El Sistema Pitot de una aeronave

Consiste en un tubo sencillo de tamaño no muy grande que suele estar montado, enfrentado al viento relativo en el borde de ataque o debajo del ala aunque en ciertos aeroplanos está colocado en el morro del avión o en el estabilizador vertical. Esta localización le pone a salvo de perturbaciones o turbulencias causadas por el movimiento del avión en el aire. Este dispositivo tiene un pequeño agujero en la punta para recoger la presión de impacto que debe permanecer siempre libre de cualquier impureza que lo obstruya. Suele tener un pequeño orificio en la parte de abajo para facilitar su limpieza.

Los instrumentos basados en las propiedades del aire realmente miden: presiones absolutas o diferenciales que convenientemente calibradas nos ofrecen traducidas en forma de pies de altura, pies por minuto, o nudos de velocidad. El sistema de pitot y estática es el que se encarga de proporcionar las presiones a medir y los instrumentos conectados a este sistema son:

• Altímetro
  
• Variómetro
  
• Anemómetro

La localización del tubo varía dependiendo de los diferentes tipos de avión pero para su más exacta operación debe quedar ubicado paralelo a la línea de viento relativo al eje de movimiento y en una zona de mínima turbulencia.

El interior del tubo hay dos compartimientos:

• La cámara de presión de impacto o total con sus respectivas líneas

• La cámara de presión estática con sus líneas

Estas cámaras están abiertas al exterior el compartimiento correspondiente a la cámara de presión total tiene su abertura por la parte delantera del tubo de tal manera que al desplazarse el avión la presión originada se suma a la existente y se tenga la llamada presión total, el compartimiento de presión estática tiene sus respectivas entradas por arriba y abajo del tubo recibiendo solo la presión estática correspondiente.

En las instalaciones más comunes de sistema pitot-presión estática las tomas de presión estática están separadas de la que corresponde a la presión de impacto esta se toma directamente del tubo mientras que la estática puede tomarse atravez de orificios en el fuselaje o el estabilizador vertical.

Elementos y mecanismo de los instrumentos

Elementos:

Desde el punto de vista de operación de un instrumento se compone de cuatro elementos principales:

• Elemento de detección: Encargado de detectar los cambios de valor de la cantidad física o la condicion presentada a el

• Elemento de medición: Encargado de medir el valor de la cantidad física
  

• Elemento de acoplamiento: Son aquellos en donde se aumentan y transmiten los desplazamientos

• Elemento de indicación: Encargado de mostrar el valor de la cantidad medida transmitidas por el elemento de acoplamiento

Mecanismos:

Los mecanismos de los instrumentos son unidades compuestas y contenidas dentro de la caja de un instrumento. Estos mecanismos solo se aplican a muy pocos instrumentos ya que la forma en que se efectúan e integran las funciones de los elementos se regulan por los principios de operación del instrumento. En muchas de las aplicaciones de las aeronaves se requiere la separación de algunos de los elementos de tal manera que tres o dos elementos formen el mecanismo dentro de la caja del instrumento.

Engranajes:

Los elementos de acoplamiento e indicación de muchos instrumentos del avión emplean engranajes de una forma o de otra para la conversión directa de movimiento en linea recta o en forma de arco giratorio total y para aumentar o disminuir el movimiento

Al emplear engranajes en los instrumentos y en los sistemas de control se ha tenido un problema en donde un engranaje puede girar siempre un poco antes de arrastrar al que engrana con el. Este llamado juego entre dientes es inevitable puesto que las dimensiones de los dientes de los engranajes deben dejar siempre algo de juego para evitar que estos se obstruyan. Por lo tanto hay que buscar otros métodos que reduzcan al mínimo los efectos inestables que pueda crear este juego de dientes.

El método mas comúnmente adoptado en los mecanismos dentados es el muelle en espiral que suele formar parte de un elemento indicador y esta situado de forma que uno de los extremos esta fijado al eje de la aguja y el otro al armazón del mecanismo, el muelle debido a su tensión tiene siempre una tendencia de desenrollares, de esta forma se elimina el juego entre dientes y estos se mantienen en contacto, sirven también como dispositivos controladores contra los cuales se equilibran las fuerzas deflectoras para establecer las leyes de calibración requeridas y para devolver a los elementos de acoplamiento e indicación a sus posiciones originadas según y cuando se retiren las fuerzas deflectoras.

En la mayoría de los casos los muelles en espiral son del tipo de bobina plana con el extremo inferior fijo. Los muelles en espiral suelen ser de bronce fosfórico y cobre berilico y en su fabricacion se exige un control y graduación precisos del grosor, diámetro y carga de torsión de forma que se ajusten a las características de operación de las distintas clases de instrumentos.

El Sistema Compas De Una Aeronave

Indicador de Altitud

Este instrumento aunque internamente es sumamente complejo es increíblemente fácil de utilizar y reemplaza completamente al horizonte natural. Está compuesto por un símbolo que representa a su avión visto desde la parte de atrás y por una línea horizontal móvil con un área azul en la parte superior que representa el cielo y un área obscura o café que representa la tierra.

Este horizonte sube o baja respondiendo a los cambios de altitud de la nariz del aeroplano y se inclina a la izquierda o derecha respondiendo al ángulo de banqueo del mismo de esta forma refleja permanentemente el horizonte real. Todo esto se logra por medio de un mecanismo interno llamado giroscopio que mantiene el nivel del horizonte fijo con respecto al horizonte natural. El horizonte artificial consta de un giróscopo de rotación horizontal montado sobre un sistema de ejes que le confieren tres grados de libertad dentro de una caja hermética.

Este giróscopo tiene fijada una esfera visible con una barra horizontal de referencia a la altura del eje de giro por encima de la cual la esfera es de color azul que reperesenta el cielo y por debajo cafe que representa la tierra. Este instrumento está conectado al sistema de succión necesario para producir la corriente de aire que incide sobre los alabes del rotor y hace girar este a unas 16.000 r.p.m. aproximadamente.

En el frontal de la caja se fija un dial de presentación con un avioncito en miniatura y una escala graduada en el semicírculo superior. Las marcas de esta escala están separadas de 10º en 10º entre 0º y 30º con unas marcas más anchas representando 30º, 60º y 90º. En algunos indicadores la escala graduada se encuentra en la esfera del giróscopo.

Este instrumento puede contar también con unas marcas horizontales por encima y por debajo de la barra del horizonte como referencias de la actitud de cabeceo del avión marcas que suelen indicar 5º, 10º, 15º y 20º de cabina arriba o abajo. Cuando el avión se incline hacia un lado u otro suba o baje o cualquier otro movimiento combinado la caja y su dial con el avioncito en miniatura realizará el mismo movimiento.

Pero por la propiedad de rigidez en el espacio el giróscopo debe permanecer siempre paralelo al horizonte y con él su esfera visible con la barra horizontal. De esta manera se proporciona al piloto la referencia del horizonte y la actitud del avión respecto al mismo. La relación del avión miniatura con el horizonte de referencia es la misma que la del avión con el horizonte real.

La Brújula Magnética

La brújula magnética es uno de los instrumentos más antiguos que se utilizan en las aeronaves. La brújula magnética conserva su papel como instrumento de navegación básico porque no está sujeto a los defectos electromecánicos y por tanto en la mayoría de los aviones es un instrumento de ayuda necesaria para el piloto.

La brújula magnética sirve como una herramienta direccional al alinearse por sí sola en la dirección de los polos magnéticos terrestres . A causa de la localización de los polos magnéticos la aguja de una brújula apuntará al polo norte geográfico sólo en unos pocos sitios. En otros lugares apuntará al este o al oeste del Norte, quiere decir que mostrara la dirección que esta llevando el avión con respecto al meridiano magnético de la Tierra.

Este instrumento está formado por una caja hermética en cuyo interior hay una pieza formada por dos agujas de acero magnetizadas alrededor de las cuales se ha ensamblado una rosa de rumbos. Este conjunto se apoya a través de una piedra para minimizar rozamientos sobre un eje vertical acabado en punta de forma que su equilibrio sea lo más estable posible. Además consta de un imán anular de acero de cobalto y una carta de graduación de aleación de aluminio.

Tipos de brújulas:

Las brújulas tienen las características comunes principales siguientes: un sistema magnético, amortiguacion de liquido y compensacion de expansión del liquido.

• Sistema magnético: Consta únicamente de un solo imán anular de acero al cual va fijada una rosa de brújula.
  
• Amortización de liquido: Es una brújula cuyo sistema magnético después de ser desviado vuelve a su posición de equilibrio directamente sin oscilar y además estabiliza el sistema magnético y le da cierta flotacion reduciendo el peso sobre el pivote y disminuyendo los efectos de fricción y desgaste.
  
• Compensacion de expansion del liquido: Los líquidos de las brújulas están sujetos a expandirse y a contraerse en función de las variaciones de temperatura de tal modo se incorporan estos tipos para absorver los cambios volumétricos y de este modo compense los efectos.

Giróscopo Direccional

El Giróscopo Direccional también conocido como Indicador de Dirección o Indicador de Rumbo es un instrumento giro utilizado para indicar el rumbo que lleva la aeronave. El instrumento se alinea manualmente con la brújula magnética al comienzo del vuelo e indica el rumbo magnético que lleva la aeronave. Debido a que utiliza un giro para mantener su información puede sufrir de error giroscópico de vez en cuando.

Este tipo de eventos se presentan debido a la rotación de la tierra. La razón mas importante para que el Indicador de Rumbo exista es por la inestabilidad del compás. Este flota en fluido y puede llegar a ser imposible de leer salvo en casos de vuelo a nivel. Si quiere comprobarlo mire el compás a la entrada o salida de un giro.

Es también llamado giroscopio en donde cualquier cuerpo en rotación que presenta dos propiedades fundamentales: la inercia giroscópica y la precesión, que es la inclinación del eje en ángulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotación. Estas propiedades son inherentes a todos los cuerpos en rotación incluida la Tierra. El término giróscopo se aplica generalmente a objetos esféricos o en forma de disco montados en un soporte cardánico de forma que puedan girar libremente en cualquier dirección.

• La inercia giroscópica: Tiende a mantener su dirección a menos que una fuerza lo perturbe. Esto se llama rigidez giroscópica. Tal propiedad hace del giroscopio una herramienta necesaria a la hora de construir aparatos que deban mantener su estabilidad y para desarrollar instrumentos de navegación.

• Fuerza de precisión: Consistes en aplicar un par de fuerzas sobre el eje el vector que representa al movimiento rotacional tiende a coincidir con el que representa el par perturbador.

Estas propiedades están presentes en todos los objetos en rotación incluida la tierra.

El giróscopo es una herramienta usada desde hace mucho tiempo antes del desarrollo de la computación. Su invención es atribuida al científico francés J. Foucault quien fue el primero en usar el termino giroscopio y quien lo uso en experimentos relacionados con la rotación de la tierra en el año 1852. Entre los años 1898 y 1908 científicos como H. Anschütz-Keampfe, R.M.S. Lochiel, y Wigham Richardson desarrollaron y patentaron diversas implementaciones del giroscopio como instrumento de navegación.

El VOR

El VOR

El Very High Frecuency Omnidirectional Range es un sistema de ayuda a la navegación aérea. Opera en la banda de muy alta frecuencia VHF desde 108.00 MHz hasta 117.95 MHz. Posee las siguentes ventajas: Menos interferencias debidas a las tormentas eléctricas, Mayor exactitud y Se puede compensar automáticamente la deriva producida por el viento llevando la aguja centrada. Para recibir las señales de una estación VOR no puede haber ningún obstaculo intermedio tales como montañas, edificios, o la misma curvatura de la tierra, pues la propagación es en línea recta.

El VOR consta de una caja de control en la que se selecciona la frecuencia, y un mando de volumen que permite escuchar la identificación de la radioayuda de tierra. El indicador VOR tiene tres componentes:

• Dial selector de rumbos: Permite la selección de cualquier rumbo

• Aguja vertical con movimiento a la derecha y a la izquierda : Indica en qué dirección se encuentra el rumbo seleccionado, si la aguja está a la derecha el rumbo seleccionado está a la derecha del avión y lo mismo a la izquierda. Si la aguja está a la derecha el rumbo seleccionado estará a nuestra izquierda y si la aguja está a la izquierda el rumbo seleccionado se encontrará a nuestra derecha

• Indicador TO-FROM, o HACIA-DESDE: La indicación TO quiere decir que interceptado y volado el rumbo seleccionado en el selector de rumbos el avión se dirige a la estación. La indicación FROM quiere decir que interceptado y volado el rumbo seleccionado el avión se aleja de la estación.

El piloto sólo puede actuar físicamente sobre el selector de rumbos. La aguja y el TO-FROM funcionan automóticamente dependiendo de la posición del avión respecto a la estación de tierra. El VOR se puede utilizar para una de las tres cosas siguientes:

• Para volar directamente hacia una estación
  
• Para volar desde una estación
  
• Para determinar la demora desde una estación Para realizar la aproximación a un aeropuerto

Antena

Una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión, el cable o guía de onda en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre.

Es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre. Las antenas deben de dotar a la onda radiada con un aspecto de dirección. Es decir deben acentuar un solo aspecto de dirección y anular o mermar los demás. Esto es necesario ya que solo nos interesa radiar hacia una dirección determinada.

Las antenas también deben dotar a la onda radiada de una polarización. La polarización de una onda es la figura geométrica de la antena, al transcurrir el tiempo por el extremo del vector del campo eléctrico en un punto fijo del espacio en el plano perpendicular a la dirección de propagación. Para todas las ondas esa figura es normalmente una elipse. Una onda está polarizada circularmente o elípticamente a derechas si un observador viese a esa onda alejarse y además viese girar al campo en el sentido de las agujas de un reloj. Lógicamente si lo viese girar en sentido contrario sería una onda polarizada circularmente o elípticamente a izquierdas.

Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho más pequeñas que la longitud de onda, las antenas se denominan elementales. Las antenas resonantes tienen dimensiones del orden de media longitud de onda.

Existen tres tipos básicos de antenas: antenas de hilo, antenas de apertura y antenas planas.

• Antenas de hilo: Las antenas de hilo son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que tienen una sección despreciable respecto a la longitud de onda de trabajo. Las dimensiones suelen ser como máximo de una longitud de onda. Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF. Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo. Las antenas de hilo se analizan a partir de las corrientes eléctricas de los conductores.

• Antenas helicoidales: La antena helicoidal es un tipo especial de antena que se usa principalmente en VHF y UHF. Un conductor describe una hélice consiguiendo así una polarización circular.

• Antenas de apertura: La antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección, formando ángulos sólidos. La más conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satélites.

• Antenas planas: Un tipo particular de antena plana son las antenas de apertura sintética, típicas de los radares de apertura sintética

Existen cuatro clases de propagación de las antenas :

• Directa



• Por reflexión



• Por difracción



• Por refracción

La directa es la más importante. Sin embargo también se puede captar la señal de TV si tiene suficiente intensidad y no la falsean los obstáculos por la propagación reflejada en un obstáculo montaña, edificio, etc,.

Pueden llegar a la antena dos señales idénticas pero una reflejada y otra directa y como no coinciden en el tiempo se crean las imágenes fantasma que pueden ser molestas. Se corrige con antenas de gran directividad. Si la línea de bajada de antena es larga se puede producir reflexión en especial si las impedancias no se corresponden. La antena tanto receptora como emisora cubre un área tanto más amplia cuanto mayor es su altura.

El principio de reciprocidad en las antenas es que el comportamiento de ambas es idéntico. Por tanto si una tiene sentido horizontal la otra también. Esto se denomina polarización de la señal. La horizontal proporciona menos ruidos y perturbaciones y mayor alcance en transmisión. En las emisiones de TV y radio FM se emplea onda directa dando mayor estabilidad a la emisión. La antena de TV merece tanta más atención cuanto mayor sea la frecuencia del canal a sintonizar y además porque este circuito se halla a la intemperie. La intensidad de la señal transmitida se mide en el lugar donde se coloque la antena