Instrumentos de vuelo

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Instrumentos en la cabina de un avión que proporcionan al piloto información crucial durante el vuelo
La cabina de un avión de luz Slingsby T-67 Firefly dos asientos. Los instrumentos de vuelo son visibles a la izquierda del panel de instrumentos

Instrumentos de vuelo son los instrumentos en la cabina de un avión que proporcionan al piloto datos sobre la situación de vuelo de ese avión, como la altitud, la velocidad aerodinámica, la velocidad vertical, el rumbo y muchos otros aspectos cruciales. información en vuelo. Mejoran la seguridad al permitir que el piloto vuele la aeronave en vuelo nivelado y realice giros sin una referencia fuera de la aeronave, como el horizonte. Las reglas de vuelo visual (VFR) requieren un indicador de velocidad aerodinámica, un altímetro y una brújula u otro indicador de dirección magnético adecuado. Las reglas de vuelo por instrumentos (IFR) requieren adicionalmente un banco de inclinación giroscópico (horizonte artificial), dirección (giroscopio direccional) e indicador de velocidad de giro, además de un indicador de deslizamiento, altímetro ajustable y un reloj. Las condiciones meteorológicas de vuelo por instrumentos (IMC) requieren instrumentos de radionavegación para despegues y aterrizajes precisos.

El término a veces se usa de manera general como sinónimo de los instrumentos de la cabina en su conjunto, en cuyo contexto puede incluir instrumentos del motor, equipos de navegación y comunicación. Muchos aviones modernos tienen sistemas electrónicos de instrumentos de vuelo.

La mayoría de las aeronaves reguladas tienen estos instrumentos de vuelo según lo dicta el Código de Regulaciones Federales de EE. UU., Título 14, Parte 91. Se agrupan según el sistema pitot-estático, los sistemas de brújula y los instrumentos giroscópicos.

Sistemas Pitot-estáticos

Los instrumentos que son sistemas pitot-estático utilizan diferencias de presión de aire para determinar la velocidad y la altitud.

Altímetro

3-Pointer Altimeter.svg

El altímetro muestra la altitud de la aeronave sobre el nivel del mar midiendo la diferencia entre la presión en una pila de cápsulas aneroides dentro del altímetro y la presión atmosférica obtenida a través del sistema estático. La unidad más común para la calibración de altímetros en todo el mundo es el hectopascal (hPa), excepto en América del Norte y Japón, donde se utilizan pulgadas de mercurio (inHg). El altímetro es ajustable para la presión barométrica local, que debe ajustarse correctamente para obtener lecturas de altitud precisas, generalmente en pies o metros. A medida que el avión asciende, las cápsulas se expanden y la presión estática cae, lo que hace que el altímetro indique una altitud mayor. El efecto contrario se produce al descender. Con el avance de la aviación y el aumento del techo de altitud, el dial del altímetro tuvo que modificarse para su uso tanto en altitudes más altas como más bajas. Por lo tanto, cuando las agujas indicaban altitudes más bajas, es decir, la primera operación de 360 grados de los punteros estaba delineada por la aparición de una pequeña ventana con líneas oblicuas que advierten al piloto que él o ella está más cerca del suelo. Esta modificación se introdujo a principios de los años sesenta tras la recurrencia de accidentes aéreos provocados por la confusión en la mente del piloto. En altitudes más altas, la ventana desaparecerá.

Indicador de velocidad aerodinámica

Airspeed indicator.svg

El indicador de velocidad aerodinámica muestra la velocidad de la aeronave en relación con el aire circundante. Nudos es la unidad más utilizada actualmente, pero a veces se utilizan kilómetros por hora en su lugar. El indicador de velocidad aerodinámica funciona midiendo la presión del aire ram en el tubo de Pitot de la aeronave en relación con la presión estática ambiental. La velocidad aérea indicada (IAS) debe corregirse por presión y temperatura no estándar para obtener la velocidad aérea verdadera (TAS). El instrumento está codificado por colores para indicar velocidades aerodinámicas importantes, como la velocidad de pérdida, la velocidad aerodinámica sin exceder o las velocidades de operación segura de flaps.

Indicador de velocidad vertical

Vertical speed indicator.PNG

El VSI (a veces también llamado variómetro o indicador de tasa de ascenso) detecta cambios en la presión del aire y muestra esa información al piloto como una tasa de ascenso o descenso en pies por minuto, metros por segundo o nudos.

Sistemas de brújula

Brújula magnética

Aero Magnetic Compass.jpg

La brújula muestra el rumbo de la aeronave en relación con el norte magnético. Los errores incluyen la variación, o la diferencia entre la dirección magnética y la verdadera, y la desviación, causada por el cableado eléctrico de la aeronave, que requiere una tarjeta de corrección de brújula. Además, la brújula está sujeta a errores de inmersión. Si bien es confiable en un vuelo nivelado constante, puede dar indicaciones confusas al girar, ascender, descender o acelerar debido a la inclinación del campo magnético de la Tierra. Por esta razón, el indicador de rumbo también se usa para la operación de aeronaves, pero se calibra periódicamente con la brújula.

Sistemas giroscópicos

Indicador de actitud

Attitude indicator level flight.svg

El indicador de actitud (también conocido como horizonte artificial) muestra la relación de la aeronave con el horizonte. A partir de esto, el piloto puede saber si las alas están niveladas (balanceo) y si el morro del avión apunta por encima o por debajo del horizonte (cabeceo). La actitud siempre se presenta a los usuarios en la unidad de grados (°). El indicador de actitud es un instrumento principal para el vuelo por instrumentos y también es útil en condiciones de poca visibilidad. Los pilotos están capacitados para usar otros instrumentos en combinación en caso de que este instrumento o su energía falle.

Schempp-Hirth Janus... Panel C glider Instrumento equipado para "volar en la cabina". El indicador de giro y banco es el centro superior. El indicador del encabezamiento es reemplazado por un ordenador impulsado por GPS con datos de viento y deslizamiento, conduciendo dos pantallas de variometros electrónicos a la derecha.

Indicador de rumbo

Heading indicator.svg

El indicador de rumbo (también conocido como giroscopio direccional o DG) muestra el rumbo de la aeronave en puntos de la brújula y con respecto al norte magnético cuando se configura con una brújula. La fricción de los rodamientos provoca errores de deriva debido a la precesión, que deben corregirse periódicamente calibrando el instrumento con la brújula magnética. En muchos aviones avanzados (incluidos casi todos los aviones a reacción), el indicador de rumbo se reemplaza por un indicador de situación horizontal (HSI) que proporciona la misma información de rumbo, pero también ayuda con la navegación.

Intermitente

Turn coordinator - coordinated.svg

Estos incluyen el indicador de giro y deslizamiento y el coordinador de giro, que indican la rotación sobre el eje longitudinal. Incluyen un inclinómetro para indicar si la aeronave está en Vuelo Coordinado, o en Resbalón o Derrape. Las marcas adicionales indican un giro a velocidad estándar. La tasa de giro se expresa más comúnmente en grados por segundo (deg/s) o minutos por giro (min/tr).

Sistemas directores de vuelo

Estos incluyen el indicador de situación horizontal (HSI) y el indicador de dirección de actitud (ADI). El HSI combina la brújula magnética con señales de navegación y una pendiente de planeo. La información de navegación proviene de un VOR/localizador o GPS. El ADI es un indicador de actitud con barras de dirección controladas por computadora, un alivio de tareas durante el vuelo por instrumentos.

Sistemas de navegación

Rango omnidireccional de muy alta frecuencia (VOR)

Vor indicator.png

El instrumento indicador VOR incluye un indicador de desviación de rumbo (CDI), un selector omnidireccional (OBS), un indicador HACIA/DESDE y banderas. El CDI muestra la posición lateral de una aeronave en relación con una trayectoria radial seleccionada. Se utiliza para orientación, seguimiento hacia o desde una estación e interceptación de rumbo. En el instrumento, la aguja vertical indica la posición lateral de la pista seleccionada. Una aguja horizontal permite al piloto seguir una senda de planeo cuando el instrumento se utiliza con un ILS.

Radiobaliza no direccional (NDB)

Adf rmi.jpg

El indicador de radiogoniómetro automático (ADF) puede ser una tarjeta fija, una tarjeta móvil o un indicador radiomagnético (RMI). Un RMI está acoplado de forma remota a una brújula giroscópica para que gire automáticamente la tarjeta de azimut para representar el rumbo de la aeronave. Si bien las pantallas ADF simples pueden tener solo una aguja, un RMI típico tiene dos, acopladas a diferentes receptores ADF, lo que permite fijar la posición con un solo instrumento.

Diseño

Seis instrumentos básicos en un avión ligero de dos motores dispuestos en un "basic-T". Desde la parte superior izquierda: indicador de velocidad, indicador de actitud, altímetro, coordinador de turno, indicador de rumbo y indicador de velocidad vertical

La mayoría de las aeronaves están equipadas con un conjunto estándar de instrumentos de vuelo que brindan al piloto información sobre la actitud, la velocidad y la altitud de la aeronave.

Disposición en T

La mayoría de los aviones estadounidenses construidos desde la década de 1940 tienen instrumentos de vuelo dispuestos en un patrón estandarizado llamado "T" acuerdo. El indicador de actitud está en la parte superior central, la velocidad aerodinámica a la izquierda, el altímetro a la derecha y el indicador de rumbo debajo del indicador de actitud. Los otros dos, el coordinador de giro y la velocidad vertical, generalmente se encuentran debajo de la velocidad del aire y el altímetro, pero se les da más latitud en la ubicación. La brújula magnética estará sobre el panel de instrumentos, a menudo en el poste central del parabrisas. En los aviones más nuevos con instrumentos de cabina de vidrio, el diseño de las pantallas se ajusta a la disposición básica en T.

Historia temprana

Configuración típica de un instrumento de Cessna 172

En 1929, Jimmy Doolittle se convirtió en el primer piloto en despegar, volar y aterrizar un avión usando solo instrumentos, sin una vista fuera de la cabina. En 1937, la Royal Air Force británica (RAF) eligió un conjunto de seis instrumentos de vuelo esenciales que seguirían siendo el panel estándar utilizado para volar en condiciones meteorológicas por instrumentos (IMC) durante los próximos 20 años. Ellos eran:

  • altimeter (feet)
  • Indicador de velocidad del aire (nota)
  • llave en mano y indicador bancario (dirección y coordinación del cambio)
  • indicador de velocidad vertical (por minuto)
  • horizonte artificial (indicación de la actitud)
  • gyro direccional / indicador de encabezamiento (grados)

Esta disposición de paneles se incorporó en todos los aviones de la RAF construidos según las especificaciones oficiales a partir de 1938, como Miles Master, Hawker Hurricane, Supermarine Spitfire y los bombarderos pesados Avro Lancaster y Handley Page Halifax de cuatro motores, pero no en los monomotores ligeros anteriores. Entrenador Tiger Moth con motor y minimizó las dificultades de conversión de tipo asociadas con el vuelo a ciegas, ya que un piloto entrenado en un avión podría acostumbrarse rápidamente a cualquier otro si los instrumentos fueran idénticos.

Este set básico de seis, también conocido como "six pack", también fue adoptado por la aviación comercial. Después de la Segunda Guerra Mundial, la disposición se cambió a: (fila superior) velocidad aerodinámica, horizonte artificial, altímetro, (fila inferior) indicador de viraje y alabeo, indicador de rumbo, velocidad vertical.

Más desarrollo

Pantalla de vuelo primaria (PFD)

De los antiguos seis instrumentos básicos, el indicador de giro y alabeo ahora está obsoleto. El instrumento estaba incluido, pero fue de poca utilidad en la primera generación de aviones a reacción. Se eliminó de muchos aviones antes de que las cabinas de vidrio estuvieran disponibles. Con un horizonte artificial mejorado, incluidos los giroscopios y los directores de vuelo, el indicador de giro y alabeo se volvió innecesario, excepto cuando se realizan ciertos tipos de acrobacias aéreas (que, para empezar, no se realizarían intencionalmente en IMC). Pero los otros cinco instrumentos de vuelo, a veces conocidos como "los cinco grandes", siguen incluidos en todas las cabinas. Sin embargo, la forma de mostrarlos ha cambiado con el tiempo. En las cabinas de cristal, los instrumentos de vuelo se muestran en los monitores. Pero la pantalla no se muestra mediante números, sino como imágenes de instrumentos analógicos. El horizonte artificial ocupa un lugar central en el monitor, con un indicador de rumbo justo debajo (generalmente, esto se muestra solo como parte de la brújula). La velocidad aerodinámica indicada, el altímetro y el indicador de velocidad vertical se muestran como columnas con la velocidad aerodinámica indicada a la izquierda del horizonte y el altímetro y la velocidad vertical a la derecha en el mismo patrón que en la mayoría de las "cabinas de reloj" de estilo antiguo. 34;.

Diferente significado y alguna otra instrumentación

(flight)instruments on Boeing 747-400 (clock, RMI, PFD, ND)

Cuando hace buen tiempo, un piloto puede volar mirando por la ventana. Sin embargo, cuando se vuela en la nube o de noche, se necesita al menos un instrumento giroscópico para orientar la aeronave, ya sea un horizonte artificial, giro y deslizamiento, o una brújula giroscópica.

El indicador de velocidad vertical, o VSI, es más de "una buena ayuda" que absolutamente esencial. En aviones a reacción, muestra la velocidad vertical en miles de pies por minuto, generalmente en el rango de -6 a +6. La brújula giroscópica se puede utilizar para la navegación, pero también es un instrumento de vuelo. Es necesario controlar el ajuste del rumbo, para que sea el mismo que el rumbo de la pista de aterrizaje. La velocidad aerodinámica indicada, o IAS, es el segundo instrumento más importante e indica la velocidad aerodinámica con mucha precisión en el rango de 45 a 250 nudos (83 a 463 km/h). En cambio, a mayor altitud, se utiliza un medidor MACH para evitar que la aeronave se exceda de velocidad. En algunas aeronaves existe un instrumento llamado velocidad aérea verdadera, o TAS. TAS muestra la velocidad del aire en nudos en el rango de 200 kn (370 km/h) y más (es como el Mach-meter: no es realmente un instrumento de vuelo). El altímetro muestra la altitud en pies, pero debe corregirse según la presión del aire local en el aeropuerto de aterrizaje. El altímetro se puede ajustar para mostrar una altitud de cero pies en la pista, pero es mucho más común ajustar el altímetro para mostrar la altitud real cuando la aeronave haya aterrizado. En este último caso, los pilotos deben tener en cuenta la elevación de la pista. Sin embargo, un radioaltímetro (que muestra la altura sobre el suelo si está por debajo de los 2000-2500 pies (610-760 m)) ha sido estándar durante décadas. Sin embargo, este instrumento no se encuentra entre los 'cinco grandes', pero debe todavía ser considerado como un instrumento de vuelo.

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