Instrumentos de vuelo

Cabina de un Douglas DC-3 donde se pueden ver los instrumentos de vuelo.

Se denominan instrumentos de vuelo al conjunto de mecanismos que equipan una aeronave y que permiten al piloto una operación de vuelo en condiciones seguras. Dependiendo de su tamaño o grado de sofisticación, una aeronave puede contar con un número variable de instrumentos. Se pueden clasificar en tres grupos básicos: de pilotaje, de control de motor y de navegación.

Instrumentos de pilotaje

Son los instrumentos más básicos y cuyo control ha de ser más frecuente por parte del piloto. Por su orden de relevancia para el vuelo seguro los más importantes son:

Anemómetro

Indicador de velocidad aerodinámica. En verde velocidades normales de operación, en amarillo velocidades altas y en rojo máxima velocidad.

En aeronáutica el anemómetro es utilizado como velocímetro. Es el indicador de la velocidad relativa con respecto al aire. Como quiera que cada tipo de aeronave de ala fija posee una serie de velocidades características fundamentales para una operación segura de la misma, todas ellas incluidas dentro de la envolvente de vuelo. Destacan entre estas velocidades: la velocidad aerodinámica mínima velocidad de entrada en pérdida, Vs; la velocidad V1 de decisión de despegue; la velocidad máxima a no exceder, Vne; y la velocidad óptima o de máximo rendimiento, es decir la velocidad de crucero, Vcx. Viendo la necesidad de conocer en todo momento la velocidad de una forma precisa para poder trabajar con ellas se comprende la importancia de este instrumento. Su funcionamiento se basa en la comparación de dos presiones: la presión estática y la presión dinámica, captadas en puntos apropiados del aparato, mediante un sistema llamado pitot-estática.

El indicador de velocidad aerodinámica o anemómetro, mide la velocidad del avión expresada en nudos (kts), o bien en millas por hora (mph), con respecto a la masa de aire alrededor de la aeronave. Esto significa que si el avión se desplaza a 100 kts en una corriente de aire cuya componente según la dirección de vuelo es de 10 kts en el mismo sentido (viento de cola), la velocidad real respecto al suelo, o ground speed (GS), será de 100 + 10 = 110 kn. Del mismo modo, si el viento es de frente, el anemómetro indicara 100 kts pero la velocidad real respecto al suelo será de 90 kts, ya que habrá que restar la componente del aire.

El indicador de velocidad aeródinamica contiene arcos coloreados en los extremos junto con números que indican lo siguiente:

  • Arco blanco: desde Vso hasta Vfe. Este arco blanco contiene las velocidades bajas o lentas del avión, indica las velocidades adecuadas a las que se puede operar con los flaps y su límite; si se mantienen los flaps extendidos y se rebasa el arco blanco, se podrían dañar.
  • Arco verde: desde Vs1 hasta Vno. El arco verde contiene las velocidades de crucero del avión, son las velocidades en que suele mantenerse la mayor parte del vuelo. La relación velocidad/consumo es aceptable y en caso de turbulencias el avión no se daña.
  • Arco amarillo: desde Vno hasta Vne. Este arco contiene las velocidades altas del avión, hay que tener bastante precaución, solo se puede llegar a esta velocidad cuando no hay turbulencias; tampoco se pueden realizar maniobras bruscas, existiría el riesgo de daño estructural.
  • Línea roja: solo ocupa una marca (Vne). Esta línea representa la velocidad máxima que el avión puede soportar; no se debe llegar a esta velocidad, es el punto a partir del cual el fabricante, o la autoridad aérea competente para evaluar la aeronave, ha determinado que en ningún caso se puede garantizar la integridad del aparato. Técnicamente, en español se le llama «velocidad máxima permitida».[1]

Un error de este indicador puede resultar fatal. Para muestra bastan dos ejemplos:

Altímetro

Altímetro de un avión. El de la imagen muestra una altitud de 3700 pies, unos 1125 metros.

El altímetro indica, en pies (ft, del inglés feet) o en metros, la lectura de la altitud relativa a un nivel de referencia dado al cual está volando el avión. En el altímetro hay dos agujas, ambas indicando: La pequeña los millares y la larga las centenas. Teniendo esto en cuenta, cuando la aguja pequeña se encuentre, por ejemplo, en los mil pies (1000 ft) y la larga en los 300 ft, se vuela a 1300 ft. Algunos aviones tienen una aguja más que indica las décimas, pero la mayoría de aviones ligeros tienen las dos agujas con forma de punta. Desde la introducción de la electrónica existen indicadores digitales, con númeración digital o simulando analógico con agujas.

La indicación del altímetro depende de que haya sido ajustado a la presión barométrica existente en la zona de vuelo, o bien con referencia a la elevación del aeródromo del que ha partido o al que se dirige. Básicamente, es un barómetro aneroide.

Si por alguna causa, el sistema estático pitot se daña o sufre algún desperfecto, en caso de emergencia, se puede romper el cristal del instrumento para tener una toma de presión estática directa.

Existe además, en los aviones de más tamaño y complejidad, un radio altímetro. Este es un aparato que se usa para determinar la altura sobre el terreno con una exactitud de centímetros, y su funcionamiento está basado en una onda de radar que se emite hacia abajo y vuelve reflejada al instrumento, cuyo procesador mide el tiempo transcurrido y, por consiguiente, la distancia recorrida por la onda de radio. Es tal su precisión que en los aviones grandes su indicación establece el punto en que el piloto manualmente, o los sistemas automáticos, inician la recogida, flare en inglés, inmediatamente previa al contacto con el suelo. Dando así la altura real del avión respecto a la superficie terrestre en ese momento.

Indicador de velocidad vertical o variómetro (VSI)

Variómetro monstrando la indicación de un vuelo sin variaciones de altura o reposo en tierra.

El indicador de velocidad vertical o varioaltímetro, abreviado VSI, indica si el avión está ascendiendo, descendiendo o va nivelado y la velocidad vertical a la que asciende o desciende generalmente en pies por minuto (ft/min), o bien metros por segundo (m/s). Si la manecilla indica cero, el vuelo está nivelado, si está por encima del cero entonces está ascendiendo y si está por abajo de cero, es que el avión desciende. A partir de esta información, se controlan los valores de la velocidad de ascenso y descenso. Ejemplo: UP 7 = ascenso a 700 ft/min, 0 = vuelo nivelado, 7 DOWN = descenso a 700 ft/min.

Inclinómetro y coordinador de giro

Indicador de viraje, conocido por turn and bank.
Coordinador de giro.

El coordinador de giro y, su antecesor, el inclinómetro (también llamado turn and bank, bola y bastón o indicador de giro y bancada) son dos instrumentos de vuelo integrados en un mismo cuadrante.

El inclinómetro presenta una aguja que se desvía de la vertical al ritmo en que el eje longitudinal del avión va variando su orientación o rumbo. Su funcionamiento se basa en un giróscopo, y cuanto más inclinado esté más rápido es el giro. Lleva unas marcas de referencia, normalmente si la aguja está encima de una de ellas el giro es de 2 minutos por cada 360º. Adicionalmente hay una bola que desliza en un canal curvo transparente, que se desplaza por inercia. Si la bola está en el centro durante el viraje, éste es llamado «coordinado». Si por el contrario la bola está a uno u otro lado, se dice, por ejemplo, que el viraje se hace «derrapando», es decir el morro del avión apunta hacia dentro del viraje, cuando la bola está hacia el exterior del mismo; y de la misma manera si la bola apunta hacia dentro del viraje, el viraje es «resbalado» es decir el morro del avión apunta hacia fuera del viraje. Otra utilización en los motores de hélice es la corrección del efecto del par motor de la hélice. La regla práctica durante el viraje es corregir con el mando de dirección (pedales) en sentido de «pisar la bola» hasta que vuelva al centro del conducto curvo.

En el coordinador de giro vemos en lugar del bastón una figura de un avión que nos indica el grado de inclinación de las alas. Debajo está el conducto curvo con la bola, formado por tres bloques, con la bola que se desliza por su interior en función del desplazamiento del eje longitudinal del avión. Si la bola se sitúa en el bloque del centro, el avión va girando «coordinado». Si la bola se pone en uno de los bloques 1 o 3, entonces el avión está en posición de «derrape», o bien con «deslizamiento».

Horizonte artificial

Horizonte artificial indicando un giro a la derecha en descenso.

El horizonte artificial muestra la orientación longitudinal de la aeronave (la relación del eje longitudinal del avión con respecto al plano del suelo), es decir: si está girado, inclinado, con el morro levantado, bajado o todo a la vez. Sirve de gran ayuda en condiciones en que la visibilidad es poca o nula. El horizonte artificial tiene dos partes: el horizonte propiamente dicho, y el indicador de rumbo. El primero está compuesto por una región azul que representa el cielo, otra normalmente marrón que representa la superficie terrestre, una mira que representa el morro del avión, y varias marcas a su alrededor. Las marcas horizontales a ambos lados representan las alas, el plano de la aeronave, y su ángulo con el límite entre las regiones de cielo y superficie (el horizonte artificial), el ángulo de alabeo. Dispuestas verticalmente a intervalos regulares, hay marcas horizontales más pequeñas que representan ángulos concretos en el plano vertical, a intervalos de 5º, 10º, etc. Muestran el ángulo actual del eje longitudinal con el plano del suelo.

Su principio mecánico de funcionamiento es giroscópico.

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