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Curso Simulador de Vuelo
Curso Simulador de Vuelo
Curso Simulador de Vuelo
Resumen
Después de seis cursos consecutivos realizando esta experiencia, este trabajo concluye que este
tipo de prácticas motivan significativamente al alumno a profundizar en los aspectos de la asig-
natura y potencian el trabajo cooperativo y el aprendizaje basado en proyectos.
1. Introducción
La sociedad, en general, está siendo enormemente influenciada con lo que se conoce como las
Nuevas Tecnologı́as. Aparatos electrónicos de toda ı́ndole cada vez más pequeños y
sofisticados, nuevas y veloces redes de datos, ordenadores personales rápidos y asequibles,
medios audio-visuales cada vez más completos etc. están transformando nuestras vidas. La
enseñanza no se queda atrás y cada vez más aparecen técnicas y medios docentes que utilizan
en gran medida este tipo de tecnologı́as y que pocos años atrás habrı́an sido simplemente
inimaginables. La presencia de estas nuevas tecnologı́as ha producido profundos cambios en
los medios y méto-
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dos de enseñanza, ya sea incorporando nuevos o sustituyendo las técnicas más tradicionales. Por
ejemplo, ya es habitual encontar en nuestras aulas metodologı́as de enseñanza basadas en CDs o
páginas WEB interactivas, videoconferencias o incluso pizarras electrónicas. Existen pues nu-
merosos medios y métodos de enseñanza, que se podrı́an clasificar de distintas maneras y que
cada uno aporta un determinado tipo de ventajas en función de la naturaleza de los contenidos
que deben transmitir [1].
Las prácticas de laboratorio que se presentan en este documento utilizan un tipo especı́fico de
tecnologı́a como es un simulador de vuelo. En términos generales, un simulador es la repre-
sentación de un determinado proceso en una o más computadoras, generalmente por medio de
modelos matemáticos que sintetizan de manera más o menos precisa el comportamiento del pro-
ceso frente a determinadas órdenes o perturbaciones. Un simulador de vuelo modela el compor-
tamiento de un tipo de aeronave frente a las actuaciones del piloto y/o perturbaciones externas
como pueden ser otros aviones, efectos meteorológicos etc. En la industria aeroespacial es muy
habitual disponer de simuladores de vuelo ya que éstos permiten probar diferentes situaciones
o configuraciones de una determinada aeronave sin los elevados costes o correr el riesgo que
supondrı́a realizarlas en un vuelo real de pruebas. Ası́ pues existen diferentes simuladores de
vuelo, más o menos complejos o más o menos especializados en función de su utilización. Por
ejemplo se emplean simuladores de vuelo en aspectos tan distintos como la elección de nuevas
interficies entre piloto y avión, el ensayo de procedimientos anormales o de emergencia o la
formación de pilotos.
Los simuladores de vuelo no solo han tenido una buena aceptación en el ámbito industrial por
motivos profesionales o tecnológicos. La industria de los videojuegos para el ocio ha jugado
un papel muy importante también en el desarrollo de un tipo concreto de simulador: los simu-
ladores de vuelo para ordenador personal. La pasión por volar es posiblemente una de las más
extendidas en nuestro planeta y desde que aparecieron los primeros ordenadores personales no
tardaron a ver la luz los primeros simuladores de vuelo para uso doméstico y lúdico. Hay varios
simuladores para ordenador personal en el mercado, en función del tipo de avión que simulan
(tı́picamente se simulan aviones de combate) y de su grado de complejidad. Como simuladores
de aviones civiles podrı́amos destacar el Microsoft Flight Simulator [2] que probablemente es el
más popular a nivel mundial y que ofrece un realismo más que aceptable, pero hay también otros
simuladores como X-Plane [3], que se caracteriza por su alta calidad en el modelo fı́sico de las
aeronaves o el Flight Gear [4], que si tal vez su calidad por el momento es inferior comparada
con los otros dos, se trata de un proyecto de código libre que mejora dı́a a dı́a. Cabe destacar
que estos programas proporcionan una calidad de simulación extraordinaria si se tiene en cuenta
que su coste es equivalente a cualquier otro videojuego. De hecho son ya numerosas empresas
del sector aeroespacial que utilizan este tipo de simuladores para algunos de sus propósitos.
Ası́ pues, este trabajo expone una serie de prácticas de laboratorio, que utilizan un simulador
de vuelo, para la asignatura de tecnologı́a aeroespacial de la titulación de Ingenierı́a Técni-
ca Aeronáutica (especialidad en Aeronavegación). Estos estudios, de reciente implantación (el
primer curso comenzó en setiembre de 2002) se ofrecen en la Escuela Politécnica Superior de
Castelldefels (EPSC) de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC). En la siguiente sección
de este artı́culo se presenta la asignatura, su objetivo dentro del plan de estudios y su temario
docente. Seguidamente se pasa a describir sus prácticas, su organización y los conceptos que
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se tratan en cada sesión. La cuarta sección presenta la metodologı́a docente que se emplea y
finalmente en la última sección se presenta brevemente la valoración que los alumnos hacen de
este tipo de prácticas.
2. Simulador de Vuelo
Ası́ pues, el objetivo de la asignatura es doble: dar de entrada una amplia introducción al estudi-
ante en todo una serie de temas fundamentales que después se irán profundizando y desplegando
a lo largo de sus estudios y por otra parte motivar al estudiante exponiendo una serie de temas
que serán propios en su futuro profesional. Precisamente este carácter motivador, incluso voca-
cional, es lo que hace la asignatura diferente de las demás ya que, como es sabido, tı́picamente
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en el primer año de estudios de ingenierı́a prácticamente la totalidad de las asignaturas son de
ı́ndole fundamental y por tanto poco relacionadas en aplicaciones profesionales.
Las prácticas están divididas en siete sesiones diferentes de dos horas de duración cada una.
Los alumnos trabajan por parejas y tienen un trabajo previo a realizar antes de cada práctica con
el fin de poder aprovechar al máximo el tiempo una vez en el laboratorio. Las sesiones están
organizadas de manera secuencial donde en cada nueva sesión se introducen o se practican
nuevos conceptos a demás de aquellos que han sido vistos en sesiones anteriores. Ası́, pues, el
grado de complejidad y dificultad de las prácticas es creciente y hay una fuerte e importante
continuidad entre ellas.
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(a) (b)
Durante todo este proceso el estudiante pasa gradualmente de no conocer prácticamente nada
sobre aeronáutica (cabe recordar que la asignatura se ubica en el primer cuadrimestre de la
titulación) a ser capaz de comprender, pilotar y gestionar (aunque sea de manera muy básica)
el vuelo de un avión de pasajeros tal y como se harı́a en la realidad. Llegados a este punto,
el profesor sortea, para cada pareja de estudiantes, un trayecto diferente como por ejemplo un
vuelo entre Girona y Eivissa o entre Valencia y Palma de Mallorca etc. No sólo cada pareja tiene
un trayecto diferente sino que cada vuelo transporta un número diferente de pasajeros y carga.
De esta manera cada grupo de estudiantes tiene que planificar completamente su vuelo, según
la legislación y normativa vigente, tal y cómo se harı́a en realidad en una compañı́a aérea.
Los cuadros 2 y 3 muestran en detalle el contenido de cada práctica y se resaltan los diferentes
conceptos teóricos que el estudiante trabaja durante su realización.
El simulador de vuelo utilizado en todas las prácticas es el Microsoft Flight Simulator 2002
(FS2002). Además, para las prácticas con el avión Airbus A320 se utiliza un simulador adi-
cional, especı́fico para este avión y que funciona sobre el FS2002. Se trata del paquete A320
Phoenix Software Simulator [6] del cual se debe destacar el alto grado de profesionalidad y
realismo que prporciona.
En la primera práctica se usa FoilSim [7], un pequeño programa de educación, realizado por la
NASA, que permite simular de manera básica perfiles aerodinámicos en corrientes de aire.
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PRÁCTICA I - Principios del vuelo
Objetivos
• Familiarización con los parámetros que definen un perfil aerodinámico
• Estudio de las variables que afectan a la sustentación generada por un perfil aerodinámico
• Familiarización con el simulador de vuelo y los instrumentos básicos de vuelo
• Estudio el vuelo recto y nivelado, virajes y entradas en pérdida
Contenidos de aprendizaje
Aerodinámica, introducción a la instrumentación de vuelo y control de aeronaves.
PRÁCTICA II - La Cessna 172
Objetivos
• Estudio del cuadro de control de la Cessna 172
• Estudio del manual de vuelo de la aeronave
• Familiarización con las velocidades y performances caracterı́sticas del avión
• Ejercicio de performances básico y de masa y centrado de la aeronave
• Puesta en marcha y operación de la aeronave utilizando los procedimientos estándares ( check-lists)
• Realización de circuitos de tráfico de aeródromo en condiciones VFR.
Contenidos de aprendizaje
Instrumentación de vuelo y aviónica analógica. Performances. Control de aeronaves. Conceptos básicos de
circulación aérea en condiciones de vuelo visual (VFR).
PRÁCTICA III - Introducción al vuelo instrumental
Objetivos
• Introducción a los diferentes sistemas y cartas de radionavegación
• Utilización básica de equipos VOR, DME y ADF
• Realización de una llegada por instrumentos (STAR) al aeropuerto de Barcelona
• Realización de una aproximación por instrumentos con el sistema ILS al aeropuerto de Barcelona
• Primeros usos de fraseologı́a aeronáutica
Contenidos de aprendizaje
Instrumentación de vuelo y aviónica analógica. Navegación. Sistemas de radionavegación convencionales.
Conceptos básicos de circulación aérea en condiciones de vuelo instrumental (IFR).
4. Metodologı́a Docente
Tal y como se ha comentado anteriormente las prácticas se realizan en grupos de dos alumnos.
Hay un total de siete prácticas diferentes realizadas en sesiones de dos horas consecutivas cada
una. Todas las prácticas están divididas en dos partes muy diferenciadas. La primera parte,
llamada habitualmente estudio previo, la realizan cada pareja de alumnos antes de acudir a la
sesión de laboratorio y no requiere el uso del simulador. La segunda parte es el desarrollo mismo
de la práctica con el simulador de vuelo del laboratorio.
Los alumnos disponen de un libro de texto editado por la escuela que contiene el estudio previo
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PRÁCTICA IV - El Airbus A320
Objetivos
• Familiarización básica con el avión Airbus A320 y sus subsistemas
• Uso del sistema automático de vuelo de la aeronave
• Navegación básica instrumental (IFR) y aterrizaje automático con sistema ILS
Contenidos de aprendizaje
Instrumentación de vuelo y aviónica digital. Subsistemas avión. Sistemas de radionavegación convencionales.
Navegación y circulación aérea en condiciones de vuelo instrumentales (IFR)
PRÁCTICA V - El puente aéreo
Objetivos
• Estudio detallado de un vuelo completo en condiciones de vuelo instrumental (IFR)
• Realización de salidas y llegadas instrumentales (SID y STAR)
• Realización de una aproximación con sistema ILS al aeropuerto de Madrid
• Introducción al sistema de gestión y guiado de vuelo del A320
Contenidos de aprendizaje
Instrumentación de vuelo y aviónica digital. Pilotaje y gestión del vuelo automático. Navegación y circulación
aérea IFR. Cartografı́a aeronáutica. Sistemas de radionavegación.
PRÁCTICA VI - Planificación del vuelo
Objetivos
• Diseño de una ruta de vuelo instrumental (IFR) completa
• Cálculo del combustible a embarcar de acuerdo con la normativa JAR-OPS1
• Cálculo de performances y masa y centrado de la aeronave
• Realización de un plan de vuelo IFR oficial
Contenidos de aprendizaje
Navegación y circulación aérea IFR. Normativa y legislación aeronáuticas. Performances. Cartografı́a
aeronáutica.
PRÁCTICA VII - Vuelo en red
Objetivos
• Realización de un vuelo virtual completo con control del tráfico aéreo
Contenidos de aprendizaje
Navegación y circulación aéreas. Instrumentación y aviónica digital. Pilotaje y gestión del vuelo automáticos.
Control y gestión del espacio aéreo. Fraseologı́a aeronáutica.
de cada práctica y una serie de guias para realizar el trabajo práctico en el laboratorio.
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Todas las prácticas están dispuestas de tal forma que haya siempre una semana como mı́nimo
entre la clase de teorı́a en se exponen los conceptos necesarios para la práctica, y la sesión
de laboratorio en que ésta se desarrollará. De este modo, los alumnos tienen tiempo suficiente
para realizar el estudio previo y resolver sus ejercicios pudiendo realizar consultas privadas al
profesor e incluso, eventualmente, utilizando las horas destinadas a clase teórica. Tı́picamente
un estudio previo requiere de 1 a 2 horas de trabajo en conjunto antes de la sesión de laboratorio.
Antes de empezar la sesión de laboratorio el profesor hace un pequeño resumen o briefing del
contenido de la práctica y aclara posibles dudas de los estudiantes que puedan ser de interés
común. Seguidamente cada pareja de alumnos empieza a realizar la práctica tal y como se les
indica en el libro de que disponen.
Teniendo en cuenta que el simulador de vuelo es usado con la finalidad de ver toda una serie
de conceptos de utilidad y los estudiantes no tienen porque estar familiarizados en el pilotaje de
aviones, el desarrollo de la práctica está extremadamente guiado en el libro de texto. En éste se
le indica a los alumnos, de manera muy detallada y paso a paso, todas las acciones que deben
realizar para asegurar que se sitúe el avión en una configuración determinada para después hacer
un pequeño ejercicio, observar una variable o realizar un pequeño cálculo. Se intenta asegurar
pues que los estudiantes no pierdan excesivamente tiempo en intentar controlar el avión, ya
qué este no es el objetivo de las prácticas, sino que centren su atención en ver y comprobar los
aspectos de interés para su formación como ingenieros.
Cuando un concepto requiere especial atención en el libro se formula una pregunta dejando un
pequeño espacio en el texto para que los estudiantes puedan responder brevemente. La intención
no es hacer un cuestionario ni que los estudiantes tengan que entregar sus respuestas al profesor
al final de la práctica sino que este tipo de preguntas sirven exclusivamente para llamar la
atención a los alumnos y para que no se les pase por alto los conceptos importantes.
El cuadro 4 muestra un pequeño fragmento del libro de prácticas, donde su pueden identificar
fácilmente un conjunto de acciones concretas que el estudiante tiene que realizar en el simulador
y una pregunta intercalada con su propio espacio para responderla.
Tal y como pasa en los vuelos reales, durante el desarrollo de la práctica uno de los alumnos
asume el papel de piloto al mando responsabilizándose de operar y controlar el avión. Su com-
pañero se encarga de ir leyendo las instrucciones de lo que hay que hacer en el libro de prácticas
y de ir verificando su correcta aplicación en el simulador. Más o menos a la mitad de la sesión
de laboratorio, estos roles se intercambian.
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⇒ Empezad pues la carrera de despegue por la pista, monitorizando en todo momento la velocidad del
avión
El ángulo de subida es aproximadamente unos 18o . Recordad que podéis seguir las indicaciones del Flight
Director (dos lı́neas verdes en la pantalla PFD) para realizar adecuadamente el ascenso.
⇒ Una vez comprobado que el avión está subiendo (indicador de velocidad vertical positivo) entrad el
tren de aterrizaje (tecla G) y comprobad que se ha replegado correctamente
⇒ Piloto automático 1 ON
I En que pantalla de visualización queda indicado el estado del tren de aterrizaje? Cómo es el
sı́mbolo que lo indica?
Ahora el avión está subiendo a 7000 pies con la velocidad óptima de ascenso y siguiendo el rumbo de pista.
⇒ Estirad el botón HDG de tal manera que se desactive el modo RWY en la pantalla PFD. De este modo
se activa el modo HDG donde el piloto automático del avión seguirá las órdenes de rumbo que vosotros
pongáis en el panel FCU
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y disfrutar de las mismas.
El método de evaluación por parte del profesor consiste en primeramente hacer una rápida
comprobación de los estudios previos realizados por los estudiantes. No hace falta recogerlos
ni pedir que se entreguen con buena presentación ya que dada a la complejidad de las prácticas
los alumnos que no han hecho debidamente su estudio previo quedan rápidamente en evidencia
durante la sesión de laboratorio. Ası́ pues, durante la realización de la práctica el profesor va
paseando entre los alumnos para resolver dudas o problemas que van surgiendo. Hay muchas
dudas planteadas que son perfectamente aceptables, pero las hay también debidas a una mala
preparación o asimilación de los conceptos. En momentos puntuales el profesor puede hacer
alguna pregunta concreta a las parejas de estudiantes o comprobar delante suyo su estudio previo
con tal de verificar su correcta realización. De esta manera, al profesor, le es bastante fácil
determinar el grado de profundidad en que los estudiantes han trabajado y asimilado la práctica.
Tal y como se ha visto en la sección 3, en la penúltima práctica los alumnos tienen que plani-
ficar un vuelo completo, determinando la ruta, el cálculo de combustible y el cálculo de masa
y centrado del avión. Esto supone un trabajo considerable que ocupa toda una sesión en el lab-
oratorio que sirve para enfocar correctamente la planificación gracias a la ayuda del profesor
seguido de un trabajo en casa donde cada pareja debe acabar los cálculos y redactar un informe
de su planificación de vuelo. En este caso si que se pide a cada grupo que entreguen de forma
detallada el estudio de su vuelo. Éste trabajo es corregido y evaluado por el profesor.
En resumen, la evaluación final de las prácticas viene dada por todas las notas recogidas du-
rante las diferentes sesiones (con un peso aproximado de un 60 % de la nota final) más la nota
del informe de planificación del vuelo que cada grupo de estudiantes ha entregado (40 % de
la nota final). Tal y cómo se ha comentado anteriormente, salvo casos excepcionales a juicio
del profesor, los dos miembros de cada pareja de estudiantes tienen al final la misma nota de
prácticas.
La valoración que los estudiantes hacen de estas prácticas es en general muy buena. Este hecho
está fundamentado a partir de comentarios personales entre los alumnos y el profesor de la
asignatura y también en función de un par de encuestas anónimas de seguimiento.
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Una primera encuesta, organizada por la escuela, se realiza a mediados de cuadrimestre y se
pide a los alumnos que señalen por escrito puntos a favor y en contra de las diferentes asignat-
uras que cursan. En el caso de tecnologı́a aeroespacial prácticamente la totalidad de alumnos
resaltan como aspecto muy positivo la naturaleza de las prácticas. La segunda encuesta, realiza-
da a finales de curso y organizada por la universidad, es menos detallada y simplemente pide
al alumno que puntúe numéricamente su conformidad con la asignatura. En este caso, la asig-
natura de tecnologı́a aeroespacial ha estado siempre evaluada por encima de la media todas las
asignaturas de la escuela.
Una información muy útil y de primera mano son sin embargo los comentarios y sugerencias
que los propios estudiantes han ido haciendo al profesor a lo largo del desarrollo de las prácticas.
Cabe destacar que los alumnos muestran su aprobación en el método de evaluación. Al principio
se temı́a que no estuvieran muy de acuerdo al parecer un método muy subjetivo por parte del
profesor. Sin embargo los estudiantes consideran que se ven más forzados a trabajar y a aprender
con éste método que con el estilo tradicional de entregar estudios previos e informes, que al fin
y al cabo siempre se pueden acabar copiando de otros estudiantes. De esta forma, reconocen
que algunas veces el simple hecho de no querer hacer el “ridı́culo” delante del simulador ya
es suficiente para motivarlos a preparase a conciencia las sesiones de laboratorio aunque en
general la motivación viene dada por el interés mismo de las prácticas.
Los alumnos reconocen que el hecho de que las prácticas tengan una continuidad y que prácti-
camente desde el principio se esté trabajando para completar el objetivo final de volar un deter-
minado trayecto, es un valor añadido a la motivación para el trabajo. A demás encuentran muy
positivo el hecho de tenerse que coordinar con un compañero, tener que trabajar en equipo,
tener que resolver conflictos que requieren una toma de decisión de inmediato etc. cosa que les
permite también formarse como personas.
El autor es consciente que para completar esta valoración se tendrı́a que programar un pequeño
plan de encuestas especı́fico para las prácticas y se pretende llevarlo a cabo en los próximos
cursos académicos.
6. Conclusiones
Cabe resaltar que estas prácticas no pretenden en ningún caso formar a los estudiantes como
pilotos de avioneta o avión. Un curso básico de piloto VFR consta aproximadamente de 50
horas de vuelo real, requiriéndose centenares de horas si se desea una habilitación de vuelo
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instrumental (IFR) o para pilotar un avión como el Airbus A320. Evidentemente con sólo 14
horas de simulación es imposible pensar que se puede conseguir, aunque sea parcialmente, este
objetivo. Ası́ pues, el propósito de las prácticas es que los estudiantes puedan profundizar en
los aspectos teóricos de la asignatura y de este modo el profesor no evalúa en ningún caso su
capacidad para pilotar con más o menos destreza la aeronave sino que lo que tiene en cuenta
es si el estudiante está asimilando correctamente los conceptos en que se basa este pilotaje, la
gestión del vuelo, la navegación y la circulación aéreas.
Los alumnos de esta asignatura no serán futuros pilotos, pero si serán futuros ingenieros que
en ejercicio de su profesión estarán involucrados en el diseño, desarrollo o mantenimiento de
muchos de los sistemas utilizados directa o indirectamente por pilotos o controladores aéreos.
Ası́ pues este tipo de prácticas permite al estudiante ponerse en el papel del piloto, aunque
sea por simulación, y por tanto entender mejor las sensaciones y necesidades de quienes en
definitiva son los usuarios finales de gran parte de los sistemas en que trabaja un ingeniero
aeronáutico.
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