Simulador de vuelo

simulador de vuelo F/A-18 Hornet a bordo del portaaviones USS Independence

Un simulador de vuelo es un dispositivo que recrea artificialmente el vuelo de una aeronave y el entorno en el que vuela, para entrenamiento de pilotos, diseño u otros fines. Incluye replicar las ecuaciones que rigen cómo vuelan las aeronaves, cómo reaccionan a las aplicaciones de los controles de vuelo, los efectos de otros sistemas de aeronaves y cómo reacciona la aeronave a factores externos como la densidad del aire, la turbulencia, la cizalladura del viento, las nubes, la precipitación, etc. La simulación de vuelo se utiliza por una variedad de razones, incluido el entrenamiento de vuelo (principalmente de los pilotos), el diseño y desarrollo de la propia aeronave y la investigación de las características de la aeronave y las cualidades de manejo del control.

El término "simulador de vuelo" puede tener un significado ligeramente diferente en el lenguaje general y en los documentos técnicos. En regulaciones anteriores, se refería específicamente a dispositivos que pueden imitar de cerca el comportamiento de la aeronave a lo largo de varios procedimientos y condiciones de vuelo. En definiciones más recientes, esto se ha denominado "simulador de vuelo completo". El término más genérico "dispositivo de entrenamiento de simulación de vuelo" (FSTD) se utiliza para referirse a diferentes tipos de dispositivos de entrenamiento de vuelo, y se corresponde más con el significado de la frase "simulador de vuelo" en ingles general.

Historia de la simulación de vuelo

En 1910, por iniciativa de los comandantes franceses Clolus y Laffont y el teniente Clavenad, se construyeron los primeros aviones de entrenamiento en tierra para aviones militares. El "Tonneau Antoinette" (barril Antoinette), creado por la empresa Antoinette, parece ser el precursor de los simuladores de vuelo.

Primera Guerra Mundial (1914-1918)

Un área de entrenamiento era para la artillería de aire manejada por el piloto o un artillero de aire especializado. Disparar a un objetivo en movimiento requiere apuntar por delante del objetivo (lo que implica el llamado ángulo de avance) para permitir el tiempo que requieren las balas para alcanzar las proximidades del objetivo. Esto a veces también se denomina "disparo de desviación" y requiere habilidad y práctica. Durante la Primera Guerra Mundial, se desarrollaron algunos simuladores terrestres para enseñar esta habilidad a los nuevos pilotos.

Las décadas de 1920 y 1930

Dibujo de patente Link Trainer, 1930

El primer dispositivo de simulación de vuelo más conocido fue el Link Trainer, producido por Edwin Link en Binghamton, Nueva York, Estados Unidos, que comenzó a construir en 1927. Más tarde patentó su diseño, que estuvo disponible para la venta por primera vez en 1929 El Link Trainer era un simulador de vuelo básico con estructura de metal generalmente pintado en su conocido color azul. Algunos de estos simuladores de vuelo de la era de la guerra temprana todavía existen, pero cada vez es más difícil encontrar ejemplos que funcionen.

La empresa de la familia Link en Binghamton fabricaba pianolas y órganos, por lo que Ed Link estaba familiarizado con componentes como fuelles de cuero e interruptores de lengüeta. También era piloto, pero insatisfecho con la cantidad de entrenamiento de vuelo real que estaba disponible, decidió construir un dispositivo basado en tierra para brindar dicho entrenamiento sin las restricciones del clima y la disponibilidad de aeronaves e instructores de vuelo. Su diseño tenía una plataforma de movimiento neumático impulsada por fuelles inflables que proporcionaban señales de cabeceo y balanceo. Un motor de vacío similar a los que se usan en las pianolas giraba la plataforma, proporcionando señales de guiñada. Se montó una cabina de réplica genérica con instrumentos de trabajo en la plataforma de movimiento. Cuando la cabina estaba cubierta, los pilotos podían practicar el vuelo por instrumentos en un entorno seguro. La plataforma de movimiento le dio al piloto pistas sobre el movimiento angular real en cabeceo (nariz arriba y abajo), balanceo (ala arriba o abajo) y guiñada (nariz izquierda y derecha).

Al principio, las escuelas de aviación mostraron poco interés en el "Link Trainer". Link también demostró su entrenador a la Fuerza Aérea del Ejército de los EE. UU. (USAAF), pero sin resultado. Sin embargo, la situación cambió en 1934 cuando la Fuerza Aérea del Ejército recibió un contrato del gobierno para volar el correo postal. Esto incluía tener que volar tanto con mal tiempo como con buen tiempo, para lo cual la USAAF no había realizado previamente mucho entrenamiento. Durante las primeras semanas del servicio de correo, murieron casi una docena de pilotos del ejército. La jerarquía de la Fuerza Aérea del Ejército recordó a Ed Link y su entrenador. Link voló para reunirse con ellos en Newark Field en Nueva Jersey y quedaron impresionados por su capacidad para llegar en un día con poca visibilidad, debido a la práctica en su dispositivo de entrenamiento. El resultado fue que la USAAF compró seis Link Trainers, y se puede decir que esto marcó el inicio de la industria mundial de simulación de vuelo.

Segunda Guerra Mundial (1939-1945)

Military Personnel Using Link Trainer, Pepperell Manufacturing Co., 1943

El principal entrenador de pilotos utilizado durante la Segunda Guerra Mundial fue el Link Trainer. Se produjeron unos 10.000 para entrenar a 500.000 nuevos pilotos de naciones aliadas, muchos en los EE. UU. y Canadá porque muchos pilotos fueron entrenados en esos países antes de regresar a Europa o el Pacífico para volar en misiones de combate. Casi todos los pilotos de la Fuerza Aérea del Ejército de EE. UU. fueron entrenados en un Link Trainer.

Se utilizó un tipo diferente de entrenador de la Segunda Guerra Mundial para navegar de noche por las estrellas. El Entrenador de Navegación Celestial de 1941 tenía 13,7 m (45 pies) de altura y era capaz de acomodar al equipo de navegación de la tripulación de un bombardero. Permitió el uso de sextantes para tomar "fotos de estrellas" de una pantalla proyectada del cielo nocturno.

1945 a 1960

En 1954, United Airlines compró a Curtiss-Wright cuatro simuladores de vuelo a un costo de $3 millones que eran similares a los modelos anteriores, con la adición de imágenes, sonido y movimiento. Este fue el primero de los simuladores de vuelo modernos para aviones comerciales.

Hoy

Cockpit of a twinjet flight simulator

Los fabricantes de simuladores se están consolidando e integrando verticalmente a medida que la formación ofrece un crecimiento de dos dígitos: CAE pronostica 255 000 nuevos pilotos de líneas aéreas entre 2017 y 2027 (70 al día) y 180 000 primeros oficiales en evolución a capitanes. El fabricante más grande es Canadian CAE Inc. con una participación de mercado del 70 % e ingresos anuales de $ 2800 millones, fabricando dispositivos de capacitación durante 70 años, pero pasó a la capacitación en 2000 con múltiples adquisiciones. Ahora CAE gana más con la formación que con la producción de los simuladores. L3 CTS, con sede en Crawley, ingresó al mercado en 2012 al adquirir Thales Training & La planta de fabricación de Simulation cerca del aeropuerto de Gatwick, donde ensambla hasta 30 dispositivos al año, luego la escuela de capacitación CTC del Reino Unido en 2015, Aerosim en Sanford, Florida en 2016 y la academia portuguesa G Air en octubre de 2017.

Con una participación de mercado del 20 %, el equipo aún representa más de la mitad de la facturación de L3 CTS, pero eso podría revertirse pronto, ya que educa a 1600 pilotos comerciales cada año, el 7 % de los 22 000 que ingresan a la profesión anualmente, y apunta a 10 % en un mercado fragmentado. El tercero más grande es TRU Simulation + Training, creado en 2014 cuando la matriz Textron Aviation fusionó sus simuladores con Mechtronix, OPINICUS y ProFlight, centrándose en los simuladores y desarrollando los primeros simuladores de vuelo completo para el 737 MAX y el 777X. El cuarto es FlightSafety International, enfocado en aeronaves generales, de negocios y regionales. Airbus y Boeing han invertido en sus propios centros de formación, con el objetivo de obtener mayores márgenes que la fabricación de aviones como MRO, compitiendo con sus proveedores CAE y L3.

En junio de 2018, había 1270 simuladores de aerolíneas comerciales en servicio, 50 más en un año: 85 % FFS y 15 % FTD. CAE suministró el 56% de esta base instalada, L3 CTS el 20% y FlightSafety International el 10%, siendo los centros de formación de CAE el mayor operador, con una participación del 13%. América del Norte tiene el 38 % de los dispositivos de entrenamiento del mundo, Asia-Pacífico el 25 % y Europa el 24 %. Los tipos de Boeing representan el 45 % de todos los aviones simulados, seguidos por Airbus con un 35 %, luego Embraer con un 7 %, Bombardier con un 6 % y ATR con un 3 %.

Aplicaciones

Entrenamiento de pilotos

Interior de un simulador de vuelo en Estonia, para un Piper Seneca PA-34
()vista como un panorama interactivo 360°)

La mayoría de los simuladores de vuelo se utilizan principalmente para entrenamiento de vuelo. Los simuladores más simples se utilizan para practicar los procedimientos básicos de la cabina, como el procesamiento de listas de verificación de emergencia y para familiarizarse con la cabina. También se utilizan para el entrenamiento de vuelo por instrumentos, para los cuales la vista exterior es menos importante. Ciertos sistemas de aeronaves pueden simularse o no, y el modelo aerodinámico suele ser extremadamente genérico, si es que está presente. Dependiendo del nivel de certificación, los instrumentos que tendrían indicadores móviles en un avión real pueden implementarse con una pantalla. Con pantallas más avanzadas, representación de la cabina y sistemas de movimiento, los simuladores de vuelo se pueden usar para acreditar diferentes cantidades de horas de vuelo para una licencia de piloto.

Clases específicas de simuladores también se utilizan para capacitación distinta de la obtención de una licencia inicial, como la revalidación de la habilitación de instrumentos o, más comúnmente, la obtención de una habilitación de tipo para un tipo específico de aeronave.

Otros usos

Durante el proceso de diseño de aeronaves, se pueden utilizar simuladores de vuelo en lugar de realizar algunas pruebas de vuelo. Tales "simuladores de vuelo de ingeniería" puede proporcionar una forma rápida de encontrar errores, reduciendo tanto los riesgos como el costo de desarrollo. Además, esto permite el uso de equipos de medición adicionales que pueden ser demasiado grandes o poco prácticos para incluirlos a bordo de un avión real. A lo largo de las diferentes fases del proceso de diseño, se utilizan diferentes simuladores de ingeniería con varios niveles de complejidad.

Los simuladores de vuelo pueden incluir tareas de capacitación para tripulantes que no sean pilotos. Los ejemplos incluyen artilleros en un avión militar u operadores de grúas. También se han utilizado simuladores independientes para tareas relacionadas con el vuelo, como evacuar la aeronave en caso de accidente en el agua. Con la alta complejidad de muchos sistemas que componen las aeronaves contemporáneas, los simuladores de mantenimiento de aeronaves son cada vez más populares.

Cualificación y aprobación

simulador de vuelo completo de un Boeing 737

Una pantalla esférica con múltiples proyectores visibles sobre la cabina

Procedimiento

Antes de septiembre de 2018, cuando un fabricante deseaba que se aprobara un modelo de ATD, se presentaba a la FAA un documento que contenía las especificaciones para la línea del modelo y que demostraba el cumplimiento de las reglamentaciones correspondientes. Una vez que este documento, llamado Guía de aprobación de calificación (QAG), ha sido aprobado, todos los dispositivos futuros que se ajusten a la QAG se aprueban automáticamente y la evaluación individual no es necesaria ni está disponible.

El procedimiento actual aceptado por todas las CAA (Autoridades de Aviación Civil) en todo el mundo es proponer 30 días antes de la fecha de calificación (40 días para CAAC) un documento MQTG (Guía de prueba de calificación maestra), que es propio de un dispositivo simulador único. y vivirá a lo largo del propio dispositivo, conteniendo pruebas objetivas, funcionales y subjetivas para demostrar la representatividad del simulador frente al avión. Los resultados se compararán con los datos de prueba de vuelo proporcionados por los OEM de aeronaves o de la campaña de prueba solicitada por los OEM de simuladores o también se pueden comparar con los datos POM (Prueba de coincidencia) proporcionados por los simuladores de desarrollo de OEM de aeronaves. Algunos de los QTG se volverán a ejecutar durante el año para demostrar durante la calificación continua que el simulador aún se encuentra dentro de las tolerancias aprobadas por la CAA.

Categorías de la Administración Federal de Aviación (FAA) de EE. UU.

Dispositivo de capacitación en aviación (DAT)

• FAA Basic ATD (BATD) – Proporciona una plataforma de formación adecuada y diseño para tareas de desempeño tanto de procedimiento como operativas específicas a los requisitos de formación de tierra y vuelo para Certificado Piloto Privado y calificación de instrumentos por Título 14 del Código de Regulación Federal.
• FAA Advanced ATD (AATD) – Proporciona una plataforma de formación adecuada para tareas de desempeño tanto de procedimiento como operativas específicas para los requisitos de formación de tierra y vuelo para Certificado Piloto Privado, calificación de instrumentos, Certificado Piloto Comercial y Certificado de Transporte Aéreo (ATP) y Certificado de Instructor de Vuelo.

Dispositivos de entrenamiento de vuelo (FTD)

• FAA FTD Nivel 4 – Similar a un entrenador de procedimientos de la cabina (CPT). Este nivel no requiere un modelo aerodinámico, pero se requiere un modelado preciso de sistemas.
• FAA FTD Nivel 5 – Se requiere programación aerodinámica y modelado de sistemas, pero puede representar una familia de aeronaves en lugar de un modelo específico.
• FAA FTD Nivel 6 – Se requieren programación aerodinámica específica para el modelo de aeronaves, sensación de control y cabina física.
• FAA FTD Level 7 – Modelo específico. Todas las aerodinámicas aplicables, controles de vuelo y sistemas deben ser modelados. Se debe suministrar un sistema de vibración. Este es el primer nivel que requiere un sistema visual.

Simuladores de vuelo completos (FFS)

• FAA FFS Nivel A – Se requiere un sistema de movimiento con al menos tres grados de libertad. Aviones solamente.
• FAA FFS Nivel B – Requiere tres movimientos de eje y un modelo aerodinámico de mayor fidelidad que el Nivel A. El nivel más bajo del simulador de vuelo de helicópteros.
• FAA FFS Nivel C – Requiere una plataforma de movimiento con los seis grados de libertad. También menor demora en el transporte (latencia) en los niveles A " B. El sistema visual debe tener un campo horizontal exterior de vista de al menos 75 grados para cada piloto.
• FAA FFS Level D – El nivel más alto de calificación FFS actualmente disponible. Los requisitos son para el nivel C con adiciones. La plataforma de movimiento debe tener todos los seis grados de libertad, y el sistema visual debe tener un campo de visión horizontal del mundo exterior de al menos 150 grados, con una pantalla collimada (centro distante). Se requieren sonidos realistas en la cabina, así como una serie de movimientos especiales y efectos visuales.

Categorías de la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA, ex JAA)

Estas definiciones se aplican tanto a aviones como a helicópteros a menos que se especifique lo contrario. Los dispositivos de entrenamiento que se comparan brevemente a continuación son todas las diferentes subclases de dispositivos de entrenamiento de simulación de vuelo (FSTD).

Dispositivo básico de entrenamiento por instrumentos (BITD) solo aviones: una estación básica para estudiantes para procedimientos de vuelo por instrumentos; puede usar controles de vuelo con resorte e instrumentos que se muestran en una pantalla

Entrenador de Procedimientos y Navegación de Vuelo (FNPT): Representación de la cabina con todo el equipo y software para replicar la función de los sistemas de la aeronave

• EASA FNPT Nivel I: Completamente encerrado en cabina real, fuerzas de control y representante de viajes del avión, modelo aerodinámico teniendo en cuenta los cambios en la velocidad del aire, la carga y otros factores
• EASA FNPT Nivel II: Manejo modelo de aeronaves en tierra y en efecto terrestre, efectos de icing, sistema visual incluyendo diferentes condiciones de iluminación ambiente (es decir, día, noche, atardecer)
• EASA FNPT Nivel III helicópteros solamente: Campo de visión más amplio y medios de probar rápidamente el funcionamiento correcto de hardware y software
• MCC: Necesidades adicionales para el nivel II y III del FNPT que se utilizarán para la formación de cooperación multicrew, por ejemplo, que los instrumentos deben duplicarse para cada miembro de la tripulación

Dispositivos de entrenamiento de vuelo (FTD)

• EASA FTD Nivel 1: Puede carecer de un sistema visual, en comparación con FNPT, los sistemas de aeronaves deben funcionar correctamente basándose únicamente en los insumos piloto sin requerir acciones de instructor
• EASA FTD Nivel 2: Sistema visual con diferentes condiciones, cabina debe incluir otras estaciones de tripulación, controles deben replicar dinámicas de movimiento
• EASA FTD Nivel 3 helicóptero sólo: Los datos modelo deben basarse en vuelos de validación - no pueden ser modelos aerodinámicos genéricos, campo de visión más amplio

Simuladores de vuelo completos (FFS)

• EASA FFS Level A: Sistema de movimiento con 3 grados de libertad (pitch, roll, heave)
• EASA FFS Nivel B: Sistema de movimiento con todos los 6 grados de libertad, modelado de la manipulación de suelo
• EASA FFS Nivel C: Simular diferentes condiciones de pista, icing, modelo aerodinámico más detallado
• EASA FFS Nivel D: Vibraciones características que se pueden sentir en la cabina, niveles de ruido realistas

Tecnología

Estructura del simulador

Diagrama del simulador de vuelo

Los simuladores de vuelo son un ejemplo de un sistema humano en el circuito, en el que la interacción con un usuario humano ocurre constantemente. Desde la perspectiva del dispositivo, las entradas son los controles de vuelo principales, los botones e interruptores del panel de instrumentos y la estación del instructor, si está presente. En base a esto, se actualiza el estado interno y se resuelven las ecuaciones de movimiento para el nuevo paso de tiempo. El nuevo estado de la aeronave simulada se muestra al usuario a través de canales visuales, auditivos, de movimiento y táctiles.

Para simular tareas cooperativas, el simulador puede ser adecuado para múltiples usuarios, como es el caso de los simuladores de cooperación de tripulación múltiple. Alternativamente, se pueden conectar más simuladores, lo que se conoce como "simulación en paralelo" o "simulación distribuida". Como los aviones militares a menudo necesitan cooperar con otras naves o personal militar, los juegos de guerra son un uso común para la simulación distribuida. Debido a eso, se han desarrollado numerosos estándares para la simulación distribuida, incluidos los aviones, con organizaciones militares. Algunos ejemplos incluyen SIMNET, DIS y HLA.

Modelos de simulación

El elemento central del modelo de simulación son las ecuaciones de movimiento de la aeronave. A medida que la aeronave se mueve a través de la atmósfera, puede exhibir grados de libertad tanto de traslación como de rotación. Para lograr la percepción de un movimiento fluido, estas ecuaciones se resuelven 50 o 60 veces por segundo. Las fuerzas para el movimiento se calculan a partir de modelos aerodinámicos, que a su vez dependen del estado de las superficies de control, accionadas por sistemas específicos, con su aviónica, etc. Al igual que ocurre con la modelización, según el nivel de realismo requerido, existen diferentes niveles de detalle, con algunos submodelos omitidos en simuladores más simples.

Si un usuario humano es parte del simulador, lo que podría no ser el caso de algunos simuladores de ingeniería, es necesario realizar la simulación en tiempo real. Las frecuencias de actualización bajas no solo reducen el realismo de la simulación, sino que también se han relacionado con un aumento de la enfermedad del simulador. Las regulaciones imponen un límite a la latencia máxima entre la entrada del piloto y la reacción de la aeronave. Por eso, se hacen concesiones para alcanzar el nivel requerido de realismo con un menor costo computacional. Los simuladores de vuelo normalmente no incluyen modelos de dinámica de fluidos computacionales completos para las fuerzas o el clima, sino que utilizan bases de datos de resultados preparados a partir de cálculos y datos adquiridos en vuelos reales. Como ejemplo, en lugar de simular el flujo sobre las alas, el coeficiente de sustentación se puede definir en términos de parámetros de movimiento como el ángulo de ataque.

Si bien los diferentes modelos necesitan intercambiar datos, la mayoría de las veces se pueden separar en una arquitectura modular, para una mejor organización y facilidad de desarrollo. Por lo general, el modelo de engranajes para el manejo en tierra sería una entrada separada para las principales ecuaciones de movimiento. Cada motor e instrumento de aviónica también es un sistema autónomo con entradas y salidas bien definidas.

Instrumentos

Simulador con instrumentos de vuelo primarios replicados con pantallas planas

Todas las clases de FSTD requieren algún tipo de réplica de la cabina. Como son los principales medios de interacción entre el piloto y la aeronave, se asigna especial importancia a los controles de la cabina. Para lograr una buena transferencia de habilidades, existen requisitos muy específicos en las regulaciones del simulador de vuelo que determinan qué tan cerca deben coincidir con la aeronave real. Estos requisitos en el caso de simuladores de vuelo completos son tan detallados que puede ser rentable utilizar la parte real certificada para volar, en lugar de fabricar una réplica dedicada. Las clases más bajas de simuladores pueden usar resortes para imitar las fuerzas que se sienten al mover los controles. Cuando existe la necesidad de replicar mejor las fuerzas de control o la respuesta dinámica, muchos simuladores están equipados con sistemas de retroalimentación de fuerza accionados activamente. También se pueden incluir actuadores de vibración, ya sea debido a los requisitos de simulación de helicópteros o para aviones equipados con un vibrador de palanca.

Otra forma de entrada táctil del piloto son los instrumentos ubicados en los paneles de la cabina. Como se utilizan para interactuar con varios sistemas de aeronaves, solo eso puede ser suficiente para algunas formas de entrenamiento de procedimientos. Mostrarlos en una pantalla es suficiente para los simuladores más básicos de BITD y simulación de vuelo amateur, sin embargo, la mayoría de las clases de simuladores certificados necesitan todos los botones, interruptores y otras entradas para funcionar. de la misma forma que en la cabina de un avión. La necesidad de una copia física de una cabina contribuye al costo de la construcción del simulador y vincula el hardware a un tipo de aeronave específico. Por estas razones, hay una investigación en curso sobre las interacciones en la realidad virtual, sin embargo, la falta de retroalimentación táctil afecta negativamente a los usuarios. rendimiento al utilizar esta tecnología.

Sistema visual

Una pantalla cilíndrica de ángulo ancho

La vista exterior desde la aeronave es una indicación importante para volar la aeronave y es el principal medio de navegación para el funcionamiento de las reglas de vuelo visual. Una de las características principales de un sistema visual es el campo de visión. Dependiendo del tipo de simulador, puede ser suficiente proporcionar solo una vista hacia adelante utilizando una pantalla plana. Sin embargo, algunos tipos de embarcaciones, p. aviones de combate, requieren un campo de visión muy grande, preferiblemente casi esfera completa, debido a las maniobras que se realizan durante el combate aéreo. De manera similar, dado que los helicópteros pueden realizar vuelos estacionarios en cualquier dirección, algunas clases de simuladores de vuelo de helicópteros requieren incluso 180 grados de campo de visión horizontal.

Hay muchos parámetros en el diseño del sistema visual. Para un campo de visión estrecho, una sola pantalla puede ser suficiente, sin embargo, normalmente se requieren varios proyectores. Esta disposición necesita una calibración adicional, tanto en términos de distorsión por no proyectar sobre una superficie plana, como de brillo en regiones con proyecciones superpuestas. También se utilizan diferentes formas de pantallas, incluidas cilíndricas, esféricas o elipsoidales. La imagen se puede proyectar en el lado de visualización de la pantalla de proyección o, alternativamente, en "retroproyección" en una pantalla translúcida. Debido a que la pantalla está mucho más cerca que los objetos fuera de la aeronave, para los simuladores con varios pilotos, hay pantallas colimadas especiales que eliminan el efecto de paralaje entre los pilotos y los pilotos. Punto de vista.

Una alternativa a las pantallas a gran escala son los simuladores de realidad virtual que utilizan una pantalla montada en la cabeza. Este enfoque permite un campo de visión completo y hace que el tamaño del simulador sea considerablemente más pequeño. Hay ejemplos de uso en investigación, así como FSTD certificados

La visualización de gráficos por computadora en tiempo real de mundos virtuales hace que algunos aspectos de los sistemas visuales del simulador de vuelo sean muy similares a los motores de juegos, compartiendo algunas técnicas como diferentes niveles de detalles o bibliotecas como OpenGL.

Sistema de movimiento

Stewart plataforma

Al principio, los sistemas de movimiento usaban ejes de movimiento separados, similares a un cardán. Después de la invención de la plataforma Stewart, la operación simultánea de todos los actuadores se convirtió en la opción preferida, con algunas regulaciones de FFS que requieren específicamente "sinergistic" Movimiento de 6 grados de libertad. A diferencia de los aviones reales, el sistema de movimiento simulado tiene un rango limitado en el que puede moverse. Eso afecta especialmente la capacidad de simular aceleraciones sostenidas y requiere un modelo separado para aproximar las señales al sistema vestibular humano dentro de las restricciones dadas.

El sistema de movimiento es uno de los principales contribuyentes al costo general del simulador, pero las evaluaciones de la transferencia de habilidades basadas en el entrenamiento en un simulador y que conducen al manejo de una aeronave real son difíciles de realizar, particularmente cuando se trata de señales de movimiento. Se requieren grandes muestras de la opinión de los pilotos y tienden a ventilarse muchas opiniones subjetivas, particularmente por parte de pilotos que no están acostumbrados a hacer evaluaciones objetivas y responder a un programa de prueba estructurado. Durante muchos años, se creyó que la simulación basada en el movimiento de 6 DOF brindaba al piloto una fidelidad más cercana a las operaciones de control de vuelo y las respuestas de la aeronave a las entradas de control y las fuerzas externas y brindaba un mejor resultado de capacitación para los estudiantes que la simulación no basada en el movimiento. Esto se describe como "fidelidad en el manejo", que se puede evaluar mediante estándares de vuelo de prueba, como la escala de calificación numérica de Cooper-Harper para las cualidades de manejo. Estudios científicos recientes han demostrado que el uso de tecnología como la vibración o los asientos dinámicos dentro de los simuladores de vuelo puede ser igualmente efectivo en la entrega de capacitación que los grandes y costosos dispositivos 6-DOF FFS.

Modernos simuladores de vuelo de gama alta

Simulador de movimiento vertical (VMS) en NASA/Ames

El simulador de vuelo más grande del mundo es el Vertical Motion Simulator (VMS) en el Centro de Investigación Ames de la NASA, al sur de San Francisco. Tiene un sistema de movimiento de gran alcance con 60 pies (+/- 30 pies) de movimiento vertical (levantamiento). El sistema de elevación sostiene una viga horizontal sobre la que se montan rieles de 40 pies, lo que permite el movimiento lateral de una cabina de simulador de +/- 20 pies. Una plataforma hexápodo convencional de 6 grados de libertad está montada en la viga de 40 pies y una cabina intercambiable está montada en la plataforma. Este diseño permite el cambio rápido de diferentes cabinas de aviones. Las simulaciones van desde dirigibles, aviones comerciales y militares hasta el transbordador espacial. En el caso del transbordador espacial, se usó el gran simulador de movimiento vertical para investigar una oscilación longitudinal inducida por el piloto (PIO) que ocurrió en uno de los primeros vuelos del transbordador justo antes del aterrizaje. Después de identificar el problema en el VMS, se utilizó para probar diferentes algoritmos de control longitudinal y recomendar el mejor para usar en el programa Shuttle.

Entrenamiento de desorientación

AMST Systemtechnik GmbH (AMST) de Austria y Environmental Tectonics Corporation (ETC) de Filadelfia, EE. UU., fabrican una gama de simuladores para entrenamiento de desorientación, que tienen total libertad en la guiñada. El más complejo de estos dispositivos es el simulador Desdémona del Instituto de Investigación TNO de los Países Bajos, fabricado por AMST. Este gran simulador tiene una cabina cardán montada en un marco que agrega movimiento vertical. El marco está montado sobre rieles unidos a una plataforma giratoria. Los rieles permiten colocar la cabina del simulador en diferentes radios desde el centro de rotación y esto proporciona una capacidad G sostenida de hasta aproximadamente 3,5.

Simulación de vuelo de aficionados y videojuegos