Sistema de alerta de proximidad al suelo

Un sistema de advertencia de proximidad al suelo (GPWS) es un sistema diseñado para alertar a los pilotos si su aeronave está en peligro inmediato de estrellarse contra el suelo o contra un obstáculo. La Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA) define GPWS como un tipo de sistema de alerta y conocimiento del terreno (TAWS). Los sistemas más avanzados, introducidos en 1996, se conocen como sistemas mejorados de alerta de proximidad al suelo (EGPWS), un tipo moderno de TAWS.

Historia

A finales de la década de 1960, una serie de accidentes de vuelo controlado contra el terreno (CFIT) se cobraron la vida de cientos de personas. Un accidente CFIT es aquel en el que un avión que funciona correctamente bajo el control de una tripulación totalmente calificada y certificada choca contra el terreno, el agua u obstáculos sin aparente conciencia por parte de la tripulación.

A principios de la década de 1970, varios estudios examinaron la aparición de accidentes CFIT. Los hallazgos de estos estudios indicaron que muchos de estos accidentes podrían haberse evitado si se hubiera utilizado un dispositivo de advertencia llamado sistema de advertencia de proximidad al suelo (GPWS). Como resultado de estos estudios y recomendaciones de la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte (NTSB) de EE. UU., en 1974, la FAA exigió que todos los grandes aviones de turbina y turborreactores instalaran equipos GPWS aprobados por TSO.

La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) de las Naciones Unidas recomendó la instalación del GPWS en 1979.

C. Donald Bateman, un ingeniero nacido en Canadá, desarrolló y se le atribuye la invención del GPWS.

En marzo de 2000, la FAA de EE. UU. modificó las reglas operativas para exigir que todos los aviones propulsados por turbinas registrados en los EE. UU. con seis o más asientos para pasajeros (excluidos los asientos del piloto y copiloto) estén equipados con un TAWS aprobado por la FAA. El mandato afecta a los aviones fabricados después del 29 de marzo de 2002.

Efectos y estadísticas

Antes del desarrollo del GPWS, los grandes aviones de pasajeros estaban involucrados en 3,5 accidentes fatales CFIT por año, cayendo a 2 por año a mediados de los años 1970. Un informe de 2006 afirmó que desde 1974, cuando la FAA de EE. UU. exigió que los aviones grandes llevaran dicho equipo, hasta el momento del informe, no había habido ni un solo pasajero muerto en un accidente CFIT de un avión grande en el espacio aéreo de EE. UU..

Después de 1974, todavía hubo algunos accidentes CFIT que GPWS no pudo ayudar a prevenir, debido al "punto ciego" de aquellos primeros sistemas GPWS. Se desarrollaron sistemas más avanzados.

Los TAWS más antiguos, la desactivación del EGPWS o el ignorar sus advertencias cuando un aeropuerto no está en su base de datos, aún dejan a las aeronaves vulnerables a posibles incidentes CFIT. En abril de 2010, un avión Tupolev Tu-154M de la Fuerza Aérea Polaca se estrelló cerca de Smolensk, Rusia, en un posible accidente CFIT que mató a todos los pasajeros y la tripulación, incluido el presidente de Polonia, Lech Kaczyński. La aeronave estaba equipada con TAWS fabricado por Universal Avionics Systems de Tucson. Según el Comité Interestatal de Aviación de Rusia, el TAWS estaba activado. Sin embargo, el aeropuerto donde iba a aterrizar la aeronave (Smolensk (XUBS)) no figura en la base de datos de TAWS. En enero de 2008, un Casa C-295M de la Fuerza Aérea Polaca se estrelló en un accidente CFIT cerca de Mirosławiec, Polonia, a pesar de estar equipado con EGPWS; los sonidos de advertencia del EGPWS se habían desactivado y el piloto al mando no estaba adecuadamente capacitado con el EGPWS.

Aviones comerciales

El sistema monitorea la altura de una aeronave sobre el suelo determinada por un altímetro de radar. Luego, una computadora realiza un seguimiento de estas lecturas, calcula las tendencias y advertirá a la tripulación de vuelo con mensajes visuales y de audio si la aeronave se encuentra en ciertas configuraciones de vuelo definidas ("modos").

Los modos son:

1. Tasa de descenso excesiva ("SINK RATE" "PULL UP")
2. Tasa excesiva de cierre del terreno ("TERRAIN" "PULL UP")
3. Pérdida de altitud después del despegue o con un ajuste de alta potencia ("No SINK")
4. Limpieza de terrenos inseguros ("TOO LOW – TERRAIN" "TOO LOW – GEAR" "TOO LOW – FLAPS")
5. Desviación excesiva debajo del glideslope ("GLIDESLOPE")
6. Ángulo bancario excesivamente empinado ("BANK ANGLE")
7. Protección de la ventana ("WINDSHEAR")

El GPWS tradicional tiene un punto ciego. Dado que sólo puede recopilar datos directamente debajo de la aeronave, debe predecir las características futuras del terreno. Si hay un cambio dramático en el terreno, como una pendiente pronunciada, GPWS no detectará la velocidad de cierre de la aeronave hasta que sea demasiado tarde para tomar medidas evasivas.

A finales de la década de 1990, se desarrollaron mejoras y el sistema ahora se denomina "Sistema mejorado de advertencia de proximidad al terreno" (EGPWS/TAWS). El sistema se combina con una base de datos digital mundial del terreno y se basa en la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Las computadoras a bordo comparan la ubicación actual con una base de datos del terreno de la Tierra. La pantalla de terreno brinda a los pilotos una orientación visual de los puntos altos y bajos cerca de la aeronave.

Las mejoras del software EGPWS se centran en resolver dos problemas comunes: ninguna advertencia y una respuesta tardía o incorrecta.

Sin aviso

La causa principal de las ocurrencias de CFIT sin advertencia de GPWS es quedarse corto. Cuando el tren de aterrizaje está bajado y los flaps de aterrizaje están desplegados, el GPWS espera que el avión aterrice y, por lo tanto, no emite ninguna advertencia. Sin embargo, el GPWS también puede funcionar mal debido a un cortocircuito. El 26 de septiembre de 1997, el vuelo 152 de Garuda Indonesia se estrelló en una zona montañosa, matando a los 222 pasajeros y 12 tripulantes a bordo. A pesar de que el avión se acercaba al terreno, el GPWS no se activó, aunque el tren de aterrizaje y los flaps no estaban desplegados. EGPWS presenta la función Terrain Clearance Floor (TCF), que proporciona protección GPWS incluso en la configuración de aterrizaje.

Advertencia tardía o respuesta inadecuada

La aparición de una alerta GPWS suele ocurrir en un momento de gran carga de trabajo y casi siempre sorprende a la tripulación de vuelo. Es casi seguro que la aeronave no está donde el piloto cree que debería estar y la respuesta a una advertencia de GPWS puede llegar tarde en estas circunstancias. El tiempo de advertencia también puede ser corto si la aeronave vuela en un terreno empinado, ya que el radioaltímetro que mira hacia abajo es el sensor principal utilizado para el cálculo de la advertencia. El EGPWS mejora el conocimiento del terreno y los tiempos de advertencia al introducir la protección Terrain Display y Terrain Data Base Look Ahead.

Incidentes

En operaciones comerciales y aéreas, existen procedimientos legalmente obligatorios que deben seguirse en caso de que se produzca una advertencia o advertencia de EGPWS. Ambos pilotos deberán responder y actuar en consecuencia una vez emitida la alerta. Un capitán indonesio ha sido acusado de homicidio involuntario por no seguir estos procedimientos.

En 2015, el vuelo 953 de Air France (un avión Boeing 777-200ER) evitó el vuelo controlado contra el terreno después de que el EGPWS detectara el monte Camerún en la trayectoria de vuelo del avión. El piloto a bordo respondió inmediatamente a la advertencia inicial del EGPWS.

Aviación general

La FAA de EE. UU. no exige el equipo TAWS en aeronaves con motor de pistón, pero se puede instalar equipo opcional categorizado como TAWS Tipo C. Dependiendo del tipo de operación, solo es necesario instalar TAWS en aviones propulsados por turbinas con seis o más asientos para pasajeros.

AlliedSignal (ahora fusionada con Honeywell) desarrolló una versión más pequeña y menos costosa de EGPWS para aviación general y aviones privados.

Aviones militares rápidos

Para aviones militares rápidos, la alta velocidad y la baja altitud que se puede volar con frecuencia hacen que los sistemas GPWS tradicionales no sean adecuados, ya que el punto ciego se convierte en la parte crítica. Por lo tanto, se requiere un sistema mejorado, que tome información no solo del altímetro del radar, sino también del sistema de navegación inercial (INS), el sistema de posicionamiento global (GPS) y el sistema de control de vuelo (FCS), utilizándolos para predecir con precisión la trayectoria del vuelo. del avión hasta 5 millas (8,0 km) por delante. Luego se utilizan mapas digitales del terreno y las características de los obstáculos para determinar si es probable una colisión si la aeronave no se detiene en un nivel g preestablecido determinado. Si se predice una colisión, se puede proporcionar una advertencia en la cabina. Este es el tipo de sistema que se utiliza en aviones como el Eurofighter Typhoon. La FAA de Estados Unidos también ha realizado un estudio sobre la adaptación de la vectorización de empuje militar tridimensional para recuperar aviones civiles de catástrofes.

El 5 de mayo de 2016, un GPWS militar llamado Sistema Automático para Evitar Colisiones Terrestres (Auto-GCAS) equipado a bordo de un F-16 realizó una dramática salvación después de que un piloto en formación perdiera el conocimiento debido a fuerzas G excesivas durante un entrenamiento básico de maniobras de combate. En una actitud de aproximadamente 55 grados con el morro hacia abajo a 8760 pies (2670 m) y 652 KIAS (750 mph o 1210 km/h), el Auto-GCAS detectó que la aeronave iba a golpear el terreno y ejecutó una recuperación automática, salvando al piloto. #39;la vida.