Instrumentación.
Indicador de actitud.
El indicador de actitud, también llamado horizonte artificial, es un instrumento que muestra la actitud del avión respecto al horizonte. Su función consiste en proporcionar al piloto una referencia inmediata de la posición espacial del avión, es decir: si está inclinado lateralmente, con el morro arriba o abajo, o ambas cosas; o lo que es lo mismo, su situación en alabeo y profundidad.
Este instrumento es muy fiable y sus indicaciones muestran la posición del aeroplano en el aire de forma muy cercana a la realidad, de manera que su inclusión en el panel de instrumentos del avión es fundamental para poder volar en condiciones de visibilidad reducida o nula.
El indicador de actitud opera basándose en una propiedad giroscópica, concretamente la de rigidez en el espacio. Gracias a esta propiedad, el instrumento puede mimetizar el horizonte real en cada momento.
2.6.1 Construcción.
Aunque existen diversos tipos, todos ellos comparten una construcción básica similar y el mismo principio de funcionamiento. Este instrumento consta de una caja cilíndrica dentro de la cual una carcasa con forma de U contiene encapsulado un rotor dentro de un contenedor sellado, rotor que gira en un plano horizontal sobre su eje vertical (X en la figura). La carcasa a su vez puede girar, mediante cardanes alrededor del eje lateral (Y en la figura) y sobre el eje longitudinal (Z en la figura); la caja del instrumento oficia de tercer cardán necesario para un montaje universal. Esta disposición posibilita que el giróscopo formado por estos elementos permanezca siempre en el mismo plano con independencia de la situación espacial del avión.
La rotación sobre el eje longitudinal Z está en el origen de la indicación del grado de alabeo en tanto que la rotación sobre el eje lateral Y origina la indicación del grado de cabeceo.
El giro del rotor viene proporcionado por una corriente de aire procedente de una conexión al sistema de succión del aeroplano, que al incidir sobre los alabes del rotor hace girar a este con una velocidad que puede variar según los modelos entre 16.000 y 20.000 r.p.m. aproximadamente. Este aire es aspirado a través de un pasaje del pivote trasero, el anillo interior del cardán y el interior de la carcasa, donde es dirigido contra los álabes del rotor por dos aberturas opuestas en la cápsula que lo contiene. En los indicadores modernos la rotación es de origen eléctrico.
Una placa circular con una barra blanca horizontal a la altura del eje de giro, llamada línea del horizonte, como referencia del horizonte real, contiene un semicírculo superior de color azul (cielo) y otro inferior de color oscuro (tierra) y está unida al giróscopo por un brazo articulado y un pivote en la parte posterior del marco del cardán lateral que la mueven arriba y abajo. Cuenta 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 morro arriba o abajo.
El círculo con la escala de alabeo está unido de forma rígida a la carcasa del giroscopio en unos instrumentos mientras que en otros se encuentra fijado en el frontal de la caja. La lectura del alabeo difiere, como veremos a continuación, según uno u otro caso. 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. Algunos instrumentos también tienen marcas de 45º.
En el frontal de la caja, se fija un dial de presentación con un avioncito en miniatura y a veces, tal como se ha dicho, una escala graduada en el semicírculo superior.
La relación entre la línea del horizonte de referencia con el avioncito en miniatura es en todo momento la misma que la que tiene el aeroplano con el horizonte real. Es importante destacar que el hecho de que el avioncito esté por debajo, centrado, o por encima del horizonte NO indica exactamente que el avión esté ascendiendo, descendiendo o volando recto y nivelado; recordemos que una cosa es la actitud del avión y otra la trayectoria de vuelo.
Adosado a la caja se encuentra un botón giratorio para ajustar el avioncito con la línea del horizonte y conforme al ángulo de visión del piloto, ajuste que se hace preferiblemente con el aeroplano nivelado en el suelo y alineando las alas del avioncito superpuestas con la línea del horizonte, aunque se puede afinar si se hace teniendo en cuenta la carga y centrado de la misma en el avión.
Cuando el avión se incline hacia un lado u otro, suba o baje el morro, 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.
Algunos indicadores disponen de un botón mediante el cual se vuelve a poner al giróscopo en su posición normal en caso de que el mismo se haya desviado por precesión, algún movimiento brusco o fuera de los límites del propio giróscopo, etc.
2.6.2 Lectura del horizonte artificial.
Al comportarse visualmente igual que el horizonte real, no exige al piloto esfuerzo para su interpretación; no obstante, conviene tener en cuenta algunos detalles.
Como se ha dicho anteriormente, el indicador de actitud no refleja estrictamente si el aeroplano está en vuelo recto y nivelado o ascendiendo o descendiendo; lo único que hace es indicar la posición del avión con respecto al horizonte. Por ejemplo, con el avión cargado en la parte trasera, su actitud de vuelo recto y nivelado será con el morro un poco más alto de lo normal; con esta actitud de morro arriba el horizonte quedará por debajo del avioncito, o lo que es lo mismo, el avioncito estará por encima del horizonte de referencia.
Si ha visto videos de aviones comerciales aterrizando, observará como descienden con una actitud de morro arriba y sin embargo el indicador de actitud mostrará el avioncito por encima de la línea del horizonte. Para saber si estamos en vuelo nivelado, ascenso o descenso el instrumento adecuado es el indicador de velocidad vertical.
La escala graduada del semicírculo superior representa los grados de alabeo del avión y la lectura de la cantidad en sí mismo no debe ofrecer problemas. Pero según que la escala esté fijada en la carcasa del giroscopio o en el frontal del instrumento se mostrarán los grados de alabeo de una u otra forma. No es habitual, pero puede suceder que la escala se muestre en dirección opuesta a la cual el avión está realmente alabeando y esto puede confundir a los pilotos en cuanto a determinar hacia donde se está produciendo el alabeo. En cualquier caso, la escala solo debe ser utilizada para controlar el número de grados de alabeo, determinándose la dirección por la posición de las alas del avión miniatura con respecto al horizonte de referencia.
Volando en modo VFR el piloto nunca debería volar entre nubes o anochecido, pero si por alguna razón se diera tal circunstancia, debe fiarse de este instrumento más que de sus sensaciones y su orientación espacial. Es famoso el accidente mortal de John Kennedy Jr. que se hundió en el mar con su avión y sus dos acompañantes posiblemente por desorientación espacial.
Para una mejor comprensión y detalle del despiece de un indicador de velocidad recomiendo estos vídeos:
- https://www.youtube.com/watch?v=f2thngd9AGI
- https://www.youtube.com/watch?v=z1QGRPVBZvw
- https://www.youtube.com/watch?v=ykwJI-7W-c4
Notas:
En el pasado, los giroscopios impulsados por succión se han preferido a los eléctricos para aviones ligeros debido a su simplicidad comparativa y a su menor coste. Sin embargo, la creciente importancia del indicador de actitud ha estimulado el desarrollo de giroscopios eléctricos adaptados a la instalación en aviones ligeros. Las mejoras de diseño, la facilidad de lectura y montaje y la reducción de los errores se reflejan en varios tipos disponibles. Los detalles entre los diferentes instrumentos variarán en cuanto a la pantalla del instrumento y los controles de la cabina, pero todos ellos presentan, en mayor o menor medida, la información esencial sobre la actitud de cabeceo y alabeo.
