El indicador de actitud ( AI ), anteriormente conocido como horizonte giroscópico u horizonte artificial , es un instrumento de vuelo que informa al piloto de la orientación de la aeronave en relación con el horizonte de la Tierra y proporciona una indicación inmediata del cambio de orientación más pequeño. La aeronave en miniatura y la barra de horizonte imitan la relación de la aeronave en relación con el horizonte real. [1] [2] Es un instrumento principal para el vuelo en condiciones meteorológicas instrumentales . [3] [4]
La actitud siempre se presenta a los usuarios en la unidad de grados (°). Sin embargo, el funcionamiento interno, como los sensores, los datos y los cálculos, puede utilizar una combinación de grados y radianes , ya que los científicos e ingenieros pueden preferir trabajar con radianes.
Usar
Los componentes esenciales de la IA incluyen un avión en miniatura simbólico montado de manera que parece estar volando en relación con el horizonte. Una perilla de ajuste, para tener en cuenta la línea de visión del piloto, mueve la aeronave hacia arriba y hacia abajo para alinearla con la barra del horizonte. La mitad superior del instrumento es azul para representar el cielo, mientras que la mitad inferior es marrón para representar el suelo. El índice de inclinación de la parte superior muestra el ángulo de inclinación de la aeronave. Las líneas de referencia en el medio indican el grado de inclinación, hacia arriba o hacia abajo, en relación con el horizonte. [2] [1]
La mayoría de los aviones fabricados en Rusia tienen un diseño algo diferente. La pantalla de fondo está coloreada como en un instrumento occidental, pero se mueve hacia arriba y hacia abajo solo para indicar el tono. Un símbolo que representa el avión (que está fijo en un instrumento occidental) rueda hacia la izquierda o hacia la derecha para indicar el ángulo de inclinación lateral. [5] Una versión híbrida propuesta de los sistemas ruso y occidental que sería más intuitiva, nunca se puso de moda. [6]
Operación
El corazón de la IA es un giroscopio (giroscopio) que gira a alta velocidad, ya sea desde un motor eléctrico o mediante la acción de una corriente de aire que empuja las paletas del rotor colocadas a lo largo de su periferia. La corriente de aire es proporcionada por un sistema de vacío, impulsado por una bomba de vacío o un venturi. El aire que pasa a través de la parte más estrecha de un venturi tiene una presión de aire más baja a través del principio de Bernoulli. El giróscopo está montado en un cardán doble, lo que permite que la aeronave cabecee y ruede mientras el giróscopo se mantiene verticalmente erguido. Un mecanismo de auto-erección, accionado por gravedad, contrarresta cualquier precesión debida a la fricción del rodamiento . Pueden pasar algunos minutos hasta que el mecanismo de montaje lleve los giroscopios a una posición vertical después de que el motor de la aeronave se encienda por primera vez. [2] [1] [7]
Los indicadores de actitud tienen mecanismos que mantienen el instrumento nivelado con respecto a la dirección de la gravedad. [8] El instrumento puede desarrollar pequeños errores, en cabeceo o inclinación durante períodos prolongados de aceleración, desaceleración, giros o debido a que la tierra se curva debajo del avión en viajes largos. Para empezar, suelen tener un poco más de peso en la parte inferior, de modo que cuando la aeronave esté apoyada en el suelo colgarán nivelados y, por lo tanto, estarán nivelados al arrancar. Pero una vez que se ponen en marcha, ese peso pendular en la parte inferior no los nivelará si están fuera de nivel, sino que su tirón hará que el giróscopo haga una precesión . Para permitir que el giróscopo se oriente muy lentamente hacia la dirección de la gravedad mientras está en funcionamiento, el típico giróscopo impulsado por vacío tiene pequeños péndulos en la carcasa del rotor que cubren parcialmente los orificios de aire. Cuando el giróscopo está fuera de nivel con respecto a la dirección de la gravedad, los péndulos oscilarán en la dirección de la gravedad y descubrirán o cubrirán los orificios, de modo que se permita o se impida que el aire salga por los orificios y, por lo tanto, se aplicará un pequeña fuerza para orientar el giróscopo hacia la dirección de la gravedad. Los giroscopios eléctricos pueden tener diferentes mecanismos para lograr un efecto similar. [9]
Las IA más antiguas estaban limitadas en la cantidad de cabeceo o balanceo que tolerarían. Exceder estos límites haría que el giróscopo cayera cuando la carcasa del giróscopo entrara en contacto con los cardanes, provocando una fuerza de precesión. Para evitar esto, se requería un mecanismo de enjaulado para bloquear el giroscopio si el cabeceo excedía los 60 ° y el balanceo excedía los 100 °. Las IA modernas no tienen esta limitación y no requieren un mecanismo de enjaulado. [2] [1]
Indicador de actitud del director de vuelo
Los indicadores de actitud también se utilizan en naves espaciales tripuladas y se denominan Indicadores de actitud del director de vuelo (FDAI), donde indican el ángulo de guiñada de la nave (morro izquierdo o derecho), cabeceo (morro arriba o abajo), balanceo y órbita en relación con una posición fija. marco de referencia de inercia espacial de una unidad de medida inercial (IMU). [10] El FDAI se puede configurar para utilizar posiciones conocidas relativas a la Tierra o las estrellas, de modo que los ingenieros, científicos y astronautas puedan comunicar la posición relativa, la actitud y la órbita de la nave. [11] [12]
Sistemas de referencia de actitud y rumbo
Los sistemas de referencia de actitud y rumbo (AHRS) pueden proporcionar información de tres ejes basada en giroscopios láser de anillo , que se pueden compartir con varios dispositivos en la aeronave, como pantallas de vuelo primarias ( PFD ) de " cabina de vidrio " . En lugar de usar un giroscopio giratorio, los AHRS modernos usan electrónica de estado sólido , sensores inerciales de bajo costo , giroscopios de velocidad y magnetómetros . [2] : 8-20 [1] : 5-22
Con la mayoría de los sistemas AHRS, si la IA de una aeronave falla, habrá una IA de reserva ubicada en el centro del panel de instrumentos, donde también están disponibles otros instrumentos básicos de reserva, como el indicador de velocidad aerodinámica y el altímetro. Estos instrumentos de reserva, en su mayoría mecánicos, pueden estar disponibles incluso si los instrumentos de vuelo electrónicos fallan, aunque el indicador de actitud de reserva puede ser accionado eléctricamente y, después de un corto tiempo, fallará si falla la energía eléctrica. [13]
Indicador de dirección de actitud
El indicador de dirección de actitud (ADI), o indicador de director de vuelo (FDI), es una IA integrada con un sistema de director de vuelo (FDS). El ADI incorpora una computadora que recibe información del sistema de navegación, como el AHRS, y procesa esta información para proporcionar al piloto una señal de trayectoria de vuelo en 3-D para mantener la trayectoria deseada. La señal toma la forma de barras de dirección en V. La aeronave está representada por un símbolo delta y el piloto vuela la aeronave de modo que el símbolo delta se coloca dentro de las barras de dirección en V. [1] : 5–23,5–24
Ver también
- Siglas y abreviaturas en aviónica
- Vuelo 855 de Air India
- Vuelo 8509 de Korean Air Cargo
- Visualización del horizonte de visión periférica (PVHD)
- Indicador de giro y deslizamiento
Referencias
- ^ a b c d e f Manual de vuelo por instrumentos, FAA-H-8083-15B (PDF) . Departamento de Transporte de EE. UU., FAA. 2012. p. 5-17,5-19.
- ^ a b c d e Manual del piloto de conocimientos aeronáuticos, FAA-H-8083-25B (PDF) . Departamento de Transporte de EE. UU., FAA. 2016. p. 8-16,8-18,8-19.
- ^ Jeppesen, una empresa de Boeing (2007). Piloto privado de descubrimiento de vuelo guiadoJe . Jeppesen. págs. 2-66. ISBN 978-0-88487-429-4.
- ^ https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aircraft/ Manual AMT - Sistemas de instrumentos de aeronaves página 10-56
- ^ Learmount, David (2009-02-09), "¿Cuál es el camino para los horizontes artificiales orientales y occidentales?" , flightglobal.com , archivado desde el original el 29 de octubre de 2014
- ^ Experto en seguridad propone arreglos de pérdida de control de bajo costo , FlightGlobal , 2011-03-04
- ^ Administración Federal de Aviación (FAA). "Manual de AMT - Capítulo 10. Sistemas de instrumentos de aeronaves" .
- ^ murphy, alan. "4-4" . www.faatest.com . Consultado el 22 de marzo de 2018 .
- ^ murphy, alan. "4-5" . www.faatest.com . Consultado el 22 de marzo de 2018 .
- ^ "Flight-Director / Atitude [sic] Indicator" . www.hq.nasa.gov . Consultado el 1 de diciembre de 2016 .
- ^ "Apollo Flight Journal - Manual de operaciones de Apollo. Volumen 1" . history.nasa.gov . Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2015 . Consultado el 1 de diciembre de 2016 .
- ^ "Descripción general del hardware de guía, navegación y control (GNC) de Apollo" (PDF) . Servidor de informes técnicos de la NASA . NASA . Consultado el 12 de octubre de 2018 .
- ^ "Recomendación de seguridad NTSB" . 2010-11-08.