¿Pueden los aviones ligeros de GA implementar la tecnología fly-by-wire?

Hay múltiples factores aquí:

El primero y principal es, por supuesto, el peso. Fly-By-Wire requiere computadoras e hidráulica para accionar las superficies en un avión pequeño. El peso es crítico y un sistema FBW puede ser la diferencia entre 3 y 4 pasajeros en capacidad total.

Lo siguiente que me viene a la mente es la certificación, no estoy seguro exactamente de cómo funciona esto, pero creo que la implementación de FBW en un fuselaje actual requeriría una especie de recertificación. Dicho esto, muchos aviones GA que vuelan por ahí como el 182, Piper Arrow y otras cosas similares que todavía se fabrican hoy en día son diseños deportivos que volaron por primera vez hace más de 30 años. Es una simple cuestión de "si no está roto, no lo arregles".

Yo pensaría que el servicio básico y el mantenimiento también se volverían más complejos y, lo que es peor, más costosos. No sé mucho sobre el costo de estos sistemas, así que no comentaré sobre especulaciones como esta.

Existe un problema de seguridad en aviones pequeños (y estoy seguro de que incluso en aviones más grandes) si no hay retroalimentación de control presente. Este artículo describe algunas preocupaciones serias con la palanca lateral Cirrus y su falta de retroalimentación (no vuela por cable, pero algunas de las ideas se transfieren a los sistemas FBW que no tienen retroalimentación).

Una nota sobre el 172:

La forma en que entiendo FBW me lleva a pensar que el 172 NO tiene flaps FBW. Si bien se activan electrónicamente, considero FBW (y por definición):

...las computadoras de control de vuelo determinan cómo mover los actuadores en cada superficie de control para proporcionar la respuesta ordenada

Que yo sepa, no se realiza ningún cálculo en las aletas de un 172, si mueve el interruptor, se moverán. Si bien las aletas no están directamente accionadas por cable, consideraría la falta de una computadora para mantener al 172 fuera de la categoría FBW, pero esa es solo una opinión personal.

También cabe destacar que el 172 no siempre tuvo flaps electrónicos, que fue una adición posterior al avión en el '65.

Una nota sobre el costo:

Aunque observa que uno debe ignorar el costo, en este caso realmente no puede. Un sistema FBW haría que un avión GA fuera aún más caro de lo que es. Este es un factor muy real y muy limitante en la aviación. Con un presupuesto ilimitado, podría desarrollar, certificar y volar regularmente un avión pequeño FBW que estaba repleto de dispositivos, pero el proceso de aprobación de la FAA es lo que es y el costo es un límite muy real para los fabricantes de aviones.

La principal razón por la que todavía no se ha implementado fly-by-wire es la complejidad del cambio requerido. Los aviones más grandes ya comenzaron a usar sistemas hidráulicos para mover sus superficies de control, y un sistema fly-by-wire se suma a esto activándolos con una computadora. Los aviones más pequeños no tienen la necesidad de sistemas hidráulicos, por lo que deben pasar de los enlaces directos al control por computadora. Como dice Ratchet Freak , esto añade mucho peso y complejidad.

Los flaps son mucho más simples que un sistema de control completo. No se mueven muy a menudo, y si fallan, el avión aún puede despegar y aterrizar de manera segura. El piloto los controla directamente en una escala simple de arriba a abajo. El resto de los controles de vuelo deben poder moverse a lo largo del vuelo, responder rápidamente e implementar la lógica de control de la computadora. La falla es mucho más crítica que las aletas también.

También hay una gran inercia de la historia que superar. La industria está acostumbrada a los vínculos de control tradicionales. Alejarse de esto incurrirá en un gran costo para desarrollar el sistema, probarlo y obtener la aprobación de los reguladores. Con las ventas en sus niveles actuales, agregar esto a los diseños más antiguos puede no valer la pena el costo de desarrollo, y los nuevos diseños tendrían que hacer que la opción sea atractiva en comparación con otras opciones.

Un gran obstáculo a superar es también la seguridad. Si bien los aviones más grandes han logrado implementar estos sistemas, los desafíos son mayores con los aviones más pequeños. Los controles mecánicos son generalmente más simples de inspeccionar y reparar, y la comunidad de mantenimiento de GA tendría que aprender muchas habilidades nuevas para trabajar con los nuevos sistemas. La redundancia y los controles de respaldo seguros tendrían que incluirse en un fuselaje más pequeño. Todo esto cuando los controles regulares funcionan perfectamente bien y son eficientes en costo, peso y complejidad.

Como comentó reirab, se requiere entrenamiento en pérdida para una PPL. Tiene sentido que los pilotos aún deban saber cómo manejar una entrada en pérdida, en caso de que las protecciones fallen. Pero esto significa que el sistema debe tener una opción para ser inhibido. Por lo tanto, aunque el avión normalmente debería evitar la entrada en pérdida, los pilotos también necesitarán saber cómo reconocer y manejar las fallas del sistema, con las que incluso los pilotos experimentados con ATPL pueden tener problemas .

Entonces, ¿qué beneficios hay? La seguridad es un área en la que fly-by-wire puede ofrecer grandes mejoras. Un sistema fly-by-wire puede evitar automáticamente que el piloto detenga el avión o que lo ponga en una posición en la que esté fuera de control. Este tipo de incidentes son mucho más comunes en la aviación general que en los aviones comerciales, por lo que existe un enorme potencial para reducir el número de accidentes. El avión también puede ajustarse automáticamente y lidiar con muchas de las idiosincrasias aerodinámicas que tienen los diferentes aviones pequeños.

Sin embargo, se están haciendo progresos aquí . La tecnología fly-by-wire se ha utilizado en aviones comerciales como el Dassault Falcon 7X. Diamond está trabajando en una opción fly-by-wire para el DA-42, así como para el futuro DA-62. A partir de 2012, esperaban tener esto disponible ahora, pero al menos hay fabricantes trabajando para llevar esta tecnología al mercado.

Fly by wire cuesta peso en actuadores para las superficies de control y potencia para mover esos actuadores. Es más simple si ya se necesita un sistema hidráulico, pero muchos GA pequeños usan poleas y varillas de control para unir las superficies de control a los controles.

Luego, necesita algunas computadoras (redundancia) y sensores que las alimenten.

Además, el avión aún debería ser seguro para volar y poder realizar un aterrizaje controlado después de que el sistema fly-by-wire falle por completo.

COSTO como la mayoría de las cosas que podrían agregarse a los aviones ligeros y no lo son porque no es rentable hacerlo. Especialmente dado que la mayoría de los aviones ligeros se basan en diseños de 50-60 años. El Cessna 172 entró en servicio a fines de la década de 1950. Tendrían que hacer un rediseño completo de la aeronave cuyo desarrollo y certificación costaría millones. El avión terminado sería muy caro y es posible que la gente no esté dispuesta a pagar más de 700 000 por un avión ligero de 4 asientos de rendimiento estándar.

No olvidemos el tema de la responsabilidad. Prácticamente todos los accidentes de GA que resultan en lesiones o muertes resultan en una demanda. Esa es una de las principales razones por las que tenemos una tecnología tan antigua por la que pagamos costos tan altos.

Un poco de historia ayuda aquí. A medida que los aviones se hicieron más grandes, la activación manual de las superficies de control se volvió cada vez más difícil, por lo que se empezaron a utilizar asistencias mecánicas, como la hidráulica. Al igual que al operar una pala hidráulica o un elevador hidráulico, las entradas aún se controlan moviendo una palanca o girando una perilla con la mano. De hecho, incluso una señal de radio de control remoto que activa un servo eléctrico sigue siendo una extensión mecánica de un comando físico del piloto.

"Volar por cable" implica una entrada física, cambiada a una señal eléctrica, transmitida a un servo de superficie de control, que mueve la superficie de control. Los flaps eléctricos podrían considerarse fly by wire con esa definición.

Pero la definición moderna de "Wikipedia" también implica que una computadora determina la cantidad de movimiento que hace la superficie de control, colocándonos a dos pasos de saber si una superficie de control realmente responderá y cuánto.

Para aeronaves muy grandes, se necesita impulso mecánico (imagínese tratando de abrir la puerta de un granero en un huracán). Para aviones estables en el límite, como los aviones de combate modernos, se debe agregar la "estabilidad artificial" de la computadora para que el avión pueda volar.

Ninguno de los dos es necesario para un avión GA pequeño y de diseño sólido como el 172, que se vuela en condiciones VFR. Sin embargo, existen aplicaciones de tecnología superior para evitar colisiones y terrenos y volar en condiciones menos que ideales. Esto representaría un paso adelante con respecto al vuelo puramente recreativo, que generalmente se realiza con buen tiempo. Un piloto automático sin duda puede ser un salvavidas.

Pero con una aeronave más pequeña, las entradas de los sensores van al cerebro del piloto y los controles se mueven con las manos y los pies. Los sistemas mecánicos e informáticos, que son costosos, complejos y requieren suficiente redundancia para ser seguros, no son necesarios.

De hecho, es técnicamente posible implementar FBW en aviones ligeros. Tecnologías como Horizon Hobby ASX, SAFE y A3D ya ofrecen un FBW para aviones, drones y helicópteros RC. Del mismo modo, los drones como DJI tienen el modo "sígueme" en el que el dron puede seguir a una persona en bicicleta oa pie a una altitud y actitud establecidas. Entonces, técnicamente, es posible. Ya está implementado allí. Solo necesito encontrar algún fabricante de aeronaves de GA que muerda la bala y obtenga estas cosas y certifique e integre en sus productos.

Por cierto, con FBW, generalmente usa servomotores eléctricos, no hidráulicos para las superficies de control.