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Instrumentos

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICAUNIDAD PROFESIONAL TICOMN

Ingeniera Aeronutica

Laboratorio de operaciones

Practica 1

Instrumentos de vuelo

IntroduccinEn una aeronave es de vital importancia el saber algunos aspectos de la aeronave o del medio que nos rodea, esto es posible con la ayuda de los instrumentos de vuelo. Una de sus clasificaciones es la siguiente: los de pilotaje, los de control del motor y los de navegacin.DesarrolloPara los instrumentos de navegacin se les tiene dos clasificaciones:a) Instrumentos basados en la medicin de presin.b) Instrumentos basados en las propiedades giroscpicas.Junto a estas dos grandes familias hay otros instrumentos que son clasificados normalmente como otros instrumentos e indicadores, ya que su principio de funcionamiento puede variar de unos tipos a otros, tambin se incluyen los instrumentos del motor.a) Instrumentos basados en la medicin o cambios de presin del aire. Estos son:- Velocmetro, o indicador de velocidad.- Altmetro, o indicador de altura.- Varimetro, o indicador del rgimen de cambio de altura, en ascenso o descenso.Cabe recordar que segn el teorema de Bernoulli, la suma de la presin estticay la presin dinmica debe ser siempre una constante, e igual a la presin total.El fundamento de trabajo de estos instrumentos consiste en disear unos aparatos capaces de proporcionar informacin del movimiento del avin en el seno de la masa de aire. Estas mediciones se realizan mediante el tubo Pitot, y las tomas o medidores de presin esttica.Recordamos que el mecanismo bsico de cada uno de ellos est estrechamente unido, por lo tanto, por razones de simplicidad de dibujo, se utilizar un mismo tipo de mecanismo para diferentes aplicaciones acondicionado para presentar la informacin, aunque en la realidad, cada uno de stos tendr algunas sutilezas particulares que lo identifica.El tubo de PitotEs una especie de tubo perfectamente visible en todos los aviones. Debe estar sitiado enfrentando el orificio medidor de la presin con la corriente de aire. Para los aviones que vuelan en zonas sumamente fras, con formacin de hielo, estos llevan instalada una resistencia elctrica sobre el mismo para evitar la formacin de hielo en la abertura de entrada de aire. Las tomas estticas son unos orificios situados en zonas del avin donde el aire est en remanso, o muy poco afectado por la velocidad relativa. Estas tomas pueden obturarse por suciedad, polvo o por cualquier objeto extrao. Su comprobacin formar parte de la inspeccin de pre-vuelo. En el caso de que la toma de presin quedara obturada, no sera posible obtener indicaciones reales de los instrumentos de presin. En este modelo las tomas estn dentro de la cabina del avin.El velocmetro o indicador de velocidadEs un medidor de presin, diseado de modo que pueda transformar en km/h, millas/h, nudos/h, o cualquier otra unidad de velocidad. El sistema utiliza las tomas estticas para medir Ps; el sistema de pitot para medir Ps+Pd (presin total). Un diafragma baromtrico, y el indicador propiamente dicho.Dentro de la cpsula baromtrica, el sistema pitot introduce la presin total (Ps+Pd), por el orificio de presin esttica, se hace llegar la presin Ps. La cpsula se dilata exclusivamente por el efecto Pd (presin dinmica), ya que las presiones estticas se anulan al estar dentro y fuera de la cpsula. Matemticamente:Ps+Pd= PtSe conoce Ps y Pt, luego:Pd= Pt-Ps = V2.Por lo tanto, la dilatacin de la cpsula est midiendo el valor de V2 permanentemente. Es importante mencionar que son dos los factores que influyen en la medicin: densidad y velocidad del aire. Una indicacin de 90 nudos, por ejemplo, puede ser consecuencia de una alta velocidad y baja densidad, o viceversa, en la proporcin suficiente para que V2 valga 90 nudos.El altmetroMide la presin atmosfrica permanentemente, a travs de las tomas estticas.Su principio de funcionamiento est basado en la variacin de presin debida a la altura. El instrumento incluye un sistema mecnico que transforma la indicacin de presin en altura, generalmente en pies.La cpsula est hermticamente cerrada y trabada a la presin atmosfricaestndar al nivel del mar (1013 milibares). Una abertura permite la entrada al instrumento de la presin esttica. La cpsula se dilata o se contrae, segn esta presin, y su movimiento es transmitido mecnicamente a un sistema de agujas indicadoras.

El varimetro o indicador de velocidad vertical.Igual que el altmetro, el varimetro tiene una cpsula baromtrica, pero sta mide el rgimen de cambio de presin en lugar de la variacin absoluta. La cpsula tiene una conexin al sistema medidor de presin esttica. Esto significa que dentro de la misma hay una presin igual a la de la atmsfera que rodea al avin.Est colocada dentro de un receptculo que, a travs de un tubo capilar, tambin est conectado a la toma de presin esttica. De esta forma, la cpsula recibe la misma presin por el interior y el exterior, pero sta ltima ms lentamente, ya que su entrada se produce por un tubo capilar. Esta diferencia o retardo en la igualacin de presiones es acusada y medida por la cpsula, transmitindose su movimiento a travs de un sistema de engranajes al indicador de velocidad vertical. El varimetro indica, por lo tanto, el rgimen de cambio de altura, en ascensos o descensos, en pies por minuto generalmente. El varimetro debe marcar cero cuando el avin est en el suelo. Cualquier desviacin de esta indicacin debe ser corregida con un destornillador o con el botn de ajuste si lo tiene. En el caso que las tomas estticas estn obstruidas, perdindose por lo tanto las indicaciones de los instrumentos de presin, puede utilizarse el procedimiento de romper uno de ellos, siendo el ms recomendable el varimetro.

b) Instrumentos basados en las propiedades giroscpicas

El horizonte artificial.El horizonte opera aprovechando la rigidez en el espacio del girscopo y es, por lo tanto, el instrumento indicador de posicin. Sobre el girscopo va montado un pequeo avioncito fijo, con unas marcas laterales de indicacin, para medir el viraje o inclinacin. Si el avin se inclina, el girscopo permanece con su plano de giro en la misma posicin, permitiendo crear una sensacin visual en el instrumento que hace posible el control de la posicin del avin con esta referencia artificial.

Descripcin del instrumento:El horizonte artificial contiene una informacin que el piloto debe conocer perfectamente.

- Lnea de horizonte:Es una lnea recta que transmite la posicin del girscopo y representa artificialmente el horizonte real.- Avin miniatura:Representa el avin, su posicin con relacin a la lnea del horizonte indica exactamente la posicin del avin, con relacin al horizonte real, tanto en profundidad como en inclinacin.- Ajuste del avin miniatura:Es un mando que permite ajustarlo verticalmente.- Marcas de viraje:En el semicrculo superior, aparecen indicadas unas marcas de viraje. Son fijas e indican la inclinacin. Estn marcadas con trazo fuerte 0, 30, 60, 90. Los primeros 30 estn sealados de 10 en 10.- Indice de viraje:Es mvil, e indica exactamente el grado de inclinacin alcanzado. El tipo de viraje normal es 3 por segundo, siendo necesaria una inclinacin distinta segn la velocidad del avin. Una buena norma para conocer con bastante aproximacin el grado de inclinacin requerido para un viraje standard es: dividir la velocidad en millas por hora por 10; y sumarle 5. El ngulo de inclinacin resultante ser el que proporcione un viraje standard. Por ejemplo:Velocidad = 150 mph150/10 + 5 = 20 de inclinacin.Esta regla es muy precisa para velocidades comprendidas entre 100 y 200 mph. Si el velocmetro estuviera indicando en nudos, la regla sera dividir por 10 y aadir la mitad del resultado.Por ejemplo:Velocidad = 150 mph = 130 nudos130/10 = 13; 13 + 13/2 = 13 + 6,5 = 19,5 aproxim. 20 de inclinacin.- Marcas de profundidad:Permiten conocer la posicin vertical del avin, con relacin al horizonte real. Se utilizarn para ascensos y descensos controlados, situando en la marca deseada el avin miniatura.- Bloqueo:Permite fijar el girscopo en una posicin para evitar que se mueva. Es necesario hacerlo en aquellas maniobras en las que se vallan a forzar los lmites del aparato. En algunos casos, este bloqueo no existe porque no tiene limitaciones, pudiendo ser utilizado incluso en acrobacia.

OTROS INSTRUMENTOS INDICADORES

El inclinmetro.Este instrumento indica los derrapes y resbales y consiste en un tubo de cristal curvado, con lquido en su interior, dentro del cual se desliza libremente una bola de gata o acero. La bola se desplaza siguiendo las fuerzas centrfugas que afectan al avin. Si los movimientos del avin fueran coordinados, la bola debera permanecer centrada; en el caso de que no lo sean, la bola se desplazara del centro, indicando un derrape o un resbale, segn la fuerza que la afecte.

ResbaleSe produce cuando el movimiento del pedal respecto a la palanca esta desproporcionado, o sea, el alabeo no esta compensado con la direccin.

DerrapeSe produce cuando el movimiento de la palanca respecto al pedal es desproporcionado, o sea, la direccin no es compensada con la palanca.

La brjula magntica.La brjula magntica consiste bsicamente en un imn que se orienta segn el campo magntico existente en el sitio donde est ubicado el avin. Los imanes tienden a alinearse siguiendo las lneas de flujo magntico. Esta propiedad es ms acusada cuanto ms cerca de los polos se encuentra el imn, hasta el punto de que sobre el mismo polo la aguja imantada indicara hacia abajo buscando el Polo. Esta desviacin de la horizontal se llama en ingls dip, o inclinacin. La brjula permite conocer el rumbo magntico de la aeronave. Desde los polos magnticos de la Tierra, surgen lneas magnticas o lneas de flujo, y los imanes se orientan segn las mismas. Construccin de la brjula: Consiste en dos piezas de acero magnetizadas. Alrededor tiene soldada un