Los robots que pilotaban (y pilotan) aviones

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¿Sabes ese avión en el que te estás yendo de vacaciones? No lo pilota un piloto humano. Salvo por las maniobras de despegue y aterrizaje es el piloto automático de los aviones el que hace todo el trabajo. Los aviones autónomos no son una utopía: son (al menos, en gran parte) una realidad.

Es cierto que el nivel de autonomía no es completo, porque los pilotos y copilotos se han convertido en gestores de información. Supervisan y toman el control en situaciones muy concretas, como emergencias y, por supuesto, despegues y (muchos) aterrizajes. Pero si creías que el piloto pilotaba de principio a fin, estás muy equivocado.

El piloto automático se apodera de la cabina de vuelo

Hace 50 años la aviación comercial era muy distinta. Para empezar, hasta se podía fumar en los aviones (¿os lo podéis imaginar?), pero en un gran número de vuelos al piloto y al copiloto les acompañaba el ingeniero de vuelo, que se encargaba de monitorizar el estado de los sistemas y de la multitud de indicadores que existían en las cabinas de los aviones.

Este es el panel de control del piloto automático en un Airbus A320.

Esa responsabilidad fue trasladándose gradualmente a computadores que recolectan esos datos y monitorizan para reducir carga de trabajo y acompañando a esa tecnificación del avión comercial también cobraron más importancia el piloto automático y el sistema de gestión de vuelo (FMS, Flight Management System).

Todo ello hizo que en la década de los 1980 esas mejoras acabaran haciendo innecesaria la presencia de ese ingeniero de vuelo y tanto el FMS como el piloto automático —que se encarga de la navegación y que podríamos equiparar (salvando las distancias) al control de crucero de nuestros coches— se convirtieron en una pieza cada vez más importante en la aviación comercial. En The Atlantic aseguran por ejemplo que en Estados Unidos los vuelos internos de dos horas y media el piloto automático está activado el 95% del tiempo.

Estos sistemas lo hacen prácticamente todo en los aviones de pasajeros convencionales, y son un componente cada vez más habitual que es difícil no encontrar en los aviones comerciales actuales.

El tráfico aéreo actual sería inviable sin el piloto automático

¿Cuánto de un vuelo convencional está controlado por el piloto automático? La respuesta es contundente: actúa casi desde que nos subimos en un avión hasta que nos bajamos de él. Las únicas fases que por ahora siguen siendo gestionadas manualmente en todo momento por los pilotos humanos son las de rodaje y despegue.

La cabina de un Boeing 787 deja claro la complejidad de la instrumentación de cabina.

¿Por qué? La razón es sencilla: los aviones comerciales no cuentan con sensores perimetrales como los que por ejemplo se utilizan en los sistemas de conducción autónoma que vemos en los coches de Tesla o de Google. El despegue es además una maniobra crítica por ese uso de la potencia máxima de los motores, pero los pilotos automáticos tienen una altura mínima de activación (dependiendo del avión oscila entre los 150 y los 350 metros) que hace que los pilotos y copilotos humanos lo activen a los pocos segundos de haberse producido el despegue efectivo.

A partir de ese momento es el piloto automático el que toma el control absoluto del avión, aunque siempre con la supervisión del piloto y su copiloto. De hecho durante el vuelo está prohibido desactivar el piloto automático en la mayoría de escenarios por una razón muy simple: la seguridad y precisión del tráfico aéreo. Salvo por emergencia o por un escenario especial, los pilotos no suelen desactivar este componente.

Con la densidad de tráfico que hay en nuestros días los aviones vuelan en distintas altitudes que conforman algo parecido a lo que serían las capas de una lasaña: para un ser humano controlar con precisión esa altitud, rumbo y velocidad sería enormemente complicado, mientras que para los algoritmos que controlan el vuelo esa tarea es perfecta.

La nueva implementación RVSM de niveles de vuelo ha permitido que la separación vertical entre aviones pueda reducirse a la mitad.

La llamada Reduced Vertical Separation Minima (RVSM) define la separación vertical estándar entre aeronaves entre los 29.000 (FL290) y los 41.000 pies (FL410), que con este cambio pasó de ser de 2.000 a tan solo 1.000 pies. La lasaña estrechaba sus capas, y lo hacía gracias a la mejora de los sistemas de vuelo automáticos.

Estos sistemas consultan el estado de todo tipo de parámetros multitud de veces por minuto, pero además se comunican con otros aviones a través del llamado TCAS (Traffic Collision Avoidance System), un sistema de transmisión que opera en la frecuencia de radio de los 1.030 y los 1.090 MHz con mensajes ADS-B que incluyen todo tipo de información sobre el avión como su matrícula, modelo, ubicación, velocidad, rumbo, velocidad ascensional.

Esa información es la que hace prácticamente imposible que dos aviones colisionen en vuelo: los equipos de a bordo son capaces de detectar tales riesgos e informan visiblemente a la tripulación de ambas aeronaves con instrucciones precisas (por ejemplo, maniobras evasivas coordinadas) para evitar cualquier problema, y eso hace una vez más críticos estos sistemas e, insistimos, su supervisión por parte de piloto y copiloto, que están liberados de muchas otras tareas y que por ello pueden centrarse en estas situaciones.

El piloto automático y el FMS también tienen importancia en otros apartados clave de la navegación aérea: la eficiencia es máxima gracias a la optimización de rutas y consumos, pero además proporcionan esa regularidad que permite que el servicio sea constante, sin interrupciones y con un ritmo continuo de vuelos que permiten a millones de personas viajar desde distintos puntos del planeta las 24 horas del día.

¿Zapatazos en el aterrizaje?

El piloto automático se mantiene activado como decimos entre el 90 y el 95% del tiempo, y tras el despegue solo se vuelve a desactivar en el aterrizaje, y solo cuando el avión ya está muy cerca de la pista y con la maniobra iniciada.

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A diferencia del despegue, el aterrizaje puede ser totalmente gestionado por el piloto automático gracias a los sistemas ILS (Instrument Lnading System). O más bien deberíamos decir pilotos automáticos, porque los aviones de pasajeros integran desde hace tiempo dos sistemas redundantes —algo habitual en aviación— que de hecho se combinan durante la maniobra de aterrizaje automatizada para aumentar la precisión de la maniobra.

Esos aterrizajes automatizados, no obstante, no suelen ser la norma. La mayoría de pilotos y copilotos realizan esa última maniobra por sí mismos, aunque solo se encargan de esa fase final y esa "recogida" en la que se decelera y se sube el morro del avión para que el aterrizaje sea lo más suave posible.

Es ahí donde uno puede notar esos ocasionales "zapatazos", aterrizajes algo más bruscos de lo normal y en los que los pilotos y copilotos no han logrado la precisión de maniobra que proporcionan los sistemas automáticos (aunque incluso estos no son infalibles).

Aunque como decimos algunos aviones permiten aterrizar con piloto automático y sin intervención del piloto, al final la decisión es en la inmensa mayoría de los casos una preferencia personal del piloto. Es obligatorio que en condiciones de mala visibilidad los pilotos cedan el control a estos sistemas para afianzar la maniobra, y de hecho la regulación actual obliga a pilotos y copilotos a entrenar anualmente aterrizajes automáticos.

Esos aterrizajes automáticos, eso sí, deben estar también soportados por el aeropuerto y las pistas de aterrizaje, que deben contar con la infraestructura necesaria para proporcionar a los sistemas del avión la información necesaria para completar la maniobra sin problemas.

El problema: hasta los pilotos se acomodan

En la mayoría de aviones que utilizamos en nuestros trayectos, el piloto automático y el sistema de gestión de vuelo se encargan de gran parte de las tareas que antes realizaban pilotos, copilotos e ingenieros de vuelo. Así pues, los pilotos y copilotos se han convertido sobre todo en gestores de estos sistemas y de la información que proporcionan, y la dificultad para ellos es entender en cada momento qué están haciendo el piloto automático y el FMS y por qué.

Aquí tenéis la MCDU (Multi Control Display Unit) del FMS de un Airbus A320, que entre otras cosas integra el sistema de piloto automático. Nada de muñecos hinchables, nos tememos.

Esa capacidad de entender qué están haciendo y de saber reaccionar ante situaciones anómalas es de hecho uno de los pocos problemas que plantea el uso de esta herramienta fundamental para la aviación comercial. La dependencia de estos sistemas es tal que los pilotos pueden llegar a perder aptitudes y capacidades que antes ponían en práctica a diario. La automatización acaba relajándolos.

El problema es bien conocido y de hecho hay numerosos artículos como este de Skybrary en el que se habla de las ventajas e inconvenientes de la automatización de los sistemas de vuelo. Allí indican que "la automatización podría resultar en el hecho de que un avión acabe en una situación de la que es difícil o imposible recuperarse utilizando técnicas de vuelo manual tradicionales".

Esa dependencia de la automatización ha sido causa de algunos accidentes aéreos importantes, y aunque en ese doumento citan algunos de ellos puede que el mejor ejemplo de los riesgos de esa dependencia lo tengamos en el vuelo Air France 447 que se estrelló en el Atlántico en junio de 2009 y en el que murieron las 228 personas que iban dentro.

El informe oficial de la investigación (PDF) revela cómo "en el minuto que siguió a la desconexión del piloto automático, el fallo de los intentos para entender la situación y la desestructuración de la cooperación de la tripulación fue creciendo hasta que se perdió el control cognitivo de la situación".

Para Clint Balog, antiguo piloto de pruebas, la tripulación no entendía el piloto automático, simplemente confiaban en él. El capitán podría haber salvado la situación con ciertas medidas muy simples, pero tomó todas las decisiones incorrectas. Ese es, asegura, "el ejemplo por excelencia de lo que puede ir mal con la automatización". Esa es una de las grandes razones por las que probablemente pase mucho tiempo antes de que los aviones totalmente autónomos se conviertan en una realidad... si es que lo hacen.

La supervisión humana sigue siendo crítica

Para documentos como el que citábamos de Skybrary, la solución es obvia: es necesario no solo que la tripulación sepa entender mejor las decisiones que toma el FMS y el piloto automático, sino que deben reforzar su formación volviendo a hacer prácticas de vuelo manual que les permitan mantener esas capacidades y saber reaccionar a tiempo en casos en los que sea necesario retomar ese control.

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Lo que está claro es que tardaremos en ver aviones de pasajeros autónomos. Aunque este tipo de aeronaves podrían ahorrarle a las aerolíneas hasta 35.000 millones de dólares al año según algunos estudios, una encuesta reciente de la consultora UBS en la que participaron 8.000 pasajeros de aviones comerciales dejaba claro que entre las barreras a ese futuro están, cómo no, los propios pasajeros: el 54% de ellos no se subirían a un avión sin tripulación (incluso si el precio del billete bajara de forma sensible).

Ni siquiera los grandes fabricantes plantean la llegada de estos aviones autónomos a corto plazo. Eso sí, no descartan su aparición en algún momento: Mike Sinnett, directivo de Boeing, aseguró en el pasado Paris Air Show en el célebre Le Bourget que "los pilares básicos para desarrollar esta tecnología están claramente disponibles".

Puede que el proyecto esté en la mente de estos fabricantes, pero los aviones que siguen saliendo de las factorías de Boeing y Airbus están pensados no para contar con un piloto, sino con un piloto y su copiloto. Teniendo en cuenta que la vida útil de estos aviones suele superar las dos décadas, no parece probable que volemos en aviones autónomos y sin piloto y copiloto que supervisen esos sistemas en mucho tiempo.

En Xataka | Así funciona el piloto automático de los aviones (y por qué ha tardado en llegar a los coches)