instrumentos bÁsicos de vuelo
TRANSCRIPT
INSTRUMENTOS BÁSICOS DE VUELO. A bordo de la aeronave
Los instrumentos básicos de vuelo son aquellos que nos informan de la altura y velocidad del avión, su altitud con respecto al suelo sin necesidad de tomar referencias, si está en ascenso, descenso o nivelado, y en que dirección vuela.
Estos instrumentos básicos, salvo la brújula, se suelen dividir en dos grupos: los que muestran información basándose en las propiedades del aire (anemómetro, altímetro, y variómetro) y los que se basan en propiedades giroscópicas (indicador de actitud, indicador de giro/viraje, e indicador de dirección). Cada uno de estos instrumentos tiene su capítulo correspondiente dentro de esta sección, pero antes es conveniente comprender que se entiende por propiedades del aire y propiedades giroscópicas.
ALTÍMETRO.
El altímetro es un barómetro que muestra los cambios de presión traducidos en altitud, normalmente pies.
Su funcionamiento se basa en la propiedad de que la presión atmosférica es inversamente proporcional a la altura: "a mayor altura menor presión y viceversa"
El altímetro muestra la altura a la cual está volando el avión. El hecho de que sea el único aparato que indica la altitud del aeroplano hace del altímetro unos de los instrumentos más importantes. Para interpretar su información, el piloto debe conocer sus principios de funcionamiento y el efecto de la presión atmosférica y la temperatura sobre este instrumento.
2.3.1 Principios de operación.
El altímetro es simplemente un barómetro aneroide que, a partir de las tomas estáticas, mide la presión atmosférica existente a la altura en que el avión se encuentra y presenta esta medición traducida en altitud, normalmente en pies. "la presión disminuye con la altura".
2.4 VARIÓMETRO.
El variómetro es un instrumento sensible a la presión que indica la tasa o régimen de ascenso/descenso del avión en pies por minuto.
Su funcionamiento está basado en la contracción/expansión de un diafragma o membrana por la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la misma.
El variómetro o indicador de velocidad vertical muestra al piloto dos cosas: a) si el avión está ascendiendo, descendiendo, o vuela nivelado; b) la velocidad vertical o régimen, en pies por minuto (f.p.m), del ascenso o descenso. Este instrumento también se denomina abreviadamente VSI (Vertical Speed Indicator).
2.4.1 Principios de operación.
El principio de funcionamiento de este aparato, similar al del altímetro, está basado en la contracción/expansión de un diafragma o membrana debido a la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la misma. Aunque este instrumento funciona por presión diferencial, únicamente necesita recibir la presión estática.
2.5 ANEMÓMETRO.
Anemómetro
El anemómetro indicador de la velocidad del vuelo, también denominado ASI (Airspeed Indicador).
En principio el anemómetro mide la diferencia entre la presión atmosférica del aire en reposos y la presión dinámica ejercida por el aire de impacto cuando entra en el sistema del tubo pitot
El indicador de velocidad aerodinámica o anemómetro (fig.2.5.1) es un instrumento que mide la velocidad relativa del avión con respecto al aire en que se mueve, e indica esta en millas terrestres por hora "m.p.h.", nudos "knots" (1 nudo=1 milla marítima por hora), o en ambas unidades. (1)
En los manuales de operación no hay casi ninguna maniobra que no refleje una velocidad a mantener, a no sobrepasar, recomendada, etc. además de que la
mayoría de los números, críticos y no tan críticos, con los que se pilota un avión se refieren a velocidades: velocidad de pérdida, de rotación, de mejor ascenso, de planeo, de crucero, de máximo alcance, de nunca exceder, etc.
Para el piloto, este instrumento es uno de los más importantes, quizá el que más, puesto que aquel puede servirse de la información proporcionada para:
a. Limitar: por ejemplo no sobrepasar la velocidad máxima de maniobra.b. Decidir: por ejemplo cuando rotar y cuando irse al aire en el despegue.c. Corregir: por ejemplo una velocidad de aproximación incorrecta.d. Deducir: por ejemplo que el ángulo de ataque que mantiene es muy elevado.e. etc..
En resumen, el anemómetro puede ser un magnífico auxiliar durante todas aquellas maniobras donde sea especialmente necesario el mejor control del ángulo de ataque, porque tal como se dijo en un capítulo anterior, este instrumento proporciona al piloto la mejor medida de dicho ángulo.
2.5.1 Principios de operación.
El indicador de velocidad es en realidad y básicamente un medidor de diferencias de presión, que transforma esa presión diferencial en unidades de velocidad. La diferencia entre la presión total proporcionada por el tubo de pitot (Pe+Pd) y la presión estática (Ps) dada por las tomas estáticas, es la presión dinámica (Pe+Pd-Pe=Pd), que es proporcional a 1/2dv² y que adecuadamente convertida a unidades de velocidad es la que muestra el anemómetro.
El indicador de velocidad proporciona una medida de la presión aerodinámica (1/2dv²) de una manera conceptual fácil de entender (en forma de velocidad) y además una primera aproximación de la velocidad de desplazamiento del aeroplano sobre la superficie (Ground Speed).
INDICADOR DE ACTITUD.
El indicador de actitud, también llamado horizonte artificial, es un instrumento que muestra la actitud del avión respecto al horizonte. Su función consiste en proporcionar al piloto una referencia inmediata de la posición del avión en alabeo y profundidad; es decir, si está inclinado lateralmente, con el morro arriba o abajo, o ambas cosas, con respecto al horizonte. La incorporación del horizonte artificial a los aviones ha sido fundamental para permitir el vuelo en condiciones de visibilidad reducida o nula.Este instrumento opera en base a una propiedad giroscópica, concretamente la de rigidez en el espacio.
Lectura.
Al comportarse visualmente igual que el horizonte real, no exige al piloto esfuerzo para su interpretación; no obstante conviene tener en cuenta algunos detalles.
En primer lugar, y mediante el botón giratorio de ajuste, con el avión recto y nivelado, el piloto debe alinear las alas del avión en miniatura con la barra que representa el horizonte artificial para tener una referencia inicial. Un ajuste más fino se puede hacer teniendo en cuenta la carga y centrado de la misma en el avión. Se ha de tener en cuenta que el indicador de actitud no refleja directamente si el aeroplano está en vuelo recto y nivelado o ascendiendo o descendiendo; lo único que hace es indicar la posición del avión con respecto al horizonte. Por ejemplo, con el avión cargado en la parte trasera, su actitud de vuelo recto y nivelado será con el morro un poco más alto de lo normal; con esta actitud de morro arriba el horizonte queda un poco por debajo, lo cual debe traducirse en poner el avioncito por encima del horizonte de referencia.
La escala graduada del semicírculo superior representa los grados de alabeo del avión y la lectura de la cantidad en si mismo no debe ofrecer problemas. Pero en algunos instrumentos, la escala se mueve en dirección opuesta a la cual el avión está realmente alabeando y esto puede confundir a los pilotos en cuanto a determinar hacia donde se está produciendo el alabeo. En estos casos, la escala solo debe ser utilizada para controlar el número de grados de alabeo, determinandose la dirección por la posición de las alas del avión miniatura con respecto al horizonte de referencia.
El horizonte artificial es un instrumento que muestra la actitud del avión respecto al horizonte.
Proporciona al piloto una referencia inmediata de la posición del avión en alabeo y profundidad.
Este instrumento opera en base a la propiedad giroscópica de rigidez en el espacio.
El horizonte artificial consta de un giróscopo de rotación horizontal que tiene fijada una esfera visible con una barra horizontal de referencia a la altura del eje de giro. La rotación del giróscopo la proporciona el sistema de succión.
INDICADOR DE DIRECCIÓN.
También llamado direccional giroscópico o direccional, este instrumento proporciona al piloto una referencia de la dirección del avión, fácilitándole el control y mantenimiento del rumbo.
El desplazamiento de un lugar a otro en avión, se realiza a través de una ruta aérea previamente elaborada, la cual se compone de uno o más tramos, en los cuales para
llegar de un punto al siguiente ha de seguirse una determinada dirección o rumbo, es decir, el piloto debe "navegar" a través del aire para seguir esa ruta.
Su funcionamiento se basa en la propiedad de rigidez en el espacio que tienen los giróscopos (Ver 2.2.2).
Lectura.
La lectura de este instrumento es muy sencilla y no tiene dificultades; la dirección del avión se muestra enfrentada a una marca frente al morro del pequeño avión, o en su caso con una marca en la ventanilla.
No obstante, se ha de tener en cuenta lo siguiente: Este instrumento precesiona, es decir se desajusta, y además no tiene cualidades magnéticas por lo que no detecta por si solo la posición del norte magnético. Por ambas razones, el piloto debe chequearlo periódicamente con la brújula y ajustarlo si es necesario mediante el botón giratorio, especialmente tras realizar maniobras bruscas o giros prolongados. Este ajuste debe hacerse siempre con el avión en vuelo recto y nivelado y con la brújula estable.
El direccional proporciona al piloto una referencia constante de la dirección del avión.
Sus indicaciones son más precisas y fiables que las de la brújula. Alineado con la brújula proporciona una indicación exacta y estable del rumbo
magnético del avión. Su funcionamiento se basa en la propiedad de rigidez en el espacio de los
giróscopos. Esta compuesto de un giróscopo de rotación vertical y una rosa de rumbos
giratoria. El rumbo se lee en la marca vertical enfrentada al morro del avión miniatura, y
en algunos giróscopos más antiguos en una ventanilla similar a la de la brújula. Puesto que este instrumento precesiona, debe ser ajustado de forma regular
con la lectura de la brújula.
El ajuste con la brújula debe realizarse siempre con el avión recto y nivelado.
BRÚJULA.
La brújula, también llamada compás magnético, es un instrumento que al orientarse con las líneas de fuerza del campo magnético de la tierra, proporciona al piloto una indicación permanente del rumbo del avión respecto al Norte magnético terrestre. Este instrumento es la referencia básica para mantener la dirección de vuelo.
Errores en la lectura de la brújula.
La brújula está sujeta a errores provocados por la aceleración, la desaceleración y la curvatura del campo magnético terrestre en especial en altas latitudes. También suele oscilar, converger o retrasarse en los virajes y su lectura es especialmente difícil durante turbulencias o maniobras.
Los errores de tipo físico se deben principalmente a la fricción del liquido sobre la rosa de rumbos, a la falta de amortiguación de este líquido, o porque el propio líquido forma remolinos debido a turbulencias o maniobras bruscas. Estas circunstancias provocan balanceos y oscilaciones en la brújula que dificultan su lectura.
Con independencia de los errores físicos, lo que más complica la navegación con la brújula son los errores de tipo magnético. Estos se conocen como errores debidos a la inclinación (viraje) y a la aceleración o desaceleración.
La brújula es la referencia básica para mantener la dirección de vuelo. Al orientarse con el campo magnético terrestre proporciona una indicación
permanente del rumbo del avión. Un imán tiene dos centros de magnetismo donde la fuerza se manifiesta con
mayor fuerza. Estos centros se denominan polo Norte y polo Sur. La tierra se comporta como un imán gigantesco, aunque sus polos magnéticos
no coinciden exactamente con sus polos geográficos.
INDICADOR DE VIRAJE/COORDINACIÓN.
Este aparato consta realmente de dos instrumentos independientes ensamblados en la misma caja: el indicador de viraje y el indicador de coordinación de viraje.
Este fue uno de los primeros instrumentos usados por los pilotos para controlar un aeroplano sin referencias visuales al suelo o al horizonte. El indicador de viraje tenía la forma de una gruesa aguja vertical o "bastón" y el indicador de coordinación consistía en una bola dentro de un tubo, recibiendo por ello la denominación de "bola". Al conjunto del instrumento se le denominaba "bastón y bola".
Hoy en día el indicador de viraje tiene la forma del perfil de un avión en miniatura, y el indicador de coordinación sigue teniendo la misma presentación mediante una bola. El instrumento en su conjunto recibe el nombre de coordinador de giro (turn coordinator), aunque la denominación coloquial "bastón y bola" se sigue empleando de forma indistinta, puesto que ambos instrumentos muestran la misma información pero de forma diferente.
Como casi siempre, la nomenclatura es amplia, a veces confusa y no siempre acertada. Al indicador de viraje también se le denomina indicador de inclinación, indicador de giro, o "bastón". Al indicador de coordinación de giro, se le denomina a veces inclinómetro, indicador de resbales y derrapes, indicador de desplazamiento lateral, o "bola".
Indicador de viraje.
El indicador de viraje, en forma de avión miniatura o de "bastón", muestra si el avión está girando, hacia que lado lo hace y cual es la velocidad angular o ratio del viraje.
Otra función del indicador de viraje consiste en servir como fuente de información de emergencia en caso de avería en el indicador de actitud (horizonte artificial), aunque este instrumento no dé una indicación directa de la actitud de alabeo del avión. Conviene tener claro que el horizonte artificial señala la inclinación (alabeo) del avión en grados mientras que el bastón indica en grados el régimen de viraje: son dos cosas distintas.
Coordinador de viraje o bola.
La dirección de movimiento de un avión no es necesariamente la misma a la cual apunta su eje longitudinal, o lo que es lo mismo, el morro del avión. Es más, los aviones disponen de mandos separados e independientes para controlar la dirección de vuelo (alerones) y el punto adonde enfila el morro del avión (timón de dirección).
Instrumentos de vuelo [ edit ]
Mayoría de los aviones regulado tiene estos instrumentos de vuelo:
Altímetro [ edit ]
El altímetro muestra la altitud de la aeronave por encima del nivel del mar mediante la
medición de la diferencia entre la presión en una pila de cápsulas aneroides dentro del
altímetro y la presión atmosférica obtenido a través de la estáticadel sistema. Es ajustable para
la presión barométrica local que debe ser configurado correctamente para obtener una lectura
precisa de altitud. A medida que la aeronave asciende, las cápsulas se expanden y las caídas
de presión estática, haciendo que el altímetro para indicar una altitud más alta. El efecto
contrario se produce al descender. Con el avance de la aviación y el aumento de la altura del
techo de la línea altímetro tuvo que ser modificado para su uso tanto en altitudes más altas y
más bajas. Por lo tanto, cuando las agujas se indica altitudes más bajas es decir, la primera
operación de 360 grados de los punteros se delineados por la aparición de una pequeña
ventana con líneas oblicuas advirtiendo al piloto que se encuentra más cerca al suelo.Esta
modificación se introdujo a principios de los años sesenta después de la recurrencia de
accidentes aéreos causados por la confusión en la mente del piloto. A mayor altura se des-
aparecer la ventana.
Indicador de actitud [ edit ]
El indicador de actitud (también conocido como un horizonte artificial ) muestra la relación
de la aeronave para el horizonte. A partir de este el piloto puede decir si las alas son de
nivel y si el morro de la aeronave está apuntando por encima o por debajo del
horizonte. Este es un instrumento primordial de vuelo por instrumentos y también es útil en
condiciones de poca visibilidad. Los pilotos están entrenados para usar otros instrumentos
en combinación deberían el instrumento o su poder fallar.
Indicador de velocidad aérea [ editar ]
El indicador de velocidad indica la velocidad de la aeronave (por lo general en nudos )
con respecto al aire circundante. Funciona mediante la medición de la presión ram-air
en la aeronave tubo pitot . La velocidad indicada debe ser corregido para la densidad
del aire (que varía con la altitud, la temperatura y la humedad) con el fin de obtener la
velocidad verdadera, y para las condiciones del viento con el fin de obtener la
velocidad con respecto al suelo.
Compás magnético [ edit ]
La brújula muestra la partida relativa de la aeronave hacia el norte
magnético. Mientras confiable en el nivel de vuelo constante que puede dar
indicaciones confusas cuando girar , subir, bajar, o acelerando debido a la
inclinación del campo magnético de la Tierra. Por esta razón, el indicador de
rumbo también se utiliza para la operación de aeronaves. Para los propósitos de
navegación, puede ser necesario para corregir la dirección indicada (que apunta a
un polo magnético) con el fin de obtener la dirección de la verdadera norte o sur
(que apunta al eje de la Tierra de la rotación).
Rumbo indicador [ edit ]
El indicador de rumbo (también conocido como el giro direccional, o DG, a
veces también llamado el girocompás, aunque por lo general no en las
aplicaciones de la aviación) muestra la aeronave de partida con respecto al
norte magnético. Principio de operación es un giroscopio en movimiento, y
por lo tanto está sujeto a errores de deriva (llamado precesión) que deben ser
corregidos periódicamente por la calibración del instrumento para la brújula
magnética. En muchos aviones avanzados (incluyendo casi todos los aviones
de reacción), el indicador de rumbo es reemplazado por un indicador de
situación horizontal (HSI), que proporciona la misma información de partida,
sino que también ayuda a la navegación.
Indicador de velocidad vertical [ edit ]
El VSI (también llamado a veces un variómetro , o la tasa de indicador de
ascenso) detecta el cambio de presión de aire, y muestra que la
información para el piloto como una tasa de ascenso o descenso en pies
por minuto, metros por segundo o nudos.
Panel de instrumentos adicionales que no se pueden encontrar en
aviones más pequeños
Indicador de desviación de rumbo [ edit ]
El CDI es un instrumento utilizado en aviónica navegación de la
aeronave para determinar la posición lateral de la aeronave en
relación con una pista, que puede ser proporcionado por un VOR o
un sistema de aterrizaje por instrumentos .
Este instrumento también puede estar integrado con el indicador de
rumbo en un indicador de situación horizontal .
Radio Indicador Magnético [ edit ]
La RMI es generalmente acoplada a un radiogoniómetro
automático (ADF), que proporciona soporte para una
sintoníafaro no direccional (NDB). Si bien las pantallas ADF
simples pueden tener una sola aguja, un RMI típico tiene dos,
junto a diferentes receptores ADF, lo que permite determinar la
posición con un solo instrumento.
Instrumentos de navegación[editar código]
Brújula aeronáutica.
Son los instrumentos esenciales para poder orientarse y seguir la ruta deseada por parte del piloto.
Brújula[editar código]
La brújula o compás permite al piloto conocer el rumbo de la aeronave. En muchas ocasiones, la
brújula se complementa con un giróscopo, cuyo movimiento es más estable y preciso que el del
compás.
Indicador de rumbos o HI (heading indicator)[editar código]
Indicador de rumbos de una avioneta Cessna 172.
El indicador de rumbo, o giroscopio direccional, proporciona al piloto la dirección del avión
en grados magnéticos. Antiguamente también se usaba la brújula, pero debido a que ésta se ve
afectada por las variaciones magnéticas y si el viento es turbulento se vuelve aún menos precisa,
por lo que ha quedado como un elemento obligatorio pero de uso en caso de fallo de otros
instrumentos o como complemento a otros. El indicador de rumbo es muy preciso (aunque se ve
afectado por la precesión) y da al piloto una indicación mucho más fácil de interpretar, aunque
como todos los aviones disponen también de la brújula, con ella cual se toma referencia para
ajustar el giro direccional.
Este instrumento, al funcionar sobre la base de un giróscopo, permite eliminar los defectos de la
brújula magnética, entre otros la inexactitud en viraje. Suele accionarse con vacío en motores de
émbolo, o bien eléctricamente. Es ajustable por parte del piloto para compensar con la brújula
magnética. Constituyó la base del primer piloto automático, el Sperry. Erróneamente se le suele
llamar giro-compás, aunque éste es un dispositivo de navegación marítima.
ADF (Automatic Direction Finder)[editar código]
Indicador del ADF, en la parte inferior la frecuencia activa de una NDB y la frecuencia en espera, o standby.
Es el primero de los instrumentos de radionavegación que se montó desde los años 1930 en los
aviones, se basa en captar la máxima intensidad de una señal de baja frecuencia y de gran
alcance de una emisora NDB (Non-Directional Beacon) en tierra, su aguja indicará la dirección a
dicha estación. Al captar la siguiente frecuencia (ver imagen) señalará la dirección de esta otra. Por
triangulación sobre un mapa en el que figuran las emisoras NDB se puede conocer la posición en
ese instante.
DME (Distance measuring equipment)[editar código]
Receptor DME (superior) junto con un receptor ADF (inferior).
El equipo medidor de distancia, basado en el fundamento del tiempo de respuesta de la señal de
radar, aportó la gran ventaja de que proporcionaba la distancia a la emisora cuya frecuencia se
había seleccionado, mediante el cálculo de la diferencia de las señales pulsatorias de alta
frecuencia.
CDI (Course Deviation Indicator)[editar código]
Pantalla del CDI, mostrando un posicionamiento del avión a la derecha (triángulo amarillo) y hacia el rumbo 360º,
coincidente con la siguiente estación (indicación sobre el triángulo de «TO», es el código de la siguiente
estación VOR).
Este dispositivo, basado en señales de muy alta fecuencia (VHF), y por tanto de alcance menor, se
apoya para su funcionamiento en las antenas VOR(VHF Omnidirectional Range). Aporta sobre los
anteriores la particularidad de que permite saber al piloto si se encuentra a la derecha, a la
izquierda o centrado sobre el radial (rumbo a o desde la emisora VOR).
ILS (Instrumental Landing System)[editar código]
Funcionamiento del ILS: en la imagen izquierda la aeronave posee una senda de aproximación con altura escasa y
desviada a la derecha del eje de la pista; en la derecha se muestra una senda centrada y con la altura adecuada.
El sistema de aterrizaje instrumental (en inglésInstrumental Landing System) es un sistema
fundamental para las fases de aproximación y aterrizaje en condiciones de vuelo instrumental
(IFR), especialmente de baja visibilidad (niebla, noche, problemas de visibilidad en cabina, etc.), ya
que a diferencia de los anteriores dispositivos, que solo indican rumbos, éste nos indica el ángulo
de descenso correcto además de la alineación con el eje de la pista.
Piloto automático (AUTOPILOT o Automatic pilot)[editar código]
Piloto automático simple de una Piper Comanche, con los ajustes de alabeo (roll),cabeceo (pitch) y altitud.
El sistema de piloto automático fue desarrollado en la década de 1930 por Elmer Sperry. Es una de
las claves que permitieron el gran desarrollo de la navegación a larga distancia, ya que posibilita
automatizar el pilotaje manteniendo el rumbo, la altitud y la velocidad durante largos períodos de
tiempo, descargando al piloto de esta tarea, para poder concentrarse en la navegación y la
supervisión de los sistemas, especialmente del motor, así como de las comunicaciones.
Sistema de gestión de vuelo (Flight Management System)[editar código]
Sistema de gestión de vuelo de unAirbus A320 en la posición del copiloto.
El sistema de gestión de vuelo (también conocido por FMS, acrónimo de la denominación en
inglés Flight Management System), en realidad un potente ordenador, permite programar la ruta y
volarla manualmente o mediante el piloto automático, además de calcular una gran cantidad de
variables de la aeronave, entre las cuales las relativas a la operación de los motores, la gestión del
combustible, y todos los cálculos imaginables con respecto a la navegación y el vuelo de la
aeronave. El FMC (Flight Management Computer), o FMS, nombre este último más adecuado por
referirse a todo el complejo en su totalidad, recibe información de prácticamente todos los
instrumentos del avión. Los datos cartográficos e información referente a procedimientos de
navegación, se insertan electrónicamente en el ordenador central, de la misma forma en que se
renuevan las cartas de navegación, aproximación, despegue e información aeroportuaria,
cambiando las hojas de papel usadas y sustituyéndolas por las nuevas.
No obstante, este sistema, por razones de redundancia, se sigue utilizando escrupulosamente. La
seguridad aérea no puede depender de sistemas electrónicos que puedan fallar.