Single Pilot Operations | SPO | un solo piloto en el cockpit


Desde la d茅cada de 1950 hasta la d茅cada de 1980, el tama帽o de la tripulaci贸n en los vuelos comerciales disminuy贸 a medida que mejoraba la tecnolog铆a. En la d茅cada de 1950, la tripulaci贸n de cabina de los vuelos comerciales estaba formada por cinco miembros: dos pilotos, un ingeniero de vuelo, un navegante y un operador de radio. Los motores a reacci贸n eliminaron la necesidad de ajustes del motor en vuelo realizados por ingenieros, y las mejoras en la electr贸nica de navegaci贸n y las radios digitales eliminaron la necesidad de navegantes y operadores de radio; todo mientras se avanzaba significativamente en capacidad, rendimiento y confiabilidad.

En consecuencia, en la d茅cada de 1980, el tama帽o est谩ndar de la tripulaci贸n para los vuelos de pasajeros dom茅sticos se redujo a dos: el capit谩n (comandante) y el primer oficial (copiloto). Aunque el capit谩n es responsable del vuelo, 茅l y el primer oficial generalmente intercambian tareas para equilibrar su carga de trabajo.

Dado que la automatizaci贸n permite mayores reducciones de la carga de trabajo existe inter茅s en una mayor reducci贸n del tama帽o de la tripulaci贸n a un solo piloto.

La tripulaci贸n de vuelo, generalmente, representa la categor铆a m谩s alta de gastos operativos directos (por ejemplo, 25%) para las aerol铆neas. Los ahorros adicionales tambi茅n provendr铆an de la simplificaci贸n de la programaci贸n de la tripulaci贸n. La SPO tambi茅n puede compensar la escasez esperada de pilotos calificados en el futuro cercano, las nuevas regulaciones internacionales que aumentan la experiencia de vuelo requerida para las nuevas contrataciones y los cambios en las duraciones (mayores) requeridas de descanso entre vuelos. Por lo tanto, desde un punto de vista estrictamente econ贸mico, reducir los gastos de la tripulaci贸n de vuelo es una raz贸n de peso para que las aerol铆neas avancen hacia la SPO.

Sin embargo, desde el punto de vista de la seguridad es discutible o por lo menos requerir铆a an谩lisis profundos sobre la seguridad de las SPO. Las tripulaciones de dos miembros ofrecen protecci贸n contra errores y casos poco frecuentes de incapacitaci贸n del piloto.

Teniendo en cuenta la expansi贸n prevista del sistema de transporte a茅reo en las pr贸ximas dos d茅cadas y las oportunidades que ofrecen los niveles m谩s altos de automatizaci贸n y la inteligencia artificial, las operaciones de un solo piloto se considerar铆an alternativas viables a las operaciones convencionales de dos pilotos para aviones de transporte comercial. Por ahora es un planteo te贸rico, de estudio, pero se va hacia ese horizonte. En una publicaci贸n reciente de AIRBUS, la flota en servicio de Am茅rica Latina casi se duplicar谩, pasando de tener 1.450 aviones que actualmente est谩n en servicio, a 2.850 en las pr贸ximas dos d茅cadas. M谩s de la mitad de estas aeronaves llegar谩n en respuesta a la creciente demanda, mientras que el 45 por ciento apoyar a la sustituci贸n de aeronaves menos eficientes en cuanto a consumo de combustible, mejorando significativamente la huella medioambiental de la regi贸n. Para 2041, se espera que la clase media alcance los 500 millones de personas, lo que representa el 67 por ciento de la poblaci贸n de Am茅rica Latina y el Caribe.

De acuerdo con la 煤ltima Previsi贸n Global del Mercado (GMF, por sus siglas en ingl茅s) de Airbus, la regi贸n de Am茅rica Latina y el Caribe necesitar谩 2.550 aviones de pasajeros y de carga nuevos, de los cuales 2.330 ser谩n de pasillo 煤nico y 220 de fuselaje ancho. Para hacer volar esta creciente flota, se prev茅 que 38.000 nuevos pilotos y 38.000 t茅cnicos necesitar谩n ser capacitados durante los pr贸ximos 20 a帽os en Am茅rica Latina, lo que representar谩 ingresos por servicios de 13.000 millones de d贸lares en 2041.

Investigaciones

En el a帽o 2012, se realiz贸 una reuni贸n de intercambio t茅cnico sobre la SPO en el Centro de Investigaci贸n Ames de la NASA | Ames Research Center. Comenz贸 una investigaci贸n sistem谩tica sobre la viabilidad de las operaciones SPO y se identificaron cinco 谩reas de investigaci贸n globales:

  • automatizaci贸n,
  • operaciones,
  • comunicaciones/interacciones sociales,
  • incapacitaci贸n de pilotos y
  • certificaci贸n.

Investigaciones recientes sobre el tema se han centrado en problemas que surgen en las tres primeras 谩reas, con 茅nfasis en el uso de pilotos remotos, automatizaci贸n o alguna combinaci贸n de los dos para mantener una carga de trabajo manejable y para proteger contra errores.

Conceptos de Operaci贸n para SPO

Uno de los resultados de la mencionada reuni贸n fue la identificaci贸n de conceptos alternativos de operaci贸n para SPO. Los conceptos van desde operadores de soporte en tierra que brindan apoyo para operaciones cr铆ticas en vuelo hasta tecnolog铆as basadas en la cabina que realizar铆an tareas espec铆ficas para reducir la carga de trabajo general. Surgieron naturalmente preguntas sobre qu茅 tareas asignar a los operadores humanos versus la automatizaci贸n. El an谩lisis de tareas y el an谩lisis trabajo cognitivo de esas tareas se utilizan a menudo en factores humanos para identificar roles y responsabilidades de diferentes operadores, y estos tipos de an谩lisis se recomendaron para SPO.

Adem谩s de estos an谩lisis, varios estudios utilizaron entrevistas con pilotos para examinar c贸mo las relaciones interpersonales afectan las operaciones de la cabina de vuelo en SPO. Los copilotos hacen m谩s que compartir la carga de trabajo; est谩n integralmente involucrados en los procedimientos actuales relacionados con la conciencia situacional y la toma de decisiones y (menos formalmente) ayudan a aliviar el aburrimiento y manejar el estr茅s.

Conceptos operativos basados en tierra

Un concepto que se propuso para SPO es que el primer oficial se ubique de forma remota y pueda apoyar al capit谩n a bordo cuando lo solicite. El pilotaje remoto no es un concepto nuevo y ha tenido 茅xito para los sistemas a茅reos no tripulados. Tambi茅n se ha estudiado la comunicaci贸n y la coordinaci贸n entre diferentes tripulaciones de UAS. Sin embargo, los equipos de UAS tienen objetivos muy diferentes y los pilotos de UAS no tienen que preocuparse por los pasajeros a bordo. Por lo tanto, aunque la investigaci贸n relacionada con el pilotaje remoto y la formaci贸n de equipos de UAS se puede utilizar para informar los conceptos de SPO, existen numerosos problemas relacionados con la comunicaci贸n y la coordinaci贸n entre los dos pilotos en el contexto de SPO que deben examinarse.

Se realiz贸 la siguiente prueba. Los pilotos volaron simuladores de escritorio de baja fidelidad de una cabina de avi贸n de dos tripulantes en escenarios que requer铆an que se desviaran de su plan de vuelo original. Las pantallas y los controles se colocaron de manera que una tripulaci贸n pudiera operarlos como una sola cabina de vuelo o como dos cabinas de vuelo separadas indistintamente. La tripulaci贸n vol贸 escenarios con los pilotos ubicados juntos y por separado. Aunque los pilotos prefer铆an las interacciones cara a cara, la separaci贸n no tuvo impacto en la carga de trabajo subjetiva ni en las decisiones finales con respecto al vuelo. Sin embargo, cuando los dos pilotos estaban separados, la falta de acceso a se帽ales y acciones no verbales impact贸 negativamente en las comunicaciones entre los pilotos y su conocimiento de lo que estaba haciendo el otro piloto. Por ejemplo, los pilotos mostraron confusi贸n con respecto a sus funciones (p. ej., 驴qui茅n era el piloto que volaba?). Estos hallazgos sugieren que las comunicaciones no verbales son un aspecto importante de la coordinaci贸n de la tripulaci贸n y deben mantenerse o reemplazarse para promover una buena conciencia situacional y gesti贸n de recursos de la tripulaci贸n (CRM) cuando los pilotos est谩n separados.
Se examin贸 los problemas operativos asociados con el concepto de operador en tierra comparando el desempe帽o de los pilotos que asumen ese rol en similitud con el rol actual de primer oficial. Como operador en tierra, el piloto realizaba funciones limitadas (redirecciones para evitar turbulencias o condiciones meteorol贸gicas) en operaciones normales y funciones de primer oficial cuando lo solicitaba el capit谩n. Este 煤ltimo vol贸 escenarios establecidos y encontr贸 problemas que requirieron que la aeronave se desviara de su rtuta. El segundo piloto estaba en la cabina con el capit谩n como primer oficial (condici贸n actual) o en tierra sirviendo como operador de tierra (condici贸n de un solo piloto). Si lo solicita el capit谩n en la condici贸n de un solo piloto, el operador en tierra brind贸 asistencia que generalmente realiza un primer oficial utilizando controles de cabina de vuelo simulados en una estaci贸n remota. Para abordar los problemas de CRM identificados con equipos remotos, se probaron dos condiciones en operaciones de un solo piloto. Una sin herramientas de colaboraci贸n y otra con una serie de herramientas de colaboraci贸n dise帽adas para mejorar el CRM. Estas herramientas inclu铆an indicadores de CRM (paneles que indicaban qui茅n era responsable de diversas tareas, como comunicaciones con el control de tr谩nsito a茅reo), video de la cabina/estaci贸n terrestre, pantallas de cabina de vuelo compartidas y gr谩ficos.

Se descubri贸 que las tripulaciones pod铆an realizar la tarea de desv铆o de ruta de manera segura en las condiciones actuales (dos) y de un solo piloto. Sin embargo, la condici贸n actual fue calificada m谩s alta que las condiciones de un solo piloto en t茅rminos de seguridad, capacidad para coordinar y tomar decisiones y conciencia situacional. Las calificaciones m谩s bajas para las condiciones de un solo piloto podr铆an deberse a la novedad del concepto y la falta de familiaridad con las nuevas operaciones terrestres.

Para condiciones de un solo piloto, los pilotos calificaron la seguridad, la facilidad de coordinaci贸n y comunicaci贸n, y su toma de decisiones en mejores condiciones con las herramientas de colaboraci贸n. Sin embargo, lo m谩s importante que se encontr贸 es que las tripulaciones pudieron realizar la tarea de desviaci贸n de ruta de manera segura en las condiciones actuales y de un solo piloto. Por lo tanto, los resultados del estudio argumentan que los operadores de tierra podr铆an brindar apoyo de primer oficial en SPO, pero los operadores de tierra no deber铆an realizar otras tareas mientras brindan asistencia dedicada a un vuelo, por ejemplo realizar tareas de despachante.

Si actuar como primer oficial impide que un operador realice otras tareas, el apoyo en tierra debe dividirse en dos modos, uno en el que un operador en tierra apoya varias aeronaves y otro en el que un operador en tierra act煤a de manera m谩s dedicada a una aeronave que necesita un apoyo m谩s amplio. Se examin贸 las transiciones entre estos modos. Compararon una funci贸n h铆brida (despacho + asistencia dedicada) del operador de tierra con una funci贸n de especialista (solo asistencia dedicada). En el primer caso, el operador en tierra tendr铆a interacciones previas con la aeronave antes de que se solicite asistencia dedicada, lo que podr铆a afectar la conciencia situacional. Los comentarios de los pilotos sugirieron que este era el caso porque la informaci贸n para la mayor铆a de los eventos no nominales se proporcion贸 en las pantallas de la estaci贸n terrestre (pantalla de situaci贸n de la cabina, herramientas de CRM, transmisi贸n de video, etc.) y a trav茅s de interacciones directas con el piloto a bordo. Con base en estos hallazgos, sugirieron que la decisi贸n de c贸mo se debe brindar asistencia dedicada podr铆a dejarse en manos de las compa帽铆as a茅reas en funci贸n de sus an谩lisis de la relaci贸n costo-beneficio.

Harbor Pilot

Otro concepto operativo especializado basado en tierra que se ha examinado se llama Harbor Pilot. C贸mo el 芦practico禄 en un puerto mar铆tmo, (un marino experimentado y especializado, tanto en el manejo de los buques como en las circunstancias locales). Un Harbor Pilot es un piloto en tierra que se especializa en un aeropuerto espec铆fico y ayuda a las aeronaves con una operacion de solo piloto durante las fases de aproximaci贸n, rodaje, ascenso, etc. Un piloto con un conocimiento m谩s detallado del flujo de tr谩nsito, la meteorolog铆a y otros procedimientos dentro del espacio a茅reo del 谩rea terminal espec铆fica, podr铆a anticipar m谩s f谩cilmente las necesidades de la tripulaci贸n y el control del tr谩nsito a茅reo. Se demostr贸 que el concepto es factible porque la carga de trabajo se calific贸 como baja y los pilotos indicaron que podr铆an ayudar entre 4 y 6 aviones sucesivamente en condiciones nominales.

Viabilidad del concepto piloto 煤nico y futuras necesidades de investigaci贸n

Se han desarrollado una variedad de conceptos operativos para SPO. Aunque no se ha demostrado que ning煤n concepto 煤nico sea superior, los estudios revisados no muestran ning煤n 芦obst谩culo禄 real para avanzar hacia SPO. En los estudios de simulaci贸n, los pilotos pudieron resolver con 茅xito escenarios con herramientas de apoyo en tierra o de automatizaci贸n de la cabina. Aunque los resultados de estos estudios son prometedores, representan solo los primeros pasos en la investigaci贸n necesaria para evaluar la viabilidad del concepto SPO. Adem谩s, todos los conceptos y demostraciones recientes de SPO hasta el momento se basan en el desarrollo de herramientas aut贸nomas avanzadas que realizan muchas de las funciones que actualmente realizan los pilotos. Sin embargo, el desarrollo de estas herramientas apenas ha comenzado. Por lo tanto, existe la necesidad de un desarrollo continuo de nueva tecnolog铆a para respaldar SPO.

Conceptos operativos basados 鈥嬧媏n cabina

Los conceptos operativos basados 鈥嬧媏n tierra hacen un uso extensivo de la automatizaci贸n que, como m铆nimo, monitorea la aeronave y realiza las funciones de verificaci贸n de errores del segundo piloto. En la cabina, la automatizaci贸n debe desarrollarse para que un solo piloto pueda volar la aeronave sin la ayuda de un segundo operador humano. Se sabe mucho sobre los beneficios y peligros de la interacci贸n humana con la automatizaci贸n. La automatizaci贸n puede reducir la carga de trabajo, pero puede obligar al operador a controlar la automatizaci贸n, lo que genera problemas asociados con la vigilancia y una menor conciencia situacional, entre otros. Los conceptos operativos basados 鈥嬧媏n la cabina deben superar estos escollos.

El primer concepto que considerar铆a ser铆a la extensi贸n del minimum-crew operations -tambi茅n conocido como eMCOs. Autorizar per铆odos de single-pilot en crucero permitir铆a reducir la tripulaci贸n m铆nima en vuelos de largo radio.

El eMCOs permitir铆a el descanso de un piloto mientras el otro se queda solo en el cockpit y a cargo del vuelo. El piloto operativo ser谩 supervisado por asistencia terrestre o bien mediante tecnolog铆a avanzada en la cabina de vuelo. Este tipo de operaciones podr铆a ser implementado en 2025.

El SiPOs es la opci贸n m谩s radical: Single-Pilot Operations desde el principio al final del vuelo. Esta versi贸n reducida de tripulaci贸n t茅cnica podr铆a entrar en vigor en 2030, seg煤n algunos analistas.

La agencia europea de aviaci贸n | EASA apunta que la regulaci贸n de la operaci贸n de vuelo y tripulantes t茅cnicos ya permite operaciones single-pilot.

Actualmente en algunos momentos del vuelo se permite el descanso controlado de un tripulante, que no abandona su puesto en el cockpit.

Puntos clave

Existe inter茅s en SPO para vuelos comerciales debido a los posibles ahorros de costos y la esperada escasez de tripulaciones a茅reas calificadas. M煤ltiples conceptos de operaci贸n de SPO demostraron ser prometedores, pero se necesita m谩s investigaci贸n para examinar barreras y desaf铆os adicionales para SPO.
Se debe desarrollar nueva tecnolog铆a para respaldar los conceptos de SPO, y los investigadores de factores humanos deben continuar participando en el dise帽o iterativo y la evaluaci贸n de la tecnolog铆a y los conceptos.

  • Carga de trabajo del piloto: la carga de trabajo del piloto 煤nico durante la fase de crucero del vuelo sea aceptable en operaciones normales, anormales y no normales.
  • Error del piloto: el dise帽o de la cabina sea adecuadamente tolerante a los errores, teniendo en cuenta que cuando se opera como un solo piloto, no hay margen para las acciones de verificaci贸n cruzada por parte de otro piloto.
  • Incapacitaci贸n del piloto: Detectar si el piloto 煤nico durante la fase de crucero ya no est谩 en condiciones de volar. Asegurar que el nivel de seguridad siga siendo aceptable en caso de Incapacitaci贸n del piloto.
  • Fatiga: El nivel de fatiga siga siendo al menos tan aceptable como para las operaciones convencionales con dos pilotos.
  • Inercia del sue帽o: Verificar la resiliencia de la aeronave y del entorno operativo durante el tiempo necesario para que el piloto en reposo se recupere lo suficiente de los efectos de la inercia del sue帽o para que pueda tomar el mando de la aeronave y continuar con un aterrizaje seguro en caso de incapacitaci贸n de el piloto que vuela o ser capaz de ayudar al piloto que vuela con un escenario de falla complejo.
  • Descansos por necesidades fisiol贸gicas: Permitir que el monopiloto abandone temporalmente su estaci贸n para atender sus necesidades fisiol贸gicas durante un segmento eMCO del vuelo mientras se garantiza un nivel aceptable de seguridad y protecci贸n.

Por lo tanto, una agenda de investigaci贸n para avanzar con SPO debe incluir investigaci贸n continua sobre conceptos basados 鈥嬧媏n tierra y en cabina para SPO y las tecnolog铆as requeridas para implementar esos conceptos (por ejemplo, herramientas CRM), as铆 como nuevas investigaciones sobre incapacitaci贸n del piloto y certificaci贸n SPO. Aunque las estimaciones de incapacitaci贸n de pilotos son bajas (p. ej., tasa anual de 40 casos, 1 de cada 34000 vuelos, Australian Transport Safety Bureau, 2016), deben encontrarse soluciones para el pilotaje a distancia o automatizado de la aeronave en caso de incapacitaci贸n del piloto. Se han propuesto varias soluciones para detectar la incapacitaci贸n del piloto, incluidos m茅todos para determinar si el piloto est谩 alerta (es decir, tomando decisiones apropiadas), y es capaz de mantener el mando de la aeronave. Si se considera que el piloto no es capaz, el sistema debe asumir el mando y el control de la aeronave y tomar las decisiones estrat茅gicas y t谩cticas necesarias para volar con seguridad la aeronave hasta un destino aceptable. Por lo tanto, existe la necesidad de investigar la eficacia de estos sistemas, as铆 como el desarrollo de procedimientos para el manejo de casos de incapacitaci贸n de pilotos. Los desaf铆os de certificaci贸n operativa para SPO son muchos. Los investigadores de factores humanos pueden desempe帽ar un papel fundamental al contribuir a la base de pruebas.

Fly safe and enjoy!
Hasta la pr贸xima
Paz y bien – Namast茅
Roberto G贸mez
rjg@flap152.com

 

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Referencias

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