Por: Stephan Hickman
Cuando se trata de operaciones de vuelo, se ha identificado que los factores humanos juegan un papel vital en las situaciones donde el avión ha salido de condiciones de vuelo estables, y por lo tanto son un tema esencial para un análisis más profundo que aquí realizaremos.
La comprensión de la psicología humana como ciencia en el contexto de las operaciones aeronáuticas ha avanzado hasta el punto en que los sistemas modernos de los aviones están parcialmente diseñados para protegernos de nuestros propios fallos. Sin embargo, siempre que la interfaz humana existe, ciertas vulnerabilidades inherentes permanecen.
Una inclinación natural a reaccionar a ciertas situaciones (y normalmente inesperadas) de forma incorrecta (respuesta de sobresalto), el impacto de la fatiga, la pérdida de la consciencia situacional, la dependencia de la automatización y otros factores, son temas críticos en el entrenamiento de la prevención y la recuperación de las posiciones anormales o en la pérdida de control de la aeronave.
China Airlines Flight 006
A modo de ejemplo, lo que hace que la historia del vuelo 006 de China Airlines sea tan notable, es que el avión no se perdió y todos a bordo sobrevivieron al incidente. También, proporciona un buen ejemplo en el que ver que la parte de la automatización puede exacerbar una situación crítica al enmascarar los síntomas de un problema en desarrollo.
El 19 de febrero de 1985, un B-747-SP de China Airlines estaba cruzando el pacífico a FL410 en ruta de Taipéi a Los Ángeles.
Aproximadamente a las 10 horas de vuelo y a unas 300nm al noroeste de San Francisco y notificando el punto REDOO, el avión comenzó a encontrarse con turbulencia en aire claro. El comandante encendió la señal de los cinturones y probablemente como consecuencia de la turbulencia, la velocidad comenzó a fluctuar entre 0.84 Mach y 0.88 Mach.
El piloto automático estaba seleccionado en modo PMS (Performance Management System) y la velocidad se incrementó hasta 0.88 Mach. El PMS respondió retrasando los gases para decelerar el avión hasta la velocidad reducida de 0.84 Mach. Para alcanzar el seleccionado número de Mach de 0.85, los gases se movieron hacia delante una vez más, sin embargo, el motor exterior número 4 no respondió y falló.
Todavía a FL410 y con el piloto automático enganchado, la atención del capitán se encontraba firmemente enfocada en el motor que no respondía.
El capitán ordenó al primer oficial que se pusiera en contacto con el ATC para solicitar una altitud más baja para intentar volver a arrancar el motor número 4, y a continuación dio una instrucción adicional al ingeniero de vuelo para intentar un reinicio inmediato a pesar de estar por encima de la altitud recomendada para esto. Este intento de reinicio no tuvo éxito.
Siguiendo las indicaciones del capitán, el primer oficial contactó con el ARTCC (Air Route Traffic Control Center) de Oakland, California, pero no informó sobre el fallo del motor ni declaró cualquier otro tipo de emergencia.
El ARTCC autorizó el descenso del vuelo a FL240 y el mantenimiento del mismo, pero no se recibió la colación desde el avión a esta autorización. Entre las 10:15 y las 10:16 el ARTCC intentó contactar con el Vuelo 006 más de seis veces, pero sin lograrlo.
Con el piloto automático en modo PMS y en una situación normal de crucero, sólo se usaban alerones y spoilers para el control lateral de la aeronave. Siguiendo al fallo del motor número 4 y todavía a nivel de vuelo justo por debajo de FL410, el avión estaba perdiendo velocidad y decelerando a un ritmo de 0.25 KIAS/sec.
En respuesta a la desaceleración continua y al empuje asimétrico creado por la pérdida del motor número 4, el piloto automático ordenó una creciente deflexión de la superficie de control del ala izquierda hacia abajo hasta que alcanzó su límite de 22,9 grados. A pesar de esto, el avión ya había empezado a virar a la derecha y continuó haciéndolo a un ritmo cada vez mayor.
El capitán en un intento de detener la caída de la velocidad aerodinámica cambió el modo del piloto automático al modo de actitud de cabeceo mientras mantenía el rumbo INS, y utilizó el compensador manual del piloto automático para intentar bajar el morro. Al no tener éxito, entonces desenganchó el piloto automático para poder bajar el morro de manera manual.
Cuando el primer oficial alzó la vista después de su llamada de radio al ARTCC notó que el avión estaba virando hacia la derecha y se lo dijo al capitán, pero este estaba mirando hacia abajo y centrado en el ADI para hacer las correcciones en la superficie del ala izquierda que había bajado; la situación se deterioraba rápidamente.
El avión rotó a la derecha y bajó el morro rápidamente. En los angustiosos momentos que siguieron y basados en un extracto de la grabadora de vuelo, exactamente a las 10:15, la aeronave había rotado 92 grados hacia la derecha con una inclinación de 27 grados hacia abajo. Perdiendo el horizonte externo cuando el avión entró en las nubes, y sorprendido por el repentino y rápido desarrollo de la situación e incrédulo de lo que sus ADI estaban diciéndoles, la tripulación perdió la orientación espacial.
El ingeniero de vuelo se vio sometido a unas fuerzas G que eran tan grandes que no podía levantar sus brazos, y su cabeza fue forzada hacia abajo contra el pedestal de control central.
El problema inicial había evolucionado hasta una pérdida total de control de la situación (LOC-i). A lo largo del incidente, el capitán continuó respondiendo a los cambios en la velocidad con movimientos en el mando de elevación.
El avión salió de las nubes a unos 11.000 pies y solo entonces el capitán consiguió orientarse y devolver al avión a parámetros normales de vuelo a 9.600 pies (después de un considerable esfuerzo).
El análisis posterior indicó que la aeronave y los pasajeros habían sido sometidos a fuerzas superiores a 5g, una velocidad de descenso vertical de 150 m/s y una pérdida total de altitud de más de 30.000 pies durante toda la situación.
Además, sucedieron varios problemas estructurales severos que forzaron al avión a dirigirse a San Francisco para un aterrizaje de emergencia.
Una inspección en tierra reveló que el daño más significativo se produjo en la zona de cola, con grandes partes del estabilizador horizontal arrancadas literalmente. Si el daño hubiera sido más significativo, el avión también se podía haber perdido del todo.
Los 251 pasajeros y 23 miembros de la tripulación tuvieron fortuna ese día aunque dos de ellos requirieron de hospitalización por daños menores.
El informe del accidente publicado por la NSTB en marzo de 1986 concluyó (entre otras cosas) que la preocupación del capitán con la situación del motor número 4, y el fallo en el piloto automático al desengancharse de manera temprana, enmascararon la pérdida de control.
Irónicamente, al no suceder en una fase crítica del vuelo, la pérdida del número 4 no se consideró como un factor contribuyente a que se pusiera el avión en un peligro inminente (aunque sí precipitó el incidente).
Lo que este incidente demostró claramente es que los pilotos deben estar atentos a no fijarse o distraerse por problemas que pueden desviar la atención del deber primario de vigilar la trayectoria de vuelo de la aeronave.
No fue una nueva lección, cuando se produjo este incidente ya habían sucedido otros accidentes donde los pilotos se habían distraído. Uno de ellos a tener en cuenta fue el de Eastern Airlines 401, que se estrelló en los Everglades en aproximación a Miami International en Diciembre de 1972, después de un descenso prolongado de más de 4 minutos mientras la tripulación estaba distraída por una indicación no segura de la extensión del tren de aterrizaje.
Mantener la consciencia situacional
Mantener la consciencia de la situación en todas las fases del vuelo se consigue mediante una vigilancia efectiva. Técnicas efectivas en la exploración de los instrumentos permiten a los pilotos reconocer estados normales así como divergencias en ellos. El objetivo es construir y mantener una figura mental del estado del avión. Mantener esta figura mental puede ser un reto si el piloto se sorprende o se asusta, o si ocurre algo fuera de lo normal. Esto es solo una reacción natural si las pérdidas de control del avión no son frecuentes.
El problema con el efecto del sobresalto es que hay una clara tendencia a reaccionar antes de que una situación sea correctamente analizada. En el caso del Air China 006, tanto el capitán y como el primer oficial afirmaron que ambos creían que sus ADIs habían fallado (no creían la información que les presentaba).
Este fallo nunca fue fundamentado de ninguna manera. De hecho ambos pilotos también mencionaron que no tuvieron ningún aviso sonoro o luz de aviso aparte de la situación inusual que se les presentaba. El ADI de ambos pilotos tenía un límite por el que no les permitió reconocer la inusual posición del avión. Esto también explicaría por qué no realizaron acciones correctivas hasta que el avión salió de las nubes. Si estas hubieran tenido una base más baja o el fallo hubiera ocurrido de noche, entonces la situación podría haber sido muy diferente.
Como un tema aparte sobre las ayudas visuales y referencias, la vista de muchos aviones grandes está restringida debido a la geometría del parabrisas y la ubicación del panel superior.
Muchos aviones Boeing usaban un tipo de ventanas que ayudaban a la detección de otros tráficos y en general mejorar la visibilidad. Este tipo de parabrisas han sido eliminados y ahora prácticamente con cualquier actitud superior a 25 grados de morro arriba, sólo se ve el cielo, y con más de 10 grados de morro bajo, solo se ve la tierra.
El ADI es la primera referencia para las recuperaciones y la mayoría de los instrumentos ADI usan colores y líneas de perspectiva para ayudar a determinar que está por encima o por debajo del horizonte. Una función útil es que incluso en las actitudes extremas, por lo general, siempre está presente alguna porción del cielo o tierra para ayudar al piloto a analizar la situación.
Puntos a destacar:
- Una consciencia efectiva de la situación evitará un desarrollo alterado en la mayoría de los casos, siempre y cuando las primeras acciones de la recuperación de la situación de pérdida de control sean correctas y oportunas.
- Una consciencia situacional efectiva puede evitar el desarrollo de la pérdida de control en la mayoría de los casos, siempre y cuando las primeras acciones de recuperación de dicha pérdida sean correctas y oportunas.
- Las entradas exageradas de control a través de respuestas reflejas deben ser evitadas (ya que esto puede llevar a una situación de pérdida de control diferente).
- Solucionar la causa de la pérdida es secundario a iniciar la recuperación.
- Reconocer y confirmar la situación antes de iniciar la recuperación.
- Recuperar y mantener el control del avión.
- Una comunicación efectiva entre los miembros de la tripulación debería ayudar a la recuperación.
- A la primera indicación de que está sucediendo algo anormal el piloto debe notificar lo que está sucediendo.
- Usar los instrumentos primarios de vuelo para analizar la situación de la pérdida.
Notas en la Oscilación Inducida por el piloto o PIO
PIO se define como las oscilaciones sostenidas e incontrolables resultadas de los esfuerzos del piloto para controlador el avión, y ocurren cuando el piloto de un avión, de manera inadvertida realiza una serie, cada vez mayor, de correcciones en direcciones opuestas, cada una en un intento de reaccionar al movimiento de la aeronave previo al movimiento anterior con una sobre-corrección en la dirección opuesta.
Una cualidad analizada por los pilotos de prueba durante los vuelos de ensayo es la tendencia a acoplar la propia frecuencia del avión con las órdenes en los mandos de vuelo del piloto.
Las aeronaves se clasifican normalmente por una escala establecida que puede verse en el siguiente diagrama:
Como punto interesante, un programa que fue uno de los primeros en introducir un Sistema de control Fly-by-wire y donde el PIO dio algunos problemas, fue el Transbordador espacial.
El vehículo orbitador de 80 toneladas comenzaba su reentrada en la atmósfera a aproximadamente Mach 25 y después deceleraba convirtiendo la energía cinética en calor. Durante el proceso, el escudo térmico podía experimentar una temperatura de hasta 1.500 grados.
Al entrar en aire más denso, el vehículo comenzaba la transición de nave espacial a aeronave. En las fases finales del descenso, el vehículo era esencialmente un planeador, aunque con un ángulo de descenso de alrededor de 10.000 pies por minuto. Tocaba tierra aproximadamente a 215 mph.
Debido a la doble configuración de ala delta con cuatro grandes flaps o elevones, montados en la parte trasera como mandos de vuelo primarios, el efecto de mover las superficies para elevar el morro significaba una reducción de la sustentación, y esto hacía que antes de ascender, el vehículo, “se hundiera”.
Otro elemento crítico era la capacidad de los ordenadores (la RAM) del vehículo que se requería para operar el sistema de control de vuelo, después de todo eran los 70.
El sistema de control de vuelo estaba proporcionado por cinco ordenadores IBM AP-101, que trabajando juntos proporcionaban alrededor de 700k de memoria almacenadas en una cinta magnética, y una de las consecuencias de esto era un retraso entre la orden dada al mando de control de vuelo y el movimiento de la superficie móvil requerida.
En la quinta y final prueba de aproximación y aterrizaje (Approach and Landing Test – ALT), llevada a cabo el 19 de Octubre de 1977, con el piloto y astronauta de la NASA Fred Haise a los mandos, el vehículo Enterprise fue soltado desde un B-747 modificado a 19.000 pies de altura para realizar un vuelo que no llevaría más de dos minutos con el propósito de realizar un aterrizaje de precisión.
Cuando el vehículo comenzó a realizar el flare alrededor de los 2.000 pies, Haise se dio cuenta de que iba alto y rápido. La repetida acción sobre el mando de control de vuelo en un intento de corregir la situación, dio como resultado que el vehículo no respondiera. Simplemente no había suficiente memoria para lidiar con el incremento de la frecuencia de entradas y de los movimientos necesarios sobre las superficies requeridas, por lo que los ordenadores que se encargaban de los controles de vuelo se sobrecargaron.
Con todo ello, el vehículo ascendió para golpear la pista bruscamente y volver al aire. Se realizaron entones más entradas de control que sólo hicieron agravar el problema.
Finalmente, y tras comprender lo que estaba sucediendo, Haise «descargó» los controles de vuelo y el Orbitador finalmente se estableció con seguridad en el suelo. Afortunadamente el único daño que se produjo aquel día fue en el ego del piloto.
Un ejemplo más convencional es el preocupante uso del timón en los modernos aviones de transporte.
Los timones de este tipo de aeronaves están dimensionados para contrarrestar el momento de guiñada asociado con un fallo del motor a bajas velocidades y para asegurar el control de guiñada a lo largo de la envolvente de vuelo usando el tope del pedal en caso necesario. Este potente timón es capaz de generar grandes resbales o deslizamientos laterales. Un gran ángulo de deslizamiento lateral puede generar un gran momento de giro que requiere entradas de control laterales significativas para detener el giro de la aeronave.
Normalmente, el timón no se debe usar para inducir el giro a través del deslizamiento lateral porque éste puede inducir velocidades de giro grandes con retraso.
Esta combinación puede asustar al piloto y hacer que realice movimientos de control en la dirección opuesta para contrarrestarlos. Una reacción excesiva puede llevar a momentos de guiñada y desviaciones cíclicas del timón de la aeronave. Y esto, a su vez, puede hacer que se superen los límites de diseño estructural y consecuentemente llevar al fallo catastrófico.
Trágicamente la pérdida del vuelo de American Airlines 587, en noviembre de 2001, se produjo por las cinco deflexiones completas del timón en un intervalo de 7 segundos, lo que llevó a la separación del timón de cola completo y con ello a la ingobernabilidad del avión con el resultado de catástrofe.
