El sistema de pruebas Hardware-in-the-Loop (HIL) para controladores de motores es una plataforma de verificación de última generación diseñada para sistemas de control digital de motores de plena autoridad (FADEC). Al integrar la simulación en tiempo real de alta fidelidad con el hardware de control físico, proporciona un entorno de pruebas completo para los controladores electrónicos del motor (EEC) y las unidades de gestión de la salud del motor (EMU). Como etapa indispensable en el desarrollo de FADEC, el sistema permite validar en profundidad las estrategias de control, los mecanismos de tolerancia a fallos, los algoritmos de diagnóstico y los circuitos de interfaz, al tiempo que soporta simulaciones en bucle cerrado del funcionamiento del motor y procesos de prueba automatizados. Todo ello garantiza la fiabilidad y seguridad de los futuros sistemas de propulsión de aeronaves.

Dentro del marco HIL, las unidades de control reales, como el EEC o la EMU, se colocan en un bucle de prueba, mientras que los objetos controlados -como motores, sensores o sistemas de combustible- se modelan en un ordenador de simulación en tiempo real. Al incorporar interfaces físicas de E/S, la plataforma transforma los modelos digitales en entornos de simulación compatibles con el mundo real. Este enfoque permite a los ingenieros reproducir la dinámica del sistema de combustible, las señales de los sensores, las respuestas de los actuadores y los escenarios de vuelo completos, lo que posibilita una validación precisa del bucle cerrado en condiciones casi realistas.

La misión principal del sistema es proporcionar una verificación exhaustiva de las tecnologías FADEC. Valida la corrección de las leyes y la lógica de control, la robustez de las pruebas incorporadas (BIT) y las estrategias de recuperación de fallos, así como la fiabilidad de los circuitos de interfaz. Con esta capacidad, los desarrolladores pueden llevar a cabo rápidamente la validación del concepto y la evaluación del sistema en las primeras fases del diseño, reduciendo tanto los riesgos como los costes del ciclo de desarrollo.

Técnicamente, el sistema presenta ventajas significativas. Construido sobre la plataforma de verificación integrada SIVB, aprovecha la tecnología de simulación multinúcleo en tiempo real para lograr simulaciones semifísicas de alta fidelidad de sistemas dinámicos no lineales complejos. Admite una amplia gama de tipos de señales, como LVDT, RVDT, termopares, velocidad, caudal, nivel de líquido, señales discretas y señales analógicas, replicando con precisión los comportamientos de sensores y actuadores del mundo real. Además, la plataforma es compatible con los protocolos de bus ARINC429, RS422, ARINC664 y Ethernet, lo que proporciona una cobertura completa de los modernos estándares de comunicación de aviónica.

Funcionalmente, la solución ofrece una arquitectura completa de extremo a extremo. La plataforma host se encarga de la gestión de recursos, la configuración de parámetros, la supervisión de estados, el registro de datos, la reproducción y la generación automática de códigos. El sistema de simulación en tiempo real realiza el modelado matemático y la ejecución de secuencias de comandos para motores, sensores y sistemas de combustible, gestionando todos los canales de control de E/S. El módulo de acondicionamiento de señales garantiza una adaptación eléctrica precisa entre la plataforma de simulación y el controlador. Un sistema dedicado de inyección de fallos permite la simulación de fallos de sensores, mal funcionamiento de actuadores, errores de comunicación de bus y anomalías de alimentación, validando el diseño tolerante a fallos del hardware y software EEC/EMU. Además, la unidad de simulación de potencia reproduce las condiciones de suministro eléctrico de la aeronave tanto en modo normal como en modo de fallo, verificando la estabilidad y resistencia del controlador.

La plataforma también cuenta con un sistema de interacción hombre-máquina que facilita el manejo de la palanca del acelerador y la visualización intuitiva de los datos de las pruebas, lo que permite a los ingenieros realizarlas con mayor eficacia e interpretar los resultados con mayor claridad. Esto no solo mejora la seguridad y la eficiencia de los experimentos, sino que también acorta la distancia entre las condiciones de laboratorio y los entornos de vuelo del mundo real.

La solución de verificación HIL de motores ya se ha implantado con éxito en el desarrollo y las pruebas de los controladores de motores CXX-1000 y CXX-2000, demostrando su adaptabilidad y escalabilidad en ingeniería. Como infraestructura fundamental para futuras investigaciones sobre FADEC, esta solución seguirá impulsando avances en las tecnologías de control de motores y acelerando el progreso hacia sistemas de propulsión de aeronaves más avanzados y autónomos.