¿Por qué los aviones grandes (más grandes que ~ 737) no tienen siquiera una capacidad de reversión manual parcial?

Esencialmente todos los aviones grandes 1tener superficies de control de vuelo impulsadas, ya sea directa o indirectamente, por actuadores hidráulicos, como lo hacen la mayoría de las aeronaves de tamaño mediano y algunas pequeñas. Las aeronaves de tamaño pequeño a mediano con controles de vuelo accionados hidráulicamente esencialmente siempre tienen algún tipo de capacidad de reversión manual, donde las superficies de control de vuelo principal (siempre el elevador y los alerones, y algunas veces también el timón) son operadas manualmente por los pilotos, generalmente mediante cables de control conectados a los yugos de los pilotos y tirando (según la aeronave) directamente de las superficies de control o de las pestañas de los servos que luego generan fuerzas aerodinámicas que mueven las superficies de control. Esto permite que las superficies de control de vuelo permanezcan operativas en caso de una falla total de los sistemas hidráulicos de la aeronave,

Los aviones grandes, por otro lado, generalmente no tienen capacidad de reversión manual en absoluto. Esto se debe ostensiblemente a las mayores fuerzas aerodinámicas que actúan sobre sus superficies de control de vuelo a velocidades de crucero , lo que requeriría una fuerza sobrehumana para superarlas por completo (a pesar del hecho de que, antes de que el refuerzo de control de vuelo hidráulico entrara en uso generalizado, muchas, muchas aeronaves grandes y rápidas volaron con éxito con controles puramente manuales mediante el uso de una serie de trucos para reducir la fuerza ). Sin embargo, en una situación sin hidráulica, tener cualquier capacidad de control manual, incluso con una autoridad de control y un rango de movimiento significativamente reducidos en comparación con la operación impulsada hidráulicamente, sería un complemento extremadamente útil para el control de paso del acelerador. y dirección (los cuales, especialmente la dirección del acelerador, son difíciles, lentos, torpes y solo se pueden usar para ajustes de altitud y trayectoria de vuelo aproximados ). Entonces, ¿por qué los aviones grandes no tienen al menos una capacidad de reversión manual parcial, a pesar de que incluso una pequeña autoridad de control de vuelo es mucho, mucho mejor que nada?

1 Estoy usando "grande" aquí para significar "más grande que un 737 MAX 10".

Los aviones Boeing, como el B737, pueden volar con reversión manual para alerones y elevadores después de una falla o pérdida hidráulica completa. También se pueden volar otros aviones grandes usando la reversión manual (por ejemplo, MD 80, etc.)
@757toga: los 737 y los DC-9-80 no son aviones grandes. Los 767, A330, 747, A380, etc., son aviones grandes.
Puede ser útil poner el tipo de avión al que se refiere en su pregunta. Con respecto a la orientación de la FAA, un B737 y un MD 80 son aviones "grandes" . Consulte el párrafo 2-8 en FAA JO 7360.10 . Designadores de tipo de aeronave. Este es el documento utilizado para las descripciones funcionales, clases de peso, separación ATC, etc. por parte de los Controladores de Tránsito Aéreo, operadores, etc. Solo intento ser útil.
Los cables y las poleas no están exentos de problemas. Véase también el vuelo 1121 de Air Moorea .

Respuestas (3)

Agregar mecánica de control manual para un avión grande tiene serios inconvenientes:

  • Peso: para un avión grande, el peso de las poleas, los cables, etc. aumentará rápidamente. Esto cuesta dinero en combustible y al reducir la carga útil de la aeronave.
  • Complejidad: el sistema manual tendría que enrutarse a través de toda la aeronave, incluido el paso a través de mamparos de presión y otras estructuras. Esto toma mucho tiempo para diseñar, instalar y mantener. Si bien ciertamente hay formas de lidiar con las altas fuerzas involucradas, eso solo agrega más complejidad.
  • Vulnerabilidad: ha habido múltiples accidentes en los que los sistemas de control manual se configuraron incorrectamente o se atascaron. El sistema manual tendría que estar diseñado para que el sistema fly-by-wire siga funcionando incluso si el sistema manual desarrolla un problema. Si un evento es lo suficientemente catastrófico como para paralizar todos los sistemas hidráulicos/eléctricos, existe una buena posibilidad de que también se deshabilite un sistema manual.

La alternativa es diseñar un sistema hidráulico que pueda igualar o superar la confiabilidad de un sistema manual. Por supuesto, esto no deja de tener sus propias complejidades y problemas, pero prácticamente todos los aviones modernos han seguido esta ruta. El peso y la complejidad de un sistema manual no compensan la remota probabilidad de que dicho sistema sea a la vez necesario y útil.

Con respecto a la vulnerabilidad, los cables de control manual aún funcionan incluso si hay una falla en los cables a una superficie de control diferente, mientras que una falla del sistema hidráulico, en ausencia de componentes especiales de aislamiento de fallas en el circuito hidráulico, desactivará todo lo que funciona únicamente con ese circuito hidráulico.
@Sean, por eso hay múltiples sistemas hidráulicos independientes, y el avión aún se puede controlar si fallan dos. Lo que podría decirse que es mejor que un sistema en el que dos fallas lo dejarían con solo un tipo de control.

Para aeronaves que no tienen capacidad de control manual, la redundancia requerida está integrada en el diseño del sistema con actuadores hidráulicos redundantes alimentados por sistemas hidráulicos redundantes.

No puedes mirarlo y decir que el peor de los casos es teóricamente posible y tienes que diseñar para eso. La industria utiliza un análisis de fallas y un enfoque de probabilidad de riesgo para fallas, con 4 categorías principales de riesgo; Menor (no es gran cosa, solo carga de trabajo adicional - probabilidad de 1:1000), Mayor (Aumento significativo en la carga de trabajo o dificultad para la tripulación - 1:10,000), Peligroso (Alguien sale herido - 1:10,000,000) y Catastrófico (pérdida del fuselaje) (1:1000,000,000).

Entonces, para los eventos catastróficos, la probabilidad de que falle un solo componente que cause la pérdida de un fuselaje tiene que ser mejor que uno en mil millones, y si no, debe agregar una copia de seguridad para que esté por debajo de eso. Uno en mil millones es bastante improbable, pero no imposible, y las fallas atípicas ocurren de vez en cuando y, a veces, se debe a que el análisis de seguridad del sistema en sí fue defectuoso (eso sucede en muchos casos).

Lo que significa es que si los controles totalmente hidráulicos están diseñados con suficiente tolerancia al daño y redundancia para mantener las fallas potenciales dentro de ese perfil de riesgo, no se requiere más respaldo, y dicho equipo adicional se considera efectivamente "lastre" desde una perspectiva de diseño para el riesgo.

Es un juego de números despiadado en la superficie, pero tienes que crear algún tipo de modelo matemático arbitrario para partir o nada de eso funcionará porque los aviones tendrían que estar sobrediseñados hasta la muerte para atender todas las eventualidades posibles. Sin embargo, es un gran forraje para los abogados litigantes.

Los aviones Boeing, como el B737, pueden volar con reversión manual para alerones y elevadores después de una falla o pérdida hidráulica completa. También se pueden volar otros aviones grandes utilizando la reversión manual (por ejemplo, MD 80, etc.).

Muchas referencias disponibles. Aquí hay información de la página 16 de un informe de accidente de la NTSB para un B737: enlace

De la página 16 del informe del accidente identificado por el enlace anterior :

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Soy consciente de que el 737 tiene capacidad de reversión manual. Sin embargo, el 737 también es, en el mejor de los casos, un avión de tamaño medio. Por "grande", estaba pensando en cosas como 767 o A330 o similares, o más grandes.
¿Por qué los aviones grandes (más grandes que ~ 737) no tienen siquiera una capacidad de reversión manual parcial?
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