La electrónica es el campo de la ingeniería y de la física relativo al diseño y aplicación de dispositivos, para la transmisión, recepción, y almacenamiento de datos, y en general información, que puede consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en una computadora.
Su mayor aplicación actual quizás esté en los sistemas digitales, dispositivos destinados a la generación, transmisión, procesamiento y/o almacenamiento de datos como comentado anteriormente, basado en el proceso de niveles discretos de voltaje.
Se considera que la electrónica se inició con el diodo de vacío inventado por John Ambrose Fleming en 1904, cuyo funcionamiento está basado en el efecto Edison por ser Thomas Alva Edison, que fue el primero en observar en 1883 la emisión termoiónica, al colocar una lámina dentro de una bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de carbón.
El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó en 1906 el triodo, dispositivo que es básicamente como el diodo de vacío, al que se le añadió una rejilla de control situada entre el cátodo y la placa (ánodo), con el objeto de modificar la nube electrónica del citad0 cátodo, variando así la corriente de la placa.
Esto fue de gran importancia para conseguir que se fabricaran los primeros amplificadores de sonido, receptores de radio, televisores, etcétera, así como que, onforme pasaba el tiempo, las válvulas de vacío se fueran perfeccionando y mejorando surgiendo otros tipos, como los tetrodos (válvulas de cuatro electrodos), los pentodos (cinco electrodos), y otras para aplicaciones de alta potencia, cuya evolución pasaba por perfeccionamientos, como la disminución de su peso y tamaño, necesario en el entorno aeronáutico de forma especial.
Pero fue definitivamente con la aparición del transistor de la mano de John Bardeen y de Walter Brattain de la Bell Telephone en 1948, cuando se hizo posible una mayor miniaturización y ligereza de los dispositivos electrónicos ampliamente utilizados en aviación, sobre todo en el área de las comunicaciones, y además, al no funcionar en vacío como las válvulas, sino en un estado semiconductor, no necesitaba centenares de voltios de tensión para operar.
La utilización inicialmente de medios mecánicos para la transmisión de los comandos del piloto a las superficies de control, evolucionó a sistemas hidraulicos y cambió de una forma radical con el desarrolluo y cada vez mayor utilización del “FWB” (“Fly by Wire”) sistema al que, aunque no sea realmente “electrónico”, dedicaremos unas líneas por estar fundamentalmente apoyado en medios electrónicos computarizados.
El FBW (“Fly By Wire”), también conocido con el sobrenombre de “estrella de la aviónica”, es un sistema que reemplaza los controles de vuelo manuales convencionales (mecánicos) por señales eléctricas que se transmiten por cables eléctricos (de ahí el nombre “Fly by Wire”, “vuelo por cable”), que las computadoras de control de vuelo a bordo, indican cómo se debe mover el actuador de cada una de las superficies de control con el fin de obtener la respuesta solicitada.
El sistema también permite el envío automático de datos sobre los sistemas a bordo, señales por parte de las computadoras de la aeronave para realizar ciertas funciones sin que intervenga el piloto, como ayudar a mantener estabilizada la aeronave, lo que ha obligado al abandono del enfoque clásico en el diseño de los aviones en el que se buscaba que fuese estable desde el punto de vista aerodinámico sin necesidad de actuar sobre las superficies de control.
El principio utilizado por este sistema, es la detección constante del error en la superficie de control que provoca la retroalimentación de la señal de salida al ordenador de los mandos de vuelo FCC (“Flight Control Computer”) de tal manera que cuando el piloto a bordo o el automático haga una operación (que será la señal de entrada), la diferencia en la posición de la superficie de control será analizada y el sistema, comparando la señal de entrada y la de salida enviará una señal de corrección hasta que se igualen entre sí.
En lugar de tener un sistema convencional de control de vuelo como refuerzo, las aeronaves comerciales están normalmente controladas en su totalidad por sistemas FBW instalando en ellas más de uno, e incluso utilizando este sistema por triplicado como es el caso del B777 y el A340 que tienen limitados sistemas de respaldo para asegurar en vuelo de crucero su “supervivencia” si existieran problemas de tipo eléctrico, por lo que todos los sistemas FBW deben de tener un sistema completo de respaldo mecánico.
Otra aplicación de la electrónica a la aviación lo constituye el sistema de posicionamiento global “GPS” (“Global Positioning System”) que permite determinar con gran precisión y rapidez la localización de cualquier objeto sobre la tierra, por lo que se está convirtiendo día a día en una gran herramienta para la navegación aérea.
Adicionalmente como parte de la aviónica habitual de un avión comercial se encuentra el “ILS” (“Instrument Landing System”), “sistema de aterrizaje por instrumentos” que tiene como función ayudar a los pilotos a alinear la aeronave con el eje central de la pista de aterrizaje y a mantener la altura correcta en la maniobra de aproximación final, utilizando a bordo un receptor que procesa las señales radioeléctricas procedentes de un conjunto de transmisores, unos en el lateral del principio de la pista para informar de si el avión vuela a la altura correcta respecto a la ideal (“pendiente de planeo”) (“Glide Path”) y un segundo grupo de emisores situados al final de la pista en la prolongación de su eje (“localizer”) que provée de información sobre la alineación con la pista convirtiendo ambas señales en información precisa de dirección y altitud.
El objetivo de todos los sistemas mencionados es garantizar un alto nivel de seguridad en la operación de la aeronave, incluyendo varios subsistemas como por ejemplo, el de advertencia de proximidad del suelo, GPWS (“Ground Proximity Warning System”) cuya función es advertir al piloto de que la nave puede estar en riesgo de hacer contacto no intencionado con el suelo, mediante la lectura de sensores de diferentes sistemas, o el de alerta de tráfico y prevención de colisiones TCAS (“Traffic Alert and Collision Avoidance System”), que básicamente consiste, en un dispositivo transmisor-receptor que explora continuamente señales procedentes de otros dispositivos TCAS para detectar la presencia de otra aeronave con riesgo de colisión en las proximidades.
Un importante sector de la aviónica, es el sistema responsable de garantizar canales de comunicación en el interior del avión y entre éste y las estaciones en tierra, cada vez más numerosos y complejos, por lo que van adquiriendo mayor importancia.
En conjunto, una gran parte de la aviónica se integra en lo conocido como “cabina de cristal” (“Glass Cockpit”) cada vez más extendido sobre todo en las aeronaves comerciales, donde los instrumentos se agrupan en unas pantallas o “displays” que presentan de manera más clara la información a los pilotos.
Mientras una cabina tradicional está basada en gran cantidad de instrumentos de vuelo mecánicos para mostrar la información, la cabina de cristal utiliza varias pantallas controladas por sistemas de gestión de vuelo que pueden ser configuradas para mostrar la información necesaria e idónea en cada momento, permitiendo simplificar la navegación y operación de la aeronave, consiguiendo que los pilotos puedan centrarse en la información más necesaria y pertinente en cada momento del vuelo.
El EICAS en Boeing (“Engine Indicating and Crew Alerting System”) y en Airbus el ECAM (“Electronic Centralized Aircraft Monitor” son sistemas integrados usados en las aeronaves comerciales modernas para proporcionar variada información del funcionamiento de los motores y otros sistemas a la tripulación, incluyendo información metereológica.
Otros valores típicos monitorizados por el EICAS son los correspondientes a los sistemas hidráulicos, neumáticos eléctricos, deshielo y estado de las superficies de control entre otros, siendo una de las funciones esenciales en una “cabina de cristal”, que sustituye a todos los instrumentos analógicos de accionamiento mecánico por pantallas multifunción MFD (“Multi Function Display”) controladas por software.
Las primeras “cabinas de cristal” se utilizaron en los aviones McDouglas MD-80/90, Boeing B737 – CLASIC, B757, B767- 200 / 300, Airbus A300 – 600 y A310 por ejemplo. usaban sistemas electrónicos de información de vuelo EFIS (Electronic Flight Information System”) que mostraba solamente la altitud y la información de navegación, manteniendo los instrumentos mecánicos tradicionales para mostrar velocidad aerodinámica, altitud y velocidad vertical.
Las cabinas de cristal más recientes, en aviones Boeing B737NG, B747-400, B767-400, B.777, en todos los modelos Airbus A320 y posteriores, Ilyushin IL-96 y Tupolev Tu-204, han reemplazado completamente los instrumentos mecánicos por una pareja de EFIS; el PFD (“Primary Flight Display”) que presenta los parámetros de vuelo, de forma similar a como lo haría el horizonte artificial y el ND (“Navigation Display”) que muestra los parámetros de ruta, plan de vuelo, “waypoints”, VOR, etc.
Por otra parte, en el panel central se sitúan los EICAS (Boeing) y ECAM (Airbus) mencionados anteriormente que presentan el EWD (“Engine Warning Display”) con los parámetros indispensables, mensajes de alerta y acciones a tomar como consecuencia de los mismos y el SD (“System Dispay”) con una presentación esquemática de los principales sistemas de la aeronave como los de combustible, hidraulico, eléctrico, acondicionamiento de aire, etc.
Los pilotos pueden seleccionar pantallas adicionales por ejemplo, el plano del aeropuerto TDS (“Taxi Display System”), una ayuda excepcional para el rodaje de los aviones en tierra sobre todo en condiciones de baja visibilidad.
- Bibliografía:
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- Siemens
- Telcom
- OACI
- Airbus
- Boeing
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- Gráficos: Javier Yébenes
- Texto: Javier Yébenes
