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La caja negra de los aviones ¿Quién inventó el primer registrador de vuelo y cómo ha evolucionado hasta día de hoy?

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En abril de 1954, David Warren presentó una nota de cuatro páginas, "Mechanical Engineering Technical Memorandum 142: Un dispositivo para ayudar a la investigación de accidentes aéreos". Warren describió el preocupante aumento de las grandes catástrofes aéreas, señalando dos accidentes mortales en lo que va de año del de Havilland DH.106 Comet, el primer avión comercial a reacción del mundo. No hubo supervivientes en ninguno de los dos accidentes.

Warren explicó que los últimos minutos antes de un accidente podrían proporcionar datos esenciales para los expertos forenses que tratan de determinar la causa. Propuso un instrumento que grabaría la conversación de la cabina en un círculo cerrado de cables.

Para facilitar la recuperación del dispositivo después de un accidente, sugirió que se colocara en la parte del avión con menos probabilidades de sufrir grandes daños, es decir, la cola. Para sorpresa de Warren, su jefe odiaba la idea. Así comienza un capítulo de la historia de la invención de la hoy omnipresente caja negra, también conocida como registrador de datos de vuelo.

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La "grabadora de datos de vuelo" se inspiró en una máquina de dictado para espías

David Warren inventor de la caja negra de los aviones
David Warren inventor de la caja negra de los aviones (20 de marzo de 1925 - 19 de julio de 2010)

David Warren nació en 1925 en Groote Eylandt, en el Territorio del Norte de Australia, hijo de misioneros. Cuando tenía nueve años, su padre murió en el accidente de un de Havilland DH.86 mientras viajaba a su nueva parroquia en Sydney.

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En entrevistas posteriores, Warren insistió en que las circunstancias de la muerte de su padre no le llevaron a inventar el registrador de datos de vuelo. Más bien fue el regalo de despedida de su padre, un aparato de radio de cristal, lo que despertó su interés por la ciencia y la ingeniería.

Warren estaba estudiando para obtener su licencia de radioaficionado cuando la prohibición de la Segunda Guerra Mundial sobre la radio para aficionados le obligó a reorientar sus esfuerzos hacia los aparatos de química. Se licenció en la Universidad de Sydney y se doctoró en química, con especialización en combustibles y energía, en el Imperial College de Londres.

A continuación, pasó tres años como funcionario científico en el Woomera Rocket Range, una instalación aeroespacial militar y civil del sur de Australia, antes de incorporarse a los Laboratorios de Investigación Aeronáutica (ARL), que forman parte del Departamento de Defensa de Australia, donde permaneció el resto de su carrera.

Dada la experiencia de Warren en el diseño de depósitos de combustible, el ARL le asignó en 1953 a un grupo que investigaba dos accidentes recientes del Comet de Havilland. Warren se acordó de un aparato que había visto la semana anterior en la primera feria comercial de la posguerra en Sydney: el Minifon, un aparato alemán que se comercializaba como la primera grabadora de bolsillo.

el Minifon, un aparato alemán que se comercializaba como la primera grabadora de bolsillo
El Minifon, un aparato alemán que se comercializaba como la primera grabadora de bolsillo

Esta máquina portátil a pilas estaba destinada a los hombres de negocios (para el dictado) y a los espías (para el espionaje), pero Warren empezó a pensar en lo útil que sería para los aviones.

Pero cuando Warren entregó a su supervisor el Memorándum Técnico 142, en el que se describía el uso de un cable para grabar varios minutos de conversación en la cabina, su jefe no mostró ningún entusiasmo. Se le dijo a Warren que pasara la idea al grupo de instrumentos y que "se pusiera a volar tanques de combustible".

Warren no se desanimó fácilmente. En 1955, consiguió un nuevo jefe llamado Tom Keeble, al que le volvió a plantear la idea. Keeble lo apoyó y le pidió más información. Warren respondió con un informe mucho más detallado, "Mechanical Engineering Technical Memorandum 180: Pruebas en el desarrollo de un registrador de choques".

En él describía una serie de vuelos organizados por el Departamento de Aviación Civil en los que probó el uso de micrófonos fijos en la cabina para grabar el habla entre pilotos. Aunque llegó a la conclusión de que los niveles de ruido de fondo en la mayoría de los aviones militares y en los primeros aviones comerciales limitaban este enfoque, en las cabinas presurizadas modernas, un Minifon Tipo 54 podía grabar la conversación con una inteligibilidad del 80% al 100%.

A Keeble le gustó lo que leyó y le dijo a Warren que esbozara las especificaciones para un prototipo. El ARL contrató a Theon "Tych" Mirfield, un fabricante de instrumentos de Melbourne, para que construyera el primer prototipo funcional.

Así fue el primer prototipo de caja negra de la historia

primer prototipo de caja negra de la historia
Primer prototipo de caja negra de la historia

La unidad de memoria de vuelo del ARL, terminada en 1958, utilizaba un cable de acero magnetizado de 0,05 milímetros de diámetro como medio de grabación. Podía almacenar hasta 4 horas de voz, así como varias lecturas de instrumentos, como la velocidad del aire, la altitud y la presión de la cabina a una velocidad de muestreo de 8 lecturas por segundo. La grabación continuaba en bucle, borrando toda la información a medida que se volvía a grabar.

La respuesta al prototipo fue pésima. Según un relato de 1998 de Warren y su colega Ken Fraser, las autoridades civiles dijeron que:

"El instrumento del Dr. Warren tiene poca utilidad directa inmediata en los aviones civiles"

La Real Fuerza Aérea Australiana también decidió que:

"No se necesita un dispositivo de este tipo: la grabadora daría más improperios que explicaciones"

Más condenatoria fue la Federación de Pilotos Aéreos, que declaró que el dispositivo sería como:

"Un espía volando al lado: ningún avión despegaría en Australia con el Gran Hermano escuchando"

Esa sombría acogida podría haber condenado al registrador de vuelo. Pero Robert Hardingham, Secretario de la Junta de Registro Aéreo del Reino Unido, vio por casualidad el prototipo en una visita informal a la ARL, y quedó tan impresionado que dispuso que Warren volara inmediatamente a Inglaterra para hacer una demostración.

La respuesta británica fue abrumadora, con fabricantes y operadores de aeronaves ofreciendo su apoyo. El dispositivo de Warren apareció en las noticias de la noche de la BBC y en el Radio Newsreel. Más tarde, Warren especuló con que la denominación errónea de "caja negra" para el dispositivo se remontaba a estas primeras entrevistas.

"Caja negra" es la jerga de la Real Fuerza Aérea para los equipos electrónicos. De hecho, las carcasas de los registradores de datos de vuelo suelen ser de color rojo o naranja brillante para ayudar a localizarlos en caso de accidente.

De vuelta a Australia, el ARL asignó a Warren un equipo que incluía a Fraser, Lane Sear y Walter Boswell para actualizar el prototipo hasta un estándar de preproducción.

Las mejoras incluían:

  • Una mayor frecuencia de muestreo de 24 lecturas por segundo para los instrumentos.
  • La capacidad de seguir grabando tras la pérdida de energía eléctrica del avión.

El sistema ARL en sí nunca se patentó y nunca llegó a producirse, pero la empresa británica S. Davall & Sons se puso en contacto con ARL para obtener los derechos de fabricación. El registrador de accidentes "huevo rojo" de Davall acabó ganando una gran parte del mercado de la grabación de datos de vuelo.

En enero de 1963, Australia fue el primer país en imponer la grabación de datos y de voz en todos los aviones. Un juez ordenó esta medida tras un accidente mortal ocurrido en Queensland en 1960. Estados Unidos aprobó sus primeras normas de caja negra en 1964, que entraron en vigor tres años después. Y el Reino Unido introdujo gradualmente sus requisitos a partir de 1965.

Pero... ¿Quién fue realmente el inventor de la "caja negra" de los aviones?

caja negra o registrador de vuelo
Caja negra o registrador de vuelo actual

Warren murió en 2010, y la mayoría de sus obituarios le atribuyen ser el inventor de la caja negra. Y lo fue. Pero ya se sabe que para considerar a alguien como "ser el primero" es una afirmación difícil de demostrar, especialmente cuando el trabajo lo realizan en secreto los militares en tiempos de guerra.

El magnetrón de cavidad, por ejemplo, fue desarrollado por los británicos durante la Segunda Guerra Mundial. Pero también se desarrolló en Estados Unidos, la Unión Soviética, Japón y otros países en la misma época.

En el caso del registrador de datos de vuelo, varias otras personas también tienen un derecho razonable a ser el inventor. Mucho antes de que Warren descubriera el Minifon, François Hussenot y Paul Beaudouin, que trabajaban en el Centro de Pruebas de Vuelo de Marignane (Francia) en 1939, desarrollaron un dispositivo que registraba los datos de vuelo en una película fotográfica.

Mientras tanto, en Inglaterra, Len Harrison y Vic Husband construyeron una grabadora que utilizaba un lápiz óptico sobre una lámina de cobre para registrar los datos de los instrumentos y del control del avión, pero no las voces.

El ingeniero de aviación finlandés Viejo Hietala creó una grabadora en 1942 que apodó Mata Hari. Y las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos utilizaron un cable magnético para grabar las conversaciones a bordo de un bombardero B-17 que sobrevolaba la Francia ocupada por los nazis.

A principios de la década de 1950, James Ryan, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota, se asoció con la división mecánica de General Mills para desarrollar una grabadora de vuelo. La máquina de Ryan, que bautizó como VGA Flight Recorder, inscribía los cambios de velocidad, las fuerzas gravitatorias y la altitud del avión en una tira de aluminio.

El 4 de agosto de 1953 solicitó la patente estadounidense, que le fue concedida el 8 de noviembre de 1960. La Empresa General Mills vendió el VGA a Lockheed Aircraft Co., Curiosamente, Ryan también inventó el cinturón de seguridad retráctil y fue un defensor de la seguridad en los automóviles.

Mientras tanto, en Canadá, en el Laboratorio de Investigación de Vuelo del National Aeronautical Establishment, Harry Stevinson abordó el problema de encontrar aviones derribados y supervivientes en la nieve y en terrenos difíciles. Comenzó a trabajar en su Crash Position Indicator a finales de los años 40 y continuó mejorándolo hasta los años 60.

El CPI (Crash Position Indicator) era una radiobaliza que se expulsaba del avión al caer y enviaba una señal de socorro para ayudar a los equipos de recuperación a acotar la búsqueda. Las Fuerzas Aéreas de EE.UU. la utilizaron ampliamente durante la guerra de Vietnam. La baliza también ayudó a recuperar el registrador de vuelo, una vez que éste se hizo obligatorio.

Evolución histórica de los registradores de vuelo
Evolución histórica de los registradores de vuelo

Curiosamente, los registradores de datos de vuelo modernos deben tener una baliza de localización subacuática que emite un pulso por segundo a 37,5 kilohercios durante 30 días y se supone que es detectable a profundidades de al menos 14.000 pies (4.267 metros). Pero no hay balizas comparables para los accidentes en tierra.

El registrador de datos de vuelo parece un invento tan lógico que no es de extrañar que tantos ingenieros estuvieran trabajando en variaciones del mismo en todo el mundo más o menos al mismo tiempo. Hoy en día, la adopción universal del dispositivo significa que, tras un accidente, todo el mundo espera la recuperación de la unidad para tratar de dar sentido a la tragedia.

Pero a veces las unidades nunca se recuperan, como ocurrió con el vuelo 370 de Malaysian Air, que se estrelló en el océano Índico en marzo de 2014. Ahora se pide que se mejore la caja negra, como que los aviones transmitan los datos de vuelo directamente a la nube. Puede que los aviones sean uno de los medios de transporte más seguros, pero eso no significa que debamos dejar de intentar hacerlos más seguros.

¿Cómo funciona realmente una caja negra instalada en un avión?

Porqué una imagen vale más que 1000 palabras, a continuación te dejamos una infografía donde se explica el funcionamiento de la famosa "caja negra" de los aviones.

Cómo funciona realmente una caja negra instalada en un avión
Infografía: ¿Cómo funciona realmente una caja negra instalada en un avión?
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Actualización: 30/10/2022
Samuel Ocaña
Autor: Samuel Ocaña

Mis pasiones son la informática, el hardware y todo lo relacionado con el mundo de las nuevas tecnologías, un auténtico Geek. Técnico Superior en Aplicaciones.

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