ES2346162T3 - Sistema para simulacion en tierra de las condiciones de iluminacion de ambiente en la cabina de una aeronave durante el vuelo. - Google Patents
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Abstract
Sistema para simulación en tierra de condiciones de iluminación en la cabina de una aeronave (A), que comprende: una estructura de cúpula dimensionada tal como para alojar al menos la cabina de una aeronave; una disposición ordenada de paneles (10) de emisión de luz que forma al menos una parte de la bóveda interior de la cúpula, susceptible de ser iluminada o apagada selectivamente; un foco (16) montado sobre medios móviles (17) de soporte de tal manera que se puede posicionar selectivamente alrededor o por encima de la cabina y dirigir como para proyectar un haz de luz sobre la cabina.
Description
Sistema para simulación en tierra de las
condiciones de iluminación de ambiente en la cabina de una aeronave
durante el vuelo.
La presente invención se refiere a un sistema de
simulación en tierra capaz de recrear artificialmente, en un
entorno especial que es capaz de alojar toda una aeronave o al menos
su cabina, las condiciones de iluminación natural que esta aeronave
puede encontrar durante su uso operativo.
La cabina de una aeronave moderna tiene una
pluralidad de instrumentos y dispositivos de representación que
proporcionan al piloto toda la información necesaria. Durante el
vuelo diurno, pueden surgir condiciones estáticas o dinámicas
desfavorables de luz y crear situaciones críticas asociadas con la
pobre visibilidad en particular de los dispositivos de
representación (por ejemplo de tipo LCD y CRT) que están enormemente
influidos por la dirección de la luz y las condiciones de
contraste. Surgen condiciones difíciles de iluminación, por ejemplo,
en los siguientes casos: luz solar directa o luz solar que es
reflejada en los dispositivos de representación como resultado de
que el sol está situado detrás o a un lado de la cabina; luz
deslumbrante muy brillante reflejada por las nubes; condiciones de
iluminación cambiante al amanecer o al anochecer, cando el sol está
situado cerca del horizonte y la cabina que está iluminada con
iluminación nocturna. El vuelo nocturno también puede dar lugar a
condiciones críticas si los intensificadores de imagen ("gafas
especiales de visión nocturna") están en uso, puesto que
requieren un espectro adecuado de emisión y un nivel dado de brillo
de la iluminación en el interior de la cabina.
El piloto siempre debe tener una buena
visibilidad de los instrumentos de a bordo en cualesquiera
condiciones de iluminación externa y también debe ser capaz de ver
fuera sin interferencia de las fuentes de luz del interior de la
cabina que podrían deslumbrar al piloto directamente o como
resultado de una reflexión sobre la capota transparente.
Es necesario por lo tanto desarrollar técnicas y
sistemas que permitan que el diseñador optimice y armonice la
configuración de la cabina en términos de posición y naturaleza de
los diversos dispositivos de representación (de tipo aguja, CRT ó
LCD), brillo y calidad de color de los dispositivos de
representación, cantidad de información representada, disposición
de las fuentes internas y externas de luz, y también en términos de
capacidad de reflexión y de color de la superficie así como las
prioridades que se han de indicar al piloto.
Hasta ahora, la validez del sistema de
iluminación era comprobada únicamente ejecutando vuelos de prueba,
lo que conlleva costes elevados y un cierto grado de riesgo debido a
las actividades de ensayo en vuelo realizadas, con resultados
variables debido a la difícil reproductibilidad de las condiciones
ensayadas.
El documento
US-A-3321620 divulga un simulador
solar -en el que se ensaya la conformidad con niveles de radiación
y no de iluminación- que comprende tal cúpula y un panel de emisión
de luz.
El documento DE 10045028 A1 divulga un panel de
emisión de luz dispuesto por encima de un vehículo automóvil.
El documento intermedio
FR-A-2898586 divulga un dispositivo
para asistir en el diseño de una cubierta de vuelo de aeronave,
compatible con un sistema de visión nocturna, mediante el cual una
maqueta de una cabina de aeronave se coloca en una habitación
oscura y una única fuente de luz se puede mover por la habitación
oscura.
El objeto de la invención es superar los
inconvenientes mencionados anteriormente y en particular simular en
tierra de una manera reproducible, fiable, cierta y económica el
entorno de iluminación al que el equipo en el interior de la cabina
se expone durante el vuelo, con el fin de optimizar la elección en
cuanto al tipo y la posición de fuentes de luz presenten en ella
(dispositivos de representación, paneles luminosos y fuentes
luminosas en general).
Se desea proponer un sistema que permita que se
lleven a cabo estudios y comprobaciones tanto durante el diseño de
una nueva aeronave como durante el mejoramiento de una aeronave
existente, en el que se prevea la instalación de de instrumentos de
a bordo nuevos o diferentes.
Estos y otros objetos y ventajas, que se
entenderán mejor posteriormente, se consiguen de acuerdo con la
invención mediante un sistema que tiene los rasgos característicos
definidos en la reivindicación 1. En las reivindicaciones
dependientes se definen realizaciones preferidas de la
invención.
Ahora se describirá una realización preferida
pero no limitativa de la invención. Se hace referencia a los
dibujos que se acompañan, en los que:
la figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva que muestra la estructura que soporta la cúpula de un
sistema de acuerdo con la invención;
la figura 2 es una vista esquemática en
perspectiva que muestra los paneles soportados por la estructura de
acuerdo con la figura 1;
la figura 3 es una vista similar a la figura 2 y
que muestra también una lámpara de simulación de sol;
las figuras 4 y 5 son vistas esquemáticas,
seccionadas verticalmente, a lo largo de respectivos planos que son
transversales y longitudinales con relación al eje longitudinal del
fuselaje de una aeronave, cuya cabina está dispuesta en el centro
de la cúpula de acuerdo con las figuras 1-3;
la figura 6 es una vista en planta de la
configuración mostrada en las figuras 4 y 5;
las figuras 7 y 8 son vistas similares a la
figura 5, pero con la lámpara de simulación de sol en dos posiciones
adicionales;
la figura 9 es una vista esquemática en planta
que muestra la distribución de los paneles de emisión de luz y los
paneles reflectantes en la bóveda interior de la cúpula;
las figuras 10 y 11 son, respectivamente, una
vista seccionada verticalmente y una vista en planta que muestran
esquemáticamente una serie de cortinas para recrear condiciones de
oscuridad total alrededor de la cabina.
Haciendo referencia inicialmente a las figuras
1-3, un sistema de acuerdo con la invención
comprende una estructura metálica 12 en forma de malla con una
cúpula semiesférica, cuya cubierta o bóveda interior consta de una
disposición ordenada de paneles 10 de emisión de luz y paneles
reflectantes 11 que tienen la función de reproducir artificialmente
una condición de luz difusa en el cielo, como se describe más
claramente más adelante. En el sistema de simulación de acuerdo con
la invención, el cielo no se considera una superficie continua, sino
que se reproduce discretamente mediante un número dado de paneles
poligonales.
A modo de ejemplo no limitador, la cúpula tiene
un diámetro interno de 12 m como para poder alojar la parte
delantera del fuselaje de una aeronave A de pequeño tamaño o una
aeronave de transporte de tamaño mediano. La cúpula puede estar
igualmente bien formada como una semiesfera que se extiende por
debajo de la línea de horizonte al menos 24º o (como en la
realización mostrada en los dibujos) como una semiesfera montada
encima de un tambor cilíndrico vertical 13 que tiene el mismo radio
que la cúpula y que está forrado internamente con paneles 10 de
emisión de luz y/o paneles reflectantes 11. La superficie de la
cúpula está interrumpida por una abertura 14 para permitir la
entrada de la parte delantera del fuselaje de la aeronave que se
está ensayando. Un sistema de movimiento de tipo carril (no
mostrado) permite que la aeronave sea remolcada al interior de la
cúpula, posicionando la cabina en el centro de ella. También está
prevista la posibilidad de instalar en el sistema una plataforma
elevable (no mostrada) para posicionar la cabina, y por lo tanto la
cabeza del piloto, en el centro de la cúpula.
Con la aeronave dispuesta como se muestra en la
figura 5, la abertura 14 se sella entonces mediante cortinas o
pantallas 15 que aíslan el entorno iluminado interno del entorno
externo.
Las condiciones de iluminación en el interior de
la cúpula deben ser susceptibles de ser controladas completamente
de manera artificial y no ser afectadas por (resquicios de) luz que
entra desde el exterior.
Los paneles 10 de emisión de luz son iluminados
con la posibilidad de ajustar su intensidad, o apagados, dependiendo
de las condiciones de iluminación que se han de crear y para las
que se requiere verificar la "legibilidad" de la
instrumentación de a bordo y la posibilidad simultánea de que el
piloto sea capaz de ver el exterior.
Como se muestra esquemáticamente en la figura 9,
los paneles 10 de emisión de luz están concentrados preferiblemente
en la zona delantera y trasera de la cúpula en una disposición
distribuida a manera de lúnulas. Esta configuración garantiza que
los paneles 10, cuando se iluminan, dan lugar a una de las
condiciones de visibilidad que se considera que son más críticas
para el piloto: efecto de deslumbramiento debido a mucha luz
procedente de delante; y la reflexión especular en los dispositivos
de representación de instrumentos de la luz procedente de detrás.
Esta condición es, por ejemplo, útil para evaluar el uso de ciertos
tipos de dispositivo de representación, cuya información es
malamente visible cuando la luz circundante es particularmente
fuerte. Como alternativa al ejemplo mostrado, los paneles 10 de
emisión de luz pueden forrar la totalidad del interior de la
cúpula.
Los paneles 10 de emisión de luz pueden contener
igualmente bien tubos fluorescentes, o matrices LED, o fuentes de
luz de otra clase, cuya intensidad luminosa se puede modular con
diferentes niveles de voltaje como para emitir más o menos luz con
vistas a recrear artificialmente, de una manera selectiva,
condiciones de iluminación que representan algunas condiciones
particularmente críticas que el piloto se puede encontrar mientras
vuela. Los tubos fluorescentes están cubiertos por una pantalla de
difusión que garantiza la uniformidad de la luz emitida por cada
panel. El encendido y la modulación de cada panel de emisión de luz
o cada submontaje de fuentes de luz que forma un panel se controla
individualmente mediante equipo lógico informático que permite un
mapeo adecuado de diversos modelos de iluminación de cielo.
Los paneles de emisión de luz o reflectantes que
forran el tambor cilíndrico 13 en la base de la cúpula tienen la
función de recrear otra situación de visibilidad crítica, en la que
la aeronave está situada por encima de un manto de nubes mientras
que el cielo de encima está claro con brillo solar radiante. Esta es
una situación de luz de "saturación" en la que los paneles en
el tambor de base simulan la capa de nubes que reflejan la luz
solar.
Un potente foco dirigible 16 (por ejemplo con
una potencia de 12 kW) tiene la función de simular la luz directa
del sol. El foco 16 está diseñado para tener el mismo tamaño
aparente que la bola redonda de sol vista desde la cabina que está
situada en el centro de la cúpula, y es capaz de concentrar la luz
sobre la cabina y proporcionar una fuerza de iluminación de al
menos 150000 lx en el centro de la cúpula. El foco 16 está montado
en un brazo curvado articulado 17, cuya base es capaz de viajar a
lo largo de un carril curvado 18 situado en el fondo de la cúpula.
El azimut y la altura del brazo articulado 17 son ajustables como
para disponer el foco o "sol" 16 virtualmente en cualquier
posición alrededor o por encima de la cabina y, en cualquier caso,
en las posiciones más críticas en lo que respecta a la visibilidad.
Por ejemplo, en las figuras 4 a 6, el "sol" 16 está situado
directamente delante en el horizonte; en la figura 7, está inclinado
a 30º detrás de la aeronave; y, en la figura 8, está situado en su
punto más alto. Variando la posición del foco 16, que se puede
dirigir como para proyectar sobre la cabina un haz de luz que
simula la luz solar directa y, si es necesario, ajustando los
paneles 10 de emisión de luz dependiendo de las condiciones que se
han de recrear, es posible verificar la visibilidad de los
instrumentos de a bordo virtualmente en cualquier condición.
Con el sistema de acuerdo con la invención, es
posible crear condiciones de oscuridad con el fin de simular vuelos
nocturnos, por ejemplo como para comprobar la adecuación de la
cabina para uso con intensificadores de imagen ("gafas especiales
de visión nocturna"). Como se muestra esquemáticamente en las
figuras 10 y 11, una serie de cortinas opacas negras 19 soportadas
en anillas 20 de metal se puede elevar por medio de cabestrantes
como para oscurecer completamente la zona que circunda la cabina de
la aeronave. Una fuente adecuada de luz (no mostrada) simula
diferentes condiciones de iluminación nocturna, por ejemplo una luna
llena, cuarto de luna, luz de estrellas, etc.
Con el fin de verificar la efectividad, en
particular del llamado "dispositivo de representación de cabeza
erguida" (HUD, siglas del inglés "Head-Up
Display"), el sistema puede prever un par de focos (no mostrados)
que iluminan un panel reflectante (no mostrado) situado delante del
piloto. Esto tiene la función de simular una condición de
deslumbramiento debida a la luz difusa de nubes circundantes, con
particular atención al campo de visión del piloto durante la
lectura de los símbolos que aparecen en el dispositivo de
representación, por ejemplo en el HUD.
El sistema de acuerdo con la presente invención
está equipada además con:
- una planta de enfriamiento y de
acondicionamiento que realiza la ventilación de cada panel
individual, garantizando no sólo el enfriamiento del mismo durante
el uso operativo sino también la eliminación de cualesquiera vapores
inflamables y la conservación de las propiedades cromáticas de la
luz;
- un submontaje diseñado para realizar el
enfriamiento del foco solar;
- un submontaje para detectar/señalizar vapores
inflamables, humo y fuego y para extinguir fuegos; y
- un sistema de monitorización y de
intercomunicación de TV que permite la comunicación entre el
personal que opera el sistema y el personal en la cabina de la
aeronave, que están grabando las condiciones de luminosidad y
visibilidad creadas por el sistema.
La iluminación de las diversas fuentes de luz
del sistema y el movimiento de los medios asociados de soporte se
realizan por medio de equipo lógico informático y/o comandos que son
emitidos por una unidad electrónica 21 de control y de
procesamiento
-típicamente un controlador de lógica programable o PLC (siglas del inglés "Programmable Logic Controller") o un ordenador personal o PC (siglas del inglés "Personal Computer")- que supervisa el funcionamiento del sistema global y por lo tanto también el funcionamiento de todos los miembros de accionamiento/actuación descritos aquí. La unidad electrónica 21 de control y de procesamiento realiza por lo tanto:
-típicamente un controlador de lógica programable o PLC (siglas del inglés "Programmable Logic Controller") o un ordenador personal o PC (siglas del inglés "Personal Computer")- que supervisa el funcionamiento del sistema global y por lo tanto también el funcionamiento de todos los miembros de accionamiento/actuación descritos aquí. La unidad electrónica 21 de control y de procesamiento realiza por lo tanto:
la monitorización de los principales sistemas y
subsistemas de la instalación (sistemas de iluminación, eléctrico,
de detección de fuego y de enfriamiento);
el control del sistema de iluminación (paneles
de bóveda, simulador de sol, simulador de luna/
estrellas), sistema eléctrico y de alarma;
estrellas), sistema eléctrico y de alarma;
el procesamiento de datos (informes de ensayo,
rendimiento de panel y diagramas de aviso).
Está previsto proporcionar la posibilidad de
controlar las diversas fuentes de luz del sistema con el fin de
realizar ensayos de luz tanto "estáticos" como
"dinámicos", con una variación continua o súbita de la luz.
Como se puede entender, la presente invención
proporcionar la posibilidad de realizar actividades de ensayo, sin
tener que tener en cuenta las condiciones climatológicas (que
podrían obstaculizar en cambio la ejecución de ensayos en vuelo).
Además, con el sistema es posible reproducir, en tierra, condiciones
de iluminación que se requieren por las normativas para la
certificación de la aeronave y que son difíciles de conseguir
durante los vuelos.
Los expertos en el sector aeronáutico se darán
cuenta de que el sistema de acuerdo con la invención supera las
limitaciones de otras infraestructuras de iluminación que existen
actualmente en todo el mundo, concretamente:
- dimensiones limitadas: la invención, en
cambio, es capaz de cubrir un intervalo de -24º a +90º en el plano
vertical y 360º en el plano azimutal;
- los niveles limitados de iluminación que se
pueden conseguir: con la invención, en cambio, es posible crear al
menos 150000 lx en el centro de la bóveda para el sol y al menos
10000 cd/m^{2} para los paneles de emisión de luz;
- la pobre uniformidad y distribución de la luz:
en el sistema de acuerdo con la invención, la desviación estándar
en lo que respecta a uniformidad es del 10%;
- el tamaño irreal del "sol": en el sistema
de acuerdo con la invención, en cambio, el tamaño del foco 16 es
tal que reproduce el tamaño aparente del sol;
- la imposibilidad de usar una aeronave real
durante los ensayos de iluminación de cabina.
Simulando en tierra de una manera reproducible y
fiable el entorno de iluminación al que se expone el equipo durante
el vuelo, el sistema de simulación permite el diseño y el ensayo en
tierra de la interfaz visual, reduciendo los costes y los riesgos
asociados con actividades de ensayo en vuelo.
Debido a su diseño modular y los paneles de
emisión de luz, el sistema es capaz de alojar internamente no sólo
cabinas simuladas de casi cualquier tamaño (constituyendo por lo
tanto una herramienta válida durante el diseño y el ensayo de la
interfaz visual de cualquier nueva aeronave), sino también la parte
de fuselaje que contiene la cabina de aeronave de tamaños
variables, incluyendo los de casco de tamaño mediano (tales como el
B737), proporcionando también por lo tanto una herramienta válida
para ensayar y validar, en tierra, modificaciones hechas a
aeronaves ya existentes o aeronaves en estado avanzado de
diseño.
Aparte de ser usado para los ensayos que se
refieren al sistema de iluminación de la aeronave, el sistema de
acuerdo con la presente invención se puede usar para actividades de
ensayo con relación a lo siguiente:
- evaluación del sistema de iluminación de
helicópteros;
- evaluación del sistema de iluminación de
vehículos (vehículos terrestres, coches, camiones, etc.);
- evaluación de diseños arquitectónicos, que se
han de aplicar a modelos o a estructuras/componentes reales;
- cualquier evaluación de una interfaz
hombre/
máquina que implique la iluminación circundante.
máquina que implique la iluminación circundante.
Claims (12)
1. Sistema para simulación en tierra de
condiciones de iluminación en la cabina de una aeronave (A), que
comprende:
una estructura de cúpula dimensionada tal como
para alojar al menos la cabina de una aeronave;
una disposición ordenada de paneles (10) de
emisión de luz que forma al menos una parte de la bóveda interior
de la cúpula, susceptible de ser iluminada o apagada
selectivamente;
un foco (16) montado sobre medios móviles (17)
de soporte de tal manera que se puede posicionar selectivamente
alrededor o por encima de la cabina y dirigir como para proyectar un
haz de luz sobre la cabina.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende adicionalmente una disposición ordenada de paneles
reflectantes (11) que forma al menos una parte de la bóveda interior
de la cúpula.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
2, que comprende adicionalmente una estructura cilíndrica vertical
(13) de tambor en la que está montada dicha cúpula y que tiene una
superficie interior forrada con paneles reflectantes (11).
4. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que tiene una abertura (14) en la
base de la estructura para permitir la entrada de la parte delantera
del fuselaje de la aeronave.
5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
4, que comprende medios opacos (15) de pantalla asociados con la
abertura (14) para sellar el espacio entre dicha abertura y la
aeronave que pasa a través de ella.
6. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que los paneles (10) de
emisión de luz son ajustables individualmente como para emitir luz
de intensidad variable.
7. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el foco (16) está diseñado como para tener el mismo
tamaño aparente que la bola redonda del sol vista desde una cabina
situada en el centro de la cúpula.
8. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el foco (16) está montado sobre un brazo articulado
(17), cuya altura y cuyo azimut se pueden ajustar.
9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
8, en el que el brazo articulado (17) es deslizable a lo largo de
un carril curvado (18) situado en el fondo de la cúpula.
10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el brazo articulado (17) comprende un parte
curvada.
11. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1 ó 2, en el que los paneles (10) de emisión de luz están
concentrados en dos zonas opuestas con relación a la sumidad de la
cúpula, como para iluminar zonas de la cúpula dispuestas delante y
detrás de una cabina situada aproximadamente en el centro de la
cúpula.
12. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente
medios opacos (19) de pantalla montados de manera móvil en el
interior de la cúpula como para oscurecer la zona que rodea la
cabina.
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Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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