Las oscilaciones inducidas por el piloto , como las define MIL-HDBK-1797A, [1] son oscilaciones sostenidas o incontrolables que resultan de los esfuerzos del piloto por controlar la aeronave . Ocurren cuando el piloto de una aeronave ordena inadvertidamente una serie de correcciones que a menudo aumentan en direcciones opuestas, cada una de las cuales es un intento de cubrir la reacción de la aeronave a la entrada anterior con una sobrecorrección en la dirección opuesta. Una aeronave en tal condición puede parecer que está cambiando entre direcciones ascendentes y descendentes. Como tal, es un acoplamiento de la frecuencia de las entradas del piloto y la propia frecuencia de la aeronave. Durante la prueba de vuelo , la oscilación inducida por el piloto es uno de losfactores de calidad de manejo que se analizan, con la aeronave calificada por una escala establecida (cuadro a la derecha). Para evitar cualquier suposición de que la oscilación es necesariamente culpa del piloto, se han sugerido nuevos términos para reemplazar la oscilación inducida por el piloto . Estos incluyen acoplamiento avión-piloto , oscilaciones de piloto en el bucle y oscilaciones asistidas por piloto (o aumentadas) . [2]
En el sentido de los controles, la oscilación es el resultado de un margen de fase reducido inducido por el retraso de la respuesta del piloto. El problema se ha mitigado en algunos casos agregando un término de latencia a los instrumentos, por ejemplo, para hacer que la indicación de la tasa de ascenso no solo refleje la tasa de ascenso actual, sino que también sea sensible a la tasa de cambio de la tasa de ascenso.
La física del vuelo hace que tales oscilaciones sean más probables para los pilotos que para los conductores de automóviles. Un intento de hacer que la aeronave ascienda, digamos, aplicando un elevador ascendente , también resultará en una reducción de la velocidad aerodinámica .
Otro factor es la tasa de respuesta de los instrumentos de vuelo en comparación con la tasa de respuesta de la propia aeronave. Un aumento de potencia no dará como resultado un aumento inmediato de la velocidad aerodinámica. Un aumento en la velocidad de ascenso no se mostrará inmediatamente en el indicador de velocidad vertical .
Un piloto que tenga como objetivo un descenso de 500 pies por minuto, por ejemplo, puede encontrarse descendiendo más rápido de lo previsto. Comienzan a subir el elevador hasta que el indicador de velocidad vertical muestra 500 pies por minuto. Sin embargo, debido a que el indicador de velocidad vertical va por detrás de la velocidad vertical real, la aeronave en realidad está descendiendo a mucho menos de 500 pies por minuto. Luego, el piloto comienza a bajar el elevador hasta que el indicador de velocidad vertical lee 500 pies por minuto, comenzando el ciclo nuevamente. De esta manera, estabilizar la velocidad vertical puede resultar difícil debido a la velocidad aerodinámica constantemente variable.
Las oscilaciones inducidas por el piloto pueden ser culpa de la aeronave, el piloto o ambos. Es un problema común para los pilotos sin experiencia, y especialmente para los pilotos estudiantes , aunque también fue un problema para los mejores pilotos de prueba de investigación en el programa de cuerpos de elevación de la NASA . El problema es más agudo cuando la sección del ala y la cola están muy juntas en los llamados aviones de "acoplamiento corto".
Las oscilaciones inducidas por el piloto más peligrosas pueden ocurrir durante el aterrizaje . Demasiado elevador durante la bengala puede hacer que el avión se vuelva peligrosamente lento y amenace con detenerse . Una reacción natural a esto es empujar el morro hacia abajo más fuerte de lo que lo empuja hacia arriba, pero luego el piloto termina mirando al suelo. Una cantidad aún mayor de elevador hacia arriba inicia el ciclo nuevamente.
Si bien las oscilaciones inducidas por el piloto a menudo comienzan con amplitudes bastante bajas , que pueden tratarse adecuadamente con la teoría lineal de pequeñas perturbaciones , varios PIO aumentarán gradualmente en amplitud. [3]
El 20 de enero de 1974, el YF-16 estaba en una prueba de rodaje de alta velocidad cuando PIO hizo que la aeronave se desviara hacia la izquierda de la pista. El piloto de pruebas decidió despegar y aterrizó de forma segura después de 6 minutos [ 4 ]. Después de ese vuelo inaugural involuntario, el equipo de desarrollo del F-16 redujo la ganancia de balanceo de la computadora Fly By Wire del avión para eliminar PIO similar durante el despegue o el aterrizaje.
En febrero de 1989, un prototipo de JAS 39 Gripen se estrelló al aterrizar en Linköping, Suecia. Se determinó que la causa era la oscilación inducida por el piloto como resultado de un sistema de control de vuelo demasiado sensible pero de respuesta lenta. Posteriormente, se rediseñó el sistema de control de vuelo.
Se culpó a la oscilación inducida por el piloto por el accidente en 1992 del prototipo F-22 Raptor , que aterrizó en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en California. Este choque se relacionó con la limitación de la velocidad del actuador, lo que provocó que el piloto, Tom Morgenfeld , compensara en exceso las fluctuaciones de tono.
Ver también
Referencias
- ^ ESTÁNDAR DE INTERFAZ DEL DEPARTAMENTO DE DEFENSA, Cualidades de vuelo de aviones piloteados, Washington, DC
- ^ Witte, Joel B., Una investigación que relaciona el índice de tendencia de oscilación inducida por piloto longitudinal con la descripción de predicciones de función para actuadores de tasa limitada https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA424366.pdf
- ^ McRuer, Duane T. "Oscilaciones inducidas por el piloto y comportamiento dinámico humano". NASA . Centro de Investigación de Vuelo Espacial Dryden. hdl : 2060/19960020960 .
- Reed, Lister, Yaeger, Vuelo sin alas: la historia del cuerpo elevador , p. xvii, 2002, University Press of Kentucky, ISBN 0-8131-9026-6