Come funziona il pilota automatico di un aereo?

Il pilota automatico non "pilota" l'aereo come farebbe un umano: gestisce un anello di controllo chiuso. Prima misura lo stato reale dell'aereo con giroscopi e accelerometri (oggi integrati in unità inerziali a stato solido), il sistema dati aria (altitudine, velocità indicata, numero di Mach) e la posizione via GPS o aiuti radio alla navigazione. Poi confronta questi valori con il riferimento scelto dall'equipaggio — ad esempio mantenere 35.000 ft (10.670 m), seguire la prua 270 o volare a Mach 0,78 — e calcola la correzione necessaria. Infine muove alettoni, equilibratore e timone tramite attuatori servo, oppure, sugli aerei fly-by-wire, invia il comando ai computer di controllo di volo. Il ciclo si ripete decine di volte al secondo.

I sistemi più semplici, tipici dell'aviazione leggera, agiscono su un solo asse: mantengono le ali livellate o una prua. Un pilota automatico a due assi aggiunge il controllo di beccheggio (altitudine e salita o discesa), e un sistema a tre assi aggiunge il timone per coordinare le virate e smorzare l'imbardata. Su un aereo di linea, il pacchetto completo si chiama Flight Guidance System e opera tramite modi: sull'asse laterale può mantenere una prua, seguire una rotta laterale (LNAV) o agganciare un localizzatore; sull'asse verticale può mantenere l'altitudine, una velocità verticale, un profilo di discesa calcolato (VNAV) o un sentiero di discesa. L'autothrottle completa il sistema regolando la spinta per mantenere la velocità o l'impostazione di potenza selezionata.

In un volo di linea, il pilota automatico viene inserito poco dopo il decollo e disinserito prima di toccare terra, tranne negli avvicinamenti di categoria II o III, nei quali i sistemi ridondanti di un aereo certificato possono condurlo fino al suolo e mantenerlo sulla linea centrale della pista durante la corsa di atterraggio. L'equipaggio non smette mai di lavorare: programma l'FMS, seleziona le altitudini e le velocità autorizzate dal controllo del traffico aereo, verifica che ogni modo attivo sia quello previsto, ed è pronto a disconnettere e pilotare manualmente se qualcosa non va. Il decollo viene sempre effettuato manualmente. Le autorità regolatorie richiedono inoltre che ogni guasto del sistema produca una disconnessione chiara e che le forze di comando residue restino controllabili, affinché il pilota possa riprendere il controllo in sicurezza.