Sistema de advertencia de proximidad al suelo

Un sistema de advertencia de proximidad al suelo ( GPWS , por sus siglas en inglés) es un sistema diseñado para alertar a los pilotos si su aeronave está en peligro inminente de estrellarse contra el suelo o un obstáculo. La Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA, por sus siglas en inglés) define el GPWS como un tipo de sistema de advertencia y conciencia del terreno (TAWS, por sus siglas en inglés). ^{[ 1 ]} Los sistemas más avanzados, introducidos en 1996, ^{[ 2 ]} se conocen como sistemas mejorados de advertencia de proximidad al suelo ( EGPWS , por sus siglas en inglés), un tipo moderno de TAWS.

A finales de la década de 1960, una serie de accidentes de vuelo controlado contra el terreno (CFIT, por sus siglas en inglés) cobraron la vida de cientos de personas. Un accidente CFIT es aquel en el que un avión que funciona correctamente, bajo el control de una tripulación totalmente cualificada y certificada, se estrella contra el terreno, el agua u obstáculos sin que la tripulación se dé cuenta. ^{[ 3 ]}

A principios de la década de 1970, varios estudios examinaron la ocurrencia de accidentes CFIT. ^{[ 3 ]} Los hallazgos de estos estudios indicaron que muchos de estos accidentes podrían haberse evitado si se hubiera utilizado un dispositivo de advertencia llamado sistema de advertencia de proximidad al suelo (GPWS). Como resultado de estos estudios y las recomendaciones de la Junta Nacional de Seguridad del Transporte de EE. UU. (NTSB), en 1974, la FAA exigió que todos los aviones grandes de turbina y turborreactor instalaran equipos GPWS aprobados por TSO . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) de las Naciones Unidas recomendó la instalación de GPWS en 1979. ^{[ 5 ]}

C. Donald Bateman , un ingeniero nacido en Canadá, desarrolló y se le atribuye la invención del GPWS. ^{[ 6 ]}

En marzo de 2000, la FAA de EE. UU . modificó las normas operativas para exigir que todos los aviones con motor de turbina registrados en EE. UU. con seis o más asientos para pasajeros (excluyendo los asientos del piloto y el copiloto) estén equipados con un TAWS aprobado por la FAA. ^{[ 3 ]} El mandato afecta a las aeronaves fabricadas después del 29 de marzo de 2002. ^{[ 7 ]}

Antes del desarrollo del GPWS, los grandes aviones de pasajeros se veían involucrados en 3,5 accidentes CFIT fatales por año, cifra que se redujo a 2 por año a mediados de la década de 1970. Un informe de 2006 indicó que desde 1974, cuando la FAA de EE. UU. estableció como requisito que los aviones grandes llevaran dicho equipo, hasta la fecha del informe, no se había producido ni una sola víctima mortal de pasajeros en un accidente CFIT de un avión a reacción grande en el espacio aéreo estadounidense. ^{[ 8 ]}

Después de 1974, todavía se producían algunos accidentes CFIT que el GPWS no pudo prevenir debido al "punto ciego" de esos primeros sistemas GPWS. Se desarrollaron sistemas más avanzados.

El TAWS antiguo, o la desactivación del EGPWS, o ignorar sus advertencias cuando un aeropuerto no está en su base de datos, ^{[ 9 ]} todavía deja a las aeronaves vulnerables a posibles incidentes CFIT. En abril de 2010, una aeronave Tupolev Tu-154M de la Fuerza Aérea Polaca se estrelló cerca de Smolensk, Rusia, en un posible accidente CFIT ^{[ 10 ]} matando a todos los pasajeros y la tripulación, incluido el presidente de Polonia Lech Kaczyński . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} La aeronave estaba equipada con TAWS fabricado por Universal Avionics Systems de Tucson. ^{[ 11 ]} Según el Comité Interestatal de Aviación de Rusia, el TAWS estaba encendido. ^{[ 15 ]} Sin embargo, el aeropuerto donde la aeronave iba a aterrizar (Smolensk (XUBS)) no estaba en la base de datos del TAWS. ^{[ 16 ] [ 17 ]} En enero de 2008, un Casa C-295M de la Fuerza Aérea Polaca se estrelló en un accidente CFIT cerca de Mirosławiec, Polonia, a pesar de estar equipado con EGPWS; los sonidos de advertencia del EGPWS habían sido desactivados y el piloto al mando no estaba debidamente entrenado con el EGPWS. ^{[ 18 ]}

El sistema monitoriza la altura de la aeronave sobre el suelo, determinada mediante un altímetro radar . Un ordenador registra estas lecturas, calcula tendencias y alerta a la tripulación con mensajes visuales y sonoros si la aeronave se encuentra en determinadas configuraciones de vuelo ("modos").

Los modos son:

1. Tasa de descenso excesiva ("TASA DE DESCENSO" "ASCENSO") ^{[ Nota 1 ]}
2. Tasa excesiva de cierre de terreno ("TERRENO" "ARRASTRAR")
3. Tasa de cierre excesiva de grandes obstáculos ("OBSTÁCULO" "SUPERACIÓN")
4. Pérdida de altitud después del despegue o con una configuración de alta potencia ("NO DESCENDER")
5. Distancia al suelo insegura ("DEMASIADO BAJA - TERRENO" "DEMASIADO BAJA - TREN DE AIRE" "DEMASIADO BAJA - FLAPS")
6. Desviación excesiva por debajo de la senda de planeo ("GLIDESLOPE")
7. Ángulo de inclinación excesivamente pronunciado ("ÁNGULO DE INVERSIÓN")
8. Protección contra la cizalladura del viento ("Cizalladura del viento")

El GPWS tradicional tiene un punto ciego. Dado que solo puede recopilar datos directamente debajo de la aeronave, debe predecir las características del terreno. Si se produce un cambio drástico en el terreno, como una pendiente pronunciada, el GPWS no detectará la velocidad de aproximación de la aeronave hasta que sea demasiado tarde para realizar una maniobra evasiva.

A finales de la década de 1990, se desarrollaron mejoras y el sistema ahora se denomina "Sistema Mejorado de Advertencia de Proximidad al Terreno" (EGPWS/ TAWS ). El sistema se combina con una base de datos digital mundial del terreno y se basa en la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Las computadoras de a bordo comparan la ubicación actual con una base de datos del terreno terrestre. La pantalla de terreno proporciona a los pilotos una orientación visual de los puntos altos y bajos cercanos a la aeronave. Estas mejoras permiten que el sistema proporcione advertencias más tempranas a los pilotos cuando se aproximan a conflictos con el terreno. ^{[ 20 ]}

Las mejoras del software EGPWS se centran en solucionar dos problemas comunes: la ausencia total de avisos y la respuesta tardía o inadecuada.

En las operaciones comerciales y aéreas, existen procedimientos legalmente obligatorios que deben seguirse en caso de que se emita una alerta o advertencia del EGPWS. Ambos pilotos deben responder y actuar en consecuencia una vez emitida la alerta. En Indonesia, el capitán del vuelo 200 de Garuda Indonesia fue acusado de homicidio involuntario por no cumplir con estos procedimientos. ^{[ 21 ]}

En 2015, el vuelo 953 de Air France (un Boeing 777-200ER) evitó un impacto contra el terreno después de que el EGPWS detectara el Monte Camerún en su trayectoria de vuelo. El piloto respondió de inmediato a la advertencia inicial del EGPWS. ^{[ 22 ]}

La FAA de EE. UU. no exige el uso de TAWS en aeronaves con motor de pistón, pero se puede instalar equipo opcional clasificado como TAWS Tipo C. Según el tipo de operación, la instalación de TAWS solo es obligatoria en aeronaves con motor de turbina con seis o más asientos para pasajeros.

AlliedSignal (ahora fusionada con Honeywell ) desarrolló una versión más pequeña y menos costosa del EGPWS para la aviación general y las aeronaves privadas. ^{[ 23 ]}

Para aeronaves militares rápidas, la alta velocidad y la baja altitud a las que suelen volar hacen que los sistemas GPWS tradicionales resulten inadecuados, ya que el punto ciego se convierte en el factor crítico. Por lo tanto, se requiere un sistema mejorado que tome información no solo del altímetro radar , sino también del sistema de navegación inercial (INS), el sistema de posicionamiento global (GPS) y el sistema de control de vuelo (FCS), utilizándolos para predecir con precisión la trayectoria de vuelo de la aeronave hasta 5 millas náuticas (9,3 km) por delante. A continuación, se utilizan mapas digitales del terreno y de los obstáculos para determinar si es probable una colisión si la aeronave no asciende a un nivel de g preestablecido . Si se predice una colisión, se puede proporcionar una advertencia en la cabina. Este es el tipo de sistema desplegado en aeronaves como el Eurofighter Typhoon . ^{[ 24 ]} La FAA de EE. UU. también ha realizado un estudio sobre la adaptación del control vectorial de empuje militar en 3D para recuperar aviones comerciales tras catástrofes. ^{[ 25 ]} 

El 5 de mayo de 2016, un sistema militar de alerta temprana de vuelo (GPWS) denominado Sistema Automático de Prevención de Colisiones con el Terreno (Auto-GCAS), instalado a bordo de un F-16, se activó después de que un piloto en entrenamiento perdiera el conocimiento debido a las fuerzas G excesivas durante un entrenamiento básico de maniobras de combate. Con una inclinación de aproximadamente 55 grados hacia abajo a 2670 m (8760 pies ) y una velocidad de 1210 km/h (750 mph ) , el Auto-GCAS detectó que la aeronave iba a impactar contra el terreno y ejecutó una recuperación automática, salvando la vida del piloto. ^{[ 26 ]}    

• Acrónimos y abreviaturas en aviónica
• Vuelo 901 de Air New Zealand
• Sistemas de prevención de colisiones aéreas (ACAS)
• Sistemas de vigilancia y transmisión de aeropuertos
• Vuelo 965 de American Airlines
• El vuelo 703 de Ansett New Zealand sufrió un accidente CFIT asociado a un fallo en el GPWS.
• Sistemas de control fly-by-wire
• Vuelo 518 de Santa Bárbara Airlines
• Vuelo 228 de South African Airways
• TERPROM
• Sistema de prevención de colisiones de tráfico (TCAS)
• Vuelo 514 de TWA
• Sistema de alerta por voz

• C. Donald Bateman en el Salón Nacional de la Fama de los Inventores
• El capitán del Garuda ignora las advertencias del EGPWS.
• AeroWorldNet – Costos de EGPWS en 1999
• Presión a la baja sobre la tasa de accidentes : discurso pronunciado por Nicholas A. Sabanti, administrador asociado de la FAA para la seguridad aérea.
• Eurofighter Typhoon: BAE SYSTEMS entrega la primera alerta de proximidad al terreno para el Eurofighter Typhoon.
• Vídeos de EGPWS archivados el 1 de julio de 2014 en Wayback Machine : varios vídeos profesionales que demuestran el funcionamiento mejorado de GPWS.
• Página de FlitePartners sobre instalaciones EGPWS por STC
• Explicación del sistema GPWS del Boeing 727 con diagramas claros.
• Sitio web de Honeywell Aerospace EGPWS
• Sonidos de advertencia en la cabina de mando —planecrashinfo.com