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GLOC, manejo efectivo de la fuerza G en un avión de combate

El GLOC (Gravity induced Loss Of Consciouness) o pérdida de conciencia producido por la fuerza de gravedad, es un fenómeno que se genera debido a la exposición excesiva de una persona a fuerzas G positivas, el cual ocurre cuando la presión sanguínea y oxígeno que debiesen llegar al cerebro son insuficientes para mantener la conciencia. Esto puede producir un estado de inconsciencia incluso de hasta 30 segundos y afecta principalmente a pilotos que vuelan en aviones de altas performances.

(video de un GLOC producido en cámara centrífuga)

En una exhibición aérea, ¿a qué fuerza está sometido el piloto de un F-16, Gripen o Su-27?; ¿qué sensaciones tiene mientras realiza esas increíbles maniobras?; ¿posee algún tipo de entrenamiento o ayuda que le permitan soportar más de nueve veces el peso de su cuerpo? Son algunas de las preguntas que vamos a descifrar por lo que revisaremos la preparación, el entrenamiento y los factores que contribuyen a un piloto poder maniobrar su máquina en máximas performances.

(Demo Gripen con información de G’s)

Sabemos que la aceleración de la gravedad es aproximadamente 9,8 metros/segundo al cuadrado, valor que llamaremos 1 G, por lo tanto, si un piloto de masa 80 kilos sometido a esta fuerza, en el caso de un vuelo recto y nivelado, donde la fuerza se contrapone a la sustentación del avión, el peso del piloto será igual a su masa. Sin embargo, al realizar maniobras como las que vimos anteriormente, la fuerza G varía constantemente producto de las aceleraciones y desaceleraciones a las que está sometida la aeronave, por consecuente, el piloto debe soportar varias veces el peso de su cuerpo. 

Por ejemplo, si está maniobrando con 5 G deberá soportar su propia masa, multiplicada por 5, es decir, 400 kg. Esto conlleva a un esfuerzo físico importante mientras mantiene el control del avión, corriendo el riesgo de sufrir un GLOC.

Según fuentes de la Fuerza Aérea de Estados Unidos (USAF), dentro de sus operaciones se producen al menos 12 accidentes derivados del GLOC por año, teniendo incluso, dentro de estos, desenlaces fatales. De esta realidad no está ajeno ningún operador de aviones de alta performance capaces de desarrollar altas cargas de G, ya sean jets de combate o las especialmente diseñadas para acrobacias, como los Extra 300 utilizados por la Escuadrilla de Alta Acrobacia Halcones de la Fuerza Aérea de Chile (FACh), o el recientemente adquirido Game Composites GB1 GameBird.

Antecedentes

Desde 1950, junto a la creación de aeronaves capaces de alcanzar cada vez mayores velocidades, altitud y maniobrabilidad (por cambios en su diseño y planta motriz respecto a los anteriores), comenzaron los primeros estudios relacionados a los efectos de la fuerza G en los pilotos.

El desarrollo ha sido tal que muchas veces la capacidad de maniobra de un aeronave no está limitada a su desempeño aerodinámico como tal, sino más bien a la tolerancia del piloto a la carga de G a la que se expone, convirtiéndose el factor humano en la piedra de tope.

Centro de entrenamiento

Producto de este desarrollo, se crean las primeras cámaras centrifugas de la industria, máquinas que permiten aumentar de forma sostenida la fuerza de gravedad en un habitáculo donde se ubica una persona. Allí, además de estudiar y preparar pilotos, se entrenan astronautas y cosmonautas, generando un aporte sustancial a la ciencia.

Actualmente se pueden encontrar numeroros estudios y avanzados sistemas de entrenamiento que entregan todas las herramientas disponibles a los pilotos que vuelan aeronaves de alta performance, de manera de poder avanzar en la gestión de los excesos de G. El objetivo principal de estos esfuerzos es evitar al máximo un G-LOC en vuelo, ya que perder la conciencia en esta instancia puede concluir en un desenlace fatal. Por lo tanto, un piloto debe estar cuidadosamente entrenado para manejar todos los factores que influyen en su desempeño y tolerancia de las G, la cual es relativa a una larga lista de condiciones como: condición física, alimentación, hidratación, calidad de descanso previo al vuelo, equipos de soporte a bordo y, sobre todo, la disciplina respecto a la correcta ejecución de la maniobra Anti-G Straining Manuever (AGSM).

La AGSM se divide en dos fases: la primera es una técnica de contracción muscular que va desde las piernas al abdomen, y la segunda una forma especial de manejar la respiración que permite al piloto mantener la presión sanguínea y oxígeno en el cerebro, evitando la pérdida de conciencia cuando las fuerzas que experimente puedan llegar a 9 veces el peso de su cuerpo. Afortunadamente, no es necesario estar en el aire para poder entrenar esta maniobra, dejando en el máximo nivel de importancia los centros de
entrenamiento en cámaras centrífugas.

Existen varios centros de instrucción para estos propósitos, uno de ellos es la Escuela de Medicina Aeroespacial de la USAF en Dayton, Ohio. Con la más moderna infraestructura y sistemas, sus centros son utilizados por una larga lista de unidades militares y astronautas. El inicio de su operación se remonta a 2018, y desde entonces recibe a cerca de 1.200 personas por año, dividiendo su malla curricular en clases teóricas junto a una serie de perfiles prácticos en la centrífuga. Aquí los alumnos deben aplicar con rigurosidad las técnicas que se instruyen para aprobar el proceso que le dará la oportunidad de volar distintos aviones de combate o bien completar la formación para ir al espacio. Es importante señalar que quienes asisten deben aprobar todo el proceso para poder volar cazas como el F-16 o F-35 donde la prueba más dura es resistir una carga sostenida de 9 G por 15 segundos.

Autor en perfil 9G

En el video se aprecia al autor de este artículo en un entrenamiento de 9 G durante 15 segundos. Se aprecian los efectos del aumento de la fuerza de gravedad en el cuerpo y la dificultad que genera esta para respirar y mantenerse alerta. Es por esto, la vital importancia de seguir las instrucciones impartidas y, más aún, recordarlas y aplicarlas en el momento en que se está volando un avión de combate, ya que el piloto se encuentra completamente solo y su supervivencia depende de qué tan preparado esté.

Equipamiento y apoyo

Además del entrenamiento y la disciplina de cada piloto en los adecuados hábitos de vida y correcta ejecución de la maniobra AGSM, que revisamos anteriormente, existen distintos sistemas que han sido diseñados para alivianar de alguna manera el efecto de la fuerza G en los pilotos. O bien, para evitar pérdidas humanas y materiales producto del GLOC. 

A continuación, revisaremos algunos de ellos. Hemos visto la aparatosa vestimenta de un piloto de combate para poder volar en su avión. Pues bien, analicemos parte de esta, explicando su funcionamiento y ayuda en el manejo de la fuerza G para el piloto.

El más común es el traje anti-G, el cual consiste en una especie de pantalón que cubre desde el abdomen hasta los tobillos y se ajusta a medida para cada piloto. Hay diferentes modelos, pero el principio de funcionamiento es el mismo. El traje contiene en su interior varias bolsas de aire y se conecta al avión por una manguera que mediante presión neumática que las infla en proporción a la fuerza G a la que está sometida la aeronave. Al inflarse, presiona la musculatura de piernas y abdomen, ayudando al piloto en su contracción muscular. Según estudios de la USAF, el traje anti-G ayuda al piloto a reducir los efectos de la fuerza G entre 1.5 a 2 G.


Traje Anti-G modelo CSU 13B/P

(video traje anti-G F-35A expuesto por la RAAF)

Otro elemento de apoyo para el manejo de las altas fuerzas G, es el sistema Pressure Breathing for G (PBG), el que disminuye la carga de la componente respiratoria del piloto durante la ejecución de la maniobra AGSM, entregando oxígeno a presión a través de la máscara y su regulador de oxígeno.

Existen también factores de diseño en las aeronaves, como por ejemplo, el ángulo en que está instalado el asiento de un F-16, el que se encuentra aproximadamente 30º reclinado hacia atrás. Esto permite que el efecto de la fuerza G sobre el piloto sea levemente disminuido, debido a la descomposición trigonométrica de esta fuerza, producto de dicha inclinación

Inclinación del asiento de un F-16

Recientemente se han desarrollado e implementado sistemas de control automático de vuelo que son capaces de detectar si un piloto ha sido víctima de un GLOC luego de maniobrar su aeronave con altas cargas G. Este sistema denominado Automatic Ground- Collision Avoidance System (AGCAS) es una especie de piloto automático que puede salvar la vida de un piloto en estado de inconciencia por GLOC, tomando el control del avión al detectar que existe riesgo de colisión. 

Para ello utiliza una base de datos del terreno e información de distintos sensores y datos del avión, los cuales los contrasta, y en caso de que el piloto no tome ninguna acción correctiva, el sistema automáticamente recupera la actitud (posición) del avión llevándolo a un perfil de vuelo seguro.

Según Lockheed Martin, este sistema ya ha sido instalado en más de 600 F-16 Block 40/50 en el mundo, y se ha incluido en el desarrollo del F-35. Actualmente, posee un programa de implementación en otras versiones de F-16 y podremos revisar su funcionamiento con mayor detalle en un futuro artículo dedicado exclusivamente a este sistema.

 (Video real de activación del sistema AGCAS por GLOC del piloto, fuente: USAF)

AGSM en la práctica

Ahora que hemos revisado qué es un GLOC, cómo se produce, de qué forma puede afectar a un piloto, y los recursos que existen para reducir el efecto de la fuerza G en su cuerpo mientras maniobra su aeronave, te invitamos a revisar el siguiente video de entrenamiento en una cámara centrífuga, y practicar los pasos de la maniobra AGSM siguiendo estos consejos:

1.-Componente muscular

1.1- Sentado, con pies y rodillas alineadas a la altura de las caderas, curva los pies hacia delante y aprieta simultáneamente las pantorrillas, muslos, glúteos y abdomen.

1.2- Sin relajar la contracción muscular, cuida no tensar los hombros ni el cuello y mantén apretada tus piernas y glúteos. Respecto al abdomen, intenta apretarlo haciendo fuerza hacia fuera.

2.-Componente respiratoria

2.1- Antes de contraer la musculatura, toma aire por la boca llenando tus pulmones y luego bloquea la garganta evitando que salga el aire.

2.2- Una vez que tengas la musculatura contraida, debes realizar un intercambio de aire cada tres segundos exhalando e inhalando por la boca en un movimiento rápido (puedes hacerlo con los dientes juntos simulando una letra K) y evitando perder a presión de aire en los pulmones ya que al estar sometido a mayor fuerza G es casi imposible volver a llenarlos de aire.

Si quieres llevar esta experiencia en un nivel más alto, y no tienes la opción de volar un jet de combate, hay lugares en el mundo donde puedes subir a una centrífuga y vivir en carne propia el entrenamiento de un piloto de combate o astronauta, algunos de estos son:

Space training Academy (Europa)

Es una academia creada por la astrofísica y piloto, Nancy Vermeulen, dedicada al entrenamiento privado de astronautas, turistas espaciales y entusiastas que quieran vivir la experiencia de simular un viaje al espacio. Basan su entrenamiento en distintos centros de Europa, donde uno de ellos corresponde a una cámara centrífuga donde podrás llegar a experimentar hasta 6 veces la fuerza de Gravedad.

https://www.space-training.com

International School of Innovations and Space Education (Rusia)

Es una organización privada que ofrece distintas opciones de entrenamiento relacionados al tema espacial, utilizando para esto las instalaciones de Yuri Gagarin Cosmonaut Training Center y otros lugares en Rusia.

Una parte del entrenamiento que realizan consiste en simulaciones de lanzamiento y reentrada del cohete Soyuz, donde puedes experimentar entre 4 a 5 G, así como también una simulación de reentrada de emergencia con 8 G. Todo lo anterior previo a un breve examen médico.

http://www.visitgctc.com/

¡Buena suerte! si tienes que enfrentarte algún día a la fuerza G!