Sistemas de Empuje Automático (Autothrust)

Propósito y Principios

El sistema de Autothrust (Airbus) o Autothrottle (Boeing) automatiza el control de la potencia de los motores. Establece el empuje requerido para satisfacer las demandas de la fase de vuelo actual, reduciendo la carga de trabajo del piloto y optimizando la eficiencia de combustible.

• Parámetros de Control Primarios:
  • N1: Velocidad de rotación del compresor de baja presión (Fan). Usado en la mayoría de turbofans de alto índice de derivación (ej. CFM56).
  • EPR (Engine Pressure Ratio): Relación de presión entre la descarga de la turbina y la entrada del compresor. Usado en algunos motores (ej. Rolls-Royce).

Modos de Operación

El sistema opera en dos modos fundamentales distintos, dependiendo de cómo el Piloto Automático (AP) esté controlando el cabeceo del avión.

1. Modo SPEED (Control de Velocidad)

• Función: El A/THR varía el empuje del motor para mantener una Velocidad Objetivo seleccionada (IAS o Mach).
• Uso: Se usa cuando la trayectoria (perfil vertical) del avión está fijada por el AP.
  • Vuelo Nivelado: AP mantiene Altitud (ALT HOLD) $\rightarrow$ A/THR mantiene Velocidad (SPEED).
  • Ascenso/Descenso con V/S: AP mantiene una Tasa de Ascenso/Descenso específica (V/S) $\rightarrow$ A/THR ajusta el empuje para mantener la Velocidad (SPEED).
  • Aproximación: AP sigue la Senda de Planeo (G/S) $\rightarrow$ A/THR mantiene Velocidad (SPEED).

2. Modo THRUST (Control de Empuje)

• Función: El A/THR establece un Régimen de Empuje Fijo (ej. Máximo Ascenso, Ralentí, Despegue). El AP controla la velocidad ajustando el cabeceo del avión ("Speed on Pitch").
• Uso: Se usa durante grandes cambios de altitud para maximizar la eficiencia.
  • Ascenso (Level Change / Open Climb): A/THR fija Empuje de Ascenso (N1, THR CLB) $\rightarrow$ AP varía el cabeceo para mantener la Velocidad.
  • Descenso (Level Change / Open Descent): A/THR fija Empuje de Ralentí (IDLE, THR IDLE) $\rightarrow$ AP baja el morro para mantener la Velocidad.
  • Despegue / Motor y Al Aire: A/THR fija potencia TO/GA $\rightarrow$ Piloto/AP vuela una actitud para mantener $V_2$ o velocidad objetivo.

Variantes de Diseño

Palancas de Gases Móviles (ej. Boeing)

• Las palancas son movidas por un servomotor y se mueven físicamente para coincidir con el empuje comandado por el computador.
• Ventaja: Retroalimentación táctil; el piloto "siente" lo que hacen los motores.

Palancas de Gases Estáticas (ej. Airbus FBW)

• Las palancas permanecen en un detent fijo (ej. CL - Climb) durante la operación automática.
• El computador varía la potencia del motor virtualmente.
• Indicación: El piloto debe mirar el FMA y los instrumentos de motor para conocer el empuje real. Para desconectar, las palancas deben igualarse a la indicación actual (o moverse a Idle).

Protecciones

• Alpha Floor (Airbus): Si el Ángulo de Ataque aumenta peligrosamente, el A/THR comanda automáticamente empuje TO/GA, incluso si el sistema estaba apagado.
• Protección de Límites: El sistema evita que los motores excedan la línea roja (límites de $N_1$ o EGT).
• Protección de Velocidad: Evita seleccionar velocidades por debajo de $V_{LS}$ (Velocidad Seleccionable Más Baja) o por encima de $V_{max}$.