
Un modo de control de vuelo o ley de control de vuelo es un algoritmo de software que transforma el movimiento del volante o joystick , realizado por el piloto, en movimientos de las superficies de control de la aeronave. Los movimientos de las superficies de control dependen del modo en que se encuentre el ordenador de vuelo. En aeronaves con sistema de control de vuelo fly -by-wire , los movimientos que el piloto realiza en el volante o joystick en la cabina , para controlar el vuelo, se convierten en señales electrónicas que se transmiten a los ordenadores de control de vuelo , los cuales determinan cómo mover cada superficie de control para proporcionar el movimiento de la aeronave ordenado por el piloto. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
Una reducción del control electrónico de vuelo puede ser causada por la falla de un dispositivo computacional, como la computadora de control de vuelo o un dispositivo de suministro de información, como la Unidad de Referencia Inercial de Datos Aéreos (ADIRU). [ 1 ]
Los sistemas electrónicos de control de vuelo (EFCS) también proporcionan mejoras en el vuelo normal, como una mayor protección de la aeronave contra el estrés excesivo o un vuelo más cómodo para los pasajeros al reconocer y corregir las turbulencias y proporcionar amortiguación de guiñada .
Dos fabricantes de aeronaves producen aviones comerciales de pasajeros con computadoras de vuelo primarias que pueden operar bajo diferentes modos de control de vuelo. El más conocido es el sistema de leyes normales , alternativas , directas y de control alternativo mecánico del Airbus A320 - A380 . [ 3 ] El otro es el sistema fly-by-wire de Boeing , utilizado en el Boeing 777 , el Boeing 787 Dreamliner y el Boeing 747-8 . [ 4 ] [ 5 ]
Estas aeronaves más modernas utilizan sistemas de control electrónico para aumentar la seguridad y el rendimiento, a la vez que reducen el peso. Estos sistemas electrónicos son más ligeros que los antiguos sistemas mecánicos y también protegen la aeronave de situaciones de sobrecarga, lo que permite a los diseñadores reducir el número de componentes sobredimensionados y, por consiguiente, el peso total del avión.
Leyes de control de vuelo (Airbus)

Los diseños de aeronaves Airbus posteriores al A300 / A310 están controlados casi por completo por sistemas fly-by-wire. Estas aeronaves más recientes, incluidas el A320 , A330 , A340 , A350 y A380 , operan bajo las leyes de control de vuelo de Airbus. [ 6 ] Los controles de vuelo del Airbus A330, por ejemplo, son totalmente electrónicos y de activación hidráulica. Algunas superficies, como el timón de dirección, también pueden controlarse mecánicamente. En vuelo normal, los ordenadores actúan para evitar fuerzas excesivas de cabeceo y alabeo. [ 6 ]


La aeronave está controlada por tres ordenadores de control primarios (capitán, primer oficial y de reserva) y dos ordenadores de control secundarios (capitán y primer oficial). Además, cuenta con dos ordenadores de datos de control de vuelo (FCDC) que leen información de los sensores, como datos aerodinámicos (velocidad y altitud). Esta información, junto con los datos GPS, se introduce en tres unidades de procesamiento redundantes denominadas unidades de referencia inercial de datos aerodinámicos (ADIRU), que funcionan como referencia de datos aerodinámicos e inercial. Las ADIRU forman parte del sistema de referencia inercial de datos aerodinámicos, que en el Airbus está conectado a ocho módulos de datos aerodinámicos : tres conectados a tubos Pitot y cinco a fuentes estáticas. La información de la ADIRU se introduce en uno de los ordenadores de control de vuelo (primario y secundario). Estos ordenadores también reciben información de las superficies de control de la aeronave y de los dispositivos de control del piloto y del piloto automático. La información de estos ordenadores se envía tanto a la pantalla de vuelo principal del piloto como a las superficies de control.
Existen cuatro leyes de control de vuelo con nombre, sin embargo, la ley alternativa consta de dos modos, la ley alternativa 1 y la ley alternativa 2. Cada uno de estos modos tiene diferentes submodos: modo tierra, modo vuelo y aterrizaje, además de un control mecánico de respaldo . [ 6 ]
Ley normal
La ley normal difiere según la fase del vuelo. Estas incluyen:
- Inmóvil en la puerta
- Desplazamiento en taxi desde la puerta de embarque hasta la pista o desde la pista de regreso a la puerta de embarque.
- Comienza la carrera de despegue.
- Ascenso inicial
- Ascenso de crucero y vuelo de crucero a gran altitud
- Descenso final, maniobra de planeo y aterrizaje.
En condiciones normales, durante la transición del despegue al crucero hay una transición de 5 segundos, del descenso al aterrizaje hay una transición de 2 segundos, y del aterrizaje al suelo hay otra transición de 2 segundos. [ 6 ]
Modo tierra
La aeronave se comporta como en modo directo: la función de ajuste automático está desactivada y los elevadores responden directamente a los movimientos de la palanca lateral. El estabilizador horizontal está configurado a 4° hacia arriba, pero los ajustes manuales (por ejemplo, para el centro de gravedad) anulan esta configuración. Después de que las ruedas se separan del suelo, se produce una transición de 5 segundos en la que el modo de vuelo normal reemplaza al modo de tierra . [ 6 ]
Modo de vuelo
El modo de vuelo de ley normal proporciona cinco tipos de protección: actitud de cabeceo, limitaciones del factor de carga, alta velocidad, alto ángulo de ataque y ángulo de alabeo . El modo de vuelo está operativo desde el despegue hasta poco antes del aterrizaje, a unos 100 pies sobre el nivel del suelo. Puede perderse prematuramente como resultado de comandos del piloto o fallos del sistema. La pérdida de la ley normal como resultado de un fallo del sistema da lugar a la ley alternativa 1 o 2. [ 7 ]
A diferencia de los controles convencionales, en condiciones normales, el movimiento vertical de la palanca lateral corresponde a un factor de carga proporcional a la deflexión de la palanca, independientemente de la velocidad de la aeronave. Cuando la palanca está en posición neutra y el factor de carga es de 1g, la aeronave permanece en vuelo nivelado sin que el piloto modifique el compensador del elevador. El movimiento horizontal de la palanca lateral controla la velocidad de alabeo, y la aeronave mantiene un ángulo de cabeceo adecuado una vez establecido el viraje, hasta un ángulo de alabeo de 33°. El sistema impide un mayor ajuste del compensador cuando el ángulo de ataque es excesivo, el factor de carga supera 1,3g o el ángulo de alabeo supera los 33°.
La protección alfa (α-Prot) evita la entrada en pérdida y protege contra los efectos de la cizalladura del viento. Esta protección se activa cuando el ángulo de ataque se encuentra entre α-Prot y α-Max, limitando el ángulo de ataque ordenado por la palanca de mando del piloto o, si el piloto automático está activado, desactivándolo.
Alpha Floor (α-Floor) es una función de protección a baja velocidad del acelerador automático que evita que la aeronave entre en pérdida debido a un estado de baja energía durante ángulos de ataque elevados. Si la aeronave se aproxima o alcanza su ángulo de ataque máximo permitido, el sistema de acelerador automático ordenará a los motores que apliquen el empuje TO/GA , independientemente de la posición de la palanca de empuje o de si el acelerador automático está activado o no. Una vez que el ángulo de ataque de la aeronave regresa a un rango seguro, el sistema de acelerador automático cambiará al modo de bloqueo TOGA, que mantiene el empuje TOGA hasta que los pilotos muevan la palanca de empuje a una posición adecuada y desactiven el acelerador automático.
La protección de alta velocidad se recuperará automáticamente de un exceso de velocidad. Hay dos limitaciones de velocidad para aeronaves de gran altitud, V MO (velocidad operativa máxima) y M MO (Mach operativa máxima). Las dos velocidades son iguales aproximadamente a 31.000 pies, por debajo de la cual el exceso de velocidad está determinado por V MO y por encima de la cual por M MO .
Modo bengala

Este modo se activa automáticamente cuando el altímetro radar indica 100 pies sobre el suelo. A 50 pies, la aeronave ajusta ligeramente el morro hacia abajo. Durante la fase de aterrizaje , la ley normal proporciona protección contra ángulos de ataque elevados y protección contra ángulos de alabeo. El factor de carga puede estar entre 2,5 g y -1 g, o entre 2,0 g y 0 g cuando los slats están extendidos. La actitud de cabeceo está limitada entre -15° y +30°, y el límite superior se reduce aún más a +25° a medida que la aeronave disminuye la velocidad. [ 6 ]
Ley alternativa
Existen cuatro modos de reconfiguración para el sistema fly-by-wire de Airbus: ley alternativa 1 , ley alternativa 2 , ley directa y ley mecánica . Los modos de aterrizaje en tierra y de aterrizaje con la ley alternativa son idénticos a los modos de la ley normal .
El modo de ley alternativa 1 (ALT1) combina un modo lateral de ley normal con el factor de carga y las protecciones de ángulo de alabeo conservadas. La protección de ángulo de ataque elevado puede perderse, al igual que la protección de baja energía (pérdida de sustentación en vuelo nivelado). Las protecciones de alta velocidad y ángulo de ataque elevado entran en el modo de ley alternativa. [ 7 ]
ALT1 puede entrar si hay fallas en el estabilizador horizontal, un elevador, la actuación del amortiguador de guiñada, el sensor de slat o flap, o una sola falla de referencia de datos de aire. [ 6 ]
La ley alternativa 2 (ALT2) pierde el modo lateral de ley normal (reemplazado por el modo directo de alabeo y el modo alternativo de guiñada), junto con la protección de actitud de cabeceo, la protección de ángulo de alabeo y la protección de baja energía. Se conserva la protección del factor de carga. Se conservan las protecciones de alto ángulo de ataque y alta velocidad, a menos que la razón para el modo de ley alternativa 2 sea la falla de dos referencias de datos aerodinámicos o si las dos referencias de datos aerodinámicos restantes no coinciden. [ 7 ]
El modo ALT2 se activa cuando se apagan dos motores (en aeronaves bimotores), se producen fallos en dos referencias inerciales o de datos aerodinámicos, o se pierde el piloto automático, salvo en caso de discrepancia en el ADR. Este modo también puede activarse con un fallo en todos los spoilers, un fallo en ciertos alerones o un fallo en los transductores de pedales. [ 6 ]
Derecho directo
La ley directa (DIR) introduce una relación directa entre la palanca y las superficies de control: [ 6 ] el movimiento de las superficies de control está directamente relacionado con el movimiento de la palanca lateral y el pedal del timón. [ 3 ] El estabilizador horizontal compensable solo puede controlarse mediante la rueda de compensación manual. Se pierden todas las protecciones y la deflexión máxima de los elevadores se limita para cada configuración en función del centro de gravedad actual de la aeronave. Esto pretende crear un compromiso entre un control de cabeceo adecuado con un centro de gravedad adelantado y un control no demasiado sensible con un centro de gravedad retrasado. [ 8 ]
Se activa el DIR si se produce un fallo en tres unidades de referencia inercial o en los ordenadores de vuelo principales, fallos en dos elevadores o parada de dos motores (en una aeronave bimotor) cuando el ordenador de vuelo principal del capitán también está inoperable. [ 6 ]
Control mecánico
En el modo de respaldo de control mecánico , el cabeceo se controla mediante el sistema de compensación mecánico y la dirección lateral se controla mediante los pedales del timón que operan el timón mecánicamente. [ 3 ]
Sistema de control de vuelo primario del Boeing 777

El sistema de control de vuelo electrónico fly-by-wire del Boeing 777 difiere del EFCS de Airbus. El principio de diseño consiste en proporcionar un sistema que responda de forma similar a un sistema controlado mecánicamente. [ 9 ] Debido a que el sistema se controla electrónicamente, el sistema de control de vuelo puede proporcionar protección de la envolvente de vuelo .
El sistema electrónico se subdivide en dos niveles: la electrónica de control de cuatro actuadores (ACE) y las tres computadoras de vuelo primarias (PFC). La ACE controla los actuadores (desde los de los controles del piloto hasta los de las superficies de control y la PFC). La función de la PFC es calcular las leyes de control y proporcionar fuerzas de retroalimentación, información al piloto y advertencias. [ 9 ]
Protecciones y mejoras estándar
El sistema de control de vuelo del 777 está diseñado para restringir la autoridad de control más allá de cierto rango, aumentando la contrapresión una vez alcanzado el límite deseado. Esto se realiza mediante actuadores de retroceso controlados electrónicamente (controlados por ACE). Las protecciones y mejoras son: protección de ángulo de alabeo, compensación de viraje, protección de pérdida, protección de exceso de velocidad, control de cabeceo, aumento de estabilidad y compensación de asimetría de empuje. La filosofía de diseño consiste en informar al piloto de que la orden dada pondría a la aeronave fuera de su envolvente operativa normal, pero la capacidad de hacerlo no está excluida. [ 9 ]
Modo normal
En modo normal, los PFC transmiten comandos de actuador a los ACE, que los convierten en comandos de servo analógicos. Se proporciona funcionalidad completa, incluyendo todas las características de rendimiento mejorado, protección de envolvente y calidad de marcha.
Modo secundario
El modo secundario de Boeing es comparable a la ley alternativa de Airbus , donde los PFC suministran comandos a los ACE. Sin embargo, la funcionalidad del EFCS se reduce, incluyendo la pérdida de la protección de la envolvente de vuelo. Al igual que en el sistema Airbus, este estado se activa cuando se producen varios fallos en el EFCS o en los sistemas de interfaz (por ejemplo, ADIRU o SAARU ). Además, en caso de un fallo total de todos los PFC y ACE, los alerones y los spoilers de alabeo seleccionados se conectan a los controles del piloto mediante un cable de control, lo que permite el control mecánico de forma temporal. [ 1 ] [ 4 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 3 "Leyes de control de vuelo" . SKYbrary Seguridad aérea . Consultado el 3 de julio de 2019 .
- ↑ "Control de vuelo, parte 3" . El rincón de Bjorn . 25 de marzo de 2016.
- 1 2 3 4 "Cruzando los cielos » Controles de vuelo por cable y leyes de Airbus" . crossingtheskies.com . Archivado del original el 8 de marzo de 2009.
- ^ "El Boeing 777" ( powerpoint ) . por Saurabh Chheda .
- ↑ "Avionics Magazine :: Boeing 787: El siguiente paso de la integración" . Archivado del original el 23 de septiembre de 2015. Consultado el 19 de julio de 2009 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 "Airbus 330 – Sistemas – Controles de vuelo" . SmartCockpit – Guías de capacitación para aerolíneas, Aviación, Operaciones, Seguridad . Consultado el 12 de julio de 2009 .
{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace ) - 1 2 3 "Leyes de control de vuelo de Airbus" .
- ↑ Manual de vuelo del Airbus A320 (requiere número de página, editorial, etc.)
- 1 2 3 Gregg F. Bartley – Boeing (4 de mayo de 2008). "11 Boeing B-777: Controles de vuelo Fly-By-Wire" (PDF) . Recuperado el 8 de octubre de 2016 .
- Ingeniería aeroespacial
- Instrumentos de aeronave
- Sistemas de control de vuelo
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