Una giornata ai simulatori di volo della base NAS Oceana con l'F-18 F

[zander]

Il giornalista Lee Hutchinson del sito http://arstechnica.com è stato invitato dal comandante Matt "Sparky" Smith della Naval Air Station Oceana ad una sessione di "volo virtuale" presso i simulatori dell'F-18 in dotazione alla base.

Qui di seguito riassumo i fatti principali descritti nell'articolo, ampliati da alcune considerazioni di un post scritto da un commentatore dell'articolo.

NAS Oceana ospita 337 aerei suddivisi in 19 squadron, suddivisi tra vecchi F/A-18A e -C Hornet (142 per 7 squadron) e più recenti F/A-18E e -F Super Hornet (172 per 11 squadron).

Tecnica

L'edificio dei simulatori dispone di un certo numero di "baie" ognuna delle quali contiene uno o più simulatori di cockpit. Ogni baia ha un diverso livello di classifica e sicurezza in funzione degli equipaggiamenti utilizzati.

La visita si è svolta in una baia non classificata con un simulatore di F-18F di generazione precedente, senza cinematismi comandati idraulicamente e con bassa risoluzione grafica rispetto ai simulatori più avanzati.

Il simulatore è comandato da alcuni server Windows ospitati in rack standard da 19 pollici forniti da L3 Communications. Alcuni anni fa la Navy usava macchine SGI Onyx per la grafica della simulazione, ma la comodità di disporre di PC con GPU Nvidia e Windows 7 hanno da tempo eclissato questa soluzione tecnica.

Il cockpit riflette quello di un F/A-18F twin-seat, circondato da 8 schermi pentagonali disposti a dodecaedro attorno al cockpit per fornire una panoramica completa al pilota. Ad ogni schermo è associato un proiettore che usa degli specchi per convergere ed allineare i fasci. Ogni proiettore è guidato da un server del rack. I server della prova sono di generazione precedente, con CPU Pentium 4 e schede video NVidia serie GeForce 9800 (http://.nvidia.it/page/geforce_9800gtx.html). Il nono server, chiamato server Real Time Interface controlla e sincronizza gli altri 8 e fornisce lo stato reale ai display del cockpit (identico a quello reale).

La rapida obsolescenza della componentistica elettronica è spesso un grosso problema. Un simulatore ad alta fedeltà richiede circa 5 anni dalla progettazione alla consegna e durante questo lasso di tempo lo stato dell'elettronica cambia radicalmente. Un simulatore progettato nel 2008 è entrato in servizio nel 2013, e questo significa che trovare i pezzi di ricambio nel 2013 per un prodotto di 5 anni prima non è facile.

 

E' un problema che si può estendere anche alla linea di volo: Smith ha spiegato che i mission data dell'Hornet erano caricati tramite una schedina PCMCIA da 256MB direttamente nell'aereo prima del decollo. Questo sistema è cambiato solo quando è diventato impossibile reperire schedine PCMCIA da 256MB ed il cambio non è stato facile.

L'amministratore dei Server Mike Mercer ha spiegato che mentre l'HW e la grafica dei simulatori più vecchi potrebbero non essere all'altezza delle schede grafiche più moderne, la simulazione invece è estremamente fedele. "Lo sforzo principale del simulatore è la modellazione del cockpit nella maniera più fedele possibile sia per il pilota che per il WSO (Weapons System Operator).

Anche il modello di volo raffigura fedelmente il comportamento del velivolo vero. "Quando tiri la cloche, e sei all'80% della manetta, ed hai 2 taniche ed alcune bombe, il modello riproduce fedelmente le prestazioni del velivolo reale. Inoltre il simulatore è anche compatibile con l'helmet-mounted cueing systems o i visori notturni.

La disposizione degli schermi è svergolata per fare apparire perfette le immagini proiettate all'allievo seduto nel cockpit anche se appaiono distorte ad un osservatore esterno.

Nel simulatore provato l'HUD è proiettato sullo schermo direttamente davanti all'allievo invece di essere riflesso nell'apposito vetro.

Pedali e manetta hanno la rigidezza attesa mentre pulsanti e leve sono più morbidi di quanto sospettato in quanto sono anche motorizzati, capaci di muoversi durante l'auto-pilotaggio ma è sulla manetta è percepibile un po' di resistenza dai motori interni quando si muove avanti e indietro.

Un lettore dell'articolo, nel forum del sito, ha riportato informazioni interessanti che qui riporto:

 

 

About ten years ago I was writing software for the Super Hornet! This is my bird!

I wrote for the Advanced Mission Computer (AMC), which is the main software the pilot and WSO interact with. Everything you see on the displays (including the HUD) comes from the AMCs, so you were probably using my software, Lee!

We have simulators here in Saint Louis, and I was over there all the time to help with with upgrades and troubleshooting. They have giant domes here and real HUDs. The domes are big enough that your eyes' distance estimation is basically set to "inifinity," which mean everything feels very real.

I was playing around in the sim one day while a coworker checked out some diagnostics. I had the plane in a hard bank, and even without the moving platform enabled it felts like the world was spinning.
When my coworker walked over (sticking out of the air horizontally from my screwed up perspective) I nearly threw up.

They can network different sims too. There's a story of a pilot getting "shot down" while flying against another sim pilot. He was so immersed in the experience that he passed out when the plane hit the ground.

Cioè nei simulatori l'esperienza è così realistica che il cambio di orizzonte può provocare vertigini e disorientamento anche ad un semplice tecnico capitato nel dome per caso. Addirittura il commentatore ha riportato il caso di svenimento di un allievo dopo che si era schiantato al suolo dopo essere stato abbattuto (in maniera virtuale...)!


Primo volo

L'articolo prosegue con la descrizione dell'esperienza di volo simulato, di giorno prima e di notte durante l'atterraggio su una portaerei poi, sperimentata dal giornalista.

Il syllabus addestrativo di un allievo pilota richiede 5 missioni al simulatore prima di passare al velivolo; l'allievo effettuerà altre 150 ore di volo simulato prima di diventare un pilota qualificato Navy (poi c'è il tempo da dedicare ai voli reali).

L'aereo è facile da pilotare e l'effetto è molto simile a quello di un simulatore da PC. Decollo semplice e nessuna necessità di coordinare le virate, visto che il volo dell'F-18 è controllato dal computer. Ad esempio i piloti non usano mai il timone, a meno che non siano impegnati in un dogfight ed allora lo usano per indirizzare il muso dove vogliono. Il pilota imposta le virate allineando il vettore velocità dell'HUD con l'orizzonte e l'aereo si occupa di tutto il resto, il volo transonico non dà problemi di sorta, viti e quant'altro non impensieriscono minimamente l'aereo.

L'F-18 può stare a volo rovescio per circa 10 s, poi subentrano problemi di limitazioni di circolazione dell'olio nel motore.

A seguito di un volo rovescio prolungato il simulatore ha simulato un problema l motore sinistro, e quindi il giornalista, sotto il controllo del comandante, ha eseguito le istruzioni necessarie per portarsi in una condizione di sicurezza. L'articolo prosegue riportando le procedure per riportare a terra il velivolo con un motore fuori uso e stavolta l'F-18 si dimostra meno facile da controllare.


Atterraggio notturno su portaerei

Con un breve cenno del comandante Smith l'operatore al simulatore ha trasformato una splendida giornata in una notte stellata ed ha avvisato il giornalista che avrebbero appontato su una portaerei!

La missione prevede l'allineamento alla portaerei e la selezione della frequenza per il TACAN. A 10 NM dalla nave il giornalista nel cockpit ha abbassato completamente i flaps, il carrello ed il gancio di arresto.

Quindi a 200 nodi circa, dal pannello frontale Smith ha impostato i comandi per ingaggiare ILS (Instrument Landing System) e ATC (Auto-Throttle Control). In automatico l'aereo ha impostato l'appropriato angolo di attacco per velocità e posizione correnti sul sentiero di discesa e la manetta dei motori ha cominciato a muoversi autonomamente per regolare la velocità dell'aereo.

"In Marina i piloti atterrano con un angolo di attacco e non con la velocità." ha spiegato il comandante Smith.
"Atterriamo con un angolo di attacco di 8° e monitorando l'alpha crescente sull'HUD."

L'approccio alla nave avviene dalla destra poiché l'area di atterraggio sulla portaerei è angolata di 10°verso sinistra.

"La nave sta andando per 0-5-2," ha detto Smith. "Per atterrare, noi andiamo per 0-4-2."

A 6 NM dall'approdo, l'immensa portaerei appare un minuscolo punto nel mare.

L'unico compito del pilota è indirizzare l'aereo verso gli indicatori dell'ILS che appaiono sull'HUD mentre l'autothrottle regola la velocità.

Poco prima dell'appontaggio il giornalista ha fatto una manovra errata che gli ha fatto sbagliare il touch down, con un angolo sbagliato, quasi sfiorando la torre di controllo. Spostando rapidamente la manetta in avanti il velivolo è tornato di nuovo in volo.


Considerazioni finali

In fine dei conti, anche una persona inesperta può volare con l'F-18 F.

Però condurre una missione su un velivolo operativo richiede uno sforzo molto diverso. Enorme è il coordinamento con attori esterni, cioè altri aerei e controllori vari, dovendo nel frattempo gestire un complesso aeroplano in tutte le sue funzioni. In questa prova infatti:
- il radar era spento, in quanto le prestazioni sono classificate;
- l'aereo era disarmato;
- non ci sono stati ingaggi con il nemico;
- non sono state sostenute comunicazioni in radio frequenza con controllori o altri aerei.

L'impressione del giornalista però è che l'abitacolo dell'F-18 F appaia come una serie di sistemi relativamente connessi e non come un unico sistema. Ad esempio i simboli grafici possono essere diversi sulle varie schermate. Su alcuni display appaiono verdi, su altri bianchi, su altri ancora variamente colorati, senza alcuna apparente ragione, dando l'idea di un sistema aggiornato negli anni in maniera un po' posticcia. Questa sensazione forse nasce dal fatto che gli aggiornamenti sono implementati modificando "contrattualmente" singole porzioni di codice dell'AMC, mantenendo inalterate le parti preesistenti.

Questa sensazione è avvalorata da un altro commento lasciato del lettore di cui ha accennato sopra, e che qui riporto:

 

Your comment about the plane feeling like a mish-mash of system is accurate, Lee. The Super Hornet may be a "new" aircraft, but it carries legacy systems that are decades old. And not all of that is because for engineering reasons. It was often a headache.

 

 

Quindi anche secondo uno dei progettisti (sempre che la testimonianza sia vera, eeeeh....), l'attuale cockpit design dell'F-18 non è proprio "pilot-oriented", ma può apparire, in certi casi, come un guazzabuglio di informazioni proiettate sui vari schermi. L'addestramento consente di gestire la mole di informazioni recepite dall'equipaggio di volo ma almeno nelle fasi iniziali dell'addestramento potrebbe mettere almeno un poco in difficoltà gli allievi. Poi occorrerebbe valutare il comportamento di un equipaggio dopo alcune ore di volo di una missione particolarmente complessa costretto a fronteggiare una contingenza improvvisa.

Penso che questo problema affligga non solo e l'F-18 in tutte le sue varianti ma tutti gli aeroplani nati negli anni '70, cioè progettati con una avionica analogica e aggiornati nel corso degli anni con avionica digitale, tramite contratti di aggiornamento incrementali e dedicati. Quindi parliamo di F-15 e F-16 per gli americani, ma mi viene il sospetto che lo stesso problema affligga aerei europei come il Mirage-2000 ed il Tornado.

Credo però che su aerei di generazione successive la presentazione dei dati a schermo sia maggiormente curata e meglio distribuita sulle varie display, in quanto sono nati in un'epoca in cui la "cultura digitale" è già più consolidata.

 

 

Link all'articolo:

 

http://arstechnica.com/gadgets/2014/12/mach-2-hair-on-fire-ars-flies-the-navys-fa-18-sim-into-the-danger-zone/