Piloto automático
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Un piloto automático 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.
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[editar] Modelos antiguos
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 inventor Elmer 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.
[editar] Pilotos automáticos modernos
Los pilotos automáticos modernos suelen dividir un vuelo en las fases de taxi, despegue, ascenso, nivel, descenso, aproximación y aterrizaje. Existen pilotos automáticos que automatizan todas estas fases del vuelo con excepción de la de taxi. Aterrizar en pista y controlar la aeronave durante el frenado, es decir, mantenerla en el centro de la pista, es un aterrizaje CAT IIIb, usado en la mayoría de las principales pistas actuales. Aterrizar, frenar y controlar el taxi hasta el puesto es CAT IIIc, que no suele usarse actualmente pero puede que sí lo sea en el futuro. Algunos pilotos automáticos incorporan sistemas automáticos de elusión de colisión, siendo el más popular el TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System, ‘sistema de alerta de tráfico y elusión de colisión’). El piloto automático suele ser un componente integral de un sistema de gestión de vuelo.
Los pilotos automáticos modernos usan sistemas informáticos para controlar la aeronave. El software lee la posición actual de la aeronave y controla un sistema de control de vuelo para guiarla. En un sistema de este tipo, además de los controles de vuelo clásicos, muchos pilotos automáticos incorporan la capacidad de gestionar el empuje, para controlar la aceleración de los motores y optimizar la velocidad, y de mover el combustible entre los diferentes depósitos para equilibrar la aeronave en un posición óptima en el aire.
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 ejemplo giróscopos, 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).
[editar] Categorías de aterrizaje de pilotos automáticos para aviación
Los aterrizajes asistidos por instrumentos están clasificados en categorías por la OACI, dependiendo del nivel de visibilidad exigido y el grado en el que el aterrizaje puede ser realizado automáticamente sin ayuda del piloto.
- CAT I: Esta categoría permite al piloto aterrizar con un altitud de decisión (donde el piloto toma el mando del piloto automático) de 200 pies y una visibilidad de 2400 pies. Los pilotos automáticos simples son suficientes.
- CAT II: Esta categoría permite al piloto aterrizar con un altitud de decisión de 100 pies y una visibilidad de 1200 pies. Los pilotos automáticos tiene una exigencia de fallo pasivo.
- CAT IIIa: El piloto automático es capaz de realizar un aterrizaje totalmente ciego. El piloto toma el mando al tocar tierra. La tasa de error del sistema automático debe ser menor de una millonésima.
- CAT IIIb: Igual que la IIIa pero además el rodaje tras tomar tierra es automático, tomando el control el piloto tras alguna distancia de rodaje. Obviamente se requiere algún sistema de asistencia al rodaje en pista.
- CAT IIIc: Igual que la IIIb pero además la fase de taxi es controlado automáticamente sin intervención del piloto. Ninguna aeronave cuenta actualmente con un piloto automático de esta categoría.
[editar] Véase también
- Girocompás
- Coche autopilotado
