Historical Society Blog: FLY-BY-WIRE

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FLY-BY-WIRE

via Juan de la Cuerva by Lyd on 12/19/07

A estas alturas, chorlitos, probablemente me hayáis visto mencionar el fly-by-wire más de una vez. Puede que hasta os hayáis preguntado si estaba hablando de un grupo musical, un nuevo modelo de avión, o un deporte de riesgo de esos que les gustan a los humanos (la primera vez que yo lo vi me pareció un palabrejo muy raro). Pero, como quizá hayáis comprobado, es un término que se usa mucho en aeronáutica, puesto que supuso un avance tecnológico bastante importante en su día, allá por los años 50, cuando se utilizó por primera vez en el Avro Vulcan. Aunque, como suele ocurrir con este tipo de cosas, hasta los años 80 no se introdujo en la aviación comercial (quitando el Concorde, que es un caso aparte). Primero en los aviones de Airbus, y más tarde en el Boeing 777 (tradicionalmente los de Boeing siempre han sido más reacios a introducir innovaciones tecnológicas, aunque parece que esa tendencia está cambiando).

Pero vayamos al grano: ¿qué es el fly-by-wire? Literalmente, "volar por cable"; una expresión que en realidad no se aleja mucho del significado aeronáutico. Es un sistema electrónico de control de vuelo.

Los controles de vuelo (como casi todo) han evolucionado mucho desde los primeros aviones que se construyeron. Al principio, el piloto tiraba de una palanca que tiraba de un cable que tiraba de la superficie de control (los alerones, el timón de cola, etc). Luego los aviones se fueron haciendo más grandes y más robustos… al contrario que los humanos, claro, que ni crecieron ni se hicieron más fuertes (menos mal), y que en consecuencia ya no podían mover los controles sin ayuda. Así que tuvieron que poner un sistema hidráulico entre los mandos y las superficies de control que hiciera el trabajo por ellos.

Sin embargo, tanto el sistema mecánico como el hidráulico tienen importantes desventajas. Suponen llenar el avión de pesados y complejos entramados de cables, poleas, palancas y/o circuitos hidráulicos, muchas veces por duplicado por cuestiones de fiabilidad. Y, además, no ayudan al piloto a compensar las inestabilidades en vuelo causadas por las variaciones en las condiciones aerodinámicas (más adelante explicaré lo que he querido decir con esto, no os preocupéis), pudiendo ocasionar, por ejemplo, que el avión oscile en su trayectoria o que entre en pérdida (algo que no suele gustar a los humanos que van dentro).

Control de vuelo hidro-mecánico del F-15

Los humanos inventaron el fly-by-wire para lograr superar su debilidad y su patente falta de reflejos. Sustituyendo los sistemas mecánicos e hidráulicos por cables eléctricos consiguieron ahorrar una fracción de peso considerable (ya sabéis que los aviones están permanentemente a dieta), además de hacer las conexiones más fiables. Y, sobre todo, consiguieron hacer que hasta cosas como el F-117 volaran sin (demasiados) problemas.

Un avión bien diseñado debería tender siempre a volar de forma estable. Esto quiere decir que, en caso de que hubiera alguna variación momentánea en las condiciones de vuelo (una maniobra del piloto, una ráfaga de viento, turbulencias, etc.), el avión debería recuperar de nuevo el equilibrio una vez que dicha variación desapareciera. Sin embargo, hay aviones que, por circunstancias particulares, tienen formas que hacen que sean inherentemente inestables: el F-117 del que hablábamos antes, o los aviones de ala invertida como el X-29, los delta-canard como el Eurofighter, los de diedro negativo como el Harrier… Muchas veces, el diseño incluso persigue la inestabilidad como objetivo, en lugar de sufrirla como efecto secundario. Un avión inestable tiene facilidad para salir del equilibrio de una condición de vuelo determinada y adoptar otra con mucha rapidez (por ejemplo, salir de una condición de vuelo rectilíneo horizontal para entrar en un viraje pronunciado). En resumen, la inestabilidad lo hace altamente maniobrable.

Pero, claro, esto también implica que se mantendrá con dificultad en una determinada condición de vuelo, y que necesitará continuamente pequeñas correcciones por parte del piloto para no salirse de ella. El piloto tiene que ser muy hábil y rápido, y conocer muy bien la forma de responder de cada avión, para conseguir mantener un vuelo controlado. Y, muchas veces, el avión es básicamente una cabra loca imposible de controlar por ningún humano, ni aunque dicho humano tuviera los reflejos de un pájaro.

Esquema de un sistema de control electrónico por fly-by-wire

El fly-by-wire es la solución al problema de la inestabilidad. Traduce la acción del piloto sobre el mando, convirtiéndola en una señal eléctrica, que a su vez es traducida de nuevo cuando llega a los servos que mueven las superficies de control. Y lo bueno que tienen las señales eléctricas es que los ordenadores las entienden. Normalmente el fly-by-wire forma parte de un sistema de control computerizado. El avión dispone de sensores que le dicen en todo momento cuál es su condición de vuelo y cómo se comporta el aire a su alrededor, de manera que el ordenador de a bordo, al recibir la señal del piloto, puede calcular y efectuar sobre la marcha las correcciones necesarias para que el avión haga exactamente lo que el piloto le está pidiendo.

Perfil de vuelo con oscilación inducida por el piloto (PIO)

Por ejemplo, si un piloto quiere descender con una inclinación de diez grados y mueve el timón de profundidad en consecuencia, pero el aire ya llega al avión con un ángulo de, pongamos, tres grados; la inclinación real que los controles están viendo es de trece grados, y el comportamiento será distinto del que habría si el aire sólo tuviera componente horizontal. Sin el sistema de control electrónico el piloto se vería obligado a corregir sobre la marcha y a ojo, mirando los instrumentos de cabina, y adoptar la actitud de vuelo correcta sería algo que dependería únicamente de su pericia (ejem).

Qué hacer en caso de oscilaciones inducidas por el piloto

Con el fly-by-wire, si el piloto mueve el timón de profundidad para inclinarse diez grados, el ordenador calculará cuál es la deflexión real que tiene que dar a dicho timón para que el avión haga exactamente eso. Dicha deflexión dependerá de las condiciones del aire alrededor del avión, pero pase lo que pase la trayectoria será la que quiera el piloto.