente el estándar de la industria (creo por experiencia personal) para anular esto.
@RonBeyer AF447 tenía un sistema de este tipo, pero se había desactivado debido a lecturas de velocidad aerodinámicas erróneas cuando los tubos de Pitot se congelaron. En todo caso, AF447 es una especie de historia de advertencia de los pilotos que se vuelven demasiado dependientes de tales sistemas en lugar de saber cómo volar el avión por sí mismos.
¿Porque los puestos son realmente malos?
Siento que "para evitar que se detenga" podría no ser la respuesta que está buscando, pero creo que es precisa.
No tengo suficiente conocimiento para escribir una respuesta completa, pero parte de esto es pensar que el sistema debería mantener la aeronave dentro de su envolvente de vuelo. La mayoría de las veces esto funciona, pero luego hay muchos casos en los que no funciona y el resultado es un montón de gente muerta. No puedo imaginar que la recuperación del piloto sea posible con estos nuevos sistemas excesivamente automatizados como UA 232 en.wikipedia.org/wiki/United_Airlines_Flight_232 .

Respuestas (5)

¿Por qué los fabricantes de automóviles instalan cinturones de seguridad? ¿No deberían los conductores con licencia ser muy conscientes de que deben reducir la velocidad cuando llueve o nieva y que no deben saltarse los semáforos en rojo o las señales de alto?

Una analogía mejor:

¿Por qué los fabricantes de automóviles instalan sistemas antibloqueo de frenos? ¿No deberían los conductores saber que cuando sus frenos se bloquean, deben liberar la presión de los frenos y/o bombear los frenos rápidamente para reducir la velocidad del automóvil? *

* Para ser justos, no creo que esto se enseñe realmente en la educación vial (al menos en los EE. UU.) más: mis hijos aprendieron esto de mí, pero nunca informaron que les enseñaron o practicaron cuando tomaron la educación vial. Una de las muchas razones por las que volar es más seguro que conducir.

  • Porque los accidentes ocurren.
  • Porque los pilotos son humanos y cometen errores.
  • Porque cuando estás volando en las nubes sin referencias visuales, es fácil confundirse.
  • Porque incluso con los sistemas de advertencia y prevención de pérdida implementados, los pilotos confundidos lucharán contra el sistema. AF 447
Y porque incluso con los sistemas de prevención de puestos, los puestos siguen siendo una realidad. Así de malo es
Para ser justos, la prevención de entrada en pérdida del AF 447 se deshabilitó debido a lecturas incorrectas de la velocidad aerodinámica. Por el contrario, el accidente del Lion Air 737 fue que no se deshabilitó... muere si lo haces, muere si no lo haces...
Creo que algunos aviones tienen un ala de morro colocada en un ángulo más pronunciado que el ala principal, lo que hace que el morro entre en pérdida primero, lo que hace que el morro baje antes de que se alcance una pérdida real. (Consulte ainonline.com/sites/default/files/uploads/2018/07/… para ver un ejemplo de ala de morro, aunque no sé cuál es su propósito en el Piaggo).
@ user3070485 ese "ala de la nariz" se llama bulo , y sí, creo que tienes razón. Me imagino que todavía es posible detener un avión con alas canard, aunque eso sería una buena pregunta por sí mismo.
@FreeMan Todavía es posible detener un avión canard, pero la mayoría están diseñados como @ user3070485 mencionó dónde se detendrá primero el canard. Sin embargo, esto se convierte en una situación más difícil cuando se introducen dispositivos de borde de ataque y de salida que alteran las características de pérdida del ala. Puede obtener una situación en la que el canard se detenga primero en ciertas configuraciones y donde el ala se detenga primero en otras.
Los sistemas de AF447 no fueron deshabilitados. La protección envolvente del AF447 falló porque un sensor necesario falló, o para ser más precisos, 3 sensores redundantes, todos de la misma marca y modelo, que funcionaban en las mismas condiciones. También contribuye: no se molestan en instalar sensores de entrada en pérdida reales, solo miran la velocidad aerodinámica, la altitud, los flaps, el peso indicado, etc. y calculan cuándo se esperaría la entrada en pérdida. Perder sensores de velocidad y altitud rompe eso.
Air France 447 es en realidad el peor ejemplo de un "sistema de seguridad". Es exactamente lo que cuestiona el OP. "Las advertencias de entrada en pérdida se detuvieron, ya que la computadora de la aeronave consideró que todas las indicaciones de velocidad aerodinámica eran inválidas debido al alto ángulo de ataque". El sistema de pérdida dio advertencias cuando los pilotos hicieron lo correcto. El software de mierda es precisamente lo que mató a toda esa gente. Estoy bastante seguro de que esa es la esencia de la pregunta del OP, ¿por qué permitir que el software anule los pilotos? Puede haber casos en los que el resultado sea beneficioso, pero hay casos en los que no lo es; como AF 447.
@James, estoy bastante seguro de que tirar completamente de la palanca hacia atrás en todo momento no es que los pilotos estén haciendo lo correcto en AF447. Tirar completamente hacia atrás de la palanca es lo que haces cuando eres malvado y tratas de detener intencionalmente el avión en el mar . Está bien establecido que si los pilotos simplemente hubieran soltado los controles , el avión se habría enderezado.
@Harper, ese punto es irrelevante. En el momento en que los pilotos intentaban recuperarse de la entrada en pérdida, con el morro hacia abajo, el software cruzó el umbral de AoA a "entradas razonables" y las advertencias de entrada en pérdida volvieron a sonar, donde antes estaban en silencio. Eso creó retroalimentación de refuerzo negativo para los pilotos y los confundió tanto que el avión se estrelló en una situación totalmente recuperable. Esa falla en el diseño del software le costó la vida a más de 200 personas.
@James No. Cuando volvió la advertencia de entrada en pérdida, el idiota volvió a tirar completamente de la palanca (sin mencionar esto al piloto que volaba), condenando las posibilidades de recuperación que podrían haber quedado. Por favor, explícame cómo eso es algo más que la acción más estúpida y destructiva posible. ¿Qué diablos podría haber estado tratando de lograr el tipo?
Las latas de spam (aviones ligeros de un solo motor como los 172) tienen elevación hacia abajo en los elevadores. Y, cuando el ángulo de ataque es alto o la velocidad hacia adelante es baja, esa sustentación disminuye, tendiendo a inclinar el avión hacia abajo para restaurar un ángulo de ataque más seguro. Es estable, pero tiene el costo de sustentación desperdiciada. La disposición canard del elevador hacia adelante (diseños de Rutan, por ejemplo) evita el levantamiento desperdiciado.

Para ser certificables, los aviones deben tener algún tipo de señales para advertir cuando te estás acercando a una pérdida y tener un comportamiento decente durante la pérdida, porque nadie es perfecto. Los aviones con señales físicas muy fuertes antes de la entrada en pérdida, como toda la estructura del avión temblando, y un buen comportamiento durante la entrada en pérdida, como una buena tendencia natural a cabecear con una salida inmediata del ala, pueden escapar sin sistemas de advertencia y prevención de entrada en pérdida.

Los aviones de transporte con alas muy cargadas y superficies aerodinámicas de alto rendimiento pueden tener un comportamiento deficiente antes de entrar en pérdida (sin golpes ni sacudidas), y un rendimiento de recuperación deficiente después, y necesitan un poco de ayuda. Las superficies aerodinámicas utilizadas para aviones que vuelan a velocidades casi transsónicas tienden a sufrir esto porque tienden a entrar en pérdida desde el borde de ataque, momento en el que el ala deja de levantarse de una vez y, a menudo, no hay golpes ni sacudidas previas.

Los primeros perfiles aerodinámicos supercríticos (máquina crítica más alta) desarrollados en los años 70 eran especialmente malos para esto porque desarrollaban una burbuja de separación de flujo justo detrás del borde de ataque en ángulos de ataque altos, debido al perfil que se usaba para gestionar la formación de ondas de choque (el jet de negocios Challenger y el CRJ200 Regional Jet son típicos). No desea experimentar la entrada en pérdida natural en un avión de este tipo y debe haber algún tipo de sistema como respaldo para el mal manejo del avión por parte del piloto.

Para aviones con controles mecánicos/hidráulicos, para proporcionar una advertencia táctil como sustituto o complemento de la sacudida del avión (bofetada previa a la entrada en pérdida), se utilizan vibradores de palo, que es solo un motor con un peso excéntrico en la columna de control. Si el comportamiento posterior a la pérdida (no hay mucho cabeceo natural sobre, o peor, asentarse en una pérdida profunda irrecuperable) es pobre, se instala un empujador de palanca para dar un empujón a la columna de control justo antes de que ocurra la pérdida natural. El sistema de protección contra pérdida calcula cuándo hacer todo esto.

La mayoría de los aviones de alto rendimiento utilizan sacudidores y algunos empujadores de palanca. Con FBW, las computadoras FBW intervienen directamente dentro del lazo de control para lograr el mismo fin sin tener que sacudir o empujar los controles.

En el accidente del Air France 447, el Airbus A330 solo tenía una advertencia sonora, sin advertencia física, y el avión estaba claramente construido para que no pueda "escapar" sin una advertencia. ¿Porqué es eso?
Se aplica la última oración en mi publicación. Es un avión FBW con palancas laterales y las computadoras controlan el avión en los márgenes, solo permiten que el piloto ingrese hasta cierto punto, con una advertencia auditiva cuando las cosas se acercan, pero las computadoras simplemente no permitirán que el piloto llegue hasta el final. en una pérdida aerodinámica. El 447 no se detuvo en el sentido aerodinámico en su descenso, se mantuvo en la actitud máxima que permitían las computadoras, no se detuvo del todo, porque el asiento derecho estaba en un modo de pánico de niebla mental sosteniendo la palanca del lado derecho completamente detrás del descenso completo.
Y el tipo en el asiento izquierdo estaba en un estado mentalmente saturado similar y no pensó en presionar el botón de anulación del asiento izquierdo para derribar el avión. Empujó su palanca hacia adelante varias veces, pero esto solo obtiene una entrada del 50 % porque las dos entradas están promediadas, a menos que las anule, y una entrada del 50 % no fue suficiente para recuperarse del descenso a baja velocidad.
La grabación de la cabina registró el sonido de la advertencia audible de entrada en pérdida durante todo el descenso, por lo que estaría de acuerdo en que los pilotos estaban en una niebla mental y no registraron por completo lo que tenían que hacer.
Este es uno de los mayores problemas de la industria. Los pilotos pasan por escuelas de vía rápida y terminan en aviones de pasajeros que están comprometidos con AP el 95% del tiempo y nunca han aprendido realmente a volar, como el tipo que aprendió en planeadores, voló en el monte, voló s ** cajas de motores múltiples transportando basura, durante varios años, hasta el punto en que los instintos fundamentales básicos se queman. Saben qué hacer, pero no lo interiorizan lo suficiente, por lo que cuando suceden cosas raras y el nivel de estrés llega a 11, se congelan en la confusión. .

Dijo que entiende los sistemas para evitar que el avión exceda la envolvente de vuelo. Stall es solo otro límite de la envolvente de vuelo. El resto de las limitaciones de la envolvente también se enumeran en el manual de vuelo. ¿No deberían los pilotos saber que no deben entrar en pérdida el avión, al igual que saben que no deben sobrecargarlo o exceder otras limitaciones? Por supuesto.

Pero los humanos cometen errores, pueden distraerse o desorientarse. Y así como hay poco beneficio en permitir que un piloto arranque las alas del avión al cabecear demasiado rápido, hay poco beneficio en permitir que el avión se detenga.

Aquí hay una selección de aviones que se han estrellado debido a entradas en pérdida.

Vuelo 8971 de South Airlines

Air Argelia 5017

Air Asia QZ8501

Vuelo internacional 261 de Thai Airways

Vladivostoka a través del vuelo 352

N452DA

Vuelo 626 de Yemenia Airways

Si los sistemas de protección contra bloqueos se implementan y funcionan correctamente, pueden evitar problemas. Estos son solo algunos casos en los que la protección contra bloqueo funcionó según lo previsto:

Go Air 338

Air France 7662

Jetstar 248

En cuanto al tamaño de la tapa, tengo curiosidad por saber qué le habría pasado a Asiana 214 si hubiera tenido un sistema de prevención de pérdida. Si no recuerdo mal, se detuvieron (o al menos casi se detuvieron) en una final muy corta mientras intentaban llegar a la pista. Si un sistema de prevención de entrada en pérdida les hubiera impedido levantar el morro, ¿habrían golpeado el morro en el malecón en lugar de la cola? Eso parece que podría haber sido una mala situación mucho peor .
@reirab Cierto. Por otro lado, si permite que la aeronave alcance dos límites simultáneamente (fuera de espacio y fuera de velocidad), no hay mucho que nadie pueda hacer. También podría discutir el sistema de seguridad "opuesto", y decir que una maniobra automática de escape del terreno sería fantástica, excepto que con Asiana 214, podría haber empeorado la pérdida...
@CptReynolds De acuerdo. La raíz del problema fue, por supuesto, la falta de energía en una final muy corta, que fue totalmente el resultado de un error del piloto. Pero, dada esa situación, prácticamente tenían que elegir cómo iban a chocar en lugar de si iban a chocar. En ese tipo de situación, personalmente preferiría un piloto humano que pueda mirar por la ventana y hacer juicios rápidos basados ​​en la situación exacta bajo control. Simplemente no es el tipo de cosa que es fácil de explicar cuando estás diseñando un programa de computadora.
Sugiero agregar Colgan 3407 a la lista.
Creo que también puede haber un ligero juego de números por parte de algunas aerolíneas. Las posibilidades de que un avión se estrelle son muy escasas, y los pilotos bien entrenados son más caros (al menos para entrenar). Creo que toda la industria está viendo los resultados de un par de décadas en las que simplemente no valió la pena seguir una carrera en una aerolínea, por lo que no hay suficientes pilotos jóvenes y experimentados. Por lo tanto, los países con certificación de aviadores o estándares de operación menos estrictos terminan con pilotos menos experimentados que operan mucho más allá de sus capacidades.
Volar aviones es fácil. Puedo enseñar a alguien a volar un avión de forma segura en buenas condiciones en unas 10-15 horas de vuelo. Pero en realidad ser piloto, especialmente en situaciones en las que el sistema de una aeronave no funciona correctamente y proporciona una respuesta incorrecta, es muy difícil y puede llevar muchas, muchas más horas alcanzar ese nivel de habilidad.
@reirab Creo que USAir 1549 tuvo el mismo problema. Me parece recordar que Sully admitió que la protección alfa le impedía ensancharla correctamente para un amaraje forzoso, lo que provocó que la cola sufriera daños estructurales, hiriendo gravemente a un FA y dejando que el agua entrara a raudales.

Los requisitos de certificación pertinentes, establecidos por la FAA/JAA/CAA, etc. requieren que una "aeronave grande" que sea capaz de entrar en pérdida tenga un sistema automático de advertencia y recuperación de pérdida. Entonces, la respuesta simple es "porque el estado de derecho lo dice".

Tal vez podría pensar en reformular la pregunta para preguntar por qué no se usaba el batidor y el empujador de palos tradicionales, con una historia larga y satisfactoria. Espero que Boeing tenga que responder esa pregunta a las autoridades.

Estoy completamente de acuerdo en que su reformulación habría mejorado la pregunta, pero probablemente sea demasiado tarde ahora :(

Bueno, la entrada en pérdida es un límite para la envolvente de vuelo, el que se excede es más peligroso, por lo que el sistema de prevención de pérdida es uno de los sistemas que anulan la entrada del piloto si lleva a exceder la envolvente de vuelo.

Y tenga en cuenta que la entrada en pérdida está directamente relacionada con la entrada del piloto, porque en una aeronave estable¹ el ángulo de ataque está controlado directamente por la posición del elevador y del estabilizador² y la entrada en pérdida ocurre cuando se excede el valor crítico para una configuración determinada.

¹ Todos los aviones de transporte son estables longitudinalmente. Solo los aviones inestables son algunos cazas nuevos (y algunos experimentos muy tempranos).

² La estabilidad hace que la aeronave siempre cabecee para asumir el ángulo de ataque “recortado” determinado por la posición de la superficie de control. Es una retroalimentación de primer orden, por lo que no hay oscilaciones, y se necesita una entrada de control realmente abrupta o una turbulencia severa para crear una desviación momentánea significativa.

¿Por qué los fabricantes de aviones de pasajeros diseñan sus aviones con sistemas de prevención de pérdida?
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