El error de posición es uno de los errores que afectan a los sistemas de una aeronave para medir la velocidad y la altitud . [1] [2] No es práctico ni necesario que una aeronave tenga un sistema indicador de velocidad y un sistema indicador de altitud que sean exactamente precisos. Es tolerable una pequeña cantidad de error. Es causado por la ubicación del respiradero estático que suministra presión de aire al indicador de velocidad aerodinámica y al altímetro.
Sistema estático
Todos los aviones están equipados con un pequeño orificio en la superficie del avión llamado puerto estático. La presión de aire en las proximidades del puerto estático es transportada por un conducto al altímetro y al indicador de velocidad aerodinámica . Este puerto estático y el conducto constituyen el sistema estático de la aeronave. El objetivo del sistema estático es detectar la presión del aire a la altitud a la que vuela la aeronave. En un sistema estático ideal, la presión de aire que se alimenta al altímetro y al indicador de velocidad aerodinámica es igual a la presión del aire a la altitud a la que vuela la aeronave.
A medida que el aire pasa por una aeronave en vuelo, las líneas de corriente se ven afectadas por la presencia de la aeronave y la velocidad del aire en relación con la aeronave es diferente en diferentes posiciones de la superficie exterior de la aeronave. Como consecuencia del principio de Bernoulli , las diferentes velocidades del aire dan como resultado diferentes presiones en diferentes posiciones de la superficie de la aeronave. [3] La posición ideal para un puerto estático es una posición donde la presión del aire local en vuelo es siempre igual a la presión remota de la aeronave, sin embargo, no hay ninguna posición en una aeronave donde exista esta situación ideal para todos los ángulos de ataque . Al decidir la posición de un puerto estático, los diseñadores de aeronaves intentan encontrar una posición en la que el error entre la presión estática y la presión de flujo libre sea mínimo en todo el rango operativo del ángulo de ataque de la aeronave. El error residual en cualquier ángulo de ataque dado se denomina error de posición . [4]
El error de posición afecta la velocidad indicada y la altitud indicada . Los fabricantes de aeronaves utilizan el manual de vuelo de la aeronave para publicar detalles del error en la velocidad aerodinámica indicada y la altitud indicada en el rango operativo de velocidades. En muchas aeronaves, el efecto del error de posición sobre la velocidad aerodinámica se muestra como la diferencia entre la velocidad aerodinámica indicada y la velocidad aerodinámica calibrada . En algunas aeronaves de baja velocidad, el error de posición se muestra como la diferencia entre la velocidad aerodinámica indicada y la velocidad aerodinámica equivalente .
Sistema de Pitot
El principio de Bernoulli establece que la presión total (o presión de estancamiento ) es constante a lo largo de una línea de corriente. [5] No hay variación en la presión de estancamiento, independientemente de la posición en la línea de corriente donde se mide. No hay ningún error de posición asociado con la presión de estancamiento.
El tubo de Pitot suministra presión al indicador de velocidad aerodinámica . La presión de Pitot es igual a la presión de estancamiento siempre que el tubo de Pitot esté alineado con el flujo de aire local, esté ubicado fuera de la capa límite y fuera del lavado de la hélice. La presión de Pitot puede sufrir errores de alineación, pero no es vulnerable a errores de posición.
Estándares de diseño de aeronaves
Los estándares de diseño de aeronaves especifican una cantidad máxima de error del sistema Pitot-estático . El error en la altitud indicada no debe ser excesivo porque es importante que los pilotos conozcan su altitud con una precisión razonable con el fin de separar el tráfico. Regulaciones Federales de Aviación de EE. UU. , Parte 23, [6] §23.1325 (e) incluye el siguiente requisito para el sistema de presión estática:
- El error del sistema, en la altitud de presión indicada, ..., no puede exceder ± 30 pies (9.1 m) por 100 nudos (190 km / h) de velocidad para el [rango de velocidad de operación de la aeronave].
El error en la velocidad aerodinámica indicada tampoco debe ser excesivo. La Parte 23, §23.1323 (b) incluye el siguiente requisito para el sistema indicador de velocidad aerodinámica:
- El error del sistema, incluido el error de posición, ..., no puede exceder el tres por ciento de la velocidad aerodinámica calibrada o 5 nudos (9.3 km / h), lo que sea mayor, en todo el [rango de velocidad de operación de la aeronave].
Error de posición de medición
Con el fin de cumplir con una norma de diseño de aeronaves que especifica un error máximo permisible en el sistema indicador de velocidad aerodinámica, es necesario medir el error de posición en una aeronave representativa. Hay muchos métodos diferentes para medir el error de posición. Algunos de los métodos más comunes son:
- uso de un receptor GNSS mientras vuela un rumbo triangular
- conducto de arrastre con fuente estática, estabilizado por un cono de plástico
- Sobrevuelo de la torre con fotografías de la aeronave que pasa tomadas desde la torre para mostrar con precisión la altura de la aeronave por encima o por debajo de la torre.
- bob de seguimiento con fuentes Pitot y estáticas
Ver también
Referencias
- ^ Kermode, AC, Mechanics of Flight , décima edición - página 65
- ^ "De estos errores, el error en la detección de presión estática es generalmente el más grave y tiene el nombre especial, error de posición ". Dommasch, DO, Sherby, SS y Connolly, TF (1967) Aerodinámica de aviones , 4a edición - página 51, Pitman Publishing Corp., Nueva York
- ^ "Es prácticamente imposible encontrar una posición en la que la presión estática sea siempre exactamente la misma que la presión en la corriente de aire libre lejos de la aeronave". Kermode, AC, Mechanics of Flight , 10a edición - página 65
- ^ "La cantidad en que la presión estática local en un punto dado en el campo de flujo difiere de la presión estática de flujo libre se denomina error de posición de la instalación". Medición de presión estática en aeronaves NACA, TR-1364, p.646
- ^ Siempre que la línea de corriente no entre en una capa límite, pase a través de una onda de choque o sufra un cambio importante en la altura, de modo que los cambios de energía potencial gravitacional sean significativos. Estos tres factores están ausentes cuando se considera el sistema Pitot-estático en una aeronave subsónica.
- ^ Estándares de aeronavegabilidad: aviones de categoría normal, utilitaria, acrobática y de cercanías
Bibliografía
- Clancy, LJ (1975), Aerodinámica , Pitman Publishing Limited, Londres ISBN 0-273-01120-0
- Gracey, William (1958), Medición de la presión estática en aeronaves (PDF) , Langley Research Center: NACA, TR-1364 , consultado el 26 de abril de 2008.
- Kermode, AC (1972) Mecánica de vuelo , Longman Group Limited, Londres ISBN 0-582-23740-8