El Piloto Automático

Aeroandes Septiembre 16th, 2010

Es un sistema mecánico, eléctrico o hidráulico usado para guiar un vehículo sin la ayuda de un ser humano. El término se usa mayoritariamente para aludir al de un avión, pero también existen para barcos.

En los primeros días del transporte aéreo, las aeronaves exigían una atención continua al piloto para poder volar de forma segura. Esto creaba una exigencia muy alta de atención a la tripulación y mucha fatiga. El piloto automático se diseñó para llevar a cabo algunas de las tareas del piloto y aliviar esta situación.

El primer piloto automático de una aeronave fue desarrollado en 1912 por Sperry Corporation. Lawrence Sperry (hijo del famoso inventorElmer Sperry) lo mostró dos años más tarde, en 1914, y demostró la credibilidad de su invento haciendo volar el avión mientras mantenía sus manos en alto.

El piloto automático conectaba un indicador de altitud giroscópico y una brújula magnética a un timón, elevador y alerones operados hidráulicamente. Esto permitía que el avión volase recto y nivelado respecto a una dirección de la brújula sin la atención del piloto, cubriendo así más del 80% del trabajo total de un piloto en un vuelo típico. Este piloto automático de seguir recto y nivelado sigue siendo el tipo más común, menos caro y más confiable. También tiene el menor error de pilotaje, al tener los controles más simples.

A principios de los años 1920 el petrolero de la Standard Oil J.A Moffet fue el primer buque en usar piloto automático.

Los pilotos automáticos modernos usan sistemas informáticos para controlar la aeronave. El sistema de navegación calcula la posición actual de la aeronave y envía estos datos al sistema de gestión de vuelo que envía las correciones pertinentes de rumbo, y altitud, entre otros, al piloto automático, que hace actuar las superficies de vuelo del aparato. En un sistema de este tipo, además de los controles de vuelo clásicos, muchas aeronaves incorporan la capacidad de gestionar el empuje mediante el autothrottle, para controlar el flujo de combustible de los motores y optimizar la velocidad de crucero, descenso y ascenso.

El piloto automático lee la localización y posición de la aeronave de un sistema de guía inercial. Estos sistemas acumulan errores con el tiempo, por lo que incorporan sistemas de reducción de error, como el sistema carrusel que gira una vez por minuto de forma que los errores se disipen en diferentes direcciones y tengan un efecto global nulo. El error en los giróscopos se conoce como deriva y se debe a las propiedades físicas del sistema, ya sea mecánico o guiado por láser, que corrompen los datos de posición. Las diferencias entre los dos se resuelven con la ayuda del procesamiento digital de señales, normalmente con un filtro de Kalman hexadimensional. Las seis dimensiones suelen ser balanceo (roll), inclinación (pitch), orientación (yaw), altitud, latitud y longitud. La aeronave puede volar rutas que tienen un factor de rendimiento exigido, por lo que la cantidad de error o factor de rendimiento real debe ser monitorizado para poder volver dichas rutas particulares. Cuanto más largo sea el vuelo mayor será el error acumulado en el sistema. Las ayudas de radio, tales como DME, actualizaciones DME y GPS, pueden usarse para corregir la posición de la aeronave. Las unidades de referencia inercial, por ejemplogiróscopos, son la base del cálculo de localización a bordo (ya que el GPS y otros sistemas de radio depende de un tercero que proporcione información). Dichas unidades son totalmente autocontenidas y usan la gravedad y la rotación terrestre para determinar su posición inicial. Entonces miden la aceleración para calcular dónde están en relación a donde empezaron. A partir de la aceleración puede calcularse la velocidad y de ésta la distancia. En cuanto se sabe la dirección (gracias a acelerómetros), las unidades de referencia inercial pueden determinar dónde están (con ayuda de software adecuado).

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