Simulación de Vuelo

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Simulación de Vuelo con Computadoras Personales y Evaluación de Simuladores

Por: Oscar Gagliardi Corpancho

Contenido:

  1. Introducción
  2. Evolución de los simuladores
  3. Evaluación y Comparación
  4. Aditamentos: Controles, escenarios, aviones y herramientas
  5. Su uso en el entrenamiento y capacitación
  6. Proyectos
  7. Enlaces

 

Introducción

La simulación de vuelo con computadoras personales ha evolucionado dramáticamente en los últimos años convirtiéndose no solo en un pasatiempo muy entretenido sino que también en un medio de entrenamiento muy eficaz, versátil y económico. El avance en el campo de las computadoras personales, la mejora en el equipamiento (procesadores, velocidad de memoria, tarjetas de video) y las técnicas de programación han impactado la calidad de los programas de simulación. El interés en este tipo de programas por parte de pilotos y aficionados a la aviación, como un medio de entretenimiento y entrenamiento a provocado que diferentes compañias lancen al mercado una serie de aditamentos que complementan y mejoran la experiencia de simulación. Estos aditamentos incluyen controles de vuelo, mejoras en la representación visual y diferentes modelos de aviones.

La popularidad del Internet a contribuido a la difusión de estos programas con la conformación de comunidades y clubes virtuales de vuelo (Ejemplo: FAPvirtual) y la disponibilidad de recursos gratis que mejoran la capacidad de estos simuladores.

Los nuevos programas de simulación de vuelo le permiten al “piloto virtual” sumergirse en una experiencia única, donde en una manera económica y segura el aficionado puede familiarizarse con los procedimientos que tiene que seguir un piloto y si es un piloto real, mantener sus conocimientos de vuelo al día. En la actualidad el “piloto virtual” tiene acceso a volar desde o hacia cualquier aeropuerto situado en el globo terráqueo; sincronizar las condiciones climatológicas como las que se presentan en el mundo a tiempo real: lluvia, tormentas y turbulencia; volar en diferentes estaciones y tiempo del día; programar diferentes situaciones que involucren fallas y desperfectos; seleccionar diferentes tipos de aviones; volar simulataneamente con otros “pilotos virtuales” a través del Internet o en una red local; entre otros.

 

Evolución de los simuladores para computadoras personales

1980

Fue en el año de 1980 que la historia de los simuladores de vuelo para computadoras personales empezó con el lanzamiento al mercado del programa SubLOGIC Flight Simulator 1 (FS I) producido por Bruce Artwick. El programa estaba inicialmente diseñado para funcionar en computadoras Apple II y subsequentemente fué modificado para operar en computadoras Tandy-Radio Shack (TRS-80). La resolución gráfica de estos simuladores de vuelo era primitiva para esos años iniciales de las computadoras personales. Los gráficos del medio ambiente y del instrumental de vuelo estaban compuestos de simples lineas sobre un fondo de color negro.

1982

En el año de 1982 Microsoft Corporation lanzó al mercado la versión 1 del Flight simulator para las computadoras IBM PC compatibles. El programa hacía uso de 4 colores, 8 instrumentos de vuelo y cuatro áreas de escenario que incluían un total de 20 aeropuertos.

1983

En este año la versión 2 del Microsoft Flight Simulator (FS II) fué producida para la computadora Apple II con un mayor número de colores (8) y aeropuertos (80).

1984

Una nueva versión del Microsoft Flight Simulator (FS II) fué reescrita para  las computadora Atari-800 y Commodore 64

1986

SubLogic, la compañía que programa el simulador para Microsoft, lanza al mercado una versión mejorada del FS II para las computadoras Amiga y Atari-ST. Este simulador hacía uso del potencial gráfico mas avanzado de estas computadoras, siendo capaz de una resolución de 320 X 240 pixels (1 pixel = 1 punto en la pantalla), 16 colores y ventanas múltiples. Así mismo proveía con 2 aviones y representaba en el medio ambiente tridimensional un total de cinco áreas con 120 aeropuertos. Ese mismo año Microsoft lanza la misma versión reescrita para la Apple Machintosh pero en blanco y negro

1988

Bruce Artwick deja la compañía subLOGIC y funda la organización Bruce Artwick  (BAO Ltd ). mantiene los derechos de copyright del Simulador de Vuelo. Sublogic por su cuenta desarrolla el programa ATP (Pilot de Aerolínea de Transporte).

En este mismo año, BAO produce la versión 3 del Microsfot Flight Simulator para las computadoras PC. Este simulador era capaz de mostrar 16 colores a una resolución de 640X350 pixels. El simulador se caracterizaba por tener una mejor resolución, mejores paneles de instrumentos, generación de clima y la capacidad de grabado del vuelo y su posterior analisis.

1989

La versión 4 del Microsoft Flight Simulator es producida y se caracteriza por tener mejores modelos de vuelo, clima aleatorio, escenario dinámico y de mejor resolución, sistemas de luces de aproximación en los aeropuertos, entre otros.

1993

La versión 5 del Microsoft Simulator sale al mercado, con una resolución de pantalla de 640X400, 256 colores y un nuevo sistema de coordenadas reales del mundo, mejores paisajes que utilizan texturas fotográficas, edificaciones 3D, modelos de aeroplanos, controles de clima y sonido.

1995

La primera versión en CD-ROM es producida (Versió, 5.1) del Microsoft Flight Simulator. Este simulador mejora las características visuales que incluyen las texturas fotográficas, los efectos visuales atmosféricos y las lineas de costa en los paisajes.

1996

La compañía BAO y el copyright del Flight Simulator es comprada por Microsoft. Bruce Artwick permanece como consultor de Microsfto en los proyectos de simulación de vuelo. En este mismo Año Sublogic es adquirida por Sierra para producir el programa “ProPilot”. A finales de 1996 la primera versión para Microsoft Windows (versión 6) del Microsoft Flight simulator es producida. El programa se caracteriza por tener una resolución de 640X480pixels, una mejora notable en el número de recuadros por segundo, un escenario fotográfico completo y global y nuevos aeroplanos.

1997

Microsoft Flight Simulator 1998 (FS98, Versión 6.1) es producido. El programa es capaz de mostrar gráficos a una resolución de 1280X1024 pixels y colores de 16bit. El simulador incluye el primer modelo de helicóptero, el Bell JetRanger 206B.

1998

La primera versión del Microsoft Combat Flight Simulator (Basado en la segunda Guerra Mundial) es distribuida. Este simulador es basado en el código del Microsfot Flight Simulator. Los modelos de aviones pueden ser intercambiados.

1999

El Microsoft Flight Simulator 2000, versión 7.0 es producida y se caracteriza por tener una elevación del terreno tridimensional, mejores texturas tridimensionales, una base de datos de ayudas para la navegación (Jeppesen) y una mayor cantidad de aviones.

2000

Sale al mercado la versión 2 del Microsoft Combat Flight Simulator (Teatro del Pacífico, Segunda Guerra Mundial)

2001

Empieza la distribución del Microsoft Flight Simulator 2002 (Versión 8.0). La resolución tridimensional es mejorada asi como la generación automática de edificios y vegetación. Se introduce la cabina virtual con instrumentos funcionales, asi como aeropuertos y aviones con Inteligencia artificial (AI) y comunicación con la torre de control. El rendimiento mejora notablemente.

2002

Sale al mercado la versión 3 del Microsoft Combat Flight Simulator (Batalla de Europa, Segunda Guerra Mundial). Se caracteriza por basarse en un nuevo código de programación diferente al del Microsoft Flight Simulator. Contiene cabinas virtuales.

2003

Se produce el Microsoft Flight Simulator 2004 “Cien años de Vuelo” (Versión 9.0) Notables mejoras con respecto a la versión anterior. Mejor controles climáticos y efectos naturales de nubes y colores. Mejores resoluciones de terreno y auto generación de objetos. Aeroplanos controlados por Inteligencia Artificial (AI) se comportan de una manera mas real. Las comunicaciones con la torre de control son mejoradas. Mejores modelos de aviones. Increible performance.

2006

A finales de este año sale al mercado el Microsoft Flight Simulator X (Versión 10.0). Este simulador se caracteriza por tener notables mejoras visuales. Las texturas fotográficas son ahora de alta resolución y abarcan el globo en su totalidad. Las texturas del agua son mejoradas; animación y reflejos de luz son añadidos. Los efectos climáticos son mejorados. La animación de trafico vehicular es añadido en las carreteras principales de las ciudades. La generación de objetos tridimensionales es mejorada asi como el modelo de vuelo de los aeroplanos. Este es el primer simulador distribuido en DVDs.

2009

En el año 2009, Lockheed Martin anunció que habían negociado con Microsoft para comprar la propiedad intelectual (incluyendo el código fuente) del producto Microsoft ESP. Microsoft ESP es la versión de uso comercial del “Flight Simulator X SP2″. El 17 de mayo del 2010, Lockheed anunció que el nuevo producto basado en este código fuente ESP sería llamado “Prepar3D”. Lockheed ha contratado a miembros del equipo original de del estudio ACES para continuar con el desarrollo del producto. La mayoría de “addons” pare el Flight Simulator X trabajan en Prepar3D sin la necesidad de ningún ajuste porque Prepar3D se mantiene compatible con FSX.


Evaluación y Comparación

Características del sistema utilizado para la evaluación de cada uno de los programas de simulación de vuelo listados a continuación:

Procesador: Athlon 64 4200+ Dual Core

Memoria: 3GB RAM

Tarjeta de Video: Nvidia 7550 PCIe with 512MB, 32bit, a una resolución de 1360 X 768 pixel

Nvidia Drivers: Ultima versión

Monitor: 32 inch LCD screen

Disco Duro: ATA 250GB 7200RPM y Serial ATA 150GB Western Digital Raptor X 10,000RPM

Controles: CH Flight Simulator Yoke, CH Flight Simulator Pedals

DirectX: 9.0c

 

En que consistió la prueba:

Utilizamos dos diferentes escenarios:

  1. Despegue, sobre-vuelo y aterrizaje en el aeropuerto Municipal de Frederick, localizado en Maryland, EEUU en una avioneta Cessna 172 durante el día. Se realizaron pasajes a diferente altura con banqueos hacia ambos lados. Sobre-vuelos sobre áreas mas complejas (mayor cantidad de vegetación, edificaciones y otros objetos tridimensionales)
  2. Despegue, sobre-vuelo y aterrizaje en el aeropuerto Internacional Jorge Chávez, localizado en Lima, Perú en una avioneta Cessna 172 durante el día. Se realizaron pasajes a diferente altura con banqueos hacia ambos lados. Sobre-vuelos sobre áreas mas complejas (mayor cantidad de vegetación, edificaciones y otros objetos tridimensionales)

 

Microsoft Flight Simulator 2004 (http://www.microsoft.com/games/pc/flightsimulator.aspx)

Programas adicionales instalados con este simulador: MegaScenery USA: Mid Atlantic

Configuración del simulador: Todos los ajustes fueron colocados al máximo, antialiasing y el filtrado anismotronic fueron activados en la tarjeta de video. Se ajustó la selección de recuadros por segundo (Frame Rate- FPS) en 30.

Resultados Generales: El rendimiento es Impresionante. El simulador fué capaz en toda maniobra de mantener el numero de recuadros por segundo. La calidad y detalle visual fué realmente espectacular. La respuesta de los controles fué precisa en todo momento. La exactitud del terreno tridimensional presenta algunos problemas que son compartidos por la nueva versión de este simulador (Ver la evaluación del Microsoft Flight Simulator X a continuación)

Pese a que el simulador tenía instalado el MegaScenery USA: Mid Atlantic, el vuelo sobre el área de Frederick Maryland no afectó el rendimiento del programa. Aún obtuvimos recuadros por segundo en el rango de 30.

La ventaja de esta versión del Microsoft Flight Simulator es que posee una gran variedad de programas disponibles en el mercado on en forma gratuita que le añaden mayores capacidades: mejoras en los escenarios, aeroplanos, manipulación del clima avanzados, radares, etc.

 

 

Microsoft Flight Simulator X
(http://www.microsoft.com/games/flightsimulatorx/)

Programas adicionales instalados con este simulador: Ninguno

Configuración del simulador: Todos los ajustes de rendimiento fueron colocados al máximo, antialiasing y el filtrado anismotronic fueron activados en la tarjeta de video. Se ajustó la selección de recuadros por segundo (Frame Rate- FPS) en 30.

Resultados Generales: El rendimiento es impresionante pero si utiliza una computadora de última generación. El simulador logró mantener un máximo de 6 recuadros por minuto, bajando en algunas maniobras sobre áreas mas detalladas a 4 recuadros por minuto. Este bajo rendimiento afectó la respuesta de los controles, la cual se volvió muy imprecisa. La calidad y detalle visual son de última generación, pero aparentemente no hacen uso eficaz del ActiveX 9.0c. Investigando algunos artículos en el Internet, se deduce que Microsoft Flight Simulator X ha sido programado y optimizado para hacer uso del ActiveX 10 (Aún no se encuentra siendo distribuido) y la siguiente versión de Microsoft Windows Vista. Como se puede apreciar, el sistema de computadora utilizado en nuestra prueba es mas que adecuado si lo comparamos con la descripción del sistema mínimo o recomendado por Microsoft para usar este programa.

En cuanto al terreno, la exactitud tridimensional del mismo no es tan precisa igual que su predecesor. Pudimos probar que volando desde el aeropuerto Internacional Jorge Chávez con dirección sur, no pudimos divisar el Morro Solar en la costa verde. Dicho accidente geográfico es de suma importancia en esa área de vuelo ya que se presenta como un desafió por su tamaño y antenas instaladas en su plenitud.

Intrigados por los resultados de nuestra prueba, decidimos manipular los ajustes de rendimiento para ver si era posible lograr que los recuadros por segundos, indispensables para una experiencia de simulación adecuada, aumentaran. Sacrificamos muchos de los detalles visuales y pudimos concluir que muchos de los nuevos efectos y optimizaciones tridimensionales características de esta nueva versión del simulador, afectan el rendimiento del mismo. Al eliminar por completo la generación de objetos aleatorios, disminuir a un ajuste mínimo los detalles visuales del agua y disminuir el numero de tráfico de automóviles tridimensionales de este simulador con ajustes a 5%, notamos que los recuadros por segundo aumentaron notablemente aproximándose a 30. Si comparamos las imágenesmínimos con la versión previa del simulador (Flight Simulator 2004), llegamos a la conclusión que verdaderamente no vale la pena invertir en este programa si es que no posee un equipamiento de computo de última generación.

Microsoft publicó una mejora (Flight Simulator X Service Pack 1) para Flight Simulator X que repara varios de los problemas de rendimiento. Esta mejora puede ser descargada desde la página web de FSinsider, una publicación de Microsoft: http://dev.fsinsider.com/downloads/Pages/default.aspx

 

 

XPlane by Laminar Research (http://www.x-plane.com/)

Programas adicionales instalados con este simulador: Ninguno

Configuración del simulador: Todos los ajustes de rendimiento fueron colocados al máximo.

Resultados Generales: Impresionante.

El modelo aerodinámico utilizado por este programa parece ser el mas realista y verídico. La cobertura de terreno y el detalle tridimensional del mismo es mas preciso que los productos de Microsoft. Sin embargo, el aspecto visual de color y detalle fotográfico de la textura del terreno es superior en los productos de Microsoft. En los vuelos de prueba efectuados, la avioneta Cessna 172 respondió adecuadamente a los comandos del piloto. Los despegues, aterrizajes y evoluciones en el aire nos dejaron muy satisfechos con el magnífico rendimiento de este simulador.

 

FlightGear (http://flightgear.paraisoft.com/)

Programas adicionales instalados con este simulador: Ninguno

Configuración del simulador: Todos los ajustes de rendimiento fueron colocados al máximo.

Resultados Generales: Aceptable.

FlightGear es el único simulador gratis de los evaluados en este artículo. FlightGear es un proyecto “Open-source“, de desarrollo cooperativo, para plataformas múltiples. Como se describe en la página web de este simulador, el propósito de FlightGear es el de crear un simulador sofisticado para su uso en el ámbito de la investigación académica y para el desarrollo de ideas interesantes en materia de simulación de vuelo. El programa de simulación FlightGear puede ser expandido y mejorado por cualquier persona interesada en contribuir a su desarrollo.

El vuelo de prueba nos dejó con la impresión que este simulador aún esta en pañales. Tanto el aspecto visual como la respuesta aerodinámica del aeroplano es muy inferior que los otros simuladores evaluados en este artículo. FlightGear es una gran plataforma de aprendizaje para aquellos programadores que deseen involucrarse en el campo del desarrollo de este tipo de programas. El código fuente está disponible en su totalidad en la página web de FlightGear. Una gran ventaja de este simulador es su disponibilidad para su operación en diferentes plataformas de sistemas operativos como: Windows, Mac OSX, Linux, solaris, entre otros.

 

 

Aditamentos: Controles, escenarios, aeroplanos y herramientas

Controles:

  • CH Products fabrica muy buenos y reconocidos controles de vuelo: CH Flight Simulator Yoke, CH Flight Simulator Pedals http://www.chproducts.com
  • Saitek se especializa en la producción de controles de vuelo y periféricos de control para las computadoras. Tiene una serie de palancas de vuelo de alta calidad y realismo. http://www.saitek.com/

Audífonos:

Escenarios:

Aeroplanos:

  • Existe una gran librería de aviones que pueden ser descargado sin costo alguno. La página web www.flightsim.com se dedica a almacenar la librería mas completa de recursos para el aficionado a la simulación de vuelos por computadora.
  • Otras compañias que se especializan en vender aviones adicionales para Microsoft Flight Simulator incluyen:http://www.carenado.com
  • Flight1 incluye aviones como el Commander 112A, Messerschmitt Bf-109G, Cessna 152, Piper Cherokee 180F, Boing 737. http://www.flight1.com/

Herramientas:

  • El programa FS Flight Keeper para Microsoft Flight Simulator 2004 combina seis programas en uno: Una caja negra, una herramienta para planeamiento del clima, un sistema de información de vuelo, un sistema de aproximación a tierra, una mejora de los sonidos virtuales en la cabina y una bitácora de vuelo. http://www.pcaviator.com/shop/viewAProduct.php?pid=633
  • FS Repaint es un excelente programa para repintar los gráficos que componen los aviones 3D para el Microsoft Flight Simulator. Este programa le permite al usuario cambiar el aspecto visual del avión, modificando las insignias y los colores del mismo, mas no los componentes 3D. http://www.pcaviator.com/shop/viewAProduct.php?pid=76
  • EZ-Scenery es un programa que permite facilmente crear nuevos escenarios agregando y borrando objetos en el ambiente 3D de Microsoft Flight Simulator 2004. El programa permite usar las librerias ya existentes de objetos 3D en el programa Flight Simulator 3D y además provee con una libreria adicional de objetos 3D. http://www.pcaviator.com/shop/viewAProduct.php?pid=601
  • Flight Environment es uno de los mejores programas mara mejorar el realismo del ambiente visual del programa Microsoft Flight Simulator 2004. Mejora notablemente las nubes, el agua y el cielo. http://www.flight1.com/products.asp?product=fe2004


Su uso en el entrenamiento y capacitación

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Simulador de Vuelo

El uso de los simuladores de vuelo para computadoras personales se ha convertido en un recurso de bajo costo para ayudar a la instrucción, que se concentra en la seguridad de vuelo, en la práctica de procedimientos y el entrenamiento en conceptos básicos y navegación visual e instrumental.

Estos simuladores ayudan también a mantener la aptitud y mejorar la destreza practicando situaciones específicas que incluyan desperfectos, aspectos climatológicos y distribución del peso en la aeronave.

 

Proyectos

Muchos aficionados a la simulación de vuelo por computadora quieren dar el siguiente paso en su pasatiempo y mejorar el realismo y la experiencia de vuelo modificando los controles, agregando pantallas múltiples y construyendo cabinas completas a escala real. El deseo de estar envueltos y sumergidos en esta experiencia virtual los lleva a iniciar complejos proyectos inimaginables algunos años atrás.

Modified CH Flight Control

Modified CH Flight Control

Como ejemplo se presenta la foto del lado izquierdo en la que se puede observar una modificación que efectué al “CH Flight Simulator Yoke”. La modificación consistió en añadir 5 switches de doble función uno de los cuales incluye 2 luces roja y verde para ser utilizado para el tren de aterrizaje. La modificación también incluye un switch para la activación y desactivación de un mecanismo de reacción de fuerza (Force Feedback) con una luz de encendido. Los dos motores de reacción de fuerza se encuentran sujetados al eje del control en el interior del aparato. Los componentes electrónicos para los switches y para el mecanismo de reacción de fuerza fueron obtenidos de una palanca de juegos Logitech Wingman RumblePad USB. Estas modificaciones efectuadas al “CH Flight Simulator Yoke” añaden la vibración del control que responde a  la interacción del piloto con los controles y la reacción del avión en el medio ambiente virtual. Los botones y luces agregan una dimensión mas de realismo.

 Esta es una lista de recursos en el Internet para aquellos interesados en estos proyectos. 

  • La compañia www.simkits.com se especializa en proveer con partes para la fabricación de cabinas virtuales a escala real.
  • FScockpit.com es una página con varios recursos para el interesado en la construcción de cabinas a escala real.
  • http://home.nc.rr.com/jrhavrilla/ esta es otra página con muy buena información sobre la construcción de las cabinas a escala real.
  • http://www.baron58.com/ Un proyecto de construcción de una cabina virtual del Baron 58

Uno de mis primeros proyectos de simulación lo diseñé empezando en 1988. El proyecto consistía en un prototipo de controles para operar con computadoras personales, un simulador de vuelos a bajo costo para ser utilizado por la Fuerza Aérea del Perú en los primeros años de instrucción.  El aparato poseía una palanca de mandos a escala real, un controlador de potencia y pedales. Todos los aditamentos fueron construidos en acrílico y conjuntamente con el sistema de computadora, teclado y monitor colocados dentro de una cabina construida de madera por el Seman (Servicio de Mantenimiento de la Fuerza Aérea del Perú). Artículo que apareciera en la revista PC World Perú el 22 de Enero de 1992. (Documento Adobe PDF)

 

Enlaces

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 Controles y Aditamentos:

 Revistas:

 

 

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