INSTRUMENTOS DE VUELO SISTEMAS RADIOELCTRICOS CURSO PILOTO COMERCIAL

INSTRUMENTOS DE VUELO SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS CURSO PILOTO COMERCIAL DE AVIÓN CON HVI

OBJETIVO: Obtener conocimientos básicos sobre instrumentos de vuelo y ayudas radioeléctricas para la navegación aérea.

INSTRUMENTOS DE VUELO INSTRUMENTOS DE CONTROL En estos se puede leer la actitud y potencia inmediata, y están calibrados de manera que se puedan hacer ajustes de actitud y potencia en incrementos definidos.

INSTRUMENTOS DE VUELO INSTRUMENTOS DE COMPORTAMIENTO Estos indican el comportamiento real del avión. El comportamiento se determina consultando el altímetro, el indicador de velocidad indicada, el indicador de velocidad vertical o variómetro y el indicador de giros y ladeos.

INSTRUMENTOS DE VUELO INSTRUMENTOS DE NAVEGACIÓN Nos indican la posición del avión con respecto a una estación de navegación o punto fijo seleccionado. Entre otros, estos se componen por indicadores de rumbo, indicadores de distancia, indicadores de trayectoria de descenso e indicadores de marcación.

TEMARIO ü INSTRUMENTOS GIROSCÓPICOS ü INSTRUMENTOS DE PRESIÓN DIFERENCIAL ü INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS

INSTRUMENTOS DE VUELO INSTRUMENTOS GIROSCÓPICOS Un giróscopo es una rueda girando a alta velocidad alrededor de su eje, y que también tiene la libertad de girar en torno a los otros dos ejes. El grado de rigidez espacial estará dado por la masa de la rueda y por su velocidad angular. Son utilizados cuando se necesita cierta estabilidad o uso de alguna propiedad giroscó pica en lamarcación. Los tres instrumentos giroscópicos básicos en las aeronaves son el horizonte artificial, el indicador de giros y el indicador de rumbo. Se utilizan dos sistemas: los de succión y los eléctricos.

INSTRUMENTOS DE VUELO Rigidez Espacial Analizando la primera ley del movimiento de Newton ("un cuerpo en equilibrio, permanecerá así siempre que no actúe alguna fuerza exterior"), podemos deducir por qué el giróscopo permanecerá estable aunque su base se mueva. Los rodamientos del giróscopo pueden introducir fuerzas (fricción), que influyan en su estado de equilibrio dinámico. El grado de rigidez espacial estará dado por la masa de la rueda y por su velocidad angular. Es por ello que a los giróscopos se les da un gran peso (para su tamaño) y se trata de hacerlos girar a gran velocidad

INSTRUMENTOS DE VUELO Precesión Es la desviación que se produce en la rueda del giróscopo cuando a su montaje le es aplicada alguna fuerza. Se divide en dos tipos: real y aparente.

INSTRUMENTOS DE VUELO Precesión real Lleva este nombre porque es realmente una desviación de la rueda respecto a su posición espacial. Es resultado de fuerzas aplicadas, provenientes del sistema mecánico en si mismo (fricción, calidad, mantenimiento, etc. ).

INSTRUMENTOS DE VUELO Precesión aparente Lleva este nombre, porque en realidad no es el giróscopo el que se está desviando, sino el observador que esta cambiando de posición. Por ejemplo. Si colocamos un giróscopo en el polo, con su eje apuntando al centro de la Tierra, y lo trasladamos hacia el Ecuador, el giróscopo permanecerá en su posición espacial correcta, pero ahora su eje estará tangente a la superficie de la Tierra.

INSTRUMENTOS DE VUELO Precesión aparente Este fenómeno dificulta mantener la correcta referencia (horizonte artificial) para las diferentes latitudes. Es por ello que en la construcción de los horizontes artificiales, se incluyen mecanismos de alineación para mantener el eje del giróscopo apuntando al centro de la Tierra, es decir, que se induce precesión real al mecanismo, para compensar la precesión aparente.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de actitud u Horizonte Artificial Esta montado en un soporte cardánico, que le permite tener tres grados de libertad. Su eje está perpendicular a la superficie terrestre y estabiliza una semiesfera que tiene la imagen del horizonte (cielo y tierra) y la escala de cabeceo. Esta semiesfera tiene invertido el movimiento del giróscopo en cabeceo. La indicación de inclinación lateral está dada por un índice solidario a la horquilla que sostiene la semiesfera, y que se mueve respecto a una escala fija en la caja del instrumento.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de actitud u Horizonte Artificial Por lo general están acompañados por un sistema de erección electrónico (compensación de la precesión aparente), que permite una alineación rápida respecto al centro de gravedad de la Tierra. Además cuentan con un mecanismo que permite bloquear el giróscopo y alinearlo con la caja del instrumento.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicadores de Rumbo La necesidad de montar indicadores de rumbo giroscópicos, está dada por la necesidad de hacer cambios de dirección en forma rápida y precisa, lo que una brújula no puede proporcionar, dado su gran tiempo de amortiguamiento y los grandes errores que presenta. Tanto el giro direccional simple como los indicadores compuestos (tipo RMI o HSI), funcionan con el mismo principio.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicadores de Rumbo El montaje del giróscopo le permite moverse sólo en dos ejes, el de giro del rotor y el de guiñada del avión. Esto elimina correcciones en un eje y hace menos compleja la corrección de precesión aparente. El giróscopo estabiliza un cuadrante cilíndrico en el caso de los giro direccionales, o una cartilla circular en el caso de los RMI, la que tiene las marcas de rumbo magnético.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicadores de Rumbo En el giro direccional la alineación respecto al rumbo verdadero debe realizarse manualmente con una perilla que bloquea el giróscopo y permite girarlo, mientras que en los otros tipos la alineación es automática. Los errores más comunes de los indicadores de rumbo son la precesión de los giróscopos, traduciéndose en desviaciones de rumbo, que pueden llegar hasta los 20º, provocadas por maniobras con G y grandes velocidades angulares. La corrección de los mismos se realiza en forma manual en los giro direccionales y en forma manual o automática en los otros tipos. El tiempo de recuperación es pequeño.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de giros y ladeos La función del indicador de giro es brindar información sobre la dirección y el régimen de giro (viraje). Su giróscopo está montado con un solo grado de libertad (el eje de giro del rotor).

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de giros y ladeos Su principio de funcionamiento se basa en detectar la fuerza de precesión que hace el giróscopo en sentido contrario al viraje para mantenerse rígido cuando el avión está cambiando de rumbo. Esta fuerza es transmitida a una barra vertical que se mueve sobre una escala. La fuerza de precesión será proporcional a la velocidad de giro de la aeronave y por lo tanto la barra dará indicación de régimen de giro, en el sentido del viraje, ya que la desviación es invertida por un mecanismo de engranajes.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de giros y ladeos Existen dos tipos homologados: los de 2 minutos y los de 4 minutos. "2 MIN TURN" indica que colocando la aguja de giro (barra) desviada un ancho, el régimen de giro será tal que el avión hará un viraje de 360º en 2 minutos (viraje clase I: 3º/seg). Los de 4 minutos ("4 MIN TURN"), con un ancho de barra harán un viraje de 360º en 4 minutos (viraje clase I: 1, 5º/seg). El cuadrante posee además una bolita de ágata o alguna piedra pesada, suspendida en kerosén blanco dentro de un tubo curvo, para verificar la coordinación de los virajes.

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INSTRUMENTOS DE VUELO Instrumentos de Presión Diferencial Este grupo de instrumentos, es el que funciona en base al diferencial de presiones de aire, es decir, en base a presión estática y presión total del aire. altímetro, variómetro, velocímetro machímetro. En general son el y indicador de

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INSTRUMENTOS DE VUELO Velocímetro La función de este instrumento es medir la velocidad anemométrica del avión, para lo que utiliza el sistema pitot estático. El tubo pitot toma la presión total del aire, esto es, la presión estática por contacto con el aire y la presión dinámica por el impacto de éste. Mientras, las tomas estáticas del avión registrarán sólo la presión estática de la vena de aire.

INSTRUMENTOS DE VUELO Velocímetro En el instrumento, se ha colocado un diafragma que lo divide en dos cámaras herméticas, a las que se envían las presiones. La cámara anterior (la que está mas próxima al cuadrante) es la que recibe la presión estática, mientras que la otra recibe la total.

INSTRUMENTOS DE VUELO Velocímetro De este modo, el diafragma se moverá de acuerdo a la diferencia entre ambas presiones y sabiendo que la diferencia entre presión total y presión estática da como resultado la presión dinámica (que depende de la velocidad), sabremos que el diafragma se moverá proporcionalmente a la velocidad anemométrica. Se instala entonces un mecanismo de relojería que mueve la aguja del instrumento sobre la esfera, en la forma adecuada.

INSTRUMENTOS DE VUELO Errores del Velocímetro Errores del Instrumento: Son los inherentes a la construcción del indicador. Incluyen la precisión de la indicación y la calidad del material. Errores de Instalación o de Posición: Es el error que se introduce a la indicación, debido a la posición del las tomas pitot estáticas. Sabemos que el avión produce perturbaciones en el aire que lo rodea y por lo tanto las tomas de presión pueden contener ciertas variaciones respecto a los valores reales. En general los fabricantes del avión incluyen una tabla de corrección de estos errores.

INSTRUMENTOS DE VUELO Errores del Velocímetro Errores de funcionamiento Error de Compresibilidad: Este error se produce porque el aire que entra al tubo pitot, se frena inmediatamente, comprimiéndose dentro de éste. Este error es inevitable y será mayor cuanto mayor sea la velocidad. El porcentual máximo de este error se halla el los regímenes transónicos. Error de Densidad: Dado que la atmósfera no es una masa ideal y uniforme en cuanto a su densidad y temperatura, los velocímetros son construidos para condiciones estándar. Esto equivale a decir que se debe introducir correcciones a la indicación, en relación con la altitud, es decir, con la variación de densidad del aire.

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INSTRUMENTOS DE VUELO Variómetro Construido en dos cámaras, separadas por un diafragma e interconectadas por un pequeño orificio calibrado en la misma membrana. Para su funcionamiento usa la presión estática, que es llevada a la cámara anterior de la caja del instrumento.

INSTRUMENTOS DE VUELO Variómetro La cámara posterior alcanzará la presión de la anterior un tiempo después. Luego, el diafragma mueve la aguja con un mecanismo de relojería, sobre una escala en pies por minuto (ft/min).

INSTRUMENTOS DE VUELO Altímetro Este instrumento nos da la indicación de altura, respecto a una referencia preseleccionada. Su funcionamiento se basa en la medición de presión estática, la que afecta una única cámara hermética (caja del instrumento). Dentro de esta cámara se han instalado una batería de cápsulas aneroides y un mecanismo de relojería movido por ellas. Las cápsulas se instalan en batería, para aumentar la magnitud de su variación de volumen respecto a la presión atmosférica.

INSTRUMENTOS DE VUELO Altímetro Mientras un extremo de esta batería mueve el mecanismo de relojería, el otro extremo está fijado a un mecanismo de reglaje, operado por el piloto. Este mecanismo de reglaje es incorporado para la calibración del altímetro respecto a las variaciones en las condiciones atmosféricas. Con las variaciones de presión atmosférica, el altímetro deberá seguir marcando el mismo valor a una misma altura.

INSTRUMENTOS DE VUELO Altímetro Es por ello que el mecanismo de reglaje es una perilla que mueve el punto neutro de las cápsulas aneroides y está asociado a una ventanilla, en la que se puede observar el valor de presión a la que se esta calibrando el instrumento. Esta indicación es llamada Ventanilla de Kollsman y su valor puede estar dado en hectopascales (Hp) o pulgadas de mercurio ("Hg). Los valores de esta escala van desde los 865 Hp o 28. 10 "Hg, hasta los 1040 Hp o 31. 00 "Hg.

INSTRUMENTOS DE VUELO Errores propios Errores del Instrumento Ya que los mecanismos de relojería y reglaje son bastante complicados y delicados, es de suma importancia la calidad, calibración y mantenimiento de este instrumento. El fabricante suele suministrar la tabla de corrección. Error de Instalación Es provocado por perturbaciones que el avión provoca en el valor que registra la toma de presión estática. El fabricante del avión suele suministrar la tabla de correcciones.

INSTRUMENTOS DE VUELO Errores de funcionamiento Error de Histéresis Es provocado por las propiedades térmicas de todos los materiales. Luego de un tiempo de vuelo a una temperatura constante, el hecho de variar la altura, inducirá variaciones en la temperatura. Estas variaciones de temperatura harán que los materiales con que está construido el instrumento, sufran dilataciones o contracciones, las que inducirán errores en la indicación. Este error puede minimizarse con ascensos y descenso suaves, o simplemente desaparecerá luego de un tiempo de vuelo a nivel. Su magnitud no es de gran importancia.

INSTRUMENTOS DE VUELO Errores de funcionamiento Error de Temperatura Debido a que la construcción del altímetro se realiza para valores estándar, las variaciones de temperatura de la masa de aire, inducirán un error en la indicación.

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INSTRUMENTOS DE VUELO Instrumentos Electrónicos Los instrumentos de vuelo explicados en este capítulo son comunes en la mayoría de los aviones. Estos instrumentos son el indicador radiomagnético (RMI), el indicador de rumbo (CI), el indicador de desviación de curso (CDI).

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) El RMI muestra el rumbo del avión por medio de datos de marcación. Por lo general consiste en una brújula rotativa y dos indicadores de marcación. La rosa de la brújula la acciona el sistema de brújula del avión u otro sistema asociado.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) El rumbo magnético del avión se muestra en la brújula debajo del índice superior.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) En los indicadores de marcación se lee el radiogoniómetro automático (ADF), el radiofaro omnidireccional de VHF (VOR) o la marcación magnética de TACAN (navegación aérea táctica de uso militar) con relación a la estación seleccionada.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) Los letreros o placas colocadas en el instrumento o cerca del interruptor selector, por lo general, se usan para identificar el instrumento de marcación de que se trata.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) Los radiales VOR se muestran bajo la cola de sus respectivos indicadores de marcación. Los indicadores de marcación no funcionan en relación con las señales del sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS).

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) De haber una falla en el sistema de brújula o en la ROSA de la brújula, el indicador de marcación de ADF persiste en apuntar hacia la estación y muestra solamente la marcación relativa.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador Radio magnético (RMI) En estas circunstancias, la marcación VOR o TACAN puede aún indicar la marcación magnética. Hasta que esta marcación se haya comprobado por medio de radar u otro equipo de navegación, considérelos incorrectos.

INSTRUMENTOS DE VUELO Los indicadores de marcación VOR y TACAN no “apuntan” hacia el área de máxima intensidad de la señal como lo hace el ADF; estos miden electrónicamente el curso magnético que señalan los indicadores. HDG 318º Aguja Nº 1 VOR Radial 355º Aguja Nº 2 ADF QDM 338º QDR 158º

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) El CI funciona independientemente del RMI. Este indica la posición y el rumbo de la aeronave con relación al rumbo VOR seleccionado y la posición lateral y vertical con relación al localizador (LOC) y trayectoria de descenso ILS.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Presentación VOR • Indicador de ruta. Cuando el indicador de ruta se utiliza para mostrar la información VOR, el rumbo y la posición del avión se indican con relación a una ruta seleccionada. La ruta deseada se pone en la ventanilla del selector de ruta con la perilla de ajuste.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Presentación VOR • Indicador de rumbo. Este, conectado a la perilla de ajuste de la ruta y al sistema de la brújula, muestran el rumbo del avión con relación a la ruta seleccionada.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Presentación VOR El indicador “TO FROM” indica si la ruta seleccionada, interceptada y volada, guiará al avión hacia o desde la estación. correctamente

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Presentación VOR Cuando el avión pasa una línea desde la estación perpendicular a la ruta seleccionada, el indicador “TO FROM” cambia. El rumbo del avión no tiene efecto sobre las indicaciones “TO FROM”.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) • Indicador de desviación de rumbo (CDI). Muestra la desviación de ruta del avión con relación a la ruta seleccionada. La mayoría de los indicadores de rumbo están calibrados de manera que el CDI se desplaza totalmente cuando el avión se desvía más de 10° de ruta. Cada punto en la escala de desviación de rumbo representa 5°.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) • Banderola de aviso de ruta. Cuando la banderola aparece significa que el indicador de ruta no está recibiendo una señal lo suficientemente intensa para producir la información correcta de navegación.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Indicaciones ILS (sistema de aterrizaje por instrumentos) Rumbo del localizador El indicador TO FROM no se puede usar.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) • Desviación de escala completa. Una indicación de desplazamiento completo de la escala de desviación de ruta difiere según el ancho del rumbo del localizador (hasta 6°). Por ejemplo; si el rumbo del LOC es de 5° de ancho, entonces la desviación de la escala total es de 2 ½° y cada punto es de 1 ¼°). Si el rumbo del LOC es de 3° de ancho, entonces la desviación de escala es de 1 ½ ° y cada punto es de ¾°.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Rumbo seleccionado. La perilla de ajuste de rumbo y el rumbo seleccionado no tienen efecto sobre el CDI. El CDI despliega información solamente si el avión está en ruta o en una zona de señales de 90 o 150 Hz emitidas por el transmisor del LOC ILS.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) El CDI siempre se desvía hacia la izquierda de la caja del instrumento en la zona de 150 Hz y hacia la derecha en la zona de 90 Hz.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Se centra cuando la fuerza de las señales de ambas zonas es igual (pese a que la ruta seleccionada no tiene efecto sobre el CDI, siempre ponga la ruta FRONTAL de acercamiento publicada del ILS en la ventanilla selector de ruta.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Para evitar el error de inversión es El CDI se desplaza con respecto a controlar la caja del la instrumento y su dirección tiene importante indicación relación con el indicador de ruta). El CI tiende a ser reemplazado por el HSI, ya TO/FROM al calibración selectar ely radial que puede presentar errores de mala tambiéna un error electrónico muy importante a tener en cuenta; interceptar. el error de inversión.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Indicador de trayectoria de descenso (GSI) Este indicador nos ilustra la posición de la trayectoria de descenso con relación al avión.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Indicador de trayectoria de descenso (GSI) Si el GSI está por arriba o por debajo del centro del indicador, la trayectoria de descenso está por arriba del avión o viceversa.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Indicador de trayectoria de descenso (GSI) Una desviación completa de la escala GSI difiere según el ancho de la trayectoria de descenso (1° a 1. 8°). Por ejemplo; si la trayectoria de descenso es de 1° de ancho, la desviación total de la escala será de ½ ° y cada punto será de ¼°.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Banderolas de aviso Cuando las banderolas de aviso de la trayectoria de descenso o de la ruta aparecen, significa que la intensidad de la señal de la ruta o de la trayectoria de descenso es insuficiente.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Banderolas de aviso En ciertas condiciones es posible que el CDI o el GSI se queden señalando una posición determinada sin que aparezcan las banderolas de aviso mientras se recibe una señal fiable de identificación.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Banderolas de aviso Los pilotos deben actuar con cautela y mantenerse a la expectativa cuando se encuentren volando una aproximación por LOC o ILS en IMC.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicador de curso (CI) Radiobaliza A medida que el avión sobrevuela el patrón de señales de la radiobaliza, la luz parpadea y un tono audible se escucha en código Morse indicando el tipo de radiobaliza correspondiente. La luz de la radiobaliza funciona independientemente de las señales de ILS, VOR o TACAN.

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AYUDAS A LA NAVEGACIÓN AÉREA (NAVAIDS)

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INSTRUMENTOS DE VUELO Indicado medidor de distancia (DME) Indicador de distancia Los indicadores de distancia despliegan información de distancia oblicua al transpondedor del DME (equipo medidor de distancia) en millas náuticas (NM). Para fines prácticos, puede considerar esta como una distancia horizontal, excepto cuando el avión está muy cerca de la estación. La información pertinente al alcance del DME está sujeta a las restricciones que imponen la línea visual, y la altitud que directamente afecta el alcance de la recepción.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicado medidor de distancia (DME) Indicador de distancia En su visor presentará información de distancia (NM), tiempo que falta para bloquear la emisora en minutos y decimales (MIN), velocidad (Kts) o TEST, para realizar el testeo del equipo general.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicado medidor de distancia (DME) Indicador de distancia Es importante aclarar que la indicación de velocidad se refiere a la velocidad con que el avión se acerca o se aleja de la estación. Por ejemplo, si se está volando un arco DME la velocidad tenderá a ser cero y el tiempo a la estación tenderá a infinito. Si se vuela directamente hacia o desde la emisora, la velocidad será igual a la velocidad de navegación (GS o ground speed) y la indicación MIN será real.

INSTRUMENTOS DE VUELO Indicado medidor de distancia (DME) Hay además otro control en la caja del DME, que es la perilla de Normal (N 1 y N 2 de la figura) y Hold (HLD de la figura). Cuando se sintoniza una estación VOR/DME, automáticamente el receptor DME se sintonizará con el emisor. Si se deja el selector en Normal, cada vez que se cambie la frecuencia de VOR, cambiará la sintonía del DME, pero si se requiere permanecer sintonizado en una frecuencia DME en particular, y cambiar solo la frecuencia de VOR sin que esto afecte la indicación DME, debe llevarse la perilla a la posición Hold.

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