El efecto Brownout

Copyright Francisco Francés Torrontera

El fenómeno conocido como Brownout que sufren las tripulaciones de helicópteros es una situación en la que se produce una falta total o parcial de visibilidad en cabina generada por el polvo y la arena que son removidos por el rebufo de los rotores fundamentalmente, durante las maniobras de toma y despegue en zonas áridas. Se pueden generar situaciones similares en operaciones sobre zonas nevadas denominadas Whiteout, y también, aunque con menor intensidad en maniobras sobre el agua. Estos fenómenos que generan lo que se conoce como Entornos Visuales Degradados (DVE) requieren que los pilotos dependan en gran medida de los instrumentos, de la coordinación y comunicación adecuada con el resto de tripulación, así como de su experiencia y pericia a los mandos.

El vuelo en condiciones DVE durante las maniobras críticas de toma y despegue suponen un desafío para las tripulaciones de helicópteros, llegando esto a generar hasta el 75% de los accidentes que la OTAN ha sufrido en los escenarios en los que ha realizado, y realiza, sus operaciones internacionales. Hablamos de escenarios como Iraq, Afganistán, Siria, etc.

La tecnología aplicada al helicóptero ha evolucionado de forma muy rápida en la última década, permitiendo equipar a los aparatos con sistemas electrónicos de ayuda al vuelo, a la navegación, al pilotaje, de mejora en las comunicaciones y en la seguridad activa y pasiva, que aportan mejoras y nuevos niveles de seguridad para las operaciones. Y paralelamente al desarrollo de estas nuevas tecnologías se trabaja también en la investigación para la creación de sistemas de ayuda para las maniobras en condiciones DVE como las que se dan durante las tomas y despegues  bajo  condiciones de Brownout y Whiteout, que proporcionen algún grado de visibilidad a través del polvo o la nieve, y que permita identificar posibles obstáculos sobre el terreno, su irregularidad, así como también se estudia el desarrollo de sistemas de alerta ante la presencia de obstáculos.

Hoy por hoy no se ha conseguido un nivel tecnológico que permita disponer de un tipo de herramientas concretas para tales fines, siendo lo más cercano los equipos FLIR que ofrecen un grado de imagen que contribuye a incrementar la seguridad. En paralelo, las tripulaciones se apoyan en los sistemas automáticos de ayuda al vuelo y autopilotos que hoy en día disponen de los helicópteros más modernos, así como en la presentación digital de datos en el casco que facilita disponer de la información necesaria que ayude a mantener la estabilidad del vuelo reduciendo, que no eliminando, los efectos de la desorientación espacial que se genera en condiciones DVE.

Tal es la importancia de este fenómeno que la OTAN creó un grupo de trabajo a principios de la primera década del 2000 cuyos objetivos se centraron en la búsqueda de la mejora de las capacidades de los países socios de la coalición y de sus PFP (Partners for Peace), para operar de forma segura y efectiva ante condiciones DVE. Para ello los ejércitos de los países socios compartieron información y procedimientos para las maniobras de toma y despegue, realizaron estudios sobre nuevas tecnologías aplicables a este ámbito, y crearon protocolos de actuación para la mitigación de riesgos durante estas partes del vuelo.

Como parte de todo el trabajo realizado se evaluó la gravedad de los efectos Brownout y Whiteout sufridos por los socios, y se creó un archivo estadístico de accidentes e incidentes atribuidos a estos fenómenos. Se evaluaron los desarrollos de nuevas tecnologías de aplicación en la aviación de ala rotativa destinadas a minimizar los efectos DVE, se estudiaron y desarrollaron las técnicas y procedimientos de trabajo en cabina (CRM), y se crearon programas de entrenamiento en simulación para todas las maniobras críticas.

Todo este trabajo se completó con la documentación generada con las experiencias de tripulaciones y pilotos que han sufrido incidentes o accidentes en maniobras bajo condiciones Brownout y Whiteout, dando como resultado un informe final puesto a disposición de los socios con el fin de completar las doctrinas propias y mejorar la seguridad y operatividad de las operaciones con helicópteros.

Efecto Brownout. Fuente – US Army.

Orientación espacial

Nuestra percepción de posición, movimiento y actitud con respecto a una posición fija se basa en la integración e interpretación neuronal de las señales visuales, vestibulares, sensoriales, y en menor medida del sistema auditivo que también proporciona información sobre nuestra orientación. La interactuación de este conjunto de sistemas es lo que nos proporciona la orientación espacial y si se produce la falta de interactuación de alguno de estos sistemas, el resto intentará compensar la deficiencia. Si la visión es correcta y disponemos de referencias visuales que no son ambiguas, a frecuencias por debajo de 1 a 2 Hz, la vista proporciona información sensorial confiable facilitando una orientación espacio/temporal correcta. Sin embargo, en una situación de nula visibilidad como las producidas por el Brownout / Whiteout, o en condiciones de IFR donde el piloto tiene escasa o nula visibilidad del exterior, el sistema vestibular pasa a jugar un papel muy importante.

Nuestras percepciones de orientación están desarrolladas por las reacciones que nuestro sistema sensorial desarrolla en un entorno 1G. Por lo tanto, la exposición a entornos gravitacionales diferentes como el vuelo, contribuyen a que nuestro sistema sensorial sufra alteraciones significativas. En el aire y sometidos a fuerzas de aceleración inusuales la información sensorial, particularmente la vestibular, puede producir interpretaciones equivocadas que generen situaciones potencialmente peligrosas. Por ejemplo, puede generarse una respuesta anómala del sistema vestibular que impida percibir las sensaciones de ascenso cuando no se cuenta con información visual.

En condiciones constantes de variación de la magnitud y dirección del campo visual y bajo movimientos de rotación prolongados, el sistema nervioso central es el responsable de determinar qué información sensorial es correcta, y cuál no. Cuando la situación en la que se encuentra el piloto genera información sensorial contradictoria entre nuestros sistemas, se genera lo que se conoce como desorientación espacial. Este término es el utilizado para definir el fenómeno por el cual se produce la incapacidad de percibir correctamente la posición, movimiento y actitud de la aeronave respecto al suelo.

El Brownout pues, supone uno de las principales causas de desorientación espacial debido a la falta total de visibilidad producida por el polvo y la arena, o la nieve en su caso, al ser movidos por el rebufo del rotor, especialmente durante los últimos 70 pies de altura en las maniobras realizadas con helicóptero.

Campo de visión

La principal fuente de información de los pilotos durante las tomas o los despegues es su contacto visual con el exterior. Los seres humanos disponemos de un campo visual de 30 grados centrales aproximadamente, a través del cual podemos identificar los objetos ubicados dentro de ese campo visual. La información procesada por nuestra vista es analizada por lo que conocemos como “nuestra conciencia” que contribuye a tener las percepciones conscientes de orientación y conocimiento del entorno.

Durante los vuelos en condiciones visuales, nuestro campo visual central permite identificar distancias y profundidades de campo del exterior pero, además de la visión central, nuestro sistema de visión nos ofrece otra información que abarca zonas más amplias del campo visual, y que percibimos a través de lo que se conoce como “periferia visual”. Gracias a esto tenemos conciencia sobre nuestra ubicación y orientación respecto al entorno en el que nos encontramos, a la vez que percibimos el movimiento y actitud.

En resumen, la visión central nos permite percibir un objeto en relación con nuestra posición, mientras que la visión periférica nos orienta en relación con el entorno en el que nos encontramos.

Limitaciones fisiológicas

La desorientación espacial durante las tomas en polvo o nieve puede generarse debido a las deficiencias sensoriales que son inherentes al humano como hemos visto en líneas anteriores. El sistema vestibular es el encargado de ofrecer las sensaciones de inclinación y aceleración que se generaran durante el vuelo. Las limitaciones de nuestro sistema vestibular respecto al mismo se han demostrado, por ejemplo, en las sensaciones de velocidad que percibimos cuando se trata de velocidades de aceleración, y en la falta de percepción física de las velocidades constantes. También se ha demostrado que existe un grado inferior al umbral de nuestra percepción que no nos permite detectar determinados movimientos de desviación, así como también puede darse el caso de percepción errónea de la velocidad y dirección de movimientos de aceleración a lo largo del eje Z.

Estas limitaciones naturales de nuestro sistema vestibular son las que pueden generar momentos críticos durante las operaciones en condiciones DVE, como sucede en el caso de un Brownout. Las derivas laterales por debajo del umbral de percepción suelen generarse justo antes de la toma en el momento en el que se reduce la velocidad hasta el umbral en el que nuestro sistema no detecta el movimiento y situación del helicóptero. Los umbrales de detención dependen también de la duración a la que están sometidos nuestros estímulos. Todos estos condicionantes se catalogan como desorientación espacial Tipo I en la que el piloto pierde la conciencia situacional y no se percata de la actitud del helicóptero, generándose una deriva lateral descontrolada.

A estos factores se le añade que el movimiento de la nube de polvo y arena removidos por el rebufo pueden producir en el piloto la sensación de que el helicóptero se encuentra en posición inclinada, que está realizando un movimiento de giro, o también puede sufrir el efecto conocido como vección, en el que se tiene la percepción de estar en movimiento cuando en realidad se está en vuelo estacionario. La vección es provocada por el movimiento casi uniforme de la masa de arena que ocupa la mayor parte del campo visual, y se produce normalmente en la dirección contraria a la dirección del estímulo, es decir, si el polvo y la arena giraran en el sentido de las agujas del reloj, la vección podría inducir la sensación de movimiento propio en el sentido contrario.

Además de lo descrito, a estas situaciones se pueden añadir otros agravantes que contribuyen a la desorientación espacial del piloto durante un Brownout como son la fatiga, una alta carga de trabajo, estrés motivado por cambios no programados en la misión o el plan de vuelo, o la inexperiencia de la persona en este tipo de maniobras complejas.

Especial mención se ha de realizar a las alteraciones sensitivas que se pueden producir cuando estas maniobras se realizan en el arco nocturno con gafas de visión nocturna (GVN) y que se explican más adelante.

Las tomas y los despegues en polvo o nieve con GVN son maniobras sumamente complicadas debido a la reducción del campo de visión (FOV), a la falta de profundidad de campo en la imagen que recibe el piloto, a la falta de contraste del exterior y de los objetos cercanos, y a las diferencias de color entre las zonas iluminadas y las zonas de sombra. A esto se le puede añadir el efecto de reflejo en la nueve de polvo o nieve que puede provocar la utilización de iluminación convencional exterior (anticolisión, por ejemplo) de la propia aeronave o de otro aparato en caso de formaciones, la sensación de vértigo que puede provocar el destello de estas luces anti-coll, y también los destellos que se producen por la abrasión del polvo al contacto con las palas en movimiento, que pueden saturar algunas zonas de las GVN.

Por muy bien pensado que esté el helicóptero, a la hora de pilotarlo las limitaciones fisiológicas del piloto siempre suponen un hándicap. Fuente – Airbus.

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