conocimientos generales de la aeronave i

INSTRUMENTOS DE VUELO

PROFESOR

ALFREDO RUIZ H

LIC DGAC 355

Keep this vent clean

Keep this vent clean

La presión del Pitot.- También es llamada aire de impacto o presión dinámica y está conectada solamente al indicador de velocidad, mientras la presión estática o presión del ambiente está conectada a los tres instrumentos. El tubo pitot.- Es una especie de varilla perfectamente visible en todos los aviones, debe estar situado enfrentando el orificio medidor de la presión con la corriente de aire.  Las tomas estáticas.- Son unos orificios situados en zonas del avión donde el aire está en reposo o muy poco afectado por la velocidad relativa. Normalmente, se lleva una a cada lado del fuselaje. 

Es un medidor de presión, diseñado de modo que pueda transformar la presión del aire en millas por hora, nudos o cualquier otra unidad de velocidad.El indicador de velocidad nos muestra la velocidad con que nuestra aeronave se desplaza en la masa de aire, comparando diferencialmente la presión de aire de impacto con la presión estática; a mayor diferencia de presiones mayor velocidad.

Margen de operación con los Flaps extendidos

Velocidad máxima para deflexión de los Flaps

Velocidad a la cual entraría en perdida, peso máximo, flaps arriba, tren arriba y sin potencia,

Velocidad de perdida en configuración de aterrizaje, peso máximo, flaps extendidos, tren abajo, y sin potencia,

Precaución

Velocidad de

nunca

exceder

Velocidad de crucero estructural máxima

Línea Roja.- VNE, velocidad que no debe excederse.Arco Amarillo.- Margen de precaución dentro de esta velocidad el avión puede resultar dañado caso de encontrarse con fuertes ráfagas verticales.Arco Verde.- Margen normal de operación.Arco Blanco.- Margen normal de operación con los flaps extendidos. Línea Azul.- Nos va a indicar, el mejor régimen de ascenso en caso de falla de un motor en aviones multimotores.

IAS (Indicated Air Speed).- o llamada velocidad indicada, es aquella que es leída directamente en el instrumento. CAS (Calibrated Air Speed).- Son velocidades indicadas (IAS) corregida por factores de error en el sistema indicador esto incluye errores en el instrumento y errores en el sistema estático-pitot que, normalmente, se conocen como errores de posición y/o instalación.El avión puede llevar una tabla de conversiones de velocidades.En la mayoría de los casos dentro de la aplicación practica para aviones pequeños, se ignora este error y se considera que en el campo de la velocidad de crucero, ambas son iguales.Sin embargo, a bajas velocidades próximas a la perdida la diferencia entre la IAS y la CAS puede ser de 10 mph o mayor.

TAS (True Air Speed).- o velocidad verdadera en la que la aeronave se desplaza en la masa de aire. Es la velocidad aérea calibrada corregida por la altitud y la temperatura no estándar (Densidad). La TAS podrá ser calculada mediante el uso del computador de vuelo EAS (Equivalent Air Speed).- Esta es la velocidad CAS corregida por el factor de efectos de compresibilidad del aire. Esta no genera consecuencias por debajo de 250 nudos y 10000 pies.GS (Ground Speed).- o velocidad sobre el suelo o terreno, es la TAS corregida por efectos de viento.

El altímetro es un instrumento indispensable tanto para los vuelos VFR e IFR.El altímetro mide permanentemente la presión atmosférica a través de la toma estática. Su principio de funcionamiento está basado en la variación de presión debido a la altura.El instrumento incluye un sistema mecánico que transforma la indicación de presión en altura, normalmente en pies. 

La cápsula o aneroide está herméticamente cerrada y calibrada a la presión atmosférica estándar al nivel del mar (1,013 Mb. ó 29,92 in Hg. a una temperatura de 15º C). El instrumento cuenta con una ventanilla llamada KOLLSMAN, donde el piloto mediante una perilla tendrá acceso a una escala de presiones y podrá realizar las correcciones de acuerdo a las condiciones existentes en el ambiente o algún reglaje altimétrico proporcionado por el ATC.

Altitud indicada.- Es la altitud que se lee directamente en el instrumento. Altitud calibrada.- Es la altitud indicada corregida por errores de fabricación, posición e instalación.Altitud por presión.- Es la altitud que se muestra cuando el altímetro es calibrado al plano de la presión atmosférica estándar es decir 29.92 in Hg.Altitud por densidad.- Es la altitud por presión corregida por la temperatura no estándar. Altitud verdadera (real).- Es la altura actual de un objeto sobre el nivel medio del mar.Altitud absoluta.- Es la altura de una aeronave sobre la superficie de la tierra.

ALTITUD

DENSIDAD

ESTANDAR

PIES

ºF

Desplace hacia arriba la línea de 90º hasta que se alcance la altitud de presión de 5.000 pies; cruzando directamente desde este punto, esta la altitud (densidad) estándar, para la referida combinación (8.000 pies)

 Las tres más importantes y de uso mundial QFE.- Esta presión es medida directamente por el barómetro del Servicio meteorológico. QNH.- Al seleccionar en la ventanilla de Kollsman la presión de la línea isobárica que pasa por el nivel del mar (SL), debemos leer en el altímetro la elevación del campo QNE.- Es la altitud de presión del campo, es decir la altitud que indicará el altímetro barométrico cuando esté calado a 1013,2 Mb. ó 29,92 in Hg, situado en el aeródromo. 

QFE.- Como la presión de la línea isobárica que, en ese momento, pasa por el aeródromo o punto de la superficie terrestre.Esta presión es medida directamente por el barómetro del Servicio meteorológico.Así pues, cuando tengamos seleccionado QFE en la ventanilla del altímetro y el avión se encuentre en las inmediaciones del campo, el piloto leerá en su instrumento la distancia en pies a la que se encuentra sobre el aeródromo (avión A). Cuando tomo tierra le marcará “0” pies (avión B).

QNHEl avión “A” ha seleccionado en la ventanilla de Kollsman la presión del nivel del mar (SL 1010 Mb.), y el altímetro le está marcando la altitud respecto al nivel del mar, es decir, la distancia vertical entre el avión y el mar.Cuando el avión tome tierra, leerá la elevación del aeródromo, caso del avión “B”.

Al seleccionar en la ventanilla de Kollsman la presión de la línea isobárica que pasa por el nivel del mar (SL), debemos leer en el altímetro la elevación del campo (siempre y cuando el avión se encuentre en el aeródromo, no en vuelo); o lo que es lo mismo, sabiendo la elevación del aeródromo, se coloca en el altímetro y automáticamente leemos en la ventanilla de Kollsman el valor del QNH.

Se define como la altitud de presión del campo, es decir la altitud que indicará el altímetro barométrico cuando esté calado a 1013,2 Mb. ó 29,92 in Hg., situado en el aeródromo

QNE.- Esta altitud sólo coincidiría con la elevación del campo cuando el QNH sea igual a 1013,2 Mb ó 29,92 in Hg. (I.S.A.).

QNE = 29,92 – QFE (todo transformado en altitudes, pies. Ej. El avión está volando con 1013,2 Mb. de presión seleccionada en el altímetro. Se dirige a un aeropuerto para aterrizar, quiere saber el QNE de este aeropuerto deberá aterrizar con el valor de 1013,2 Mb. o el de 29,92 in Hg.en ventanilla. Al tomar tierra, leerá la altitud de presión del campo, que es precisamente el valor del QNE. El valor del QNE es de 340 pies.

En la rampa del aeródromo, al establecer contacto con la torre de control, el piloto pedirá los datos del campo, el controlador le dará la presión QNH que es aquella presión del aeródromo en ese momento corregida al nivel medio del mar (MSL).Recibido el dato, se calara el altímetro. La lectura en ese momento deberá ser exactamente la elevación del campo.Otro procedimiento de comprobar el error del altímetro será pedir el QFE o presión real que existe en el campo, línea de presión que existe en ese momento al nivel del campo.Lógicamente con el QFE ajustado, la lectura del altímetro debería ser de cero.

Cuando se vuele con 1013,2 Mb. ó 29,92 in Hg. en ventanilla, daremos siempre nuestra posición en niveles de vuelo (FL). Corresponde a los pies indicados en el altímetro, quitándole los dos últimos ceros.

Cuando se vuela desde una zona de altas presiones a una de baja presiones, el avión va descendiendo, aunque la altura del nivel de vuelo sea la misma, el altímetro piensa que se ha elevado y así lo registrara, incluso si usted no ha cambiado de altitud, usted intentara entonces hacer bajar el avión a la altitud correcta y realmente estará a baja altura; lo contrario sucedería si el avión volara desde una zona de bajas presiones a una de altas, el altímetro piensa que usted ha descendido y da una lectura demasiado baja.

HLH, High to Low, el altimetro lee High - LHL, Low to High, el altímetro lee Low. “High to low….look out below” “ De lo alto a bajo… mira bien abajo”

Cuando vuele de una zona de altas presiones a otras de bajas presiones, el altímetro piensa que se ha elevado

Cuando vuele de una zona de bajas presiones a otras de altas presiones, el altímetro piensa que usted ha descendido y da una lectura demasiado baja.

La presión atmosférica es proporcional a la temperatura; cualquier variación en la temperatura sobre la estándar, supuesto no hubiese variación en la densidad, modifica la presión y en consecuencia la altura indicada.En un día frío, el avión está más bajo de lo que indica el altímetro; mientras que en un día caliente, el avión está más alto de lo que indica el altímetro Es por ello que los aviones llevan termómetros indicadores de temperatura exterior (OAT: Out Side Air Temperature) para poder calcularlos errores cometidos por el cambio de temperatura.

A baja temperatura elaltímetro lee mas alto

El altímetro da una señal por debajo de su altitud verdadera

Al igual que el altímetro tiene una cápsula barométrica (aneroide), por eso mide el régimen de cambio de presión en lugar de la variación absoluta. La cápsula recibe la misma presión tanto dentro de ella como fuera, pero más lentamente por el exterior, debido a que su entrada se produce por el tubo capilar.La cápsula lleva un tubo que lo conecta al tubo estático del velocímetro y altímetro esto significa que el interior de la cápsula presenta la misma presión estática que la que rodea al avión.El VSI, indica por lo tanto el régimen de cambio de altura, en ascenso o en descenso, normalmente en pies por minuto.

El tubo pitot bloqueado pero el Orificio del drain permanece abiertoPor ello el velocímetro indicara cero

Cuando está bloqueado el tubo pitot pero el orificio de drenaje del tubo permanece abierto, esto causará que la presión en las líneas del indicador de velocidad salga por el agujero del dren haciendo que el indicador de velocidad caiga a cero, esto ocurre frecuentemente cuando existe formación de hielo.

ocurre cuando el tubo pitot y el orificio del dren están bloqueados y la presión de aire que existe dentro de las líneas del indicador de velocidad está atrapada. En esta situación no notaremos grandes cambios de velocidad cuando estemos en vuelo recto y nivelado, pero donde si habrá cambios será en los ascensos y en los descensos ya que el velocímetro se comportará como un altímetro (siempre que estén las tomas estáticas abierta) mostrando un aumento de la velocidad cuando estamos en ascenso y un descenso de la velocidad cuando estemos en descenso.

ERRORES DEL SISTEMA ESTATICO PITOT

El bloqueo de las tomas estáticas causarán error en los tres instrumentos de la siguiente manera:Cuando estamos operando encima de la altitud en la cual se produjo el bloqueo, la velocidad leída será menor que la normal, inversamente ocurrirá cuando operemos por debajo de dicha altitud la velocidad que mostrará el velocímetro será mayor que la real.Ya que el altímetro determina la altitud tomando como información la medición de la presión estática, cuando exista un bloqueo de los puertos el altímetro dejará de funcionar es decir se congelará en la altitud o nivel de vuelo que ocurrió el problema.El CLIMB o VSI también se congelará y la indicación se irá a cero.

Hay tres instrumentos giroscópicos en la aeronave los cuales son:Indicador de actitud u horizonte artificial.Indicador de rumbo o giro direccional.Coordinador de viraje o palo y bola.En muchas aeronaves pequeñas la fuente de poder de estos instrumentos es el sistema de vacío, además de una fuente eléctrica para el coordinador de viraje (palo y bola).El principio de funcionamiento de los instrumentos giroscópicos esta basado en dos conceptos fundamentales que se aplican a los giróscopos: rigidez en el espacio y precesión.

Cualquier cuerpo sometido a un movimiento de rotación, acusa propiedades giroscópicas. Si gira a mucha velocidad, adquiere una rigidez o resistencia a cambiar de posición. Por otro lado su eje tiende a permanecer fijo.El giróscopo que se utiliza en los instrumentos de vuelo consiste en una masa de inercia que se hace girar a mucha velocidad, sujetada a unos ejes que permiten al giróscopo precesionar, o lo que es igual, reaccionar a cualquier fuerza que afecte a su movimiento.El giróscopo se resiste a cualquier esfuerzo que se haga para tratar de modificar su eje de giro o su plano de rotación.El horizonte artificial y el giro direccional aplican esta propiedad.

Si la fuerza que se hace sobre el giróscopo tratando de modificar su eje o plano de rotación, llega a ser suficientemente grande, el giróscopo reacciona, pero lo hace como si el punto de rotación de la fuerza estuviera a 90º desplazado en sentido de giro del punto real de aplicación.

El coordinador o palo y bola hacen uso de esta propiedad.

Instrumentos de Succión.- En los aviones mas economicos, los instrumentos giroscópicos van normalmente accionados a vació, bien por medio de una bomba accionada a motor o por el sistema venturi.Una desventaja del sistema venturi.- Es que su eficacia depende de la velocidad del aire y el tubo venturi produce en si mismo una cierta resistencia aerodinámica.

S

S

G

H

Uno de los mayores enemigos de los instrumentos giroscópicos de succión es el humo de tabaco.

La gomosidad que se origina a partir del humo de los cigarrillos dentro de la cabina, puede provocar, con el tiempo, problemas de funcionamiento.

Los instrumentos giroscópicos funcionan normalmente a una fuerza de succión de 4.0 in Hg (29.92 in Hg. es la presión estándar a nivel del mar). Las 4.0 in Hg. muestran una diferencia relativa entre la presión del aire exterior y el aire en el sistema de vació.Pueden surgir errores por envejecimiento del instrumento y desgaste de sus cojinetes o porque los filtros de aire se hayan obstruido por la suciedad.Una succión pobre significa bajas RPM y una perdida en la eficacia de funcionamiento

Los limites de operación del horizonte artificial y del giro direccional se encuentran entre las 3.8 y 4.2 in Hg, mientras que el indicador de virajes utiliza una succión mas baja, entre 1.8 y 2.1 In Hg.

Normalmente el rango de operación normal de la presión para estos instrumentos es de 4.5 – 5.5 in Hg.

Los giróscopos pueden ser operados por el sistema de vacío o el sistema eléctrico. Muchas de las pequeñas aeronaves usan la combinación de ambos sistemas, para proveer de un sistema alterno en caso falle uno de los sistemas.El coordinador de viraje o palo y bola por lo general son accionados eléctricamente. El sistema de vacío incluye una bomba accionada por el motor del avión la cual provee de energía al indicador de actitud y al giro direccional.Es importante monitorear la presión en el indicador del sistema de vacío durante el vuelo ya que si esta presión baja de los parámetros normales la indicación de los instrumentos que trabajan con ella, no será confiable.

Es el instrumento que censa el movimiento de cabeceo y viraje de la aeronave con respecto a los ejes laterales y longitudinales del avión. Es un instrumento que solo nos mostrará información de cabeceo y banqueo. Usa un horizonte artificial (llamado línea del horizonte) junto a un avión a miniatura (es ajustable verticalmente con una perilla) que describe la posición de la aeronave; también cuenta en el semicírculo superior con unas marcas de viraje, las cuales son fijas e indican la inclinación, 0º 30º 60º 90º, es un instrumento extremadamente preciso.Tiene en el centro un giróscopo que gira en el plano horizontal, montado en dos balancines que permitirán permanecer en el mismo plano sin importar la posición de la aeronave.

La mayor ventaja del direccional es que permite virar directamente a un rumbo sin la discrepancia del adelanto o retrazo necesarios en la brújula magnética, pero hay que ajustarlo con respecto a ella.

También conocido como indicador de rumbo, funciona aprovechando la rigidez en el espacio del giróscopo. En este caso el plano de rotación es vertical. El giróscopo tiene unido a sus ejes una rosa de rumbos. No puede acusar automáticamente la posición del norte magnético, por lo que debe ser ajustado con una brújula magnética.La gran ventaja es que no oscila y proporciona información permanente de rumbos, cuando la brújula magnética proporciona informaciones erróneas. Comparando sus indicaciones con el compás magnético. La precesión máxima tolerada es de 3º cada 15 minutos. Este instrumento es requerido para los vuelos IFR.

El giro direccional precesiona, esto es, se desajusta lentamente y debe ser comprobado cada 15 minutos

Debido a la precesión giroscópica, esta fuerza se desplaza 90º en el sentido del giro, originándose un desplazamiento de la varilla que está fija por un lado con un muelle, el movimiento es transmitido al indicador (palo).

Este instrumento generalmente va asociado con un nivel indicador de derrapes y resbales, que se conoce como “la bola” ambos instrumentos se conocen como palo y bola.La bola.- Llamado también inclinómetro, consiste en tubo de cristal curvado, con líquido en su interior, dentro del cual se desliza libremente una bola de acero o ágata. La bola se desplaza siguiendo las fuerzas centrífugas que afectan al avión. Si los movimientos del avión fueran coordinados, la bola debería permanecer centrada, caso que no lo sea, la bola se desplazaría del centro, indicando un derrape o un resbale, según la fuerza que la afecte.

El palo.- Utiliza el principio de la precesión giroscópica e indica la dirección y el régimen apropiado de cambio de rumbo del avión.El instrumento consta de un giróscopo, con libertad de movimiento en sus ejes lateral y longitudinal, pero rígido con relación al eje vertical.El instrumento está fijo en el panel, por cuanto si el avión se inclina, esta fuerza es transmitida al conjunto del instrumento. El giróscopo está fijo por su eje vertical, y sujeto con una varilla unida a la parte posterior del instrumento, el viraje crea una fuerza sobre el giróscopo.

Interpretación.- El palo indica la dirección y el régimen del viraje. Es decir, si el bastón está caído a la izquierda, el avión está cambiando de dirección a la izquierda, lo mismo si está cambiando a la derecha, estará cambiando de dirección a la derecha.Los virajes estándar se deben hacer de 3º por segundo, lo que exige un tiempo de 360/3 =120 seg. o dos minuto, para completar 360º de viraje.

Normalmente, en un avión se considera que un viraje esta coordinado si mas de la mitad de la bola se encuentra dentro de las señales indicadoras.

En un viraje controlado, la bola permanecerá centrada debido a la fuerza centrifuga compensa la fuerza de gravedad.

No hay suficiente ángulo de viraje para la cantidad de inclinación introducida. La fuerza centrifuga será débil y este desequilibrio lo acusara la bola desplazándose hacia el interior del viraje.

Existe demasiado ángulo de viraje para la cantidad de inclinación introducida. La fuerza centrifuga resulta demasiado fuerte y la bola lo acusara desplazándose hacia el exterior del viraje.

Consiste básicamente en un imán que se orienta según el campo magnético existente en el sitio donde está colocado el avión. La brújula permite conocer el rumbo magnético del avión. Desde los polos magnéticos de la tierra surgen unas líneas magnéticas, o líneas de flujo; los imanes se orientan en la dirección de estas líneas.

EN EL ECUADOR LAS LINEAS DE FLUJO MAGNETICO ESTAN ORIENTADAS DIAGONALMENTE CON RESPECTO AL POLO NORTE GEOGRAFICO, ESTE ERROR ES LLAMADO INCLINACIÓN.

SOBRE EL MISMO POLO LA AGUJA IMANTADA INDICARA HACIA ABAJO.

Son perturbaciones causadas por campos magnéticos producidos por metales y accesorios eléctricos dentro de la aeronave, esto producirá un error en las indicaciones del compás. Aunque todo el error no puede ser completamente eliminado, el piloto hará las correcciones usando una carta de corrección (Placard) que deberá estar en la aeronave, la carta indica la calibración del compás con los radios en ON y en OFF.

El norte magnético y el geográfico no coinciden. Puesto que las cartas de navegación proporcionan el rumbo geográfico entre dos puntos (las cartas de navegación IFR están publicadas con cursos magnéticos) y la brújula indica rumbos magnéticos, se hace necesario corregir esta diferencia, que se llama VARIACIÓN.La variación puede ser ESTE u OESTE, según la posición de ambos polos.

El valor de la variación ha de buscarse en las cartas de navegación.

En las cartas encontraremos dos tipos de líneas:

Líneas Agónicas.- Son líneas que unen puntos de variación magnética 0º.

Líneas Isogonicas.- Son líneas que unen puntos de igual variación magnética.

Podemos concluir, de que variación es la diferencia angular entre el norte geográfico y el norte magnético, la cantidad de variación depende en donde estamos localizados sobre la tierra.

VARIACION ESTE Cuando el Norte Geográfico está a la izquierda del magnético:Rm = Rg – variación este

VARIACION OESTE Cuando el norte geográfico está situado a la derecha del norte magnético.Rm = Rg + variación oeste.

Error de inclinación (viraje).- La brújula se comporta de una forma curiosa cuando el avión inicia un viraje. Depende del rumbo del avión en el momento de iniciar el viraje. Son muy resaltantes cuando el avión está orientado al Sur o al Norte y, prácticamente, no existe error si el avión está orientado al Este u Oeste.De sur a norte.- la brújula se adelanta una vez que se ha iniciado el viraje de la aeronave y se retarda terminando el viraje.De norte a sur.- la brújula se retrasa al viraje iniciado y se adelanta terminando el viraje.

Paradójicamente, la brújula acusa errores de aceleración y deceleración del avión en los rumbos ESTE y OESTE. En estos rumbos, la aceleración tiene consecuencia que la brújula indica mas al norte de lo que está el avión. Mientras que en la deceleración tiene efecto contrario, la brújula indica más al sur. El piloto debe conocer estos errores para su aplicación y para conocer que su brújula está indicando correctamente.Se tiene una ayuda memoria con respecto a la aceleración y deceleración:A ACCELERATEN NORTHD DECELERATES SOUTH

La cámara del líquido deberá estar llena del fluido.El compás deberá tener giro libre.No deberán existir burbujas en el fluido.El compás tendrá que mantener sus rumbos con los equipos eléctricos y radios encendidos.Otros errores.- por otro lado el avión está sometido a meneos o aire turbulento, la brújula indica con error, siendo difícil su lectura.Estas causas han hecho que la brújula sea considerada como instrumento de soporte y sea el giro direccional el indicador de rumbo más utilizado en la aviación.