Antenas en los aviones

Las complejidades de las antenas en los aviones

Hasta 20 antenas por avión y una mayor conectividad significa que más cosas pueden salir mal

Los aviones de nueva generación como el 787 requieren más de 20 antenas.

Las antenas de aeronaves realizan una amplia gama de funciones en las aeronaves modernas, desde la transmisión de voz y datos hasta la localización de la aeronave a través de la red GPS. En general, hay al menos dos antenas de radio en un avión, así como un receptor de GPS; una antena VOR (rango de radar omnidireccional); y una antena ELT (transmisor de localización de emergencia), por no mencionar antenas adicionales para otros sistemas.

Antenas en los aviones

Por ejemplo, un avión moderno como el Boeing 787 tiene más de 20 antenas que sobresalen de su fuselaje, incluidos los sistemas mencionados anteriormente, pero también otros para comunicaciones por satélite, marcadores y radares meteorológicos, y DME de frecuencia ultraalta (distancia- equipo de medición) antenas: tecnología de navegación por radio basada en transpondedores que mide el alcance y la distancia al sincronizar el retraso de propagación de las señales de radio UHF. El 787 también cuenta con antenas para su sistema de aterrizaje por instrumentos, red de área local inalámbrica, control de tráfico aéreo y sistema para evitar colisiones de tráfico, sistema celular terminal, buscador automático de direcciones y unidad de LAN inalámbrica de la tripulación.

Las aeronaves, como todo lo demás, están cada vez más conectadas, y esa conectividad significa una mayor complejidad y mayores posibilidades de que los sistemas electrónicos salgan mal.

Con todos estos sistemas contenidos en el exterior de la aeronave, no es sorprendente que las antenas estén sujetas a un desgaste considerable, y algunas veces fallen. “La reparación de la antena se está convirtiendo en un área cada vez más crítica”, dice Jose Pinho, gerente de ingeniería y calidad en el taller de componentes en la empresa de mantenimiento e ingeniería TAP de Portugal. Las reparaciones a las antenas se dividen en tres categorías principales: eléctrica y electrónica, mecánica y cosmética.

Para reparaciones eléctricas y electrónicas, es posible que el dispositivo haya fallado o se haya quitado durante una secuencia de solución de problemas, explica Pinho. Dependiendo del tipo de antena, la tienda TAP normalmente puede volver a ponerla en servicio. “La prueba de las antenas se logra al medir la cantidad de energía que irradia efectivamente el dispositivo”, dice.

En términos de falla mecánica, las antenas están sujetas a ser golpeadas por todo tipo de objetos, desde carros y carros hasta pájaros. Esto conduce a grietas, golpes y mellas en los carenados y estructuras en las inmediaciones de los elementos radiantes, dice Pinho. La reparación de este daño puede implicar una intervención física en la envoltura inmediata de la antena, lo que afecta la ganancia (eficiencia). En ese caso, se puede utilizar una cámara anecoica para la prueba. “Esta no es solo una instalación costosa, sino que cada prueba consume mucho tiempo”, dice Pinho.

En términos de daños cosméticos, la pintura puede desconcharse o decolorarse en el área de la antena debido al efecto de la corriente de deslizamiento, el hielo y el agua. Además, cuando cambian las libreas, puede ser necesario volver a acabar las antenas. “La pintura utilizada [en las antenas] debe ser especial, y su aplicación debe ser extremadamente calibrada”, señala Pinho. “Esto significa un equipo especial de aplicación de pintura, y además, la prueba anecoica también se vuelve necesaria”.

El Boeing 787 tiene casi todo tipo de antenas. Aquí hay una tabla de todas sus ubicaciones y propósitos.

¿Rayos, pájaros y piedras?

Los rayos también son un problema importante cuando se trata del mantenimiento de la antena, dicen los técnicos de MRO Lufthansa Technik (LHT). “Los sistemas de antenas VHF están sujetos a rayos”, dice Timo Alexnat, gerente de la tienda de productos de aviónica en LHT. Las reparaciones varían ampliamente, según el tipo de antena y la ubicación en el interior o exterior de la aeronave.

En general, el ambiente hostil al que están expuestas las antenas en el exterior de la aeronave es un problema. “Las principales antenas pasivas exteriores están dañadas por la erosión y las piedras que se lanzan durante el aterrizaje del avión, y experimentamos muchas antenas dañadas por la iluminación”, confirma Frank Dersewski, ingeniero senior de componentes y producción de LHT. “Las antenas también funcionan en un ambiente frío, por lo que las piezas mecánicas pueden fallar. Y eso también se aplica a los sistemas electrónicos en antenas activas ”.

El daño causado a los sistemas de antenas por rayos incluye orificios pequeños y grandes, o la fusión parcial del sistema debido a la energía del rayo. Las antenas externas son propensas a los rayos porque actúan como conductores. Las antenas activas, como las de los componentes electrónicos de contacto de Internet, con amplificadores en el interior, están sujetas a fallas en el interior del avión.

Mientras tanto, las antenas externas operadas mecánicamente, como las antenas de radar meteorológico, cuentan con engranajes y motores que pueden fallar debido a la erosión. Estos sistemas también pueden ser dañados por choques de aves. Ocasionalmente, las antenas externas pueden tener daños causados ​​por la erupción de rampa (accidentes en el suelo). Es una práctica estándar en LHT llevar a cabo una inspección visual de los sistemas de antena cuando un avión ingresa al taller. Es posible que se identifiquen fallas en una antena en función del rendimiento del equipo conectado a ella, como el transceptor VHF, por ejemplo.

Las herramientas de medición para la reparación de antenas en LHT incluyen dispositivos de medición de voltaje y una sala de antenas especial que está sellada contra interferencias eléctricas externas y simula el fuselaje de la aeronave. Las reparaciones mecánicas pueden implicar la sustitución de cojinetes o motores en sistemas mecánicos. Los sistemas de control del motor, partes electrónicas, también pueden necesitar ser reemplazados. Las pruebas funcionales de los sistemas electrónicos de antena ayudan a determinar si hay una falla. Las antenas pasivas que han sufrido graves daños por un rayo pueden necesitar ser desechadas. El daño cosmético se puede reparar con repintado.

Debido a las demandas de reparación de antenas y la gama de sistemas involucrados en las aeronaves de hoy, un MRO debe tener una gama de especialidades que incluyen habilidades de reparación mecánica, eléctrica y electrónica. “En aviones más antiguos, es más probable que veamos la necesidad de hacer reparaciones a las antenas debido al desgaste”, dice el técnico de Lufthansa Technik, Andre Jahnke.

Se están realizando modificaciones a los aviones para adaptarse a nuevos sistemas de entretenimiento y basados ​​en Internet que requieren nuevas antenas. Esto incluye un gran programa para modernizar aviones en la flota de Lufthansa.

En LHT, la información y los conocimientos adquiridos durante el proceso de reparación de la antena finalmente se envían al OEM. Algunos procedimientos de reparación están especialmente desarrollados para extender la vida útil de la antena lo más posible antes de que se reemplace por completo. También se están desarrollando nuevas técnicas para probar las antenas de radar meteorológico. “En última instancia, tratamos de compartir nuestra experiencia con el OEM porque tenemos una gran flota, por lo que podemos transmitir información útil”, dice Dersewski.

Thales, mientras tanto, ha desarrollado sistemas de antenas para aeronaves que están destinados a ser libres de mantenimiento. Su última tecnología de comunicaciones y seguridad FlytLINK funciona con los servicios de banda ancha Iridium Certus a través de una red de 66 satélites que cubren el 100% del mundo, incluidos los polos y los océanos. FlytLINK utiliza esta red para proporcionar comunicaciones de voz, texto y web esenciales y altamente confiables para pilotos, tripulaciones y pasajeros, incluido el clima en tiempo real y la provisión de Wi-Fi. Sus características de seguridad incluyen transmisión de datos de vuelo opcionales, voz de presionar para hablar, ACARS (Sistema de información y notificación de comunicaciones de la aeronave) y otros servicios de seguridad integrados.

Operacionalmente, FlytLINK mejora los informes en el aire, el registro de servicios, la programación de la tripulación de vuelo, el monitoreo de aeronaves y otras necesidades operativas de servicio. También es compatible con el emparejamiento de la bolsa de vuelo electrónica, el clima en tiempo real, el rastreo activo de la aeronave, el acceso seguro al Wi-Fi del piloto y la tripulación, y las llamadas mejoradas.

Mantener un perfil bajo

Si bien estos tipos de servicios son cada vez más comunes, en el caso de Thales se transmiten por un tipo de antena inusual. El sistema funciona a través de una antena de bajo perfil encapsulada en la que todo el dispositivo se monta directamente sobre la superficie de la aeronave sin la necesidad de placas de relleno o espaciadores. “Como resultado, el reemplazo de la antena se realizará en menos de 1 hora”, dice Robert Squire, director de Thales, mercadeo de Iridium NEXT. “La antena incorporada se convierte en un conjunto consumible”. El sistema recibe servicio a través de una red de socios de Thales a nivel mundial y por el OEM. Las reparaciones a FlytLINK requieren que los técnicos obtengan acceso, desconecten el cable de alimentación y extraigan los tornillos de montaje. La instalación simplemente invierte este proceso, dice Thales. La idea es hacer que el proceso MRO para la antena sea lo más directo posible.

Un tipo de daño que este nuevo diseño de antena puede evitar es el causado por choques de aves. Una característica única de la antena Thales FlytLINK es que debido a su perfil muy bajo, menos de 2 pulgadas. en altura: no es necesario someterlo a una prueba de impacto de aves en el OEM. Los choques con aves se consideran un riesgo de daño particular para estructuras de antenas grandes y sobresalientes.

Esto no significa que FlytLINK escapa a la multitud de otras pruebas que se consideran necesarias para las nuevas antenas. “Todas las antenas de comunicaciones satelitales de Thales están sujetas a pruebas rigurosas para condiciones extremas de calor, frío, enfriamiento, humedad, presión, depresión y vibración, que suelen ser la fuente del daño de la antena”, dice Squire. En Thales, la compañía simula todas estas características ambientales para una nueva antena como parte del régimen de prueba.

FlytLINK se basa en una serie de nuevas tecnologías patentadas, agrega Squire. “La tecnología específica de la antena FlytLINK es un secreto comercial de Thales. Sin embargo, se basa en sofisticados algoritmos de matrices escalonadas de múltiples elementos, controlados electrónicamente ”, comenta a Inside MRO.

by: Ben Hargreaves

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