Diseño e implementación de un simulador de vuelo del Airbus A320 basado en FlightGear

Proyecto Fin de Carrera Ingeniería de Telecomunicación Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Autor: F. Javier Payán Somet Tutor: Juan José Murillo Fuentes Dep. Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2013 Proyecto Fin de Máster Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica Diseño e implementación de un simulador de vuelo del Airbus A320 basado en FlightGear Autor: Álvaro Casal Torti Tutor: Dr. Francisco Gavilán Jiménez Dpto. de Ingeniería Aerospacial y Mecánica de Fluidos Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 Proyecto Fin de Máster Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica Diseño e implementación de un simulador de vuelo del Airbus A320 basado en FlightGear Autor: Álvaro Casal Torti Tutor: Dr. Francisco Gavilán Jiménez Profesor Titular Dpto. de Ingeniería Aerospacial y Mecánica de Fluidos Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 Proyecto Fin de Máster: Diseño e implementación de un simulador de vuelo del Airbus A320 basado en FlightGear Autor: Álvaro Casal Torti Tutor: Dr. Francisco Gavilán Jiménez El tribunal nombrado para juzgar el trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes profesores: Presidente: Vocal/es: Secretario: acuerdan otorgarle la caliĄcación de: El Secretario del Tribunal Fecha: Agradecimientos Me gustaría aprovechar este proyecto para agradecer a todas las personas que me han apoyado durante todo su desarrollo y durante la realización del Máster de Ingeniería Aeronáutica. Por todo su apoyo, cariño, conĄanza y paciencia me gustaría expresar mi gratitud a las personas más importantes de mi vida, mi novia, mis padres, mi hermana y mis abuelos. Desde el primer día que empecé los estudios del máster hasta dos años después entregando este trabajo Ąnal. Me siento muy afortunado de poder compartir los éxitos y logros con ellos. Por otro lado, me gustaría dar las gracias, al tutor del proyecto, Francisco Gavilán, por la conĄanza depositada en mí desde el primer momento que surgió la oportunidad de realizar el proyecto, así como su motivación transmitida a lo largo del desarrollo del trabajo. Además, me gustaría agradecer a Pablo Maiz, el tiempo dedicado a la construcción física del simulador y su trabajo bien realizado. Sin todos ellos este proyecto no hubiese sido posible. Muchas gracias a todos. Álvaro Casal Torti Sevilla, 2023 I Resumen El proyecto consiste en reemplazar el simulador actual del laboratorio de Ingeniería Aeroespacial en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla por uno más moderno, que permita volar el Airbus A320. El objetivo principal es que el alumnado de la escuela de ingeniería pueda utilizar este simulador. Para lograr esto, se utilizarán mandos de vuelo, los cuales necesitarán ser conĄgurados para que las funciones de los ejes y botones coincidan con los controles en la cabina del Airbus A320. Esto permitirá una experiencia de vuelo más realista y facilitará el aprendizaje para los estudiantes. Además de la conĄguración de los mandos de vuelo, será necesario programar códigos que permitan mostrar las pantallas informativas del piloto en pantallas externas. Esto implica que el monitor principal del ordenador que ejecuta el simulador mostrará la cabina del avión lo menos posible, centrándose principalmente en el campo de vuelo. Esta conĄguración proporcionará una experiencia más inmersiva y realista durante el vuelo simulado. Finalmente, se ha diseñado una cabina en CATIA. Este diseño permitirá la construcción física de la cabina en el taller de la Universidad de Sevilla. En esta cabina se podrán acoplar las pantallas conĄguradas y los mandos de vuelo, brindando un entorno de simulación completo y funcional para los estudiantes. III Índice de Figuras 1.1 Simulador de última generación 1 2.1 McDonell Douglas MD82 3 2.2 Mapa de radioayudas en España en 2003 4 2.3 Cabina analógica 4 2.4 Puesto simulador actual 5 2.5 Airbus A320 6 3.1 Portada Flight Simulator 2020 7 3.2 Cabina A320 en Flight Simulator 2020 8 3.3 Portada de X-plane 12 9 3.4 Cabina A320 gratuito en X-plane 12 9 3.5 Portada Prepar3D 10 3.6 A320 Aerosoft de pago 11 3.7 Logo FlightGear 11 3.8 Airbus A320 en FlightGear 12 3.9 Solución Opencockpits 14 3.10 Solución SimOn Solutions 15 3.11 Productos CPFlight 16 3.12 Solución Thrustmaster 16 3.13 TPR Pedals 17 4.1 Diagrama de la pantallas en remoto 20 4.2 Diagrama del diseño de la cabina 21 5.1 TCA-Sidestick Airbus Edition 23 5.2 Configuración Comandante / Configuración Copiloto 24 5.3 Rotación bloqueada 24 5.4 TCA-Quadrant Airbus Edition 25 5.5 Botón a marcar para añadir dos palancas de potencia 26 5.6 Botón que activa el sistema de inversor de empuje 26 5.7 TCA Quadrant Add-On Airbus Edition 27 5.8 Funciones TCA Quadrant Add-On 28 5.9 Unión de los cuadrantes 28 5.10 TCA-Quadrant 29 5.11 TPR: Thrustmaster Pendular Rudder 30 5.12 Posiciones de los pedales 30 5.13 Esquema de conexión de los mandos con el PC 31 5.14 Multi USB 32 6.1 Eje 0 - TCA Sidestick 37 6.2 Alerón del A320 y movimiento que produce 37 XI XII Índice de Figuras 6.3 Eje 1 - TCA Sidestick 38 6.4 Timón de profundidad del A320 y movimiento que produce 38 6.5 Eje 3 - TCA Sidestick 39 6.6 Timón de dirección del A320 y movimiento que produce 39 6.7 Eje 7 - TCA Sidestick 40 6.8 Compensador del estabilizador horizontal 40 6.9 Botón 0 - TCA Sidestick 41 6.10 Botón 3 - TCA Sidestick 41 6.11 Panel piloto automático y alarma Master Warning 42 6.12 Axis 0 y 1 - TCA Quadrant 43 6.13 Motor Pratt & White PW1000G 44 6.14 Axis 2 - TCA Quadrant 44 6.15 Flaps preparados para aterrizar 45 6.16 Axis 3 - TCA Quadrant 45 6.17 Spoilers desplegados en el aterrizaje 46 6.18 Button 0 - TCA Quadrant 46 6.19 Botón A/THR que se desconecta 47 6.20 Button 2 y 3 - TCA Quadrant 47 6.21 Button 6 y 7 - TCA Quadrant 48 6.22 Button 8-9 y 12-13 - TCA Quadrant 49 6.23 Button 11 y 15 - TCA Quadrant 50 6.24 Motores en reversas en el A320 50 6.25 Button 16, 17 y 18 - TCA Quadrant 51 6.26 Button 16, 17 y 18 - TCA Quadrant 51 6.27 Button 19 - TCA Quadrant 52 6.28 Señal de freno de estacionamiento activo en la ECAM 52 6.29 Button 20 - TCA Quadrant 53 6.30 Señal del estado del tren de aterrizaje 53 6.31 Señales de los autofrenos en la cabina real 54 6.32 Button 21 - TCA Quadrant 54 6.33 Código Autofreno LO 55 6.34 Código Autofreno MED 56 6.35 Código Autofreno MAX 57 6.36 Código Autofreno MAX + Spoilers ARMED 57 6.37 Código Autofreno MAX + Spoilers ARMED 58 6.38 Axis 0 y 1 - TPR Pendular 59 6.39 Axis 2 - TPR Pendular 59 7.1 Dirección IP 65 7.2 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU) 66 7.3 Raspberry Pi 3 Model B+ 67 7.4 Sistema operativo Raspbian 68 7.5 Pantalla táctil 10.1 pulgadas. HMTECH 68 7.6 Montaje Pantalla 10.1 pulgadas 69 7.7 Rspberry atornillada a la pantalla 69 7.8 Pasos para rotar la pantalla en un sistema operativo actualizado 70 7.9 Edición archivo 40-libinput.conf 71 7.10 Rotación Final 71 7.11 Ajustes FlightGear 72 7.12 Selección Airbus A320 en FlightGear 72 7.13 Selección del menú en FlightGear 73 7.14 Panel que se abre con Remote MCDU en FlightGear 73 7.15 Elección de dos tipos de MCDU 74 7.16 Resultado Final 74 7.17 Parte de la cabina del Airbus A320 76 7.18 Pantalla PFD 76 7.19 Pantalla ND 77 Índice de Figuras XIII 7.20 Panel EFIS 77 7.21 Pantalla Upper ECAM 78 7.22 Panel de control ECAM 79 7.23 Pantalla Lower ECAM - ENG 79 7.24 Pantalla Lower ECAM - BLEED 79 7.25 Pantalla Lower ECAM - PRESS 80 7.26 Pantalla Lower ECAM - ELEC 80 7.27 Pantalla Lower ECAM - HYD 81 7.28 Pantalla Lower ECAM - FUEL 81 7.29 Pantalla Lower ECAM - APU 82 7.30 Pantalla Lower ECAM - COND 82 7.31 Pantalla Lower ECAM - DOOR 82 7.32 Pantalla Lower ECAM - WHEEL 83 7.33 Pantalla Lower ECAM - F-CTL 83 7.34 Código A320-main 84 7.35 Código pfdnd.xml 84 7.36 Código PFDND.html 85 7.37 Código index.html 85 7.38 Código pfd.css 86 7.39 Código principal pfd.js 86 7.40 Código funciones pfd.js 87 7.41 Árbol de propiedades del Airbus A320 88 7.42 Resultado final de las pantallas PFD y ND 89 7.43 Resultado final de las pantallas ECAM 89 7.44 Pantalla LTN173KT03-H01 90 7.45 Pantalla LTN173KT03-H01 por detrás 90 7.46 Controlador de la pantalla de 17.3 pulgadas 91 7.47 Montaje de la pantalla de 17.3 pulgadas 91 7.48 Archivos CSS 92 7.49 Resultado final de la pantalla de 17.3 pulgadas 92 7.50 Pantalla W76C M156NWR1 93 7.51 Pantalla W76C M156NWR1 por detrás 93 7.52 Controlador de la pantalla de 15.6 pulgadas 94 7.53 Montaje de la pantalla de 15.6 pulgadas 94 7.54 Archivos CSS 95 7.55 Resultado final de la pantalla de 15.6 pulgadas 95 7.56 Archivos ejecutables 96 7.57 Propiedades del archivos ejecutable 96 7.58 Código para el uso de dos pantallas 97 8.1 Esquema de conexiones 100 8.2 Prototipo de la cabina 101 8.3 Dimensionamiento panel frontal 101 8.4 Posicionamiento pantalla por la parte trasera 102 8.5 Posicionamiento pantalla por la parte delantera 102 8.6 Dimensionamiento de las cajas 102 8.7 Posicionamiento de los mandos TCA Sidestick y TCA Quadrant 103 8.8 Posicionamiento de los pedales TPR 103 8.9 Posicionamiento de la pantalla de 10.1 pulgadas 104 8.10 Dimensionamiento módulo del piloto automático 104 8.11 Vaciado panel frontal 105 8.12 Rebaje del panel frontal 105 8.13 Panel frontal finalizado 106 8.14 Vaciado panel frontal 106 8.15 Caja finalizada por dentro 106 9.1 Ruta del vuelo de ejemplo 107 XIV Índice de Figuras 9.2 Estacionamiento en LEZL 108 9.3 Plan de Vuelo en MCDU 108 9.4 Plan de Vuelo en MCDU 109 9.5 109 9.6 Imagen PFD/ND en el ascenso 110 9.7 110 9.8 Llegada a Hinojosa del Duque (HIJ) 111 9.9 Imagen PFD/ND en el crucero 111 9.10 Giro al VOR de Perales (PDT) 112 9.11 Inicio de descenso 112 9.12 Imagen PFD/ND en la aproximación 113 9.13 113 9.14 Finalizando aproximación 114 9.15 114 9.16 MCDU preparado para ILS 115 9.17 Alineación con la pista 115 9.18 Alineación con la pista 116 9.19 Avión aterrizado 116 9.20 Rodaje tras el aterrizaje 117 9.21 Avión estacionado 117 9.22 Vista exterior en Madrid 117 11.1 Resultado final del proyecto 121 11.2 Piloto Automático 122 11.3 Botonera ECAM 122 11.4 EFIS 122 11.5 Overhead Panel 123 11.6 MCDU física 123 A.1 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU) 125 A.2 Zona de ingreso de datos 126 A.3 Teclas de selección de línea y campos de datos 126 A.4 Tecla de páginas 127 A.5 Flechas 127 A.6 Teclas de brillo y atenuación 127 A.7 Teclas alfanuméricos 128 A.8 Tecla espacio 128 A.9 Tecla de sobrevuelo 128 A.10 Tecla CLR 129 A.11 Anunciadores arriba 129 A.12 Anunciadores izquierda 129 A.13 Anunciadores derecha 130 A.14 Página DIR 131 A.15 Funciones ámbar 131 A.16 Página PROG 132 A.17 Página PERF - TAKEOFF 133 A.18 Página PERF - CLB 133 A.19 Página PERF - CRZ 134 A.20 Página PERF - DES 134 A.21 Página PERF - APPR 135 A.22 Página PERF - GO AROUND 135 A.23 Página INIT - A 136 A.24 Página INIT - B 136 A.25 Página DATA 137 A.26 Página DATA - POSITION MONITOR 137 A.27 Página DATA - IRS MONITOR 138 A.28 Página DATA - GPS MONITOR 138 Índice de Figuras XV A.29 Página DATA - A/C STATUS 138 A.30 Página DATA - CLOSEST AIRPORTS 139 A.31 Página DATA 2 139 A.32 Página F-PLAN 140 A.33 Página F-PLAN LAT REV 141 A.34 Pantalla ND - HOLD 141 A.35 Página F-PLAN VERT REV 142 A.36 Página RAD NAV 143 A.37 Página FUEL PRED 144 A.38 Página FUEL PRED 144 B.1 Pantalla PFD - Anunciadores 145 B.2 Pantalla PFD - Velocidad 145 B.3 Pantalla PFD - Actitud 146 B.4 Pantalla PFD - Indicaciones ILS 146 B.5 Pantalla PFD - Altitud 146 B.6 Pantalla PFD - Velocidad vertical 147 B.7 Pantalla PFD - Rumbo 147 C.1 Ejemplo de Ordenador válido 149 1 Introducción e Historia Cuando todo parece ir en tu contra, recuerda, los aviones despegan con el viento en contra, no a favor. Henry Ford Hoy en día existen varias categorías de simuladores de vuelo que se utilizan para el entrenamiento y formación de pilotos. Dichas categorías van desde simples sistemas de entrenamiento básico hasta simuladores de vuelo con 6 ángulos de movimiento, que son denominados sistemas complejos. En la Figura 1.1 se muestra un ejemplo de este tipo de simulador, el cual es el más utilizado por todas las aerolíneas aéreas en la actualidad, ya sea de propiedad o contratando una empresa privada dedicada a los simuladores. Estos simuladores, de última generación, al igual que los simuladores simples, básicamente son utilizados para el entrenamiento de pilotos, cuya función esencial es la de capacitar a la tripulación en procedimientos normales, anormales y de emergencia, antes y durante el vuelo, practicando innumerables situaciones, tales como: fallos en los sistemas electrónicos, pérdidas de potencia, vientos de cola y muchos otros, que no pueden ser realizados de forma segura con una aeronave en situaciones reales. (a) Exterior. (b) Interior. Figura 1.1 Simulador de última generación. Como es evidente, no se pretende obtener un simulador como los de la Figura 1.1 ya que no se dispone ni de los medios técnicos ni del presupuesto para conseguirlo. Cuando los ordenadores personales empezaron a ser utilizados por muchas personas, se fue forjando poco a poco simuladores amateur para ser disfrutados desde ordenadores básicos. El primer simulador de este tipo fue lanzado en 1979 por Bruce Artwick, para ser utilizado a través del Apple II y cuyo nombre era FSI Flight Simulator. Este simulador acabaría desembocando en el hoy mundialmente conocido Microsoft Flight 1 2Capítulo 1. Introducción e Historia Simulator. También existen otros muy competentes en el mercado como el Prepar3D,X- plane oFlightGear. Estos programas informáticos permiten el vuelo tanto instrumental como manual sin la necesidad de tener un ordenador muy potente. Entre otras muchas funciones que proporcionan, se destaca el desnivel de terreno mediante bases de datos, sistemas, condiciones meteorológicas o radioayudas. Al cabo de los años, la potencia de las computadoras ha estado creciendo a medida que ha ido pasando las generaciones, lo que ha ayudado a implementar mejoras cualitativas en cuanto al realismo de las simulaciones, como por ejemplo la nueva tecnología 3D para representar muchos escenarios reales o la implementación de modelos de dinámica de vuelo aún más Ąeles a las aeronaves reales. El objetivo de este proyecto es sentar las bases de un simulador de vuelo, empezando por lo más esencial de este para poder volar sin tener que hacer uso de elementos como el ratón o el teclado, o si es necesario utilizarlo, que sea el menor tiempo posible. Además, se busca realizar una estructura que se asemeje a un cabina real con la intención de crear un ambiente parecido al que vive un piloto cuando se sienta en su puesto de trabajo. Este proyecto abre la posibilidad de realizar en los próximos años numerosos trabajos que ayuden a completar el simulador a base de inversión y desarrollo, hasta completar una réplica de una cabina actual de una aeronave moderna. 2 Estado Actual Ac tualmente se dispone en los laboratorios de simuladores de MD-82. Este modelo de avión está incluido entre los aviones conocidos como McDonnell Douglas MD-80, los cuales son una serie de aeronaves de pasajeros de corto y medio alcance desarrollados por la empresa McDonnell Douglas entre los años 1979 y 2000. Actualmente existen en torno a 130 aeronaves de este tipo en activo, reduciéndose de forma progresiva a medida que ha ido transcurriendo el tiempo. Esto indica que un simulador de este tipo de aeronave comienza a quedarse anticuado, apareciendo la necesidad de modernizarlo. Figura 2.1 McDonell Douglas MD82. En el laboratorio de la escuela de ingeniería de Sevilla hay varios puestos de simulación. Estos están compuestos de unos mandos de vuelo antiguos con un software de vuelo que data de 2003, lo que hace que existan muchos problemas que impiden el correcto funcionamiento y normalidad a la hora de realizar un vuelo. Por lo tanto lo que se pierde, es realismo, el principal objetivo de un simulador. Un gran problema en la actualidad debido al software tan anticuado, es el sistema de radioayudas a la navegación (véase Figura 2.2), ya que en los últimos veinte años este sistema ha ido evolucionando, como puede ser el sistema RNAV. El avión MD-82 presenta una cabina analógica tradicional, en la cual como su propio nombre indica, los instrumentos de vuelo (mecanismos que equipan las aeronaves para permitir al piloto volar en condiciones seguras) son analógicos tal y como se muestra en la Figura 2.3. Se puede ver una cabina en 2D (muy común en software de simulación de vuelo arcaicos) equipada de instrumentos independientes como anemómetro, altímetro, indicadores de potencia o brújulas, entre muchos otros. En la actualidad, lo habitual es diseñar aviones equipados de pantallas que agrupan todos estos instrumentos en ellas de la manera más clara y simple para los pilotos con el objetivo de recibir toda la información necesaria. Estas pantallas se conocen como MFD, PFD, ND, ECAM o S/D, las cuales se hablarán en profundidad de algunas de ellas a lo largo 3 10 Capítulo 3. Estado del arte Ű Linux: Varios •Procesador: Intel Core intel i5-12600K or Ryzen 5 3500 o mejor. •Memoria: 16-24 GB RAM o más. •GráĄcos: DirectX 12- tarjeta de video compatible con NVIDIA o AMD con al menos 4-8 GB •Red: Conexión de banda ancha a Internet •Almacenamiento: 25 GB de espacio disponible Este simulador optó por recrear de forma gratuita el Boeing 737, aunque con muchos fallos, que han ido siendo subsanados por un usuario particular, más conocido en el mundo de los simuladores domésticos, como Zibo, ya que mensualmente subía a una carpeta de Google Drive, con acceso libre y gratuito, las actualizaciones de dicha aeronave, convirtiéndola en una de las aeronaves mejor simuladas a nivel de usuario básico. Otro gran inconveniente de este software, es que para el uso académico de este, es necesario la obtención de la licencia profesional con un coste aproximado de mil dólares. 3.1.3 Prepard3d También conocido como P3D, es una plataforma de simulación desarrollada por Lockheed Martin en 2010. Tiene objetivos tanto profesionales como académicos, ya que permite a los usuarios crear escenarios educativos en el aire, el mar y en tierra. Su descarga es gratis, sin embargo es necesario licencia de pago en función del Ąn con el que se va a utilizar, lo que supone un gran inconveniente económico. Figura 3.5 Portada Prepar3D. La última versión, la 5.0 fue lanzada el 14 de abril de 2020 utilizando DirectX 12, incluyendo 24.900 aeropuertos (45 de alta resolución) y 40 ciudades de alta resolución. Además proporciona elementos ambientales incluidas carreteras, vehículos, tráĄco y ganado, con gráĄcos personalizables y topografía precisa con texturas, sistema meteorológico en tiempo real y un control de tráĄco aéreo realista. Un gran inconveniente es que para obtener el Airbus A320, es necesario otro esfuerzo económico, ya que el A320 disponible en este simulador es de pago y lo proporciona la empresa Aerosoft. El coste de este ronda los 60 euros, lo que sumando el coste de la licencia académica, hacen difícil su elección. 3.1 Software 11 Figura 3.6 A320 Aerosoft de pago. Los requisitos mínimos para el uso de este simulador se muestran a continuación: •Sistema operativo: Windows 10/11 •CPU: Octa Core @ 3.7 GHz + (e.g. Intel Core i7/i9) •GPU: NVIDIA GeForce RTX 3080 •VRAM: 4GB •RAM: 16GB •Almacenamiento: 60 GB 3.1.4 FlightGear Se trata de un simulador de vuelo multiplataforma y libre, lo que quiere decir que puede ser instalado en todos los sistemas operativos y que además el código es abierto. Hoy en día resulta una alternativa potente frente al resto de los simuladores de vuelo comerciales, ya que es el único programa de simulación de vuelo de código abierto y libre, lo que supone que no esconde su funcionamiento interno y además permite ser modiĄcado.. Figura 3.7 Logo FlightGear. Es cierto que el nivel de gráĄcos supone un inconveniente ya que no se acerca al nivel del resto de simuladores. Sin embargo, a la hora de volar, el modelo físico del vuelo y el realismo de los controles está al mismo, o incluso mayor nivel del resto de simuladores. Lo más importante, el objetivo de un simulador, lo cumple 12 Capítulo 3. Estado del arte con creces, por lo que el nivel de los gráĄcos no es ni mucho menos crítico, y casi no puede considerarse una desventaja. La idea de desarrollar este simulador surgió de la insatisfacción de un grupo de personas con los simuladores de vuelo comerciales existentes para ordenadores en aquel momento, ya que estos siempre han sido privativos y no pueden apenas ser modiĄcados por el usuario y por tanto no tienen extensibilidad ni Ćexibilidad. Fue desarrollado desde sus principios en 1996 con un perĄl alto técnico y cientíĄco, apoyándose en OpenGL y requiriendo un hardware de aceleración 3D. Además, al ser desarrollado por voluntarios, forma un comunidad activa y viva que se ayuda mutuamente para corregir problemas y exponer proyectos y dudas. Incluye una base de datos del escenario mundial muy extenso y preciso haciendo uso de los datos proporcionados por OpenStreetMap. Además se puede despegar y aterrizar de 20.000 aeropuertos reales alrededor de todo el mundo. Otra característica de este simulador es que incluye un modelo del cielo detallado y preciso, ubicando de forma correcta el Sol, la Luna, las estrellas y los planetas en el momento real, lo que hace que el vuelo se asemeje a la realidad. También modela de forma realista el comportamiento de los instrumentos de vuelo reproduciendo incluso de forma precisa los fallos de muchos sistemas e instrumentos. En este caso, el Airbus A320 se puede descargar de forma gratuita dentro del software. Esta aeronave está muy bien simulada, con una cabina 3D y con la posibilidad de utilizar casi todos los botones, lo que acerca a la realidad el uso de esta aeronave en este simulador. Figura 3.8 Airbus A320 en FlightGear. Los requisitos para el uso de este simulador son los siguientes: •Sistema operativo: Cualquiera (recomendado 64 bits) •CPU: Cuatro núcleos con 2 GHz •GPU: NVIDIA o AMD con soporte OpenGL 2.1 o superior. •VRAM: 512 MB •RAM: 1 GB •Almacenamiento: 5 GB 3.1 Software 13 3.1.5 Conclusión Tras exponer de qué trata cada software, sus ventajas y desventajas, se va a resumir en una tabla los factores más importantes, los cuales se han considerado: • Multiplataforma: la capacidad para ser instalado en distintos sistemas operativos (Windows, Linux, macOS). Tener un simulador polivalente permite hacer pruebas de en qué sistema operativo se tendría mejor rendimiento por parte del simulador, aumentando el realismo a la hora de volar. • Código libre: Tener un simulador de código abierto es una capacidad muy potente, ya que si se necesitase se podría modiĄcar y obtener funciones que puede acercar al objetivo del proyecto. • Nivel gráĄco: Factor puramente estético. Es cierto que volar con un alto nivel gráĄco aumenta el realismo alrededor de la aeronave. Sin embargo, el objetivo de un simulador de ser una herramienta de entrenamiento para pilotos ante situaciones peligrosas en la realidad, permite sacriĄcar este factor, que si se tiene supone una gran ventaja, pero al contrario, no es una desventaja crítica. • A320 gratuito: En cuanto al gasto económico del proyecto, es importante que la aeronave que se pretende usar en el simulador sea gratuita, ya que no es barato conseguir las licencias de aeronaves, como se ha explicado anteriormente. • A320 realista: Un factor importante es que el comportamiento físico de la aeronave sea realista, así como el uso de las herramientas que dispone la cabina. Este factor va ligado con el anterior, ya que habría que conseguir el equilibrio entre ambas, que sea gratuito y realista. • Requisitos computadora: En el mundo de los simuladores, un factor a tener muy en cuenta, son los requisitos mínimos recomendados para que el simulador responda con rapidez lo que se le pide y hacer así un vuelo lo más realista posible. Conviene un simulador cuyos requisitos sean muy Ćexibles para no necesitar un ordenador muy potente para el proyecto. Tabla 3.1 Resumen de todos los softwares. MFS2020 XPlane 12 Prepar3D FlightGear Multiplataforma No Sí No Sí Código libre No No No Sí Nivel gráĄco Excelente Bueno Bueno Normal A320 gratuito Sí No /Sí No Sí A320 realista Sí Sí /No Sí Sí Requisitos computadora Exigentes Aceptable Aceptable Flexibles Licencia de uso No Sí Sí No Como se puede comprobar en la Tabla 3.1 el mejor simulador para el objetivo de este proyecto es claramente FlightGear. A pesar de que el nivel gráĄco no esté al mismo nivel que el resto de sus competidores. Sin embargo, esto no inĆuye en el pilotaje de la aeronave y en su aprendizaje, por lo que no es un factor crítico y se puede prescindir de él. El simulador más completo es el X-plane 12. Sin embargo, para el objetivo del proyecto, volar con el Airbus A320, supone una gran desventaja el hecho de tener que pagar para volar con dicha aeronave. Flight Simulator sí subsanaría el hecho de tener una aeronave muy completa y gratuita, pero lo requisitos del ordenador suponen la mayor desventaja posible, ya que en numerosas ocasiones, por experiencia propia, se bloquea el simulador mientras se vuela, a pesar de tener un ordenador que cumple con los requisitos recomendados. Por ello, aún ofreciéndose un ordenador potente para el proyecto, tampoco se recomendaría su uso para el objetivo del proyecto. Por lo tanto, a la vista de todo lo anterior, el software que se va a utilizar para el proyecto es el FlightGear, concretamente la versión más actual a la fecha de redacción de esta memoria que es la versión 2020.3.18 14 Capítulo 3. Estado del arte 3.2 Hardware Existe numerosas empresas en el mercado que venden simuladores del Airbus A320 para poder ser instalados en un laboratorio, muy realistas y replicando casi a la perfección la cabina del avión. El gran inconveniente, como se verá a continuación, será el precio de estos productos o incluso la compatibilidad con el software elegido, el FlightGear. Se va a ir exponiendo la solución proporcionada por algunas empresas cuyo nicho de mercado son los simuladores caseros. 3.2.1 Opencockpits Opencockpits S.L. es una empresa privada e independiente, cuya actividad está centrada en el sector de la fabricación y venta de componentes para la construcción de cabinas de simulación, donde opera con tecnología propia y unos sólidos valores empresariales desde 2003. Uno de sus productos es la recreación exacta de la cabina del Airbus A320, compuesta por todos los elementos que se proporcionan en la cabina, desde el panel de instrumentos hasta los asientos, además del software, tres ordenadores y tres monitores. De los tres ordenadores, dos de ellos están dedicados únicamente a la aviónica del vuelo. Además, esta preparado para ser volado en el software Prepar3D, lo cual sería incompatible con FlightGear, de código abierto. Para conocer más información de todos los elementos de este producto se debe obtener en la referencia [10]. Haciendo un cálculo de la suma del precio de cada uno de los componentes de la cabina se obtiene un precio aproximado a los 90.000 euros, un presupuesto muy elevado teniendo en cuenta el objetivo del proyecto. Cabe destacar que no se ha contado el puesto de instructor acompañado del ordenador y monitor, que haría aumentar de forma considerable el precio. Figura 3.9 Solución Opencockpits. 3.2.2 SimOn Solution Se trata de un grupo de personas relacionadas con el mundo de la aviación, como son pilotos, ingenieros aeronáuticos, técnicos especialistas y amantes de la aviación, con muchos años de experiencia en diferentes sectores. El objetivo de este grupo era el de realizar la construcción de unidades de hardware de simulación capaz de ser instalados en espacios reducidos. El proyecto se disparó en su desarrollo y dio como resultado un simulador Ąable, atractivo por su tamaño compacto, cumpliendo así los objetivos que se propusieron. Dicho proyecto puede verse a continuación: 3.2 Hardware 15 Figura 3.10 Solución SimOn Solutions. El producto está compuesto por el panel principal, el cual no es una réplica a la cabina real, ya que hay elementos como la MCDU (Multi-Function Control and Display Unit) que se encuentra fuera de su posición; el panel superior replicado a la perfección a escala 1:1; el SideStick y el cuadrante de palanca de gases, Ćaps y spoilers, también replicado a la perfección. Cabe destacar que es el puesto para un único usuario y la forma de fabricación es cortado por láser y pintado en polvo. Es compatible con Microsoft Flight Simulator 2020,Lockheed Martin Prepar3D (P3D v5) yX-plane 12, pero no especiĄca nada de FlightGear. Su precio sin incluir el software, el ordenador en el que se ejecuta dicho software y el monitor de grandes dimensiones ronda los 20.000 euros. Para los softwares compatibles con este producto, como se mencionó anteriormente, es necesario un ordenador muy potente para simular el vuelo, lo cual añadir un producto así con el que interactúa hace que aumente los requerimientos. Por tanto, al precio de este producto, es necesario añadirle una cifra que rondaría los cuatro mil euros. 3.2.3 CPflight Empresa creada por dos socios, Claudio (especializado en hardware) y Paolo (especializado en software) fabricando numerosos productos de simulación de vuelo, entre ellos varios componentes del Airbus A320. Estos productos son compatibles con Prepar3D y son muy especíĄcos de una función concreta en la cabina, es decir, no son productos que engloban varias funciones, lo que dispara su precio. Por ejemplo, en la Figura 3.11 se muestra dos productos distintos, los Ćaps y los spoilers, cuyo precio es 289 €y 279 €, respectivamente, sin añadir los impuestos. Por tanto, si se quiere la mayor cantidad de elementos en la cabina, se dispararía el presupuesto necesario. Si se comprase todos los productos proporcionados por esta empresa, recogidos en la referencia [12], habría que realizar un desembolso de 15.000 euros aproximadamente. 16 Capítulo 3. Estado del arte (a) Flaps. (b) Spoilers. Figura 3.11 Productos CPFlight. 3.2.4 Thrustmaster Se trata de una empresa dedicada a la venta de periféricos de consolas y es propiedad de Guillemot Corporation. Es una marca pionera en la venta de accesorios para consolas y PC. Hoy en día es destacada en tecnología de simulación para videojuegos y goza de prestigio internacional gracias a la calidad de sus productos y servicios, siendo una de las compañías más innovadoras de la industria de los videojuegos. En cuanto a la simulación de vuelo, Thrustmaster aporta buenos productos asequibles para cualquier usuario. Concretamente, respecto al Airbus A320, se puede obtener el TCA Captain Pack X Airbus Edition mostrado en la Figura 3.12. Este producto proporciona los elementos de vuelo más importantes para pilotar un avión excluyendo el piloto automático. Entre ellos se encuentra el joystick, la palanca de gases, Ćaps, spoilers, tren de aterrizaje,... Es importante destacar la compatibilidad con cualquier software y su precio de 310 euros incluyendo la compra de otro joystick. Esto lo convierte en el mejor candidato ya que presenta las mejores ventajas que se está buscando para la realización del proyecto. El único inconveniente que presenta es que hay elementos que no están posicionados en el lugar exacto donde se sitúa en la cabina real, como puede ser la palanca del tren de aterrizaje, que se situaría en el panel frontal. Figura 3.12 Solución Thrustmaster. 3.2 Hardware 17 Por añadir unos pedales de la misma empresa, TPR Pedals, los más idóneos a pesar de no ser los oĄciales de Airbus mostrándose en la Figura 3.13, ya que comparando con el resto de empresas, es un precio mucho más asequible. El precio de los pedales en cuestión es de 550 euros, un precio mucho más bajo que los 3.000 euros de otras empresas. Figura 3.13 TPR Pedals. 3.2.5 Conclusión Tras la exposición de varias empresas que proporcionan hardware relacionado con el Airbus A320 se va a resumir, tal y como se ha hecho con el software, en una table los factores en los que es necesario enfocarse a la hora de tomar la decisión. • Cabina completa: este factor corresponde si al realizar el desembolse económico se dispone de una cabina completa. Cabe destacar tal y como se ha explicado a lo largo de esta sección, que hay una empresa que proporciona todo lo necesario para un usuario, por ello que se ponga de color amarillo. • Compatibilidad asegurada: tras la elección del FlightGear como el software a utilizar, un factor determinante es la compatibilidad con estos productos. • Presupuesto: Otro factor importante, es el dinero que hay que desembolsar para obtener estos productos, ya que supone una gran limitación. Tabla 3.2 Resumen de todos los hardwares. Opencockpit SimOn CPFlight Thrustmaster Cabina completa Sí Sí No No Compatibilidad No No No Sí Presupuesto 90.000 €24.000 €15.000 €1.000 € La decisión que se toma es el uso de los productos de Thrustmaster, principalmente porque se garantiza la compatibilidad con el software elegido, FlightGear, y por su precio asequible para poder comenzar un proyecto. Además, para el objetivo del proyecto, poder volar usando el menor tiempo posible el ratón, es suĄciente con estos mandos de vuelo. Cabe destacar, que esto no es el presupuesto Ąnal del proyecto, ya que será necesario otros gastos como se van a explicar a lo largo de la memoria. 4 Arquitectura General Debido a los problemas actuales de los puestos de simulación existentes en los laboratorios de la escuela de ingeniería de Sevilla, ya comentados en el capítulo 2, se estudia en este Trabajo Fin de Máster la sustitución de estos. El principal objetivo es que la docencia del alumnado del Grado de Ingeniería Aeroespacial y del Máster de Ingeniería Aeronáutica de la Universidad de Sevilla mejore y sea más realista con la implementación de este nuevo simulador. Todos los softwares de simulación permiten realizar vuelos con el único uso del ratón y del teclado. La idea es diseñar un simulador capaz de ser usado de la forma más realista mediante mandos de vuelo, quedando restringido el uso del ratón y del teclado a las menores acciones posibles. Por tanto, este capítulo se va a utilizar para poner en contexto al lector del proyecto y aclarar las ideas que se van a seguir en los próximos capítulos hasta conseguir el objetivo. Como ya se ha descrito en el capítulo 3 se va realizar con el software conocido como FlightGear, debido a su característica de código abierto que permite al usuario conocer su código y modiĄcarlo para mejorarlo y adaptarlo a nuevas funcionalidades, como puede ser este proyecto. Por otro lado, en dicho capítulo, se estudia el hardware con el que se va a trabajar, eligiendo el producto de Thrustmaster, debido a su precio y a la cantidad de funciones importantes a la hora de volar que puede proporcionar. Uno de los grandes problemas que tiene el actual puesto de simulación, es la poca visión del campo de vuelo que dispone el usuario. Es conocido que los aviones pueden volar sin la necesidad de que los pilotos vean por las ventanillas, ya que la aviónica del avión y las radioayudas permiten a los pilotos volar sobre ellas de forma exacta sin pilotar manualmente. Sin embargo, en la situación de despegue es obligatorio el vuelo manual de la aeronave. Al ser el MD-82 un avión cuya aviónica es analógica, dispone de una gran cantidad de pantallas que son necesarias su lectura para la navegación, lo que implica la poca visión del campo de vuelo en el monitor del ordenador donde se ejecuta la simulación. Hoy en día, toda aquella información que proporcionaban todas las pantallas analógicas, se agrupan en pocas pantallas, por lo que lograr que dichas pantallas puedan ser extraídas del monitor principal y poder realizar su lectura sin necesidad del uso del ratón, implica que el monitor principal se destine únicamente a la visión del usuario al campo de vuelo, subsanando así el gran problema que existe en los simuladores actuales del laboratorio. Para poder aumentar el realismo de la simulación, se va a realizar un diseño de la cabina del Airbus A320 que posteriormente será construido. Con ello se busca crear una atmósfera que se asemeje, en la medida de lo posible, a volar en dicha aeronave, ya que tener una estructura delante que se parezca a la cabina del avión siempre da más realismo que tener una simple mesa donde se apoya todos los elementos que componen el simulador. 19 26 Capítulo 5. Joysticks y pedales Figura 5.5 Botón a marcar para añadir dos palancas de potencia. • Inversor de empuje: Contiene un sistema inversor de empuje tal y como ocurre en las cabinas reales. En la Figura 5.6 se marca el botón que hay que pulsar hacia atrás para así poder deslizar las palancas hacia abajo y activar el inversor de empuje. Figura 5.6 Botón que activa el sistema de inversor de empuje. • Tecnología magnética: Al igual que ocurre con el mando anterior, compatible con este, dispone del sistema H.E.A.R.T garantizando una vida ilimitada de este cuadrante y una precisión óptima. • Útil para cualquier tipo de avión: Este cuadrante dispone de los topes famosos de los aviones Airbus. Estos topes pueden ser desactivados y así pilotar de manera Ćexible cualquier tipo de aeronave. •Más detalles: Ű Dimensiones Ancho 85 mm Fondo 255 mm Alto 145 mm Ű Peso: 530 gramos. 5.3 TCA Quadrant Add-On Airbus Edition 27 5.3 TCA Quadrant Add-On Airbus Edition Diseñado por la empresa Thrustmaster y compatible únicamente con el ordenador. Además es con compatible FlightGear y el joystick TCA Quadrant Airbus Edition que se unirá a él como se muestra en la Figura 5.10. Figura 5.7 TCA Quadrant Add-On Airbus Edition. Las funciones que proporcionan este mando se muestran a continuación según la Figura 5.8: 1. Palanca de spoilers o frenos aerodinámicos: activa los dispositivos que busca reducir la fuerza de sustentación de la aeronave y frenarla en el aterrizaje. Éstos se activan justo en el momento que se toca tierra, o en algunos casos, cuando es necesario, en el descenso de la aeronave realizando la aproximación con el objetivo de reducir la velocidad. 2. Palanca de Ćaps: activa los Ćaps de la aeronave, necesarios para aumentar la sustentación. En el despegue se establece en el número 1 ya que es necesario tener sustentación y alcanzar la velocidad de despegue lo más rápido posible. Sin embargo, en el caso del aterrizaje se debe establecer la palanca de Flaps en Full, ya que es necesario tomar tierra con la mayor sustentación y a la menor velocidad posible. 3. Palanca de tren de aterrizaje: Activa (antes del aterrizaje) o desactiva (después del despegue) el tren de aterrizaje. 4. Compensador del timón o Rudder Trim: Su utilidad es ajustar la guiñada moviendo el timón de cola. El botón negro a la izquierda establece un ángulo de guiñada nulo. 5. Autofrenos: establece el valor de autofrenos. En el despegue se establece en su nivel máximo. En el caso del aterrizaje se establece en función de la pista en la que se va a aterrizar y en la calle de salida de pista que se desea tomar tras tomar tierra. En este caso, no es exactamente igual al del Airbus A320, y sobra una posición que se explicará en su momento para qué se va a asignar. 6. Freno de estacionamiento: activa y desactiva el freno de estacionamiento. Como su propio nombre indica, se usa cuando el avión está parado o estacionado en tierra. 28 Capítulo 5. Joysticks y pedales Figura 5.8 Funciones TCA Quadrant Add-On. Otras características de este mando: •Dimensiones Ancho 50 mm Fondo 255 mm Alto 130 mm •Peso: 530 gramos Este mando se une con el TCA-Quadrant Airbus Edition formando una única pieza y proporcionando las partes más importantes de la cabina del Airbus A320. Esta unión se realiza como se recoge en la Figura 5.9. Los cuatros dispositivos que se muestran más hacia la izquierda unen los mandos físicamente a través de tornillos. Por otro lado, las dos tiras que se muestra a la derecha, unen los dispositivos electrónicamente con el cuadrante principal, el cual se une mediante un cable USB con el ordenador. Figura 5.9 Unión de los cuadrantes. 5.3 TCA Quadrant Add-On Airbus Edition 29 Por tanto, la pieza única que se obtendría al unir los tres cuadrantes sería: Figura 5.10 TCA-Quadrant. 30 Capítulo 5. Joysticks y pedales 5.4 TPR: Thrustmaster Pendular Rudder Diseñado por la empresa Thrustmaster y compatible únicamente con el ordenador. Además es compatible con FlightGear. Es completamente independiente al resto de mandos y se conecta a través de cable USB con el ordenador. Figura 5.11 TPR: Thrustmaster Pendular Rudder. Las características más importantes de los pedales son las siguientes: • Tecnología Pendal_R: Es un mecanismo revolucionario de timón, suspendido, que garantiza movimiento Ćuidos y suaves. Además, sus sensores magnéticos garantiza una precisión perfecta. • Tecnología H.E.A.R.T: Garantiza el rendimiento con muy buena precisión a través de sensores magnéticos en sus tres ejes (timón y freno diferencial tanto izquierdo como derecho), como ocurría con el resto de mandos. • Ajustable y versátil: Tanto los muelles como los pedales son ajustables. En el caso de los muelles sirve para regular la resistencia de los pedales. En el caso de los pedales se puede ajustar en cinco posiciones diferentes entre ángulos de 35 ◦ y 75 ◦ , determinando la inclinación en reposo de los pedales, como se muestra en la Figura 5.12. Figura 5.12 Posiciones de los pedales. 5.4 TPR: Thrustmaster Pendular Rudder 31 •Más detalles: Ű Dimensiones Largo 45.6 cm Ancho 33.6 cm Alto 41.5 cm Ű Peso: 2473 gramos A modo de resumen, en la Figura 5.13 se muestra un esquema de las conexiones que habría con el ordenador principal, donde se ejecuta el simulador FlightGear. Como se puede comprobar tanto el TCA Sidestick como el TPR Pendular Rudder se conecta directamente a través de un cable USB. En el caso de ambos TCA Quadrant Add-On es necesario una conexión previa mostrada en la Figura 5.9. Finalmente una vez conectado con el TCA Quadrant, este se conecta directamente mediante cable USB con el ordenador. Figura 5.13 Esquema de conexión de los mandos con el PC. 32 Capítulo 5. Joysticks y pedales Ante la necesidad de tantas conexiones USB, es posible que se necesite dispositivos como el que muestra en la Figura 5.14 debido a que normalmente los ordenadores no suelen disponer de tantos puertos USB. Hay que tener en cuenta, que además de las tres conexiones que se necesitan para los mandos, se debe conectar el ratón. De esta manera, usando dicho dispositivo, únicamente es necesario un puerto USB para todos los mandos. Figura 5.14 Multi USB. 6 Configuración de los mandos En este capítulo se va explicar cómo se conĄgura los mandos que van a componer el simulador, explicados en el capítulo anterior. Primero se va a exponer un pequeño resumen del lenguaje que se utiliza para la conĄguración de los mandos, y posteriormente, se expondrán con todo detalle el código y la repercusión que tiene en el avión simulado en FlightGear la activación de un botón o eje de los mandos. 6.1 Lenguaje XML A través del lenguaje XML se conĄgura los mandos para que cada eje y cada botón realice la acción que se desea y se pueda volar de la forma más realista. En este apartado se va a explicar los conceptos básicos de este lenguaje aplicado en FlightGear, así como algunos comandos y las funciones que realizan. Hay que saber diferenciar entre ejes (axis) y botones (buttons). El primero se reĄere a cuando una parte del joystick tiene libertad de movimiento a lo largo de una línea, manteniéndose en reposo si no se actúa sobre él. El segundo se reĄere a la parte del joystick que funciona cuando se pulsa o se presiona sobre él como si fuera un teclado. También es considerado botones a las partes que funcionan tal y como lo hace un interruptor, como se verá a continuación. ¿Qué es un binding? En primer lugar es necesario explicar qué es un binding en FlightGear y cuál es su uso. Binding deĄne lo que sucede cuando un usuario de FlightGear: •Hace click en un objeto del escenario o del avión. •Presiona un botón del teclado o del joystick. •Hace click en una opción del menú. • Interactúa con un cuadro de diálogo (haciendo clic en un botón, seleccionando entradas de la lista, etc.) En otras palabras, los bindings son simplemente el término para acciones que están asociadas con ciertos eventos en FlightGear. En el caso que se va a utilizar en este apartado, es concretamente el segundo punto, cuando se presiona un botón o se mueve un eje del joystick. Existen diferentes tipos de eventos admitidos por varios subsistemas, pero la acción resultante que se puede desencadenar generalmente involucra un comando codiĄcado o un bloque de código con secuencias de comandos (usando lenguaje Nasal). Los enlaces se pueden personalizar usando propiedades como argumentos que se pasan a cada enlace como un objeto props.Node. Un objeto, botón o tecla puede tener varios enlaces asignados. Los enlaces se ejecutan en el orden en que aparecen en el archivo XML y pueden contener condiciones para que se ejecuten condicionalmente. Además, cada enlace debe especiĄcar un nodo de comando con su tipo particular. 33 34 Capítulo 6. Configuración de los mandos A continuación se muestran los comandos con los que se comienzan los bindings: •replay: Alterna la reproducción. •dialog-close: Cierra el cuadro de diálogo activo. • dialog-show: muestra el diálogo, que se puede encontrar en el directorio /gui/dialogs. Además, los archivos de diálogo localizados en el directorio del avión se cargan también, permitiendo ver los diálogos especíĄcos de la aeronave donde está localizado dicho archivo. • nasal: se usa con frecuencia para sistemas complicados, porque puede ejecutar prácticamente cualquier función y permite ejecutar funciones de Nasal previamente deĄnidas. Normalmente, este comando va seguido de un script, el cuál se ejecutará. En los joysticks y las teclas del teclado, el script se ejecuta en un espacio de nombres especíĄco. • property-adjust: aumenta o disminuye el valor de una propiedad con un paso dado. Se puede limitar añadiendo unos valores máximos y mínimos. • property-assign: Uno de los comandos más importantes. Establece una propiedad en un valor predeĄ- nido o en el valor de otra propiedad. • property-cycle: Alterna entre una lista de valores y asigna uno a una propiedad. La lista de valores puede variar en longitud. Si el valor actual es valor1, cambiará a valor2; si es valor2, cambiará a valor3, y así sucesivamente. Si el valor actual no está en la lista, saltará al primero. El comando admite comportamientos adicionales para simpliĄcar el uso con las nuevas animaciones de control deslizante. El comportamiento de ajuste se puede desactivar conĄgurando <wrap>0</wrap>, y el comando usa el argumento de desplazamiento para seleccionar una dirección de movimiento, lo que signiĄca que un ciclo de propiedad vinculado a un botón de varias posiciones funcionará como se espera para el movimiento en ambas direcciones. • property-interpolate: Interpola un valor con una tasa de cambio determinada (por segundo). En lugar de usar<rate>, se podría usar <time> para especiĄcar el tiempo (en segundos) que se tarda en llegar al nuevo valor, independientemente del valor actual. Además, también se puede interpolar a un valor dado por una propiedad. •property-multiply: Multiplica el valor de una propiedad por un factor dado. Este suele incluir: Ű factor: cantidad a multiplicar. Ű min: valor mínimo. Ű max: valor máximo. Ű mask: ∗integer: multiplica solo la parte entera. ∗decimal: multiplica solo la parte decimal. ∗all: multiplica todo Ű wrap:true si el valor debe ajustarse si se pone min/max. Es necesario establecer tanto el mínimo como el máximo en ese caso. • property-randomize: Asigna un valor aleatorio (entre mínimo y máximo) a una propiedad. Es necesario añadir los dos valores. • property-scale: Establece el valor de una propiedad en función de un eje, que a menudo se usa en los archivos de conĄguración de joystick. Este comando es el que usará para conĄgurar los ejes en cada mando. Al utilizar esta propiedad es necesario aplicar: Ű offset: Si en su posición central los ejes generan un valor distinto de cero, se puede poner ese mismo valor aquí, con el signo opuesto + o -, para contrarrestar esto. El HUD mostrará si tiene un problema de compensación y por tanto habría que aplicar esto. Por el contrario, si no hay problemas de sensibilidad, el valor que habría que asignarle sería 0. Ű factor: valor por el que se multiplica (negativo para revertirlo). Si al mover un eje, el alerón, el elevador o el timón se mueven en la dirección contraria a la que se desea, se cambia -1.0 a 1.0 o 1.0 a -1.0. Esto hará que funcione al revés. 6.1 Lenguaje XML 35 Ű dead-band: si se desea que en un intervalo de valores, no funcione. Ű squared: si es verdadero, elevará al cuadrado el valor resultante (igual que power = 2). Ű power: el valor resultante se elevará a la potencia de este valor entero. A veces, los ejes son demasiado sensibles: un ligero toque en el alerón hace que el avión gire como un tonel. Se puede reducir esta sensibilidad haciendo que el valor de la potencia sea mayor que 1. (Es un número decimal, por lo que se puede hacer pequeños ajustes, pero estos por lo general no son suĄcientes para que se noten). No importa las matemáticas, pero cuanto mayor sea el valor de la potencia, menos sensible será la aeronave al movimiento del eje. La salida que se obtiene al aplicar estos valores: (propertypower +o f f set)·f actor =result •property-swap: Intercambia los valores de dos propiedades, útil para paneles de radio. • property-toggle: Alterna el valor de una propiedad en cada clic, entre verdadero (1) y falso (0), o si está deĄnido, alterna entre dos valores personalizados Como ya se ha explicado, cuando se conĄgura un eje (axis) de forma general se utiliza el comando property-scale. Sin embargo, a la hora de conĄgurar botones, existe mucha más variedad dependiendo del tipo de tecla y el funcionamiento que se desea de él. Hay dos categorías de botones, repeatable yno repeatable. Con los botones no repeatable, cuando se pulsa se realiza una única acción y no pasa nada más. Un ejemplo de su uso sería un botón para bajar el tren de aterrizaje. Se presiona el botón, el engranaje baja. Con los botones repeatable, cuando se mantiene presionado el botón, se realiza la misma acción una y otra vez, hasta que se suelta el botón. Un ejemplo es el acercamiento. Se presiona el botón y la vista sigue acercándose. Cuando se tiene la vista que se desea, se suelta el botón y el zoom se detiene. Un dato importante a recordar es que si un botón es repeatable, incluso si solo lo toca brevemente, la instrucción se llevará a cabo varias veces, gracias a la tasa de repetición del sistema. Establecer un botón como repeatable ono repeatable es parte de la deĄnición básica del botón (como su número), no se puede cambiar de cualquier manera. Entonces, cuando se decide el uso de los botones del joystick, se decide cuáles serán repeatable y cuáles no. La manera de asignarlo es mediante true yfalse: repeatable true no repeatable false Otro de los términos que pueden aparecer en la conĄguración de botones es mod-up. No obstante, en este caso no todas las funciones necesitan este término. Es necesario un mod-up cuando un botón no repeatable inicia un proceso en curso, y se quiere detener ese proceso cuando se suelta el botón. Para Ąnalizar el repaso básico del lenguaje XML se va a mostrar más conceptos que pueden aparecer en las conĄguraciones de botones, los cuales se deĄnen a continuación: • getProp, setProp and setAll: pueden ser usados para obtener y seleccionar propiedades desde el árbol de propiedades internas • var: crear valores en el árbol de propiedades. Normalmente se utiliza para simpliĄcar el código, y no escribir el directorio de la acción una y otra vez. Con este concepto se escribiría una sola vez, y posteriormente se sustituye de este concepto auxiliar. Hay que tener en cuenta que ŞvarŤ crea variables locales, lo cual causaría problemas si se intenta usar una variable globalmente entre todos los archivos de interconexión de palanca de mando XML. •interpolate: A veces se necesita que el valor de una propiedad cambie durante un período de tiempo determinado. • CDATA: Si el código incluye signos como < (menor que), > (mayor que) o por ejemplo, & (y), es necesario el uso de este concepto, debido a que puede causar estragos en el archivo XML. 42 Capítulo 6. Configuración de los mandos el creador de la aeronave. En el binding número 1, mostrado en la parte inferior del código, se ejecutará primero ya que es el que desconecta el piloto automático tanto si es el piloto automático 1, AP1 o 2, AP2 (véase Figura 6.11a) tras la llamada a fcu.FCUController.APDisc() (script que realiza dicha función), además de hacer sonar el sonido característico cuando se desconecta el piloto automático tras añadirle setprop que se muestra. Cabe añadir que este botón será no repeatable ya que solo funcionará una vez al ser pulsado. Cuando se desconecta el piloto automático se enciende una alarma, la conocida como Master Warning, mostrada en la Figura 6.11b y situada a la altura del panel FCU y enfrente del piloto. Esta obliga al piloto a desconectar también la alarma presionando sobre ella para conĄrmar que conoce la situación de desconexión de piloto automático (por si ha sido desconectado sin ninguna intención). Como no se dispone de un botón externo que haga la función de Master Warning, se ha decidido darle dos funciones al botón rojo del joystick para facilitar la desconexión de tal alarma. En el binding 0 se muestra que si la alarma está activada y el sonido se escucha, al presionar por segunda vez el botón 3, se apagarán ambas. Este suceso suele darse cuando se está alineado con la pista para iniciar el aterrizaje. (a) Botones AP1 y AP2. (b) Master Warning encendido. Figura 6.11 Panel piloto automático y alarma Master Warning. 6.3 Configuración TCA Quadrant Airbus Edition 43 6.3 Configuración TCA Quadrant Airbus Edition En esta sección se va a exponer las diferentes conĄguraciones del TCA Quadrant y los dos TCA Quadrant Add-On como pieza única, con la cual se pretende controlar funciones esenciales en el pilotaje como la potencia de los motores, Ćaps o spoilers. Como ocurría anteriormente, habrá botones a los que no se le asignará función ya que carecen de ella y en el cuadrante aparecen por si se quieren aprovechar para otras funciones, a pesar de que en la realidad no existan. Por ello, se establecerá las funciones más esenciales y realistas al cuadrante. 6.3.1 Axis 0 y 1 - Palanca de potencia Los primeros ejes que se van a conĄgurar en el cuadrante son las palancas de potencia de los motores. Con estas se va a controlar el empuje que se le da al avión durante el vuelo. Hay una palanca para cada motor, el eje 0, es decir la palanca izquierda, controla el motor izquierdo (Engine 1). Por otro lado, el eje 1, controla el motor derecho (Engine 2) a través de la palanca derecha. (a) Código. (b) Movimiento del joystick. Figura 6.12 Axis 0 y 1 - TCA Quadrant. Como se puede observar en el código de la Figura 6.12a, el motor número 1 recibe en los códigos el número 0. Por el contrario, el motor derecho, número 2, recibe en los códigos el número 1. Esto quiere decir que la conĄguración del motor derecho, tiene el mismo código que el que se presenta en el informe para el motor izquierdo, con el único cambio de engine[0] aengine[1]. Se utiliza el comando property-scale como en la mayoría de los ejes y se llama al directorio donde aparece el funcionamiento de los motores. El valor de factor es -0.69 debido a que cuando se desplaza la palanca hacia delante (hacia la derecha según la Figura 6.12b), en FlightGear ocurre lo contrario, por lo que se invierte la acción para que coincida el movimiento que hace el cuadrante con el simulador, además de corregirlo para hacer coincidir la posición de ascenso con el segundo botón Ąjo, lo cual se explicará más adelante en el apartado 6.3.7. En este caso, el valor de offset no es 0 ya que cuando se empieza a desplazar la palanca desde la posición con los motores a ralentí (sin potencia), en el simulador no detecta dicho movimiento. Es por ello por lo que se necesita una corrección, -0.43, tras realizar prueba y error. Por último el valor de power, se mantiene en 1 debido a que la sensibilidad es buena y no es necesario corregirla. El motor que está simulado en el Airbus A320 desarrollado en FlightGear se trata del Pratt & Whitney PW1000G ya que realmente se trata del Airbus A320neo, cuyas siglas NEO signiĄca New Engine Option. Este motor se trata de un turbofan, los cuales se caracterizan por tener un ventilador en la parte frontal del motor. El aire que entra, se divide en dos conductos, el Ćujo primario y el Ćujo derivado. Este último se llama así debido a que se deriva a otro conducto concéntrico con la parte principal del motor y se unirá posteriormente a la salida con el Ćujo primario, cuyo recorrido pasa por los compresores, cámara de combustión, turbina y tobera. Este tipo de motor tiene un alto índice de derivación, relación entre la masa del Ćujo derivado entre la masa del Ćujo primario, por lo que favorece a un menor consumo de combustible, además de contaminar menos y reducir el ruido ambiental. En la Figura 6.13 se muestra una imagen de un motor de este tipo. 44 Capítulo 6. Configuración de los mandos Figura 6.13 Motor Pratt & White PW1000G. 6.3.2 Axis 2 - Flaps y Slats Con la conĄguración del eje 2 se pretender controlar la extensión y retracción de los dispositivos hipersustentadores, más conocidos como los Ćaps y slats. Hay 5 posiciones distintas de estos dispositivos en el Airbus A320. (a) Código. (b) Movimiento del joystick. Figura 6.14 Axis 2 - TCA Quadrant. En la Figura 6.14a se muestra la conĄguración asignada a estos dispositivos para que al desplazar la palanca de la Figura 6.14b se retraigan o se extiendan los Ćaps y slats. Se vuelve hacer uso del comando property-scale al tratarse de un eje. Posteriormente se llama al directorio donde reside el funcionamiento de estos dispositivos. Finalmente, se asigna un valor a factor,offset ypower. En el primer caso, factor, al desplazar una posición en el joystick, se desplazaban dos en FlightGear, por lo que se usa una corrección de 0.5 para que coincida cada cambio de posición del joystick con el simulador. En el caso de offset, se mantiene en 1 ya que en su posición central coincide con la de FlightGear. Y por último, el valor de power, se le asigna 1 ya que la sensibilidad es idónea. Los Ćaps y slats son dispositivos cuyo objetivo es aumentar la sustentación en las diferentes fases del vuelo. Su Ąnalidad para conseguir dicho objetivo es aumentar la cuerda aerodinámica y la curva del perĄl alar modiĄcando la geometría del perĄl del ala de manera que la velocidad de entrada en pérdida se reduzca de forma signiĄcativa en distintas etapas del vuelo, en concreto, en el despegue y aterrizaje. Por tanto, estos dispositivos permiten al avión volar a velocidad más bajas cerca del suelo. En el despegue se suele establecer los Ćaps en la posición Ş1Ť, retrayéndose a la posición Ş0Ť, tras realizar el despegue y haber alcanzado una velocidad considerada. En la otra fase del vuelo en la que se hace uso de estos dispositivos, es en el aterrizaje, en el cual de forma progresiva, se van extendiendo los Ćaps a medida 6.3 Configuración TCA Quadrant Airbus Edition 45 que se desciende de altitud y velocidad, de manera que se toque tierra con los Ćaps establecidos en la posición ŞFullŤ. Figura 6.15 Flaps preparados para aterrizar. 6.3.3 Axis 3 - Spoilers En este caso, la conĄguración que se va a mostrar es la de los frenos aerodinámicos (spoilers). Al igual que ocurría con los Ćaps, este dispositivo también tiene 5 posiciones. (a) Código. (b) Movimiento del joystick. Figura 6.16 Axis 3 - TCA Quadrant. En la Figura 6.16a se observa la conĄguración asignada al movimiento que se muestra en la Figura 6.16b. Como ya es costumbre, al tratarse de un eje, se aplica el comando property-scale y se llama al directorio donde reside el funcionamiento de los spoilers. Como ocurría en los Ćaps, se debe aplicar una corrección a factor de 0.5 ya que un movimiento de la palanca, aplica dos posiciones en FlightGear, por lo que se requiere dicha corrección para que coincida lo que se realiza en los mandos, con lo que ocurre en el simulador. Por último, tanto offset como power, se mantienen en 1 ya que su posición como la sensibilidad, son las deseadas para el correcto funcionamiento del mando. Los spoilers son los dispositivos encargados de reducir la fuerza de sustentación de un avión. Dichos dispositivos son placas montadas sobre el extradós del ala que se despliegan hacia arriba modiĄcando el Ćujo que pasa por encima del ala, provocando una entrada en pérdida controlada aumentando la resistencia y reduciendo la sustentación. Se suelen utilizar durante la aproximación para reducir la velocidad y en el aterrizaje, en cualquier caso, con el Ąn de romper cualquier sustentación en el ala y transmitir el peso de la aeronave al tren de aterrizaje principal y así realizar una frenada más efectiva. 46 Capítulo 6. Configuración de los mandos Figura 6.17 Spoilers desplegados en el aterrizaje. 6.3.4 Button 0 Y 1 - Desconectar A/THR Los primeros botones a conĄgurar en el TCA Quadrant son los encargados de desconectar el control de potencia automático. Cuando se conecta esta función la potencia del motor se controla por el piloto automático y el usuario únicamente introduce la velocidad a la que quiere volar. Para que esto se lleve a cabo, el piloto tiene que poner además las palancas de potencia en la posición CLB (véase apartado 6.3.7). (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.18 Button 0 - TCA Quadrant. El código de la Figura 6.18a corresponde al funcionamiento de presionar el botón rojo marcado en verde en la Figura 6.18b, lo cual hace que se desconecte el botón de la Figura 6.19. Cabe destacar que de forma simétrica, en la otra palanca, hay otro botón rojo que tiene la misma función, con la única diferencia que corresponda al botón 1. Como se puede observar, hay dos bindings, el segundo, el mostrado en la parte inferior del código, desconecta esta función. Como ocurría al desconectar el piloto automático, aparecen alarmas para que el piloto conĄrme, que es consciente de la desconexión automática de la potencia. El primer binding, mostrado en la parte superior del código, apaga la alarma y los avisos al presionar el botón rojo por segunda vez consecutiva. 6.3 Configuración TCA Quadrant Airbus Edition 47 Figura 6.19 Botón A/THR que se desconecta. 6.3.5 Button 2 y 3 - Encendido de motores Los botones 2 y 3 corresponden al encendido de los motores 1 y 2 respectivamente. Para que se produzca la ignición y consigo, el encendido del motor, se necesita que el botón 7 esté activo, como se explica en el apartado 6.3.6. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.20 Button 2 y 3 - TCA Quadrant. En la Figura 6.20a se muestra el código que se aplica al activar los botones 2 y 3, mostrados en la Figura 6.20b accionándolos como interruptores. En su posición principal, están en ŞOFFŤ, al activarlos pasarían a estar en ŞONŤ. Para ello se usa el comando property-assign, con el cual se asigna un valor a cada acción del interruptor, una activándolo y otra desactivándolo. Para poder encender los motores tras activar estos interruptores es necesario tener activos tanto el ŞAPUŤ como el ŞAPU BleedŤ. El primero, es la unidad de potencia auxiliar, un sistema que utilizan los aviones para obtener energía eléctrica cuando están en tierra. El segundo controla la válvula de sangrado del APU. Cuando el piloto selecciona ON con el botón, el aire de sangrado de la APU alimenta el sistema neumático si la velocidad de la APU está por encima del 95%. Esto abre la válvula de sangrado cruzada y cierra el sangrado del motor automáticamente. Una válvula de retención cerca del conducto de sangrado protege la APU cuando el aire de sangrado proviene de otra fuente. 48 Capítulo 6. Configuración de los mandos 6.3.6 Button 6 y 7 - Ignición Antes de activar los interruptores de encendido, es necesario activar la ignición. Esto es lo que se pretende conĄgurar en los mandos con estos botones. El botón blanco, que aparece marcado en la Figura 6.21b, en función de a donde apunte es la función que realiza. Cuando apunta hacia la izquierda la función se conoce como ŞCRANKŤ, cuando apunta hacia delante, modo normal; y hacia la derecha, el modo ignición. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.21 Button 6 y 7 - TCA Quadrant. En el código de la Figura 6.21a se muestra que se vuelve a hacer uso del comando property-assign, ya que es un botón que dependiendo de hacia donde esté situado, realiza una función u otra. El caso que aparece es el botón 7, es decir, el que señala la ignición. La única diferencia respecto al botón 6, es el cambio de valor 2 por 0, ya que es lo que deĄne la función que realiza el botón, modo ignición o modo ŞCRANKŤ, respectivamente. La posición IGN/START, botón blanco apuntando hacia la derecha, se reĄere al procedimiento estándar de arranque del motor detallado anteriormente, en el que se alimenta aire al motor de arranque neumático de los motores. En la realidad, dependiendo de las condiciones climáticas, la posición IGN START se mantiene durante las fases de despegue y ascenso inicial del vuelo después del arranque del motor, o incluso en la aproximación para el aterrizaje. Por tanto, si se espera lluvia o turbulencia a la salida o llegada, se selecciona la posición IGN START, proporcionando así un encendido continuo a los motores y evitando que haya un apagado de estos inesperado. Si tales condiciones no existen, el selector de modo de encendido del motor se coloca nuevamente en el centro (NORM). Pero, ¿Qué es el modo CRANK? Es una conĄguración utilizada comúnmente por el personal de mantenimiento para realizar varias pruebas del motor y para solucionar problemas. Cuando se selecciona este modo, no se puede introducir combustible a los motores, los dispositivos de encendido del motor están desactivados y la unidad de control de combustible está en la posición de apagado. El propósito de dicho modo es eliminar los posibles vapores sobrantes del motor aireando/ventilando el motor. Por tanto, es una conĄguración utilizada para garantizar la seguridad en el mantenimiento y como consecuencia es un modo que nunca se establecerá en el simulador. No obstante, se ha asignado ese movimiento a la función en el simulador debido a que es una acción que se puede realizar fácilmente en el mando. 6.3 Configuración TCA Quadrant Airbus Edition 49 6.3.7 Button 8-9 y 12-13 - Posiciones TOGA, MCT y CLB de los motores En este apartado se va a exponer la conĄguración de las distintas posiciones de empuje. En la Figura 6.22b se señala dos segmentos, uno blanco y otro amarillo, del que se hablará en el próximo apartado. El segmento blanco se divide en 4 porciones iguales. Sin embargo, realizando una analogía con la palanca de gases real, la posición CLB se encuentra antes que la MCT y TOGA (posición de máxima potencia), y la altura en la palanca de gases corresponde al segundo botón superior. Por tanto, ajustando el eje de la palanca de gases tal y como se vio en el apartado 6.3.1, el modo MCT no está deĄnido por un botón Ąjo, sino que estará en la mitad entre los botones con los que se Ąjan CLB y TOGA, quedando los botones 10 y 14 indeĄnidos. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.22 Button 8-9 y 12-13 - TCA Quadrant. En la Figura 6.22a se muestra el código para cada posición de empuje. La única diferencia en cada botón es el valor que se establece al directorio. Al haber dos palancas habrá códigos con el mismo valor asignado diferenciándose únicamente el número de motor. A modo de resumen, se recoge en la siguiente tabla: Tabla 6.1 Valores de la conĄguración de las posiciones de empuje. Posición Engine 0 Engine 1 Valor TOGA Button 8 Button 12 1.00 MCT 0.80 CLB Button 9 Button 13 0.63 En el Airbus A320 el sistema conocido como Autothrust (ATHR), se comunica con el FADEC (Full Authority Digital Engine Control) en lugar de accionar mecánicamente las palancas de empuje y que estas activen los motores. Por ello, las palancas de empuje se usan para la operación de potencia manual (ATHR desconectado) o para determinar un límite de actuación de ATHR a través de bloqueos de posición, los mencionados TOGA, MCT y CLB, además de IDLE, del que se explicará en el siguiente apartado. En el despegue, el piloto desplaza al máximo las palancas, solicitando al sistema potencia de despegue (TOGA) o potencia de despegue reducida (dejando los aceleradores en el tope MCT). Una vez que la aeronave alcanza 1.500 pies aproximadamente, las palancas se colocan en el tope CLB, el del ascenso, entrando en ese momento en acción el ATHR. Cuando la aeronave alcanza la altitud de crucero, el ATHR cambia al modo velocidad y mantiene la velocidad seleccionada por el piloto. Las palancas se mantienen en la posición CLB, siendo el límite máximo de potencia para ese régimen de vuelo, aunque la potencia se ajusta de forma constante a un valor entre la posición de ralentí (IDLE) y CLB, en función de lo que seleccione el piloto. Durante el descenso de la aeronave, el ATHR controla la potencia del motor según lo que seleccione el piloto. La velocidad se mantiene durante la aproximación hasta que el piloto desconecta el ATHR (apartado 6.3.4) para el aterrizaje. 50 Capítulo 6. Configuración de los mandos 6.3.8 Button 11 y 15 - Posición IDLE y REV de los motores El segmento amarillo que se señala en la Figura 6.22b corresponde al segmento entre la posición ŞIDLEŤ y ŞREVŤ. La primera es la intersección del segmento amarillo y el blanco, corresponde a la posición de ralentí, momento en el que la palanca aceleradora está al mínimo de potencia. La segunda, corresponde a las reversas del avión, que ayuda a frenar el avión quitándole trabajo a los frenos. Para activarlos hay que tirar hacia atrás los pulsadores negros señalados en la Figura 6.23b y así poder desplazar hacia abajo las palancas. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.23 Button 11 y 15 - TCA Quadrant. En la Figura 6.23a se muestra la conĄguración de las palancas para activar las reversas de los motores (Figura 6.24). Se hace uso del comando nasal y posteriormente se llama a los scripts, mediante el lenguaje Javascript, que deĄnen el funcionamiento de las reversas asignándoles el valor correspondiente. Cabe resaltar que para activar las reversas, una de las condiciones que debe cumplir es que la aeronave esté en tierra. Figura 6.24 Motores en reversas en el A320. 6.3 Configuración TCA Quadrant Airbus Edition 51 6.3.9 Button 16, 17 y 18 - Control del trimado del timón de dirección A continuación se va a exponer la conĄguración para controlar el compensador del timón de dirección. El botón negro de la izquierda, marcado en la Figura 6.25b, corresponde al botón nº16. Por otro lado, el botón blanco de la derecha, corresponde al botón nº17 si se gira a la izquierda y al botón nº18 si se gira a la derecha. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.25 Button 16, 17 y 18 - TCA Quadrant. En el código de la Figura 6.25a se muestra la conĄguración de los botones 17 y 18. Se hace uso del comando nasal, ya que se va a realizar una llamada a un script, concretamente a controls.rudderTrim(), encargado de programar el funcionamiento de compensar el timón de dirección. El botón nº17, al introducir un -1 en el script, reduce el timón a ángulos negativos, es decir, inclina el timón de dirección hacia la izquierda produciendo una fuerza transversal en la cola hacia la derecha y desplazando, por tanto, el morro de la aeronave hacia la izquierda. Por el contrario, el botón nº18, realiza justo lo contrario. Aumenta el ángulo inclinado el timón hacia la derecha y como consecuencia, el morro del avión. Cabe destacar que se trata de una variable repeatable ya que actúa de forma continua al girar el botón hacia cualquier lado. El movimiento que se describe es completamente análogo al de la Figura 6.6, con la única diferencia que, en este caso, el timón de dirección se mantiene anclado según los grados que introduzcan al mover el botón blanco, lo cual se controla en la cabina con la pantalla que se muestra en la Figura 6.26b. Si se desea resetear a cero el timón de dirección, se dispone del botón negro, el nº16, que reestablece la inclinación del timón. Esta conĄguración se muestra en la Figura 6.26a. (a) Código. (b) Pantalla cabina real. Figura 6.26 Button 16, 17 y 18 - TCA Quadrant. 58 Capítulo 6. Configuración de los mandos Figura 6.37 Código Autofreno MAX + Spoilers ARMED. 6.4 Configuración TPR: Thrustmaster Pendular Rudder 59 6.4 Configuración TPR: Thrustmaster Pendular Rudder Para terminar con el capítulo, se va a explicar la conĄguración de los pedales. Este es el mando con menos funciones ya que únicamente controla los frenos y el control del timón de dirección. 6.4.1 Axis 0 y 1 - Frenos Al haber dos pedales, en este caso se va a diferenciar entre freno izquierdo y freno derecho. El funcionamiento que realiza el freno en el avión es el mismo que el del coche, decelerar el vehículo estando en movimiento a través de las ruedas, o, en el caso del avión, el tren de aterrizaje. Tal y como ocurre en el coche, para frenar, lo único que hay que realizar es empujar el pedal del freno hacia abajo, aunque como se ha mencionado, en el avión hay dos pedales de freno, uno para el pie izquierdo y otro para el derecho. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.38 Axis 0 y 1 - TPR Pendular. En el código de la Figura 6.38a, al tratarse de un eje, se vuelve a hacer uso del comando property-scale. Como ya ha ocurrido varias veces, el valor que se asigna a factor es -1, ya que el movimiento que realiza en los pedales es justo el contrario al que se realiza en FlightGear, por lo que necesita ser corregido. Tanto su posición estable, como la sensibilidad son las idóneas para llevar a cabo el desarrollo del vuelo, por lo que se le asigna el valor 0 y 1, respectivamente. 6.4.2 Axis 2 - Control del timón de dirección Para Ąnalizar se va a explicar la conĄguración al realizar el movimiento de la Figura 6.39b con los pedales. Hay que aclarar que el movimiento de los pedales son inversos, van en sentidos opuestos. Con esta actuación, se pretende controlar el timón de dirección de la cola del avión, el encargado de realizar el movimiento de guiñada. También es posible dirigir la dirección del avión en tierra, justo el funcionamiento que hace el volante en un coche. (a) Código. (b) Botón del joystick. Figura 6.39 Axis 2 - TPR Pendular. En la Figura 6.39a se muestra el código, en el que se vuelve hacer uso del comando property-scale al tratarse de un eje. En este caso, no hay que corregir nada, ya que el movimiento que se realiza con los pedales, es el mismo que se produce en el simulador, por lo que factor se mantiene en 1. Tanto offset como power valdrán 0 y 1, respectivamente ya que su estado central como la sensibilidad de los pedales, son las idóneas. 60 Capítulo 6. Configuración de los mandos En la Figura 6.6 del apartado 6.2.3 se indica el timón de dirección en la cola del Airbus A320. Cuando se desplaza el pedal izquierdo hacia delante, dicho timón se inclina hacia la izquierda también, generando una fuerza transversal hacia la derecha y produciendo así un giro del morro a la izquierda. Por el contrario, si se desplaza el pedal derecho hacia delante, la fuerza que se generará será en este caso, a la izquierda, moviéndose el morro a la derecha. 7 Pantallas en remoto En este capítulo se pretende extraer a dispositivos externos del monitor del ordenador principal, pantallas esenciales para el vuelo con el Ąn de ahorrar tiempo de uso del ratón y mejorar la vista exterior al avión. Por un lado, se va a extraer la MCDU, con el que se va a controlar datos como la ruta de vuelo. Por otro lado se va a extraer las cuatro pantallas que ven los pilotos, las cuales proporcionan toda la información del estado del avión (actitud, altitud, velocidad, posición geográĄca, potencia de los motores,...). 7.1 Lenguaje Esta parte del proyecto, hace uso de tres lenguajes que se explicarán a continuación. Cabe destacar que se ha aprendido realizando este proyecto ante la falta de conocimientos previos de estos. En estos apartados se pretende mostrar los conceptos básicos en los que están basados los códigos. 7.1.1 HTML y CSS HTML es el lenguaje informático principal con el que son escritas las páginas web, las cuales son vistas por el usuario a través de unos programas llamados navegadores o ŞbrowsersŤ. Este lenguaje permite insertar textos, sonidos e imágenes y combinarlos. Las páginas se escribían sólo con HTML, sin embargo, ciertos aspectos del estilo de la página como los colores, tamaños y la posición de elementos, se hacía complicado escribirlos en HTML, por lo que pronto aparece el lenguaje CSS para separar el contenido en sí (escrito en HTML) y el estilo (escrito en CSS). Por lo tanto HTML y CSS se complementan, y ambos son necesarios para escribir una página web, ya que aplicar únicamente el primero se parecería más a una página de libro. Es necesario aplicar el segundo para darle color y estilo, además de la posición y distribución de los elementos en la página. HTML y CSS son lenguajes, y como tal, es necesario escribirlo en algún sitio. Este lugar debe ser un bloc de notas que permita guardarlos en archivos posteriormente. HTML Cada instrucción que se escribe en el bloc de notas se realiza mediante ŞetiquetasŤ de la siguiente forma: <etiqueta> Texto a insertar </etiqueta> En la cual, etiqueta se sustituye por una palabra clave que indica el tipo de acción que se desea. Se escribe el texto a insertar entre dos etiquetas, una de apertura y otra de cierre. Las etiquetas pueden ir acompañadas de atributos, utilizados para posicionar o elegir el tamaño del texto, entre otras cosas. El valor se escribe siempre entre comillas y dependiendo del atributo puede ser otra palabra clave, un número o un porcentaje. En otras ocasiones, algunas etiquetas deben llevar siempre un atributo especíĄco, tal es el caso de los enlaces o las imágenes, cuyo atributo tiene como valor la ruta a la que apunta el enlace o donde está la imagen. Las etiquetas más básicas se presentan a continuación: 61 62 Capítulo 7. Pantallas en remoto •<html> ... </html>: Principio y Ąn de la página •<head> ... </head>: Cabecera •<body> ... </body>: Cuerpo •<title> ... </title>: Título de la página Si se pretende separar textos en las mismas líneas se debe utilizar la etiqueta de divisiones (<div>). Dicha etiqueta no cambia el texto, pero establece divisiones dentro del mismo, de forma que se puede organizar en secciones, y dar a cada una un estilo distinto. Por tanto, dicha etiqueta, sirve para dividir la página en bloques. Un concepto muy importante en este tipo de código es cómo incluir imágenes. Para ello es necesario guardarla en la misma carpeta que el archivo de texto, o tenerla bien localizada su dirección en otra página web. Para ello se usa la etiqueta <img> que llevará consigo de forma obligatoria el atributo src=ŞDirecciónImagenŤ. Dicho atributo tiene la función de asignar la ruta donde está guardada la imagen. Las etiquetas de imagen no llevan consigo una etiqueta de cierre, escribiéndose una barra inclinada al Ąnal, aunque esta no es obligatoria, pero sí recomendable. Los tipos de imágenes más usados son los de extensión .gif, .jpg y .png, ya que ocupan poco espacio y dan una buena calidad de imagen. Para hacer referencia a otros códigos, las etiquetas utilizadas son: •<link ... />: archivo externo código CSS. •<script> ... </script>: archivo externo código • <style type=Ştext/cssŤ> ... </style>: Trozo de código CSS incrustado en la cabecera. De esta forma se relacionan los dos tipos de lenguajes. Otro concepto a utilizar, es el diseño con frames, de manera que cada frame consiste en un archivo HTML diferente. Por tanto, la página queda dividida en distintas áreas, cada una independiente del resto. Este concepto de usará posteriormente. Una página compuesta de frames se compone de un archivo principal, con la deĄnición de cada marco que va a tener, y tantas páginas como marcos. La página principal es una página en HTML cuya etiqueta principal es <frameset>. Dentro de ella se insertan los marcos con sus respectivas rutas. Además, los atributos que acompañan a dicha etiqueta son las columnas (cols) o Ąlas (rows) con el objetivo de partir la página en varias columnas o en varias Ąlas. Estos atributos son los únicos admitidos en esta etiqueta, por lo que es necesario decidir cómo hacer la partición, si en Ąlas o en columnas. Un ejemplo sería: <frameset cols=Ş30%,45%,25%Ť> Este código indicaría una división vertical de tres partes, la primera con un 30% de la pantalla, la segunda con un 45% y la última con un 25%. Además de poner porcentajes, también se puede escribir el número de píxeles. No obstante, se puede dejar una columna o Ąla sin deĄnir el tamaño, y así establecer que ocupe lo que resta de pantalla que no ocupa el resto de partes. Para ello se escribe un asterisco (*): <frameset cols=Ş150,*,150Ť> CSS Aunque a priori puede parecer que el uso de este lenguaje complica la creación de páginas por el uso de dos códigos distintos, esto no es así, ya que usando este tipo de lenguaje, el código HTML se reduce, ya que no es necesario indicar en dicho código lo que se pone en CSS. Los dos códigos pueden escribirse en dos archivos distintos, por lo que se separa el texto, imagen o documento (en lenguaje HTML) de su forma de presentación (en lenguaje CSS). Este lenguaje es un código escrito con texto mediante unas normas de escritura bastante lógicas. Si la intención es cambiar el estilo de etiquetas HTML, se debe indicar cuáles son seguido de un punto, lo que se llama selectores. Para indicarlo, se debe escribir el nombre de la etiqueta. Por el contrario, si se pretende que 7.1 Lenguaje 63 afecte a toda la página, se señala mediante asterisco (*). Posteriormente, se escribe lo que se desea modiĄcar de dicha etiqueta, lo que se conoce como declaración, la cual para señalizarla se emplean los signos { y }. Dentro de las llaves se introduce los cambios, conocidos como propiedad, indicándolo a través de una palabra clave. A cada una se le indica su variación, lo que se conoce como valor, separándolo de la propiedad mediante dos puntos (:). Cabe añadir que para separar las distintas propiedades se debe usar punto y coma (;). Las distintas propiedades más destacadas que se puede utilizar en este proyecto son: •Bordes: Űborder-width: anchura de los bordes. Űborder-color: color de los bordes. Űborder-style: estilo de los bordes. •Márgenes: Űpadding: margen interno. Űmargin: margen externo. •Fondo de la página: Űbackground-color: color de fondo. Űbackground-image: imagen de fondo. Űbackground-repeat: repetición de la imagen de fondo. Űbackground-position: posición de la imagen de fondo. Űbackground: estilo de fondo. •Tamaño de cajas: Űwidth: anchura. Űheight: altura. Űmax-width: anchura máxima. Űmin-width: anchura mínima. Űmax-height: altura máxima. Űmin-height: altura mínima. •Posicionamiento: Űposition: tipo de posicionamiento. Űtop: desplazamiento arriba. Űright: desplazamiento a la derecha. Űbottom: desplazamiento abajo. Űleft: desplazamiento a la izquierda. ŰĆoat: posicionamiento Ćotante. Űclear: despeja elementos Ćotantes. 7.1.2 JavaScript Es una manera de complementar a través de aplicaciones dinámicas una página web. Mediante los lenguajes HTML y CSS se obtienen páginas estáticas, es decir, no hay movimiento constante. Por tanto, Javascript es un lenguaje de programación interpretado por el navegador, en la cual todas las acciones indicadas por dicho lenguaje, son realizadas por el navegador del usuario sin comunicarse con el servidor. Con este tipo de lenguaje, se controla las diferentes opciones de lo que puede ocurrir en la página. 64 Capítulo 7. Pantallas en remoto Cada instrucción que se da al programa, se conoce como sentencia, acabando con un punto y coma (;). No obstante, Javascript permite escribir una sentencia detrás de otra sin separación ninguna siempre que se escriban en líneas distintas. Las formas en que se puede encontrar las sentencias son tres, entre paréntesis, corchetes o llaves. La forma de relacionar dicho lenguaje con los dos anteriores es mediante la etiqueta y el atributo en HTML: <script type=Ştext/javascriptŤ src=ŞRutaArchivoŤ>. En Javascript se manejan distintos tipos de datos (números, textos,...) escritos directamente o almacenados en una variable, la cual es un elemento que se usa para el almacenamiento de un valor o dato. Se diferencias dos tipos de variables: locales y globales. Si se desea realizar una función, se debe escribir function seguido del nombre de la función, y este seguido de unos paréntesis (). Posteriormente, las instrucciones que forman parte de la función se escribe entre llaves. Finalmente la función devuelve lo seguido de la palabra return. Muchas veces se necesita que algo se ejecute únicamente si se cumple una condición concreta, de forma que si dicha condición no se cumple, no hará nada o hará otra cosa distinta. Para ello, se utiliza lo que se conoce como operadores condicionales. Se presentan a continuación los más destacados en este proyecto: •Igual (==): Comprueba si dos elementos son iguales. •Idéntico (===): Además de comprobar si los elementos son iguales, se comprueba que los datos son del mismo tipo. •No igual (!=): Comprueba si los dos elementos son distintos. •No idéntico (!==): Comprueba además si los datos son del mismo tipo. El concepto más importante es el conocido como DOM o Document Object Model, o en castellano, Modelo de Objeto de Documento, el cual es un modelo de estructura. Cabe recordar que un objeto es cualquier elemento de Javascript más complejo que una variable. El DOM es la estructura de la página, parte de un objeto inicial, document, y este se divide en dos, head ybody, y de estas parten el resto de elementos. Conocer esto es importante, ya que hay que tener en cuenta la ubicación de la página en este lenguaje. Cada elemento del DOM se llama nodo, habiendo dos de ellos por cada etiqueta. El primero el de la etiqueta y el segundo el contenido de esta. Se pueden diferenciar 12 tipos de nodos, aunque los cinco más importantes son los que se presentan a continuación: •Document: nodo raíz del cual parte el resto. • Element: representa cada una de las etiquetas HTML. Se trata del único nodo que puede contener atributos y el único del que pueden derivar otros nodos. • Attr: se deĄne un nodo de este tipo para representar cada uno de los atributos de las etiquetas HTML, es decir, uno por cada par atributo de valor. •Text: Contiene el texto encerrado por una etiqueta HTML. •Comment: Los comentarios incluidos en la página HTML también generan sus propios nodos. Los otros tipos de nodos que existen que no se suelen considerar son DocumentType,CDataSection, DocumentFragment,Entity,EntityReference,ProcessingInstruction yNotation. Al trabajar con un elemento de la página, se realiza dos pasos, el primero es acceder al elemento y el segundo aplicar la modiĄcación que se desea. La estructura DOM permite encontrar los elementos de la página fácilmente a través de funciones y métodos predeterminados. El elemento y el método son separados por un punto (.). Cuando se muestre los códigos se explicará de forma más especíĄca cada método utilizado. 7.2 Redes - IP Local 65 7.2 Redes - IP Local Para que se pueda mostrar la pantalla de la cabina en monitores externos es necesario comentar la dirección IP de los dispositivos. IP signiĄca Şprotocolo de InternetŤ y se trata de una dirección única que identiĄca a un dispositivo en Internet o en una red local. Además, es el conjunto de reglas que rigen el formato de los datos enviados a través de Internet o la red local. En resumen, las direcciones IP permiten el envío de información entre dispositivos en una red conteniendo información de la ubicación y brindan a los dispositivos acceso de comunicación. Internet necesita una forma de distinguir entre diferentes computadoras, enrutadores y sitios web. Las direcciones IP proporcionan un medio para hacer esto y son una parte importante de cómo funciona Internet. La deĄnición de una dirección IP es una serie de números separados por puntos. Estas se expresan como un conjunto de cuatro números que puede variar de 0 a 255. Por lo tanto, el rango completo de direcciones IP va desde 0.0.0.0 hasta 255.255.255.255. Es necesario diferenciar cuales son el ordenador de origen y destino: 1. El ordenador de origen es el mismo que el de destino: la dirección IP es por tanto la local, aparecerá en la ruta como ŞlocalhostŤ. El puerto puede ser cualquiera libre. Este caso se da cuando se quiere extender la pantalla, es decir las pantallas están conectadas al ordenador donde se ejecuta FlightGear. 2. El ordenador de origen es distinto al ordenador de destino: hay que obtener la dirección IP del ordenador donde se ejecuta el simulador y en la ruta URL del ordenador donde se quiere que aparezca la pantalla de la cabina. Estos casos se van a dar en el caso que se va a utilizar la Raspberry Pi, lo cual se va a explicar próximamente. Para conocer la dirección IP de un dispositivo es necesario abrir la terminal y escribir ŞipconĄgŤ y se obtiene la información que se muestra a continuación, donde se señala en un recuadro rojo, el número de dirección IP que tiene el ordenador con el que se escribe esta memoria, en el momento que se escribe dicho informe. Cada vez que se enciende el dispositivo la dirección IP se modiĄca, por tanto, es necesario Ąjarla en la conĄguración del ordenador. Figura 7.1 Dirección IP. 66 Capítulo 7. Pantallas en remoto 7.3 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU) La primera pantalla que se va a extraer es la MCDU. Cabe destacar que únicamente se ha tenido que programar el dispositivo externo en el que se va a plasmar esta parte de la cabina. Por tanto, la programación interna para extraer la MCDU está dentro de las funciones que contiene el archivo original del avión proporcionado por FlightGear. 7.3.1 ¿Qué es? Multipurpose Control and Display Unit (MCDU) es la interfaz principal para que la tripulación de vuelo interactúe con la computadora de guía de gestión de vuelo, Flight Management Guidance Computer (FMGC). Hay dos MCDU independientes instaladas en el A320, aunque en el simulador la MCDU está duplicada, por lo que carece de sentido el uso del AP2, piloto automático del copiloto. El uso típico de este dispositivo es la deĄnición y selección de un plan de vuelo para navegación lateral y vertical durante varias fases de vuelo. Después de ingresar o seleccionar el plan de vuelo y otros datos de rendimiento requeridos en la MCDU, el sistema de guía de gestión de vuelo, Flight Management Guidance System (FMGS) genera los perĄles de ascenso y descenso para la salida y llegada, proporciona guía automática para el avión y calcula el progreso actual y pronosticado a lo largo del plan de vuelo. En el Apéndice A se recoge información de un uso más detallado de esta herramienta, el cual sirve como manual básico para su aprendizaje Figura 7.2 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU). 7.3 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU) 67 7.3.2 Raspberry Pi Para utilizar la MCDU sin necesidad de usar el ratón, se va a mostrar en otro dispositivo externo al ordenador principal donde se ejecuta el simulador, FlightGear. El dispositivo que se va a usar es lo que se conoce como Raspberry Pi. Se trata de una placa de microordenador, de bajo coste y formato compacto. Se caracteriza por ser muy usado en el desarrollo de pequeños prototipos, así como para la formación sobre informática y electrónica. La Raspberry Pi salió al mercado en febrero de 2012 tras seis años de desarrollo desde que comenzó el proyecto, vendiéndose 500.000 unidades tras medio año. La primera versión tuvo una RAM de 256 MB, un procesador de 700 MHz y careciendo de puerto ethernet. Cada diseño de Raspberry Pi se basan en el hardware libre y comúnmente se utilizan también sistemas operativos libre que se basan en GNU/Linux, concretamente el software conocido como Raspbian. Sin embargo, es posible instalar otros sistemas operativos. Existen varios modelos de Raspberry Pi, siendo el último modelo el 4B. La versión que se ha proporcionado para este proyecto es la que corresponde a la Raspberry Pi 3 Model B+ (mostrado en la Figura 7.3), y una versión mejorada de la 3B. Figura 7.3 Raspberry Pi 3 Model B+. Las características especíĄcas de este modelo se muestran a continuación: •Conector GPU: Broadcom BCM2837B0 (Cortex-A53) 4 núcleos de 1.4 GHz. •Tecnología de memoria RAM: LPDDR2 •Tipo de chip: SOC •Velocidad de reloj de memoria: 1.4 GHz •Capacidad de almacenamiento de memoria: 1.4 GB •Tamaño de memoria RAM: 1 GB •Tipo de conexión inalámbrica: 802.11ac, Bluetooth 4.2, Ethernet •Puertos E/S: 4x USB 2.0, HDMI, 3.5mm audio Raspbian Como se ha explicado, el sistema operativo desarrollado para este microordenador se conoce como Raspbian, el cual se basa en una distribución GNU/Linux. Se tiene dos versiones de dicho sistema operativo: • Raspbian Pixel: Esta versión cuenta con el sistema interfaz gráĄca de usuario, GUI (Graphical User Interface), que contiene menús, ventanas, iconos,... Esta versión es la más sencilla de usar. • Raspbian Lite: En esta versión no existe entorno gráĄco, realizándose todo a través de la terminal. Esta versión no es apta para cualquier usuario. 74 Capítulo 7. Pantallas en remoto Figura 7.15 Elección de dos tipos de MCDU. 6. Para evitar que cada vez que se encienda los ordenadores, haya que realizar todos estos pasos, se establecerá una dirección IP Ąja. El resultado Ąnal se muestra a continuación, donde se muestra la MCDU en la pantalla de 10.1 pulgadas, cuyas dimensiones coinciden con las dimensiones de este elemento. Figura 7.16 Resultado Final. 7.3 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU) 75 Modo Kiosko El objetivo en un simulador de vuelo es que el usuario tenga que conĄgurar lo menos posible antes de poder usar dicho simulador. Por ello, es necesario programar la Raspberry Pi de manera que cuando llegue alimentación al microordenador y este se arranque, aparezca en pantalla completa la MCDU y esté lista para ser usada sin la necesidad de que el usuario tenga que seguir los pasos explicados en el apartado anterior. Para ello, se utiliza el modo kiosko de Chromium (navegador predeterminado de Raspbian), el cual permite la ejecución de una única pestaña sin poder salir de ella, salvo pulsando F11 con el teclado. Para poder activar el modo kiosko, se debe seguir los siguientes pasos en la consola de mandos de la Raspberry Pi: 1. Editar el Ąchero autostart de la carpeta LXDE. sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart 2. En dicho Ąchero, se debe añadir el siguiente comando en la tercera línea, justo antes de @xscreensaver -no-splash. Cabe destacar que esto es importante ya que si se escribe después dicha línea no funciona de forma correcta. Para guardar el archivo desde la terminal, Ctrl + O. @chromium-browser Űincognito Űkiosk direccionIp:8080/aircraft-dir/WebPanel/WebPanel2/index.html Además, es posible añadir otro comando para ocultar el cursor y no aparezca de forma continua, el cual se muestra a continuación: sudo apt-get install unclutter Como nota importante, hay que añadir que debido a que primero es necesario arrancar la interfaz gráĄca, durante pocos segundos aparece en pantalla el escritorio. Posteriormente, se abre de forma automática el navegador Chromium con el enlace programado, por lo que se abre la pantalla de la MCDU en remoto. Todo ello sin la necesidad de que el usuario toque nada de la pantalla antes de poder empezar a usarlo. 76 Capítulo 7. Pantallas en remoto 7.4 PFD, ND y ECAM En esta sección se pretende extraer las pantallas de la cabina del Airbus A320, las cuales un piloto se apoya continuamente durante el vuelo. Dichas pantallas están marcadas en rojo en la Figura 7.17, que representa el panel frontal de la cabina del avión en cuestión. Se diferencian la pantalla de vuelo primario, Primary Flight Display (PFD) y la pantalla de navegación, Navigation Display (ND), las cuales cada piloto tienen las suyas propias. En el centro del panel se puede ver los monitores electrónicos centralizados de aeronaves, Electronic Centralized Aircraft Monitor (ECAM) que son únicos y utilizados por ambos pilotos. A continuación, se va a explicar la información que aporta cada pantalla de forma que sirva de un pequeño manual. Figura 7.17 Parte de la cabina del Airbus A320. 7.4.1 Primary Flight Display (PFD) Figura 7.18 Pantalla PFD. La pantalla de vuelo principal (PFD) es el principal instrumento de aviación para los pilotos. El aspecto que tiene dicha pantalla se muestra anteriormente en la Figura 7.18. Proporciona información de: •Actitud del avión. •Indicación de deslizamiento lateral. •Velocidad aerodinámica (nudos o Mach) y tendencia de velocidad. •Altitud. •Velocidad vertical. •Rumbo. •Piloto automático y guía de director de vuelo, Flight Director Guidance (FDG). 7.4 PFD, ND y ECAM 77 •Indicación de la orden del joystick. •Anunciador de modo de vuelo y modos de vuelo FMGS. •Desviaciones (verticales y laterales) •Radio navegación (ILS, DME, etc.) •Varias escalas y límites (límites de alabeo, desviación máxima de la palanca lateral, cabeceo, etc.) Para poder conocer el desglose de la información que proporciona esta pantalla debe acceder al Apéndice B, lo cual sirve además como manual básico de aprendizaje. 7.4.2 Navigation Display (ND) Figura 7.19 Pantalla ND. La pantalla de navegación, Navigation Display (ND) es uno de los principales instrumentos de los pilotos para la conciencia situacional y la navegación en vuelo. Traza información conĄgurable, mediante la MCDU, de velocidad, rumbo, plan de vuelo, terreno, clima, distancias, etc. en 5 modos de vista básicos diferentes seleccionados desde el panel EFIS, mostrado en la Figura 7.20: •ROSE LS, VOR, NAV: Vista de 360◦alrededor del avión. •ARC: Vista de 180◦por delante del avión y centrada en él. • PLAN: Vista de 360 ◦ alrededor del avión y centrado en el waypoint seleccionado por el piloto desde MCDU. El control sobre esta pantalla, se realiza con el panel EFIS, el cual se compone de: • Los botones CSTR, WPT, VOR, NDB y ARPT situados en la parte superior del panel, controlan que puntos de referencia se desea colocar en el mapa. •La rueda blanca de la izquierda, se selecciona los diferentes modos de vista expuestos anteriormente. •La rueda blanca de la derecha, selecciona el zoom del mapa. Figura 7.20 Panel EFIS. 78 Capítulo 7. Pantallas en remoto 7.4.3 Electronic Centralized Aircraft Monitoring (ECAM) El Monitor Electrónico Centralizado de Aeronaves, Electronic Centralized Aircraft Monitoring (ECAM) se compone de dos pantallas: • La pantalla de motor y advertencia, the Engine and Warning Display (E/WD), o también conocida como Upper ECAM: Indicaciones primarias del motor, cantidad de combustible, posición de Ćaps y slats, y alertas de advertencia y precaución. • La pantalla de sistemas, Systems Display (SD), también conocido como Lower ECAM: Sistemas de aeronaves, mensajes de estado y datos de vuelos permanentes Upper ECAM Figura 7.21 Pantalla Upper ECAM. Señalando en la Figura 7.21 se diferencian en esta pantalla: 1. Indicador de Ćaps y slats: al extenderlos se verá reĆejado en el diagrama. 2. Advertencias y precauciones: En la parte de la derecha, muestra el título del sistema afectado o simplemente, una información. En la parte de la izquierda, muestra advertencias y precauciones primarias o independientes. 3. Indicador de combustible a bordo: Cabe destacar que el valor que se muestra es múltiplo de 10. 4. Modo de empuje y límite de potencia: TOGA, MCT, CLB,... 5. Indicación del estado de los motores: IDLE, AVAIL o REV. 6. Indicador N1: Potencia de los motores. 7. Temperatura de gases de escape. 8. Indicador N2: Porcentaje de potencia para encender el motor. 9. Flujo de combustible. 7.4 PFD, ND y ECAM 79 Lower ECAM Esta pantalla se controla con el panel de control ECAM, mostrado en la Figura 7.22 y situado en la cabina en la parte inferior de las pantallas ECAM. Figura 7.22 Panel de control ECAM. Los diferentes sistemas que se seleccionan en esta pantalla se describen a continuación: • ENG: Se muestra el combustible usado, cantidad, presión y temperatura del aceite, y las vibraciones de N1 y N2. Figura 7.23 Pantalla Lower ECAM - ENG. • BLEED: Se muestra las temperaturas internas del motor (compresor y turbina), control de la válvula de Ćujo, diferentes valores de presión, la conexión en tierra o el indicador anti-hielo, entre otros. Figura 7.24 Pantalla Lower ECAM - BLEED. 80 Capítulo 7. Pantallas en remoto • PRESS: Se muestra el modo de elevación de aterrizaje, velocidad vertical, presión diferencial y las posiciones de diferentes válvulas. Figura 7.25 Pantalla Lower ECAM - PRESS. • ELEC: Se muestran varios datos, entre los que destacan: el voltaje e intensidad de las baterías, de los transistores y generadores, además de la energía externa. Figura 7.26 Pantalla Lower ECAM - ELEC. 7.4 PFD, ND y ECAM 81 • HYD: Se muestra la cantidad de Ćuido del depósito, la presión de este, o su temperatura. El control y presión de la bomba del motor, o datos sobre la turbina RAT (una forma de crear energía para el avión). Figura 7.27 Pantalla Lower ECAM - HYD. • FUEL: Se muestra la distribución de los tanques de combustible, la cantidad de combustible, la temperatura de combustible, el Ćujo de combustible, las válvulas de transferencia o los indicadores de la APU. Figura 7.28 Pantalla Lower ECAM - FUEL. 82 Capítulo 7. Pantallas en remoto • APU: Se muestran datos de todos los tipos de APU: APU GEN, APU bleed, APU Flap, APU N o APU EGT. Figura 7.29 Pantalla Lower ECAM - APU. •COND: Datos del acondicionamiento de la cabina. Figura 7.30 Pantalla Lower ECAM - COND. • DOOR: Indica que puertas del avión están abiertas además de la cantidad de oxígeno dentro del avión. Figura 7.31 Pantalla Lower ECAM - DOOR. 7.4 PFD, ND y ECAM 83 •WHEEL: En la parte superior se muestra la posición de los spoilers. También se muestra en la parte central datos sobre el tren de aterrizaje y Ąnalmente sobre la temperatura de los frenos. Figura 7.32 Pantalla Lower ECAM - WHEEL. • F-CTL: Muestra las posiciones de los dispositivos de control de la aeronave, además del sistema hidráulico o la posición de los spoilers. Figura 7.33 Pantalla Lower ECAM - F-CTL. 7.4.4 Funcionamiento En este apartado se va a explicar los códigos, mediante el lenguaje HTML/CSS/JavasScript explicado al principio de este capítulo, que deben ser adjuntados en la carpeta del avión para sacar las cuatro pantallas mostradas en la Figura 7.17 a dispositivos externos tal y como sucede con la MCDU. La diferencia respecto a la MCDU es que en este caso no es necesario una pantalla táctil, ya que de estas pantallas únicamente se lee información. Se va a explicar de una forma ordenada inversa en función de las llamadas a otros archivos que hacen los distintos archivos. Es decir, se empieza desde el menú y se va desglosando los códigos internos hasta Ąnalmente mostrar el resultado Ąnal que se ha obtenido. Los códigos que se van a mostrar son los especíĄcos del PFD, por tanto para la conĄguración del resto de pantallas la única diferencia será el cambio de nombre de los archivos. El directorio donde se encuentra situado la carpeta del avión es Usuarios/FlightGear/Downloads/Aircraft/ org.Ćightgear.fgaddon.stable_2020/Aircraft/A320-family. 1. Crear un enlace en el menú principal que dirija a la página del navegador, tal y como sucedía con la MCDU. Se va a unir la PFD y ND en un único enlace, así como las dos pantallas ECAM. Para ello, se debe modiĄcar el archivo A320-main.xml, localizado fuera de todas las carpetas internas del avión, añadiendo el código que se muestra en la Figura 7.34. Este se añade dentro del menú ŞDUŤ. 90 Capítulo 7. Pantallas en remoto 7.4.5 Pantallas Uno de los grandes retos a lo largo del proyecto ha sido elegir unas pantallas que proporcionen el tamaño más aproximado posible a las pantallas que se encuentran en la cabina del Airbus A320, una gran resolución y además que sea sencillo encajar en la cabina. Cabe recordar, que se han creado archivos para unir en una sola pantalla lo que en la cabina son dos pantallas independientes de un tamaño de 16x16 centímetros. Teniendo en cuenta la separación de dichas pantallas en la cabina real se necesitan unas pantallas: •Pantalla que une PFD y ND: Aproximadamente de 17 pulgadas •Pantalla de la ECAM: Aproximadamente de 15 pulgadas Conocidas las necesidades y tras realizar una búsqueda amplia en el mercado, las pantallas que se han elegido para el proyecto, se muestra a continuación. Pantalla PFD/ND y viceversa Se necesitan dos pantallas de este tipo, ya que se distinguen una para el piloto y otra para el copiloto. Además, tal y como se muestra en la Figura 7.17, el orden de las pantallas del copiloto es simétrico respecto al piloto, por ello la necesidad de especiĄcarlo en los códigos anteriores. La pantalla en el mercado que cumplía los requisitos que se iban buscando en cuanto a tamaño, resolución y precio corresponde a LTN173KT03-H01 de la marca A Plus Screen, la cual se muestra a continuación: Figura 7.44 Pantalla LTN173KT03-H01. Figura 7.45 Pantalla LTN173KT03-H01 por detrás. 7.4 PFD, ND y ECAM 91 Cuyas especiĄcaciones son: •Tamaño: 17.3 pulgadas •Dimensiones: 39 x 22 x 0.6 cm •Tipo: LCD •Resolución: 1600x900 (HD+) •Conector: 40 pines •Peso: 220 g. •Alimentación: Cargador de portátil La pantalla necesita de un controlador, por el cual se alimenta dicha pantalla y se transĄere la imagen del ordenador principal por un cable HDMI, ya que dicha pantalla va a ejercer como una extensión del monitor principal, no como duplicación. En la imagen que se muestra a continuación se puede observar el controlador necesario de la pantalla de 17.3 pulgadas. Este se conecta a la pantalla mediante un conector FDC y lleva consigo conectado una botonera para encender la pantalla entre otras posibles funciones. Figura 7.46 Controlador de la pantalla de 17.3 pulgadas. El montaje del controlador por la zona trasera de la pantalla quedaría tal y como se recoge en la Figura 7.47. Figura 7.47 Montaje de la pantalla de 17.3 pulgadas. 92 Capítulo 7. Pantallas en remoto A continuación es necesario el ajuste de los archivos CSS para encuadrar las imágenes en la pantalla de 17 pulgadas de manera que la distancia entre ambas y el tamaño se asemeje lo máximo a la realidad. Por tanto, se va a mostrar el ajuste importante que es necesario realizar en dichos archivos. (a) PFD. (b) ND. Figura 7.48 Archivos CSS. Aplicando los códigos, en la pantalla de 17.3 pulgadas se mostrará las pantallas tal y como se muestran en la Figura 7.49. Cabe añadir que esta sería la versión para el puesto del piloto, cambiando únicamente el orden de la PFD y ND para el puesto del copiloto, es decir, a la izquierda estaría la ND y a la derecha la PFD. Figura 7.49 Resultado Ąnal de la pantalla de 17.3 pulgadas. 7.4 PFD, ND y ECAM 93 Pantalla ECAM En este caso, es necesario una única pantalla ya que como se muestra en la Figura 7.17 está situada en el centro de la cabina compartiendo la misma pantalla para el piloto y el copiloto. Tal y como ocurría anteriormente, realmente son dos pantallas cuadradas, que serán sustituidas por una pantalla en la cual se dividirá la zona superior para la Upper ECAM y la zona inferior para la Lower ECAM. La pantalla elegida en el mercado que cumple con los requisitos exigidos es la W76C M156NWR1. Figura 7.50 Pantalla W76C M156NWR1. Figura 7.51 Pantalla W76C M156NWR1 por detrás. Cuyas especiĄcaciones son: •Tamaño: 15.6 pulgadas •Dimensiones: 36 x 21 x 0.6 cm •Tipo: LCD •Resolución: 1600x900 (HD+) •Conector: 30 pines •Peso: 250 g. •Alimentación: Cargador de portátil 94 Capítulo 7. Pantallas en remoto En este caso también se necesita un controlador para alimentar la pantalla y transferir la imagen del ordenador principal a través de un cable HDMI. Sin embargo, este controlador es ligeramente distinto tal y como se muestra la imagen a continuación: Figura 7.52 Controlador de la pantalla de 15.6 pulgadas. Por tanto, el montaje del controlador con la pantalla quedaría tal y como se muestra en la Figura 7.53. Figura 7.53 Montaje de la pantalla de 15.6 pulgadas. Posteriormente, como ocurría en la pantalla de 17 pulgadas, es necesario realizar un ajuste de los archivos CSS de manera que se encuadre las imágenes del ECAM para visualizar dicha información lo más parecido a la realidad de la cabina del Airbus A320. La parte de código que es necesario retocar de los archivos CSS se muestran a continuación: 7.4 PFD, ND y ECAM 95 (a) Upper ECAM. (b) Lower ECAM. Figura 7.54 Archivos CSS. Una vez aplicado los códigos e iniciando tanto el FlightGear como las pantallas, se puede visualizar en la Figura 7.55 la imagen que se obtendría de la pantalla de 15.6 pulgadas. Figura 7.55 Resultado Ąnal de la pantalla de 15.6 pulgadas. 96 Capítulo 7. Pantallas en remoto Apertura de pantallas automática Como ya se ha comentado, con el objetivo de facilitar al usuario la preparación del simulador para volar, en este caso se ha creado los ejecutables necesarios para abrir las pantallas y colocar en sus pantallas correspondientes a pantalla completa una vez encendido el ordenador. Los iconos que se deben ejecutar son accesos directos como los que se muestran en la Figura 7.56. Figura 7.56 Archivos ejecutables. Para poder abrir la pantalla es necesario escribir en el apartado de destino dentro de la parte de propiedades del archivo lo siguiente tal y como se muestra en la Figura 7.57 :ŞC:\Program Files\Google\Chrome\Application\chrome.exeŤ Űuser-data-dir=ŞC:\temp\MyApp 2Ť Űapp="http://localhost:8080/aircraft-dir/WebPanel/ECAM.html" Űincognito Űwindow-position=2000,2000 Űstart-fullscreen Lo importante es conocer cuál es el monitor principal, ya que el punto 0,0 es el vértice superior izquierda de dicha pantalla. A partir de tal punto, el primer término corresponde al desplazamiento horizontal, con el sentido positivo hacia la derecha; y el segundo término corresponde al desplazamiento vertical con el sentido positivo hacia abajo. Figura 7.57 Propiedades del archivos ejecutable. 7.4 PFD, ND y ECAM 97 Vuelo con dos monitores En el momento de las pruebas, no se llegó a disponer de dos monitores destinados a la recreación de la cabina, por lo que no fue necesario su programación. Sin embargo, si se termina de realizar la inversión de dos monitores que cubran la mayor parte de la longitud del panel y que sirva de visión para el usuario, es necesario introducir un código en el siguiente directorio: Archivos de Porgrama\FlightGear 2020.3 \data\defaults.xml En dicho script, justo después de <pilot-model> se pega el siguiente código: Figura 7.58 Código para el uso de dos pantallas. Además, para cambiar la posición de la vista Ąja es necesario acudir al archivo A320neo-PW-set.xml de la carpeta principal del avión y cambiar el número de la vista por un 0, indicando que esa es la vista principal y con la que se abre el simulador. 8 Arquitectura y diseño de la cabina Tr as exponer todos los elementos principales que componen el simulador, se va a mostrar a continuación un resumen de todas las conexiones que se necesitan, para posteriormente, realizar el diseño de la cabina que se va a construir. Dicho diseño se va a realizar con la Ąnalidad de poder acoplar todos los elementos de una forma sencilla, además de poder realizar evoluciones de este en un futuro. 8.1 Arquitectura A continuación se va a mostrar en la Figura 8.1 las distintas conexiones necesarias para el completo funcionamiento de los distintos componentes del simulador. Primero, se va a hacer un resumen cuantitativo de todo lo necesario. •Ordenador con requisitos necesarios: 1 •TCA Quadrant Airbus Edition: 1 •TCA Sidestick Airbus: 2 •TPR Pedals: 2 •Monitores de ordenador: 2 •Pantalla 17.3 pulgadas: 2 •Pantalla 15.6 pulgadas: 1 •Pantalla 10.1 pulgadas: 2 •Raspberry Pi: 2 •Multi USB: 1 •Cables VGA: 2 •Cables HDMI: 5 •Cables USB: 2 •Cables micro USB: 2 •Cables Ethernet: 3 •Cargador portátil: 3 •Cargador de teléfono: 2 •Controlador de pantallas: 3 •Router: 1 •Regleta (11 salidas mínimo): 1 99 106 Capítulo 8. Arquitectura y diseño de la cabina Así se obtiene el panel frontal tal y como se muestra en la siguiente imagen. Figura 8.13 Panel frontal Ąnalizado. Posteriormente, se continuó con la caja en la que se debe encajar las dos pantallas de 10.1 pulgadas para las MCDU. En este caso, como se muestra en el diseño, es necesario mecanizar por las dos caras. Por la zona de fuera, un rebaje de 8 milímetros, haciéndolo coincidir con la anchura de la pantalla (Figura 8.14a), y un vaciado por la zona donde se encuentra la placa de la pantalla. Por la parte de dentro, se realiza un rebaje de 12 milímetros para asegurar que se puede conectar los cables sin que estos sufran (Figura 8.14b). (a) Por fuera. (b) Por dentro. Figura 8.14 Vaciado panel frontal. Finalmente se muestra como queda la caja central por dentro, en el que se puede ver como las pantallas están apoyadas en ella y se puede conectar los cables a dichas pantallas. Figura 8.15 Caja Ąnalizada por dentro. 9 Vuelo de ejemplo El objetivo de este capítulo es explicar paso a paso como se llevaría a cabo un vuelo completo con el simulador construido. Se va a exponer en cada paso las imágenes que se consideran más importantes en cada situación. El vuelo que se va a realizar va a ser de una hora aproximadamente desde el aeropuerto de Sevilla (LEZL) hasta el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas (LEMD). La ruta a seguir será despegar de la pista 09 de Sevilla, volar hacia el VOR de Hinojosa del Duque (HIJ), pasar por el VOR de Toledo (TLD), para Ąnalmente realizar la aproximación volando por el VOR de Perales (PDT) y el de Robledillo (RBO) y aterrizar en la pista 18R en Madrid, tal y como indica la línea de color rosa en la siguiente imagen: Figura 9.1 Ruta del vuelo de ejemplo. 107 108 Capítulo 9. Vuelo de ejemplo Por tanto se va a ir enumerando y explicando cada paso que se realiza en el simulador para llevar el Airbus A320 de Sevilla a Madrid en FlightGear. 1. Se arranca FlightGear con el Airbus A320 estacionado en la plataforma del aeropuerto de Sevilla (Figura 9.2a) con los motores apagados tal y como se muestra en la parte superior de la pantalla Upper ECAM (Figura 9.2b). (a) Avión en plataforma. (b) Upper ECAM. Figura 9.2 Estacionamiento en LEZL. 2. Se introduce el plan de vuelo en la MCDU aplicando el manual del apéndice A. En la Figura 9.3a se introduce el origen y el destino y en la Figura 9.3b se introduce el plan de vuelo paso a paso. (a) Origen/Destino. (b) Ruta. Figura 9.3 Plan de Vuelo en MCDU. 109 3. Tras la introducción del plan de vuelo, en la pantalla ND se muestra el recorrido que corresponde a la ruta. En la Figura 9.4a se puede ver completa, y tras aumentar el rango con la rueda derecha del panel EFIS se muestra en la Figura 9.4b la aproximación a Madrid. (a) Origen/Destino. (b) Ruta. Figura 9.4 Plan de Vuelo en MCDU. 4. El siguiente paso es la conĄguración del avión para el despegue. Para ello, se procede a encender los motores colocando el botón del apartado 6.3.6 en modo IGN/START y desplazando los botones del apartado 6.3.5 en modo ON. Posteriormente, se desplaza la palanca de Ćaps y slats (apartado 6.3.2) en la posición 1. Finalmente, se posiciona la rueda del apartado 6.3.12 en la última posición con el objetivo de armar los spoilers al mismo tiempo que los autofrenos se conĄguran al máximo. Con todo ello, se actualiza la pantalla Upper ECAM a como se muestra en la Figura 9.5a. 5. Se desplaza la aeronave por las calles de rodaje controlando la potencia de los motores (apartado 6.3.1) y la dirección del tren de aterrizaje (apartado 6.2.3), hasta llevar el avión a la pista 09 para despegar (Figura 9.5b). (a) Upper ECAM preparada. (b) En pista para despegar. Figura 9.5 110 Capítulo 9. Vuelo de ejemplo 6. Se posiciona la palanca de gases al máximo en la posición TOGA y tras alcanzar una velocidad de 130 nudos se desplaza el SideStick hacia abajo (apartado 6.2.2) para hacer ascender la aeronave y despegar. Una vez la aeronave alcanza 1000 pies, se retrae el tren de aterrizaje con el botón explicado en el apartado 6.3.11. De forma seguida, tras alcanzar 1500 pies es necesario colocar la palanca de gases en la posición CLB (ver apartado 6.3.7), para indicar a la aeronave que controle la potencia de forma automática en función del parámetro de velocidad que se introduce en el piloto automático. 7. Se activa el piloto automático utilizando el ratón para que se encienda el botón AP 1 como en la Figura 6.19 y posteriormente pulsar sobre la rueda de HDG. La aeronave automáticamente continúa la ruta programada anteriormente. En este caso el usuario ve en las pantallas lo que se muestra en la Figura 9.6. Figura 9.6 Imagen PFD/ND en el ascenso. 8. Cuando se alcanza una velocidad de 220 nudos durante el ascenso en el aire, se posiciona la palanca de Ćaps en la posición 0 para reducir la resistencia aerodinámica y permitir al avión volar a mayor velocidad, actualizando así la pantalla Upper ECAM. (a) Upper ECAM actualizada. (b) Vista desde cabina. Figura 9.7 111 9. El avión sigue el curso programando llegando a Hinojosa del Duque (HIJ) tal y como se muestra en la Figura 9.8a, punto en el cual se actualiza la MCDU Ąjando el siguiente destino hacia el VOR de Toledo (TLD), como se muestra en la Figura 9.8b. En este punto se está volando a 28.000 pies (véase Figura 9.8c) manteniéndose en ascenso y es importante cambiar el indicador de velocidad del piloto automático al modo MACH (marcado en rojo en la Figura 9.8d) para que se adapte a dicha velocidad automáticamente y no estar cambiando la velocidad introducida continuamente para adaptarla al cambio de presión por el cambio de altitud. (a) ND. (b) MCDU actualizada. (c) PFD. (d) Visión en cabina. Figura 9.8 Llegada a Hinojosa del Duque (HIJ). 10. Se alcanza la altitud y velocidad de crucero, 32.000 pies a un Mach de 0.81, dirección al VOR de Toledo. Figura 9.9 Imagen PFD/ND en el crucero. 112 Capítulo 9. Vuelo de ejemplo 11. Cuando se llega al VOR de Toledo (TLD), el avión gira automáticamente hacia el VOR de Perales (PDT) tal y como se muestra en la información que se recibe de las pantallas en las siguientes imágenes. En la Figura 9.10c se puede ver la distancia en millas náuticas que quedan para llegar al aeropuerto de Madrid, concretamente 127 NM. (a) PFD. (b) ND. (c) MCDU Actualizada. (d) Visión en cabina. Figura 9.10 Giro al VOR de Perales (PDT). 12. Comienza el descenso modiĄcando la conĄguración del piloto automático con el ratón. En concreto, es necesario bajar la altitud y cambiar la velocidad vertical a un valor negativo para hacer que la aeronave descienda (Figura 9.11a). Además, es necesario reducir la velocidad para facilitar el descenso, por lo que se reduce la potencia de los motores como se muestra en la Figura 9.11b. (a) PFD. (b) Upper ECAM. Figura 9.11 Inicio de descenso. 113 13. Entrada en el circuito de aproximación hacia la pista 18R del aeropuerto de Madrid mientras la aeronave sigue descendiendo y reduciendo su velocidad. Figura 9.12 Imagen PFD/ND en la aproximación. 14. Se continúa descendiendo dirección al VOR de Robledillo (RBO) tal y como muestra en la Figura 9.13a. Además, en la Figura 9.13b se muestra el histórico del vuelo hasta el momento proporcionado por FlightGear, con la intención de demostrar que el vuelo que está siguiendo la aeronave (línea azul), es el programado antes de iniciar el vuelo. (a) ND - Dirección RBO. (b) Mapa histórico. Figura 9.13 114 Capítulo 9. Vuelo de ejemplo 15. Mientras se busca la alineación con la pista, se reduce la velocidad a 220 nudos, se desciende a 5.200 pies y se bajan los Ćaps a la posición 1. Toda esta información se puede extraer de las siguientes imágenes. (a) PFD. (b) ND. (c) Upper ECAM. (d) Visión en cabina. Figura 9.14 Finalizando aproximación. 16. Se continúa reduciendo la velocidad y se coloca la palanca de Ćaps y slats en la posición 2. (a) PFD. (b) Upper ECAM. Figura 9.15 115 17. Antes de llegar al último giro se introduce la frecuencia de ILS de la pista 18R del aeropuerto de Madrid (110.70). Figura 9.16 MCDU preparado para ILS. 18. Una vez alineado con la pista, se cambia la pantalla ND a modo ILS, se activa con el ratón el localizador del piloto automático (botón LOC) y el botón ILS justo al lado de FD, con el objetivo de activar el aterrizaje automático. Además, se desplaza la palanca de Ćaps y slats a la posición Full, se reduce la velocidad a 140 nudos y se baja el tren de aterrizaje indicado en la Figura 9.17d. (a) PFD. (b) ND. (c) Upper ECAM. (d) Lower ECAM. Figura 9.17 Alineación con la pista. 122 Capítulo 11. Conclusiones Con este proyecto, se puede volar con el simulador la aeronave A320 un vuelo completo tal y como se recoge en el capítulo 9, con el único inconveniente de que para manejar el piloto automático, es necesario el ratón del ordenador. Es importante destacar, que el proyecto funciona para la versión de FlightGear 2020.3.18 cuya última actualización data del 21 de marzo de 2023, lo que quiere decir que para las futuras actualizaciones del simulador, existe la posibilidad de que haya que cambiar de directorio los archivos o adaptar los códigos, por ejemplo. Sin embargo, este proyecto no acaba aquí. Existe la posibilidad de realizar numerosos trabajos de mejoras, evoluciones y modiĄcaciones, que aumenten y acerquen al simulador a la aeronave que se pretende recrear. Los trabajos futuros que se proponen son los siguientes: • Construcción del piloto automático: un sistema con el que se pueda controlar el piloto automático del Airbus A320 sin tener que utilizar el ratón. Nota: Cuando el proyecto que se recoge en este informe estaba avanzado, se comenzó a trabajar en este sistema. Figura 11.2 Piloto Automático. • Construcción botonera para cambiar pantalla de la Lower ECAM: Una de las pantallas, como se explica en el apartado 7.4.3, se puede cambiar en función de la información que se desea obtener. Esta muestra de forma automática la información necesaria, pero sería un plus de realidad que el usuario pueda modiĄcarlo sin la necesidad de utilizar el ratón. Figura 11.3 Botonera ECAM. • Construcción EFIS: Se trata de una parte junto al piloto automático, cuya principal función es la de realizar zoom en la pantalla ND, así como seleccionar que sistema de navegación aparecen en dicha pantalla o incluso el modo de pantalla. Además, con este sistema, se selecciona el altímetro y el modo ILS a la hora de hacer aterrizajes automáticos. Figura 11.4 EFIS. 123 • Construcción Overhead: Es la parte de la cabina superior, donde se puede activar instrumentos como las luces, APU, extintores o todo el sistema hidráulico. Figura 11.5 Overhead Panel. • Construcción física de la MCDU: Como se ha podido comprobar tras la lectura del simulador, la MCDU sería una pantalla táctil, lo que no es acorde con la realidad, ya que realmente es un dispositivo con botones físicos y no digitales. Figura 11.6 MCDU física. • ModiĄcar la palanca de gases: La que se dispone en este proyecto se trata de recreación resumida en la que varios elementos no están en la posición correcta. Además, está a una escala 5:8, lo que lo aleja relativamente de la realidad. Cabe destacar, que se podría añadir la rueda de trimado ya que en este proyecto se ajusta con la rueda del stick como se recoge en el apartado 6.2.4. Esto implicaría añadir la palanca de tren de aterrizaje junto a las luces que indican su estado, a su posición real en el panel frontal. Apéndice A Uso MCDU A continuación se va a describir la MCDU en detalle. En la Figura A.1 se muestra la MCDU del Airbus A320. Figura A.1 Multipurpose Control and Display Unit (MCDU). En la MCDU se diferencian varias zonas de teclas con distintas funciones, la pantalla y las teclas de selección de línea de la pantalla. • Zona de escritura: se utiliza principalmente para que la tripulación introduzca datos temporales antes de mover los datos ingresados al campo de datos correspondiente. Después de escribir estos, la tripulación selecciona la tecla de selección de línea junto al campo de datos donde se aplicarán estos. Todos los datos que se introduzcan aparecerán en la zona marcada en rojo en la Figura A.2. 125 126 Apéndice A. Uso MCDU Figura A.2 Zona de ingreso de datos. También se muestra mensajes especíĄcos, los cuales están coloreados según su importancia como ámbar o blanco. Los mensajes blancos son solo de asesoramiento y no requieren una acción por parte del piloto, pudiéndose borrar la tecla CLR, que se verá posteriormente. Los mensajes en ámbar son los más importantes, como de navegación, de entrada de datos o repetidos de EFIS. Estos mensajes se pueden categorizar en dos tipos. Ű Tipo 1: son el resultado directo de una acción del piloto. Estos se muestran inmediatamente antes que otros mensajes. Ű Tipo 2: informan a la tripulación de vuelo de una situación dada o solicitan una acción especíĄca. Se muestran solo si no hay mensajes de tipo 1 y permanecerán hasta que se hayan visto y borrado todos los mensajes con la tecla CLR. • Teclas: Existen varios tipos de teclas diferenciadas por las funciones a las que están destinadas. Se diferencian: ŰTeclas de selección de línea y campos de datos : La MCDU tiene dos columnas de datos (izquierda y derecha) con 6 Ąlas de títulos y campos de datos en cada lado. Los datos son un valor almacenado, un valor calculado o un valor ingresado por la tripulación. Se usa para mover datos desde la zona de escritura a la línea correspondiente, o para llamar a páginas de funciones especíĄcas indicadas por un indicador o un elemento del plan de vuelo. Figura A.3 Teclas de selección de línea y campos de datos. 127 ŰTeclas de páginas : abren ciertas páginas utilizadas por la tripulación de vuelo con Ąnes de gestión de vuelos. Se describirán más adelante. Figura A.4 Tecla de páginas. ŰFlechas: Desplaza hacia arriba, abajo, derecha o izquierda las páginas en pantalla. Figura A.5 Flechas. ŰTeclas de brillo y atenuación : Controla la intensidad de la luz de toda la MCDU. El encendido de la MCDU se realiza con la tecla BRT y el apagado de la MCDU se realiza con la tecla DIM. Figura A.6 Teclas de brillo y atenuación. 128 Apéndice A. Uso MCDU ŰTeclas alfanuméricas: Se utiliza para insertar datos en la zona de escritura. Figura A.7 Teclas alfanuméricos. ŰTecla de espacio: Inserta un carácter vacío (espacio) en la zona de escritura. Figura A.8 Tecla espacio. ŰTecla de sobrevuelo: Permite a la aeronave sobrevolar un waypoint seleccionado. Figura A.9 Tecla de sobrevuelo. 129 ŰTecla CLR : Se utiliza para: (1) borrar caracteres de la zona de escritura; (2) limpiar toda la zona de escritura manteniéndolo pulsado; (3) borrado de campos de datos presionando primero CLR en un zona de escritura vacía para que CLR aparezca en la zona de escritura y luego presionando la tecla de línea de selección al lado del campo de datos que necesita ser borrado. Figura A.10 Tecla CLR. •Anunciadores: Diferenciamos tres zonas: ŰArriba: (1) FM 1 y FM 2 (ámbar); (2) IND (ámbar); (3) RDY (verde) Figura A.11 Anunciadores arriba. ŰIzquierda : (1) FAIL(ámbar), indica que la MCDU ha fallado; (2) FM (blanco) Esta luz le dice al piloto que el FMGC tiene un mensaje importante que entregar. Figura A.12 Anunciadores izquierda. 130 Apéndice A. Uso MCDU ŰDerecha : MCDU MENU (blanco) indica que la tripulación de vuelo debe llamar a un periférico conectado a la MCDU (como ACARS, ATSU o CFDS). Figura A.13 Anunciadores derecha. •Caracteres: La MCDU utiliza fuentes pequeñas y grandes de acuerdo con las siguientes reglas: ŰEl título y la zona de escritura utilizan una fuente grande. ŰLos campos de datos generalmente usan una fuente grande. ŰLas líneas de la etiqueta usan una fuente pequeña. ŰLas entradas del piloto y los datos modiĄcables utilizan una fuente grande. ŰLos datos predeterminados, calculados y no modiĄcables utilizan una fuente pequeña. •Colores: Aparecen varios colores, utilizados para varios tipos de datos. ŰBlanco: Títulos, comentarios, Ćechas, guiones, mensajes de advertencia. ŰAzul: Datos modiĄcables, datos seleccionables y soportes. ŰVerde: Datos no modiĄcables y datos activos. Ű Ámbar: Datos obligatorios, acciones requeridas por el piloto, mensajes importantes, restricciones eliminadas. ŰMorado: Restricciones y altitud máxima. Los colores usados en el plan de vuelo son: ŰPlan de vuelo primario: waypoints verdes ŰPlan de vuelo temporal: waypoints en ámbar ŰPlan de vuelo secundario: waypoints blancos ŰAproximación eliminada: waypoints azules ŰPlan de vuelo alternativo: waypoints azules. ŰOffset: waypoints verdes. ŰAyuda a la navegación sintonizada: waypoints azules. ŰOrigen y destino: waypoints blancos. A continuación se va a explicar las distintas páginas con las distintas opciones que se pueden conĄgurar desde la MCDU, y así demostrar que es una herramienta muy potente en la cabina de un Airbus A320. 131 DIR La página DIR TO es utilizada por el piloto para seleccionar puntos de ruta del plan de vuelo o para ingresar nuevos puntos de ruta modiĄcando el plan de vuelo activo actual mediante la creación de un tramo directo al punto de ruta seleccionado o ingresado. En el modo NAV, cambia el tramo y el waypoint actualmente activos. Por otro lado, en el modo HDG, la activación de un DIR TO cambiará al modo NAV para un rumbo directo al nuevo waypoint. Figura A.14 Página DIR. El campo de entrada se puede completar manualmente (haciendo uso de las teclas alfanuméricas y escribiendo sobre la zona de escritura) o seleccionando un punto de ruta del plan de vuelo de los datos de la línea 2L (segunda a la izquierda) a 6L. Cuando se ingresan los datos, aparecen dos funciones ámbar en 6L y 6R para borrar la entrada o para conĄrmar la inserción del tramo directo a este punto de ruta, respectivamente, como se muestra en la Figura A.15. (a) 6L. (b) 6R. Figura A.15 Funciones ámbar. Este es el modo directo predeterminado. ABEAM PTS, RADIAL IN/OUT son los otros modos, que se explicarán a continuación. Puede haber casos en los que el piloto no desee que los puntos de ruta existentes se eliminen del plan de vuelo al realizar un directo. Al seleccionar la opción ABEAM PTS en la página DIR TO, insertaría y mostraría los waypoints anteriores. Esto es útil cuando los pilotos desean veriĄcar el combustible, el tiempo u otras acciones después de insertar el punto de referencia directo. Los waypoints estarían precedidos por AB tanto en la pantalla de navegación como en la página F-PLN. Esta función permite al piloto ingresar a un radial especíĄco para interceptar un punto de ruta. Otra forma de describir esto es programar una dirección especíĄca desde la cual acercarse o abandonar un waypoint. Esto es útil cuando el ATC proporciona instrucciones como ŞInterceptar el radial 214 del WAYPOINTŤ. Al establecer un RADIAL IN/OUT, permitiría que la aeronave volara con un rumbo especíĄco hacia el punto INTCEPT calculado por el FMS hasta el punto de ruta instruido por ATC.