Quando si tratta di aerei che volano in aria, molti di noi sono abituati all'idea di volare con il pilota automatico con poco o nessun input da un pilota umano mentre viaggiano da una destinazione all'altra. Atterraggio di un aereo con il pilota automatico, noto come autoland, è un'altra cosa. Mentre alcuni sistemi esistono già, sono in corso sforzi per migliorarli per consentire atterraggi più sicuri.

Secondo alcune stime, circa l'1% di tutti i voli commerciali utilizza l'autoland, utilizzando un sistema di atterraggio strumentale (ILS). L'utilizzo di ILS richiede venti trasversali inferiori a 46 km all'ora, paragonabile a una forte brezza, e diventa più difficile in condizioni di visibilità avverse come la nebbia.

I moderni sistemi di atterraggio automatico hanno altre limitazioni. Richiedono un'infrastruttura di terra significativa per supportare atterraggi completamente automatizzati. La pista deve essere dotata di radiofari, che inviano segnali all'aeromobile per consentirgli di ottenere informazioni di posizione accurate e affidabili. Tali sistemi sono costosi, con pochi aeroporti che li supportano, mentre gli ostacoli vicini come le montagne li rendono inutilizzabili. E se ci fosse un altro modo?

Automatico

Heikki Deschacht del produttore di avionica ScioTeq in Belgio è il coordinatore di IMBALS, un progetto che sta sviluppando il cosiddetto Vision Landing System (VLS). L'obiettivo di questo sistema è consentire agli aerei passeggeri di grandi dimensioni di atterrare automaticamente con meno necessità di radiofari a terra.

"L'obiettivo finale del progetto IMBALS è realizzare, convalidare e verificare un sistema di atterraggio basato sulla visione per grandi aerei passeggeri, " ha affermato Deschacht. Questo sistema consisterà in un sistema di telecamere di bordo che cattura le immagini davanti all'aereo e una piattaforma di elaborazione delle immagini che estrae le informazioni sulla posizione per aiutare l'autopilota a guidare l'aereo verso la pista, lui spiega.

Con gli attuali sistemi ILS, il pilota deve prendere il controllo dell'aeromobile durante l'avvicinamento finale. Però, Deschacht afferma che il VLS, che viene attivato quando l'aereo è allineato davanti alla pista, consentirebbe di automatizzare l'intero atterraggio. Alimentato da algoritmi che calcolano il corretto angolo di avvicinamento, consentirebbe veri atterraggi automatizzati.

"Solo il 60% degli aeroporti serviti con aeromobili Airbus è dotato di ILS (infrastruttura di terra), " ha detto Deschacht. "E non tutti quelli sono sufficienti per fare autolanding. Quindi c'è un grande divario negli aeroporti (dove) l'atterraggio automatico non è semplicemente possibile. E questo è il vuoto che volevamo colmare con un sistema di atterraggio basato sulla visione, perché non ci affidiamo a nulla a terra. L'unica cosa di cui abbiamo bisogno sono le condizioni di visibilità (che rendano la pista visibile per i sensori della fotocamera".

IMBALS sta attualmente utilizzando telecamere che funzionano in luce visibile, ma stanno anche progettando di sviluppare algoritmi di elaborazione delle immagini che utilizzano l'infrarosso per consentire atterraggi notturni, e atterraggi dove la visibilità è ridotta a causa della nebbia o di altri fattori.

Mentre il progetto dovrebbe concludersi nel 2022, Deschacht spera che il VLS possa essere operativo entro la fine degli anni 2020. Oltre il 2030, gli aerei potrebbero essere progettati con questi sistemi incorporati, che non solo sarebbe più capace dei sistemi di atterraggio automatico esistenti, ma significativamente più economico in quanto non è necessaria alcuna infrastruttura terrestre.

Infrarossi

Sensori di diverse lunghezze d'onda in grado di rilevare ostacoli ed evitare collisioni possono rendere più sicuri gli atterraggi automatizzati, così come taxi, decollo, che non è ancora stato effettuato per gli aerei commerciali, e crociera. Lo sviluppo di tali sensori da utilizzare in una varietà di condizioni meteorologiche è l'obiettivo di un altro progetto chiamato SENSORIANCE.

"Stiamo costruendo un sistema che rileverà gli ostacoli, soprattutto in condizioni ambientali difficili, " ha affermato Antonio Soler della società di ingegneria MLabs Optronics di Málaga, Spagna, il coordinatore del progetto. "Stiamo cercando di migliorare ciò che il pilota può vedere."

L'idea è di utilizzare non solo l'infrarosso, ma anche sensori in altre lunghezze d'onda per fornire il maggior numero di informazioni possibile. Il team ha esaminato i sensori già utilizzati nel settore e ha lavorato su un modo per progettare e sviluppare un sistema più economico ed efficace per migliorare la sicurezza.

I sensori e una telecamera si trovano sulla parte anteriore del velivolo e trasmettono le informazioni al pilota. Il software di elaborazione delle immagini trasmette ciò che le telecamere e i sensori stanno vedendo, consentendo ai piloti di individuare ed evitare ostacoli come altri aeromobili e infrastrutture aeroportuali, anche in condizioni di scarsa visibilità.

Si aspettano di avere un prototipo pronto nel prossimo decennio. "L'obiettivo è che ogni aereo commerciale abbia una sorta di sistema di visione avanzato, " ha detto Soler. E combinato con altri sistemi come quello di IMBALS, che consentirebbe atterraggi automatizzati più ampiamente eseguiti, potrebbe consentire un volo completamente automatizzato nel prossimo futuro.

Sicurezza

Secondo uno studio di Boeing nel 2017, Il 49% degli incidenti aerei mortali tra il 2008 e il 2017 si è verificato durante l'avvicinamento finale e l'atterraggio. Eliminando le possibilità di errore umano attraverso l'automazione, il rischio di incidenti può essere ridotto per rendere più sicure queste fasi. "Se guardiamo alla recente analisi delle cause profonde degli incidenti aerei, molti di loro hanno un grande contributo dall'errore umano, " disse Deschacht.

Nota inoltre che la tecnologia di elaborazione delle immagini come VLS potrebbe eventualmente essere utilizzata anche in altre fasi del volo, come decollo e taxi. "È un lavoro piuttosto impegnativo per il pilota se è un aereo abbastanza grande ed è un aeroporto piccolo (o affollato) e c'è poca visibilità, " ha detto. "Non è un veicolo che puoi facilmente tornare indietro se hai sbagliato l'uscita da qualche parte dalla pista di rullaggio o dalla pista".

Certo, ci sono anche problemi di sicurezza riguardo all'automazione. Il sistema automatizzato di Boeing è al centro delle indagini su due incidenti che uccidono tutti a bordo.

Molto prima che vengano implementati sistemi di atterraggio automatizzati come IMBALS, è necessario eseguire molti test per garantire elevati standard di sicurezza, dice Stephen Rice, professore di Human Factors alla Embry-Riddle Aeronautical University in Florida, NOI. I test devono essere eseguiti in modo trasparente con l'azienda, governo e potenziali consumatori.

"Se il pubblico sente che si stanno tagliando gli angoli, non voleranno su questi aerei, " ha detto. "La mia raccomandazione è sempre stata quella di provare questo su aeromobili non passeggeri (ad esempio cargo) e trascorrere 5-7 anni affrontando potenziali problemi prima di passare ai voli passeggeri".

Globale, la tendenza generale nel settore dell'aviazione è verso l'automazione, e avere sempre più piloti a supervisionare l'aereo e i suoi sistemi. Sarà importante trovare il giusto equilibrio tra automazione e un pilota umano ben addestrato, dice Deschacht. Per mitigare l'errore umano attraverso l'automazione, allora i sistemi "devono essere molto, molto affidabile, " Egli ha detto.