Automazione in volo

12/set/2009 18.54.34 Virgilio E. Conti Contatta l'autore

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Gli impianti del velivolo

 

Università degli Studi di Roma “La Sapienza

Facoltà di Ingegneria

Dipartimento di Energia Elettrica

 

Alitalia
Engineering & Maintenance Division
Technical training and  Personnel certification

 


Corso di impianti elettrici


centro addestramento di Fiumicino: gennaio 1997
stage: allievi di ingegneria aeronautica
professore: Virgilio Conti - Alitalia chief instructor

 

Automazione in volo

Glass Cockpit (*) e Human Factor

(*) dal documento a firma di Com.te Filippo Capuano

 

Discutere oggi di automazione potrebbe sembrare a prima vista inutile e superato, stante la grande ed autorevole quantità di letteratura sull'argomento.

Sovente infatti, esperti, studiosi e ricercatori pubblicano commenti, proprio sui rapporti che intercorrono tra l'uomo e le macchine che inventa, attenti nel puntualizzare i vantaggi che ne derivano con gli svantaggi che conseguono da un suo inappropriato utilizzo.

 

Dato però che alcuni gravi disastri occorsi negli ultimi anni, non soltanto aeronautici, hanno avuto come causa principale e spesso come concausa proprio il rapporto intercorrente tra l'uomo e l'automazione, troppo facilmente indicati come human error, riproporre alcune considerazioni non può che ulteriormente sollecitare a riflettere su questo e particolare aspetto dell'human performance.

 

E' per esempio un problema serio quello rappresentato dalla grande quantità di piloti che già adesso, ma ancor di più nei prossimi anni, si troveranno a dover " transitare " da aeroplani cosiddetti convenzionali ad aerei a tecnologia glass cockpit.

 

Le flotte delle maggiori compagnie aeree sono per lo più composte da aerei che usano una diversa tecnologia costruttiva e di presentazione dei dati di volo.E' abbastanza facile riscontrare la contemporanea presenza di aerei dal cockpit cosiddetto tradizionale, con altri interamente a tecnologia Glass.

In alcuni casi convivono anche aerei che utilizzando parte di entrambe le tecnologie, rappresentano di fatto soluzioni ibride di pilotaggio.

 

Le compagnie aeree hanno acquistato aerei sempre più sofisticati a mano a mano che l'industria aeronautica li rendeva disponibili, proprio per i vantaggi economici che derivavano dal loro utilizzo.

Risparmi orientati non soltanto alla riduzione del consumo di carburante, da sempre cospicua voce di bilancio, ma anche ad altri elementi di costo, tra i quali quello relativo all'addestramento dei piloti e del personale tecnico di manutenzione.

A prima vista quindi solo ed indiscutibili vantaggi.

Nella realtà invece, gli incidenti accaduti negli ultimi anni, hanno dimostrato in tutta la loro drammaticità, che l’alto livello di automazione può anche essere causa di errori fatali.

 

Disastri come quello accaduto a Kathmandu, in Nepal, ad un A310 della Thai Airways, o quello di Nagoya di un A300 della China Airlines o ancora quello di Calì, che ha visto protagonista un Boieng 757 dell'American Airlines e che da soli hanno ucciso centinaia di persone, dimostrano come sia facile smarrire l'awareness (consapevolezza) su un aereo automatizzato.

 

 

 

Si dice spesso che gli incidenti la cui probabile causa è da ricercare nell'human factor siano il 70-75%. Questo dato è sicuramente sbagliato: sono forse il 100%.

Basta riflettere su chi progetta gli aerei, su chi disegna il cockpit, su chi decide le rotte, sull'environment, sulla cultura di compagnia, etc. e la risposta sarà sempre la stessa: l'uomo.

Non ci si può quindi riferire al pilota come causa human factor, solo perché è l'ultimo anello della catena prima dell'incidente, quando tutto il processo che governa le sue decisioni prima è human factor.

 

 

 

Pilotare aerei glass cockpit significa apprendere una filosofia di volo nuova, che si concretizza nel favorire il passaggio da un ruolo di pilotaggio per così dire "attivo" , che esplicando un controllo continuo su decine e decine di parametri consente di determinare le scelte necessarie per la prosecuzione del volo, ad un altro quasi "passivo", da programmatore e supervisore di sistemi completamente automatici, dove l'avanzatissima tecnologia determina in proprio la maggior parte delle scelte necessarie.

Considerazioni analoghe valgono per il personale tecnico preposto alla manutenzione del velivolo, particolarmente durante l’attività di linea.

 

Mentre da un lato, il pilota dell'aeroplano convenzionale decide l'azione ed agisce sui comandi, secondo una formula: pilot => controls => aircraft, dall'altro lato, il pilota Glass Cockpit si trova a dover sorvegliare la corrispondenza tra l'azione precedentemente programmata o comunque voluta e quella realmente effettuata dall'aereo, secondo una formula,

 

Casella di testo: PILOT => CDU => FMS => CONTROLLER => AUTOPILOT => CONTROL SYSTEM => AIRCRAFT

 

Un lavoro più di monitor and vigilance che di azione vera e propria.

 

Sull'aeroplano convenzionale si ha una risposta immediata e visibile all'azione che si compie e tutto risulta in primo piano, perfettamente chiaro.

 

Nell'aereo glass cockpit le cose non avvengono proprio così.

 

Quando sull'aeroplano convenzionale si intende livellare, la tecnica suggerisce di ridurre il variometro a valori prestabiliti, fino ad annullarlo completamente alla cattura della quota desiderata. I piloti fanno affidamento alle indicazioni del variometro e dell'altimetro per mantenere e verificare il mantenimento di una altitudine.

Sull'aeroplano glass cockpit, l'aereo passa invece da una fase di climb ad una di capture con una simbologia convenzionale. Successivamente raggiunge la fase di cruise.

L'autoflight system informa il pilota attraverso l'FMA dei cambiamenti nel suo modo di operare. Il pilota non ha più quindi come riferimento primario il variometro e l'altimetro, bensì il passaggio dei modes del suo autoflight system.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tratto da un ASRS (air safety report system ):

" We missed the crossing altitude by 1000 feet. The captain was… busy trying to program the FMC. Being new in an automated cockpit, I find that pilots are spending too much time playing with the computer at critical times rather than flying the aircraft."

 

Non tutto quindi è " visibile " e sotto controllo come si pensa. Un interruttore posto su posizione "ON" nell'aereo glass cockpit, attiva impianti dei quali il pilota ignora perfino l'esistenza.

Poi, alcuni accorgimenti, come l'autotrim e una migliore insonorizzazione hanno reso più difficile la percezione globale del movimento dell'aereo nello spazio.

E' diventato quindi indispensabile controllare con un continuo linguaggio man-machine-man che l'aereo " faccia " esattamente ciò che si desidera.

I piloti non possono più contare sulla loro percezione sensoriale e questo ha posto sul tappeto la necessità di addestrarli ad un nuovo e più completo concetto di crew communication e di situational awareness.

 

Un ruolo importantissimo svolge nell'intero loop, l'ingegneria e la manutenzione alle quali è richiesto di mantenere l'efficienza degli impianti di bordo.

Anche i tecnici della manutenzione devono essere addestrati ad acquisire un modello mentale nuovo.

 

Nel Glass Cockpit, alcune qualità proprie del personale a contatto con i comandi dell’aeromobile, skills consolidati da sempre, sono prepotentemente rimessi in discussione alla luce di un terzo soggetto, apparentemente docile e controllabile, ma dai risvolti invece pericolosi ed inaspettati: l'automazione avanzata.

 

Gestire una glass cockpit significa far propria la convinzione che i comandi, i pulsanti, le leve, le manopole, sono degli attivatori di programmi, interruttori di processo.

Significa capire senza ombra di dubbio che l'architettura del cockpit, semplice nella sua presentazione, nasconde in realtà complesse soluzioni di ingegneria, decine e decine di sottosistemi che obbediscono a logiche spesso molto più complesse di quanto appaiano.

 

L'aviazione con l'avvento dell'elettronica ha raggiunto livelli di automazione formidabili ed impensabili fino a poco tempo addietro.

Gli autopiloti a due assi, in grado a malapena di mantenere costanti due semplici parametri, hanno ceduto il passo ad impianti integrati multifunzione e completamente autonomi.

 

L'automanetta del DC9, per esempio, quasi mai usata " perché funzionava male ", oppure lo speed command, le cui indicazioni dovevano in ogni caso essere comparate con quelle dell'anemometro, sono stati spazzati via da sistemi in grado di armonizzare le diverse e complesse esigenze di un aeroplano in movimento.

L'automazione ha consentito di disegnare profili di volo, all'interno dei quali l'aeroplano si autoprotegge dal superamento di valori fondamentali, legati all'angolo di pitch, alla bassa e alta velocità, agli eccessivi angoli di virata, allo stallo.

L'integrazione dell'autopilota e dell'automanetta, unitamente al flight management system, ha consentito di sviluppare un autoflight system capace di percorrere un'intera procedura strumentale, variando la quota quando previsto, virando al momento opportuno, applicando la corretta variazione di velocità di avvicinamento in funzione della configurazione.

 

La navigazione, un tempo di esclusiva competenza del navigatore, poi integrata nel pilotaggio, oggi è svolta egregiamente dal sistema FMS.

Dati necessari a condurre una navigazione efficiente ed economica, come quelli meteorologici, di performance, di calcolo preciso della rotta, con determinazione di prue e distanze e che costringono il pilota di aeroplani convenzionali a calcoli, a volte e per forza di cose, approssimati, impegnandone grandemente l'attenzione e incrementando i costi delle operazioni, oggi sono automaticamente e costantemente calcolati dai sistemi automatici, anche in relazione ai costi di esercizio predeterminati.

 

Il controllo periodico di corretto funzionamento degli impianti, l'attenzione richiesta in particolari fasi di volo, le difficoltà ed il tempo necessario ad identificare malfunzionamenti, hanno lasciato il posto ad impianti di sorveglianza elettronici, meccanismi in grado di diagnosticare le parti di un impianto in avaria e di presentare le manovre correttive necessarie.

 

Le informazioni provenienti da impianti tipicamente deputati alla sorveglianza anticollisione con il terreno e gli altri aeroplani, come EGPWS, (l'enhanced ground proximity warning system) ed il TCAS, (traffic collision and avoidance system) permettono operazioni più sicure in aree ad elevata densità di traffico. Gli echi provenienti dal radar meteorologico, integrati nel navigation display e sistemi come l'WSAS (wind shear advisory system) consentono una immediata valutazione della situazione meteorologica presente lungo la rotta e la possibilità di anticipare ed evitare fenomeni pericolosi come il wind shear.

 

Ma tutti questi sistemi, se da un lato migliorano il pilotaggio, dall'altro e specialmente in condizione di fatigue e stress, rischiano talvolta di far precipitare l’equipaggio in un baratro di confusione e disorientamento, anticamera dell'incidente.

 

(*) dal documento a firma di Com.te Filippo Capuano

 

 

 

Glass Cockpit: l’automazione del velivolo

 

Benefici e utilità

Maggiore sicurezza, efficienza ed economia del volo

 

¨     Automazione del cockpit

¨     Ottimizzazione dei dati strumentali

¨     Sviluppo delle protezioni attive

¨     Monitoraggio continuo e automatico dei sistemi

¨     Miglioramento della precisione di manovra, navigazione, ecc.

¨     Semplificazione delle parti meccaniche

¨     Potenziamento della flessibilità di riconfigurazione

 

Implicazioni correlate

Maggiore complessità tecnologica hardware e software

 

¨     Forte dipendenza dei sistemi di bordo dalla presenza di alimentazione elettrica

¨     Alta vulnerabilità rispetto a EMI, ESD

¨     Flight crew: rischio di perdita di awareness per eccesso di dati da interpretare e/o introdurre

¨     Maintenance: rischio di errata interpretazione di funzionamento dei sistemi per basso livello di visibilità/lettura degli schemi elettronici

¨     Perdita del controllo diretto: comandi mediati dal computer

¨     Necessità, da parte del personale tecnico (di volo e di terra) di acquisire un nuovo/diverso modello mentale/comportamentale, rispettivamente, nel pilotaggio e nell’approccio ai sistemi di manutenzione/troubleshooting

 


Flight Deck Automation

Introduction: Background and Problem

 

Automation is the allocation of functions to machines that would otherwise be allocated to humans. The term is also used to refer to the machines which perform those functions. Flight deck automation, therefore, consists of machines on the commercial transport aircraft flight deck which perform functions otherwise performed by pilots. Current flight deck automation includes autopilots, flight management systems, electronic flight instrument systems, and warning and alerting systems.

Flight deck automation has generally been well received by pilots and the aviation industry and

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