Víctor Alegre 
19/05/2020 
“WHITE SHEET SKETCH” Diseño Aeronáutico en papel en blanco. Una estrategia empresarial en el diseño del 737 MAX por el ahorro de costes que ha supuesto el mayor fiasco en la historia de Boeing.
Boeing 737 MAX: El avión más caro en coste económico y prestigio, con dos accidentes fatales en su corta operación. Ha puesto en la cuerda floja a la mítica Boeing, fundada el 15 de julio de 1916, Seattle, Washington, Estados Unidos.
Los fabricantes de aviones siguen los avances de la Industria Aeronáutica -inicialmente incorporados a la industria militar en aviones de combate, los cazas. Se producen tanto en mejoras aerodinámicas como en el empleo de materiales compuestos -composites. Estos aligeran el avión hasta en un 20%. También nuevos motores -NextGen- más eficientes y con menor consumo… originando aviones de nueva generación como el Dreamliner B787 o el Airbus A350.
Ofrecen asimismo variantes de un mismo modelo para cubrir las distintas necesidades de las aerolíneas. Como el número de pasajeros a transportar, configuración de clases, alcance en distancia/horas de vuelo y capacidad de carga en bodegas.
Resultaría inasequible diseñar variantes con una hoja en blanco, “white sketch paper”, por diversos motivos. Hay razones económicas, de ahorro en diseño, línea de fabricación, rapidez en la asimilación de avances técnicos, cursos de habilitación de Tipo de avión de los pilotos (que conllevan costosos gastos de entrenamiento y simulador…). Se opta por renovar los modelos existentes, al igual que la Industria automovilística, obteniendo generalmente excelentes resultados en las últimas versiones.
Así, tenemos los B737 MAX, B777X, A320 NEO, A330 NEO… Cabe destacar que la entrada en servicio de los Airbus 320 fue en 1988, de los A340 en 1993, los A330 en 1994, el B777 en 1995. El B737 es del 1968.
El B737 realizó su primer vuelo el 9 de abril de 1967 y hasta marzo de 2020 se han fabricado 10.576 unidades. La transición a lo largo de los últimos 53 años ha sido B737 -100, -200 Classic, -300, -400, -500, Next Generation 600, -700, -800, -900, llegando por último al MAX en 2016.
En marzo de 2019, las Autoridades de Aviación dejaron en tierra toda la flota mundial de MAX tras dos accidentes catastróficos: Lion Air Flight 610 el 29 de octubre de 2018 y el Ethiopian Airlines Flight 302, el 10 de marzo de 2019, resultando en 346 muertos.
Estos acontecimientos demuestran tristemente que los límites no pueden ser estirados eternamente, al final la cuerda se rompe. Cuando digo estirar hasta los límites, es con la experiencia de haber volado la familia B747-200, -200B, -200BM, -300, A319, A320-A1, -B4 y A-321, -B2, -B3 y el A340-300 y -600.
Muchos compañeros pilotos vuelan simultáneamente flotas con mayores diferencias
- A330 y A350,
- A340 y A350,
- A320 y A330,
- B737 de las series 400, 800, 900 y MAX…
La misma calificación de tipo con características de vuelo en algunos casos realmente diferentes. Manejo y potencia de los motores -EPR o N1-, características de formación de hielo en los planos, tolerancia de la cola y motores con la pista durante el despegue y aterrizaje. Uso de controles de vuelo -especialmente aerofrenos- velocidades de extensión de Flaps/Slats, limitaciones de peso, altitud, vientos cruzados, comportamiento con turbulencia, inercia, manejo en tierra, automatización y sistemas…
Por supuesto, podemos manejar… pero con un límite.
En el diseño de un avión, la norma básica inicial es que mientras el Centro de Gravedad -CG- sea mantenido dentro de los límites, para su peso en cada momento y distribución de carga, el avión tendrá una adecuada estabilidad longitudinal.
El Fly by Wire de última generación proporciona eficiencia y ahorro de peso. Transfiere las órdenes de mando al timón de profundidad de dirección y alerones de alabeo a través de ordenadores desde el sidestick o “cuernos”. En lugar de cables directos a las superficies de control y seguridad con protecciones.
El Fly by Wire también proporciona a través de sus ordenadores de protección del vuelo un increíble avance en el grado de seguridad. Lo consigue impidiendo que la turbulencia, rachas de viento o el piloto introduzcan en pérdida, sobrevelocidad, falta de energía, exceso de alabeo, exceso de actitud de morro…
NUEVOS MOTORES DEMASIADO GRANDES
El MAX debido a la incorporación de unos eficientes y silenciosos motores de nueva generación, con un diámetro mucho mayor que los anteriores motores, no tenía estabilidad longitudinal en determinadas circunstancias de peso, distribución de carga, altura y potencia en los motores.
El problema estaba originado básicamente por la falta de espacio en el fuselaje para adaptarse a motores más grandes, al haber usado el mismo “chasis” que el modelo anterior.
Se podría haber resuelto rediseñando el tren de aterrizaje, dándole unos cuantos centímetros más de altura, pero esto hubiera implicado mayores gastos en la línea de producción. En lugar de este rediseño del tren, se optó por adelantar la posición de los motores respecto al plano con unos pylons -sujeción del motor al plano- más largos y horizontales y un “achatamiento de la carcasa de los motores.
En la foto, a la izquierda el B737NG, a la derecha el MAX.
Este serio problema de estabilidad fue resuelto con cierto oscurantismo por falta de información y formación hacia las tripulaciones. Tenían en su mayoría el Curso de Calificación de Tipo de avión -Type rating- previo, al volar modelos anteriores del B-737.
El tristemente famoso MCAS
El sistema de aumento de características de maniobra, fue introducido para recuperar la estabilidad longitudinal en cualquier circunstancia aprovechando el FLY by WIRE -FBW- que lleva incorporado el avión. Su objetivo es impedir que, en vuelo manual sin flaps extendidos, el piloto pueda poner una posición de morro arriba excesiva y el CG se desplace en exceso, dejando el avión incontrolable.
Este sistema MCAS fue precisamente la causa de los dos accidentes: Lion Air Flight 610 y el Ethiopian Airlines Flight 302, al fallar la única señal de ángulo de ataque -cuasi posición del morro- que alimenta el MCAS. Entró en acción indebidamente, induciendo un picado del avión con morro abajo irrecuperable por parte de los pilotos, al no tener información sobre la forma de desconectarlo en caso de fallo.
El MCAS recibía una sola señal de ángulo de ataque en lugar de las 2 disponibles, lo que hubiera podido prevenir los posibles fallos en alguna de ellas.
MODIFICACIONES QUE REVIERTEN EN NUEVOS PROBLEMAS
Por otra parte, los trabajadores de la fábrica de Boeing en Renton, Washington, quitaron la cubierta exterior de un panel que se encuentra sobre la carcasa del motor para garantizar un mejor ajuste de la tolerancia de los motores respecto al suelo, con objeto de evitar el contacto con la pista durante el despegue y aterrizaje.
La Ley de Murphy -todo lo que pueda ir mal, irá mal- es una premisa en el Sistema Defensivo de Seguridad que la aviación desde sus inicios siempre tuvo como máxima. Al quitar esa cubierta exterior de los motores, eliminaron inadvertidamente el recubrimiento que aísla el panel de un rayo, quitando una protección crucial para el tanque de combustible y las líneas de combustible.
El propósito del Fly by Wire, como hemos dicho, es el ahorro de peso e incremento de precisión, facilidad de manejo y comodidad para los pasajeros. No debiera ser el “reparador” de diseños erróneos en aras de la eficiencia y el ahorro de costes.
El resultado ha sido catastrófico, habiendo sufrido 2 accidentes con 346 muertos. Y 387 aeronaves nuevas de 59 Aerolíneas en todo el mundo están en tierra desde marzo de 2019.
Los efectos del COVID19 ya han ocasionado que varias aerolíneas cancelen sus órdenes de compra del MAX. Mientras la certificación para que pueda volver a volar sigue pendiente de la FAA -Federal Aviation Administration.
Boeing continúa rediseñando/reparando el software del MCAS, añadiendo una segunda señal de ángulo de ataque y otros sistemas como el aislamiento de los motores y los tanques de combustible (en los que ahora también han sido encontrados residuos en los B737-MAX todavía no entregados), adecuada formación para los pilotos en la prevención de malfuncionamiento del MCAS…
El diseño en una hoja en blanco puede resultar más barato, más seguro y más eficiente:
https://theaircurrent.com/aviation-safety/boeings-737-max-software-done-but-regulators-plot-more-changes-after-jets-return/