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Casi desde el primer momento en que la humanidad surcó los cielos, hemos buscado una forma de hacer que el vuelo, y la seguridad del mismo, dependan menos de las acciones humanas. El primer intento exitoso de automatizar el vuelo se produjo en 1912, cuando la Sperry Gyroscope Company, con sede en Nueva York, desarrolló el aparato estabilizador giroscópico o piloto automático Sperry. Integrado en el sistema de control hidráulico de la aeronave, le permitía mantener un rumbo recto y nivelado sin la intervención constante del piloto. Lawrence Sperry demostró este dispositivo de piloto automático en el Concours de la Sécurité en Aéroplane (Concurso de Seguridad en Aeronaves) de París en 1914, realizando un vuelo estable mientras él y su mecánico estaban de pie sobre las alas del avión en movimiento. Esta asombrosa presentación inspiró nuevos desarrollos en el vuelo automatizado, como la sincronización del piloto automático con los sistemas de navegación para mejorar el vuelo nocturno y en condiciones meteorológicas adversas. Esto, a su vez, impulsó el primer vuelo transatlántico realizado completamente con piloto automático en 1947. El piloto automático, y otros avances, permitirían reducir la carga de trabajo, fatiga y errores de los pilotos y brindar una mayor seguridad aérea.

El avance hacia los vuelos automatizados y autónomos impulsó nuevos reglamentos y organismos reguladores. En Europa, la Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea se encarga de la seguridad de la aviación civil, mientras que en los Estados Unidos, la Administración Federal de Aviación (Federal Aviation Administration, FAA) vela por el cumplimiento de los Reglamentos Federales de Aviación (Federal Aviation Regulations, FAR). Contempladas en el Título 14 del Código de Regulaciones Federales (Code of Federal Regulations, CFR), estas normas abarcan desde los globos aerostáticos hasta los sistemas de aeronaves no tripuladas (unmanned aircraft systems, UAS) y desde el diseño de las aeronaves hasta la capacitación de los pilotos. Asimismo, describen los reglamentos generales de operación y vuelo (Parte 91) para los pilotos de la aviación general. Lo que estas directivas no abordan es si un sistema automatizado o autónomo, y no un humano, está a cargo de un vuelo.

Reglamentos de vuelo y sistemas autónomos

El comité consultivo AC377 de ASTM International trabaja para garantizar que los reglamentos de la aviación sean compatibles con los sistemas autónomos. El AC377, integrado por miembros de los Comités de ASTM sobre Sistemas de aeronaves no tripuladas (F38), Sistemas de aeronaves (F39), Aeronaves de aviación general (F44) y Personal aeroespacial (F46), estudia la autonomía en todos los aspectos de la aviación. Las aeronaves, taxis aéreos o eVTOLS (despegue y aterrizaje vertical eléctrico) y drones – así como el diseño y las operaciones de estos vehículos – están todos bajo su jurisdicción.

En 2020, el comité publicó su primer informe técnico, TR1, que se centra en la terminología y las definiciones y en un marco común de requisitos de certificación. También analiza las diferencias entre conceptos tales como "automatizado" y "autónomo". "Automatizado" indica la participación humana a bordo en un vuelo. Si un sistema falla en un vuelo automatizado, un piloto intervendrá. En el vuelo autónomo, el sistema opera por sí mismo y puede determinar de forma independiente un nuevo curso de acción en ausencia de un plan predefinido. No requiere la toma de decisiones humanas en la operación o la gestión de un vuelo.

El segundo informe, TR2, sugiere y describe los principios fundamentales o los pilares técnicos del desarrollo de sistemas de aviación complejos. Evalúa las mejores prácticas comunes del pasado para implementar la automatización en la aviación y considera cómo podrían utilizarse en esta nueva era de la autonomía. Ambas publicaciones examinan la automatización y la autonomía desde el punto de vista del diseño.

En marzo de 2022, el AC377 publicó su tercer informe técnico, TR3, que explora la autonomía desde el punto de vista de las operaciones. Para crear este documento, los miembros del comité analizaron 3171 líneas del Título 14 del CFR, Parte 91- Reglamentos Generales de Operación y Vuelo. Su objetivo era determinar si una aeronave totalmente autónoma sería capaz de cumplir con los reglamentos de operación y vuelo de la FAA tal y como están redactados actualmente. Dado que la Parte 91 solo se aplica a las aeronaves dentro del Sistema Nacional de Espacio Aéreo de los EE. UU. (U.S. National Airspace System), los vehículos ultraligeros, globos libres amarrados y no tripulados, cometas, cohetes de aficionados y pequeños UAS no se incluyen en el informe del AC377.

El TR3, destinado a su utilización por los expertos técnicos de las organizaciones de desarrollo de estándares, reguladores, partes interesadas de la industria y el sector académico, detalla el proceso de análisis del AC377. Indica qué secciones del Título 14 del CFR, Parte 91 podrían suponer un obstáculo para la adopción generalizada de operaciones de aviación principalmente automatizadas y autónomas. También ofrece posibles formas de superar estos impedimentos.

"Uno de los temas que se reflejan en todos los informes técnicos del AC377 es la idea de desglose funcional, de tratar la relación de la automatización y la autonomía con una aeronave y sus operadores humanos función por función", dice Anna Dietrich, fundadora de la Iniciativa Comunitaria de Movilidad Aérea (Community Air Mobility Initiative), sin ánimo de lucro, consultora del sector y autora principal del TR-3-EB.

Habilitar la aviación autónoma

Aunque el TR3 se centra exclusivamente en la Parte 91, las acciones que sugiere pueden aplicarse a otras partes del Título 14 del CFR. La razón por la que el TR3 podría ayudar a los reglamentos de aviación adicionales tiene que ver con el lenguaje. En función de la forma en que se redacta un reglamento, el lenguaje mismo puede servir de barrera para la autonomía.

"Todos los reglamentos existentes se redactaron suponiendo que hay una persona a bordo que es directamente responsable de ese avión", explica Dietrich. "Incluso para las aplicaciones en las que tenemos un uso significativo de sistemas de piloto automático y una importante automatización y autonomía en la aeronave, existe el supuesto de que todavía tenemos un respaldo humano en el avión. Examinamos la Parte 91 para ver qué función se asignaba a un piloto humano y si esa función podía satisfacerse fácilmente, tal y como estaba redactada, mediante un operador remoto que supervisara ese vuelo en tierra o delegando en la autonomía a bordo de la aeronave, o si ninguna de las dos soluciones era una vía factible por la forma en que estaba redactada la norma".

Dave Stevens, gerente de proyectos de certificación en Joby Aviation, señala el uso de un lenguaje centrado en el ser humano en la Parte 91 y la forma en que esto limita el uso de las operaciones autónomas.

"En algunos pasajes, se da a entender que la comunicación debe ser una interacción oral en tiempo real con los pasajeros, en lugar de escuchar una grabación o leer un folleto. La comunicación por radio presenta otra barrera. La comunicación por radio de un piloto con una torre u otra aeronave implica hablar en tiempo real. Si no dijera "comunicación por radio" y en su lugar dijera solo "comunicación", podría haber un enlace digital que transmitiera mucho más de lo que pueden hacerlo las comunicaciones de voz. De la manera en que está redactado ahora, esto no se permitiría", dice Stevens, que es vicepresidente del comité F44 (Aeronaves de aviación general), presidente del subcomité F44.50 (Sistemas y equipos) y redactor principal del TR3.

Según las conclusiones del TR3, el 85 % del lenguaje normativo de la Parte 91 no representa ninguna barrera. Sin embargo, el 15 % de la redacción sí dificulta la autonomía. Este obstáculo se ha clasificado en tres grupos: "ralentiza el proceso", "necesita un pequeño ajuste" y "gran barrera". Respecto al primero ("ralentiza el proceso"), se sostiene que, aunque el lenguaje normativo no está en cuestión, la aplicación de los supuestos subyacentes podría plantear problemas. El obstáculo "ralentiza el proceso" representa el uno por ciento de los impedimentos del lenguaje o texto.

El diez por ciento del lenguaje normativo de la Parte 91 cae bajo el encabezado de "necesita un pequeño ajuste". Esto incluye el uso de palabras centradas en el ser humano, como "persona" y "miembro de la tripulación", que prohíben las acciones no humanas, y la necesidad de reflejar los avances tecnológicos en las soluciones de diseño. En cuanto a los avances tecnológicos, se sugirió que se revisara la información y el equipo que se exige a bordo. En el caso del pilotaje a distancia, los reglamentos podrían reformularse para permitir la "disponibilidad de información" en lugar de la "presencia física" de equipos que un piloto a distancia no estaría utilizando.

La definición de piloto

El cuatro por ciento restante de los escollos a la autonomía ha sido etiquetado como "gran barrera". La mayoría se refiere a la definición normativa de "piloto al mando". En el Título 14 del CFR, Parte 91, este término se refiere específicamente a una persona que realiza determinadas actividades en una aeronave. Dado que "piloto al mando" indica la participación humana a bordo, la frase excluye que un sistema automatizado o autónomo realice esas tareas.

"Si se modifica la definición y se dice que "un piloto al mando es una persona o un sistema automatizado debidamente certificado", la barrera normativa desaparece. Si usted amplía lo que se entiende por "piloto al mando", esas palabras no tienen por qué cambiar. La definición legal de la palabra es lo que realmente crea el conflicto", dice Stevens.

Antes de sugerir un cambio en esta definición, se tuvieron en cuenta otras consideraciones.

"Una de las grandes cuestiones que abordamos fue si un sistema automatizado podría asumir este papel de la normativa 14 CFR 91.3, que se centra fundamentalmente en el piloto y en el ser humano", afirma Stephen Cook, presidente del AC377 y miembro técnico de Northrop Grumman en materia de aeronavegabilidad.

Un subapartado de la Parte 91 (91.3), se refiere a la responsabilidad y autoridad del piloto al mando. El subapartado 91.3 establece lo siguiente: "El piloto al mando de una aeronave es el responsable directo y la autoridad máxima de la operación de dicha aeronave. En una emergencia en vuelo que requiera una acción inmediata, el piloto al mando puede desviarse de cualquier reglamento de esta parte en la medida en que se requiera para hacer frente a dicha emergencia. Cada piloto al mando que se desvíe de un reglamento en virtud del párrafo (b) de esta sección deberá, a solicitud del Administrador, enviar un informe escrito de dicha desviación al Administrador".

Para ayudar a responder a la pregunta de si un sistema automatizado o autónomo podría asumir las responsabilidades del subapartado 91.3, el comité consultivo debatió sobre las diferentes funciones que desempeña un piloto al mando.

"Consideramos aspectos como su autoridad, su responsabilidad y su obligación de rendir cuentas. Hoy en día, tenemos la facultad de preguntar a un piloto: "¿Por qué hizo eso?". ¿Podríamos hacer eso con un sistema automatizado? ¿Es realmente más seguro tener un sistema automatizado o un humano realizando la función? ¿Qué nivel de madurez tiene la tecnología de automatización? Estas son algunas de las preguntas y desafíos que identificamos", dice Cook.

El impacto de los informes técnicos del AC377

Aunque el TR3 no propone reglamentos, sí proporciona información y orientación para ayudar a desarrollar estándares industriales que aborden los medios de cumplimiento para la autonomía en la aviación.

“Nuestra esperanza es que, con los tres documentos publicados hasta ahora referentes al AC377, avancemos como industria hacia la redacción de requisitos técnicos para los sistemas autónomos y que los redactores de estándares adopten este enfoque de desglose funcional. Entonces se podría tener un paquete de certificación de aeronaves que reconozca que las diferentes funciones de una aeronave son autónomas en diferentes grados. Se trata más bien de un enfoque estructural, sobre cómo recomendamos que se estructuren los estándares, en contraposición a "Vaya a redactar un estándar sobre la cosa técnica X, Y, Z", dice Dietrich.

El informe técnico también expone áreas que deben ser analizadas por el sector y las entidades reguladoras.

"Nos gustaría que estos informes técnicos impulsaran la conversación, que impulsaran el diálogo con el objetivo de hacer más segura la aviación. La autonomía es todavía un tipo de idea relativamente nueva que, si se mira a través del lente de los reglamentos operativos, de los pilares técnicos y del marco de la terminología y los requisitos, todas estas cosas sirven para que todos vayan juntos en la dirección correcta", dice Cook.

Stevens añade: "Estamos diciendo a los reguladores y a los legisladores que, si desean que el vuelo autónomo sea el futuro de la aviación, aquí tienen sugerencias sobre lo que pueden hacer para arreglar no solo la Parte 91, sino también muchas de las otras partes. El objetivo es hacer sugerencias sobre cómo los reguladores pueden eliminar algunas de estas barreras de maneras realmente sencillas que mantendrían en su lugar la intención de seguridad de la normativa, pero que suprimirían el lenguaje para permitir la introducción de los sistemas autónomos".