Cuide su actitud: una guía completa de indicadores de actitud de las aeronaves
Durante el vuelo, los pilotos VFR pueden simplemente mirar fuera de la cabina las alas y la relación del capó del avión con el horizonte, y luego usar esa imagen como su "indicador de actitud" no oficial. Sin embargo, para los pilotos IFR que vuelan con instrumentos, la IA es de vital importancia.
Pero no se desconecten todavía, pilotos VFR. Continúe leyendo para repasar qué es el indicador de IA, cómo funciona, cómo leerlo y los posibles errores del instrumento a tener en cuenta.
¿Cómo está tu actitud? No, no estamos hablando de tu mentalidad de piloto, aunque eso también es importante. Hoy continuamos nuestra serie sobre instrumentación de aeronaves con una inmersión profunda en el indicador de actitud, o "AI" para abreviar.
Durante el vuelo, los pilotos VFR pueden simplemente mirar fuera de la cabina las alas y la relación del carenado con el horizonte y usar esa referencia visual como su indicador de actitud no oficial. Para los pilotos IFR que vuelan con instrumentos, el AI es críticamente importante. Pero no se desconecten todavía, pilotos VFR. Siempre existe la posibilidad de que un día puedan volar hacia condiciones meteorológicas de instrumentos (IMC) que se desarrollen rápidamente, y en esa circunstancia necesitarían saber lo básico de cómo usar sus instrumentos para mantener el control de la aeronave y volar de regreso a un clima despejado.
La experiencia de vuelo instrumental también es importante de noche, cuando las ilusiones de vuelo nocturno pueden causar fácilmente desorientación. Muchas veces el horizonte ni siquiera es visible, solo una neblina sólida entre el cielo y la tierra. Si se siente cómodo usando sus instrumentos, podrá verificar lo que cree ver o sentir.
Esta guía cubre qué es el indicador de actitud, cómo funciona, cómo leerlo, los errores de instrumentos a tener en cuenta y, si su panel todavía funciona con una bomba de vacío, si un indicador de actitud de vacío, eléctrico o digital debería ser su próxima mejora.
Puntos clave
- El indicador de actitud (también llamado horizonte artificial o giróscopo de horizonte) muestra el cabeceo y el alabeo contra un horizonte artificial, lo que lo convierte en el único instrumento que muestra ambos ejes de un solo vistazo.
- Los AI tradicionales utilizan un giroscopio girado por el sistema de vacío o el sistema eléctrico; las cabinas de cristal reemplazan completamente el giroscopio con un AHRS de estado sólido.
- Lea el alabeo desde el puntero contra las marcas de 10, 20, 30, 45 y 60 grados, y lea el cabeceo desde las líneas de horizonte de 5 y 10 grados detrás de la aeronave en miniatura.
- Las fallas de la bomba de vacío son insidiosas: el giroscopio se ralentiza lentamente y la pantalla se inclina en un falso alabeo creíble, así que verifique su indicador de succión y conozca su escaneo de panel parcial.
- Si su AI de vacío necesita una revisión, un reemplazo digital como el uAvionix AV-30 elimina los límites de caída, la deriva por precesión y el propio sistema de vacío.
¿Qué es un indicador de actitud?
El indicador de actitud es un instrumento de vuelo giroscópico de indicación directa montado cerca del centro del panel de instrumentos. Muestra tanto el cabeceo como el alabeo contra una pantalla de horizonte artificial.
También conocido como horizonte artificial o giroscopio de horizonte, el AI monitorea la orientación de su aeronave en relación con el horizonte terrestre. Cuando se usa junto con el indicador de rumbo y el indicador de viraje, el indicador de actitud ayuda a los pilotos a mantener el vuelo recto y nivelado, así como a ejecutar virajes coordinados, manteniendo el control del alabeo en todo momento.
Existen varios tipos de AI: el indicador de actitud tradicional impulsado por vacío, el indicador de actitud eléctrico y el indicador de actitud digital (de estado sólido) que se encuentra en paneles de vidrio y en instrumentos de modernización actuales. Comparamos los tres en la sección de actualización a continuación.
¿Cómo funciona un indicador de actitud?
El giroscopio interior
Los indicadores de actitud también se denominan giróscopos de horizonte o giróscopos de actitud porque utilizan un giroscopio incorporado como fuente de sus lecturas. El giroscopio del AI generalmente se alimenta mediante la succión de una bomba de vacío a bordo, aunque en algunos aviones funciona con corriente continua del sistema eléctrico.
El giróscopo del AI está articulado con un eje de giro vertical. Los anillos de cardán del indicador giran libremente en los ejes lateral y longitudinal para que el instrumento pueda proporcionar datos tanto de actitud de cabeceo como de actitud de alabeo. Como instrumento de indicación directa, el AI muestra los cambios de actitud de alabeo y cabeceo en tiempo real sin retraso.
Cabinas de cristal: AHRS en lugar de un giroscopio
En una cabina de cristal con una pantalla de vuelo principal, no hay un giroscopio físico detrás de la imagen de actitud. Una fuente de actitud de estado sólido obtiene sus datos del Sistema de Referencia de Actitud y Rumbo (AHRS), y en aeronaves más grandes de una Unidad de Referencia Inercial (IRU) o un Sistema de Navegación Inercial (INS). La pantalla se ve igual, pero los modos de falla y las limitaciones son completamente diferentes, lo cual importa cuando hablamos de actualizaciones más adelante.
Después de leer el resto de este artículo, vea el video sobre el indicador de actitud de Aviation Theory para ver ejemplos de los diferentes diseños de indicadores de actitud, obtener consejos sobre cómo leer los indicadores de cielo (las versiones a veces confusas de las cabinas de cristal de los indicadores de actitud analógicos) y ver una representación visual fácil de seguir de cómo funciona la precesión giroscópica.
Cómo leer un indicador de actitud
El AI le da una instantánea rápida de sus actitudes de cabeceo y alabeo de un solo vistazo. Su indicador contiene una representación pictórica de una aeronave, el cielo, la tierra y una línea de horizonte artificial. A medida que incline sus alas en un viraje, o levante o baje el morro de su aeronave, la posición de la aeronave en miniatura en la esfera del indicador reflejará sus acciones. Las marcas, punteros, flechas y líneas en la esfera ayudan a cuantificar el grado de cambio.
Cómo leer el indicador de alabeo
El pequeño icono de la aeronave es útil para una rápida verificación visual de su información de alabeo. Su indicador de alabeo muestra el ángulo de alabeo, o el ángulo entre el horizonte y el eje lateral de su avión.
A medida que entra en un viraje, la aeronave en miniatura en su indicador de actitud se inclinará hacia la izquierda o hacia la derecha con usted. Para lecturas más precisas del grado de alabeo, observe la escala curva de grados de alabeo a lo largo de la parte superior de la esfera y verifique la posición del puntero de alabeo contra las marcas fijas de la escala.
La mayoría de los indicadores tienen marcas grandes para ángulos de alabeo de 30 y 60 grados, junto con un indicador en forma de punto para alabeos de 45 grados. Las marcas más delgadas de 10 y 20 grados sirven como ayudas visuales de interpolación para ángulos de alabeo inferiores a 30 grados.
Consejo profesional: No confunda el coordinador de viraje con el indicador de alabeo. Su coordinador de viraje indica si su aeronave está girando y a qué velocidad. El indicador de alabeo simplemente mide el ángulo entre sus alas y el horizonte.
Cómo leer el indicador de cabeceo
La parte del indicador de cabeceo de su AI mide el ángulo entre el horizonte y el eje longitudinal de su aeronave. En términos sencillos, mide cuánto se inclina la nariz de su aeronave hacia arriba o hacia abajo en relación con el horizonte.
A medida que el giroscopio registra un cambio en el cabeceo, la aeronave en miniatura en su indicador se moverá verticalmente hacia arriba o hacia abajo en relación con el horizonte artificial. Observe la posición del pequeño punto entre las alas del avión en miniatura. Esto marca su ángulo de cabeceo actual. Los ángulos de cabeceo se comunican mediante líneas horizontales en incrementos de 5 grados hacia arriba y hacia abajo. Las líneas de 5 grados son cortas y alternan con líneas largas y etiquetadas de 10 grados.
Cuando las alas de la aeronave en miniatura están alineadas con la barra del horizonte, la aeronave está en vuelo recto y nivelado. Tenga en cuenta que en una cabina de cristal, el AHRS está proporcionando los datos de cabeceo y alabeo para la actitud de la aeronave.
Consejo profesional: El indicador de cabeceo no le dice si su avión está ascendiendo o descendiendo. Solo comunica la actitud. Necesitará verificar su indicador de velocidad vertical (VSI) para saber si su altitud está cambiando y, si es así, con qué rapidez.
Errores comunes del indicador de actitud
La buena noticia es que los indicadores de actitud tienen errores bastante limitados, la mayoría de los cuales pueden corregirse fácilmente.
Desalineación de la perilla de ajuste de actitud
Algunos indicadores de actitud tienen una perilla de ajuste que le permite mover la aeronave en miniatura según su punto de vista. Asegúrese de realizar tales ajustes solo cuando esté en tierra o, al menos, volando recto y nivelado en condiciones meteorológicas visuales (VMC).
Límites de cabeceo y alabeo
Los AI más antiguos tenían límites de cabeceo de 60 grados y límites de alabeo de 100 grados. Exceder esos límites haría que el giroscopio "se caiga" y necesite realinearse con el horizonte. Los AI mecánicos más nuevos suelen tener límites de cabeceo de al menos 85 grados y ningún límite de alabeo, y los instrumentos AHRS digitales no tienen ningún límite de caída.
Precesión giroscópica
Dado que la Tierra gira aproximadamente 15 grados por hora, la alineación del giroscopio del indicador de actitud se desvía del horizonte real con el tiempo. Para los giroscopios verticales como el indicador de actitud, el efecto de deriva es peor en el ecuador y menos severo en los polos.
Para compensar la precesión, su indicador debe realinearse periódicamente con el horizonte. Si nota que se ha desviado y no se ha realineado, puede alinearlo manualmente cuando esté en una actitud recta y nivelada o en el suelo.
Contaminación del sistema
En un sistema giroscópico alimentado por vacío, si la caja del instrumento falla, los contaminantes pueden filtrarse y el aire puede escapar. Ambos causan errores de lectura. Un filtro de aire central obstruido también priva al giroscopio de flujo de aire y ralentiza el rotor, produciendo indicaciones lentas y retrasadas mucho antes de que el instrumento falle por completo.
Vacío vs. Eléctrico vs. Digital: ¿Qué AI pertenece a tu panel?
Tarde o temprano, todo propietario de un panel antiguo se enfrenta a la misma decisión: el indicador de actitud de vacío comienza a desviarse durante el arranque, llega el presupuesto de revisión y hay que elegir entre reparar la tecnología antigua o pasar a algo más nuevo. Así es como se comparan las tres opciones en la aeronave.
| Tipo | Fuente de alimentación | Modo de fallo típico | Mejor para |
|---|---|---|---|
| Giroscopio de vacío | Bomba de vacío accionada por el motor | Desaceleración lenta del giroscopio después de la falla de la bomba con una pantalla engañosa y gradualmente inclinada | Mantener un panel antiguo original |
| Giroscopio eléctrico | Sistema eléctrico de CC de la aeronave | Desgaste de los cojinetes con el tiempo; aparece una bandera de advertencia en caso de pérdida de energía | Redundancia junto con un sistema de vacío |
| Digital (AHRS) | Alimentación de la aeronave con batería de respaldo interna | Fallo brusco con una pantalla marcada, sin inclinación falsa lenta | Actualizaciones de panel y vuelo IFR serio |
El caso de mantener el vacío
Los AI de vacío son simples, se pueden reparar en campo y son independientes de su sistema eléctrico. Si vuela VFR diurno en una aeronave vintage y desea mantener el panel con la época, un AI de vacío revisado es una opción legítima. El inconveniente es el modo de falla: las bombas de vacío secas fallan rutinariamente sin previo aviso, y el giroscopio moribundo le miente lentamente en lugar de fallar de manera obvia. Si se queda con el vacío, escanee el indicador de succión religiosamente y trate cualquier lectura fuera del arco verde como una falla del AI en progreso.
Cuando un AI eléctrico tiene sentido
Los indicadores de actitud eléctricos funcionan con el bus de CC de la aeronave, por lo que sobreviven completamente a un fallo de la bomba de vacío. Históricamente se instalaron como instrumentos de respaldo junto a un primario de vacío, y es ahí donde siguen brillando: dos fuentes de energía diferentes significan que ninguna falla única le quitará la referencia de actitud. Sin embargo, siguen siendo giroscopios de masa giratoria, por lo que el desgaste de los rodamientos, el tiempo de aceleración y la precesión siguen aplicándose.
Por qué la mayoría de las actualizaciones son digitales
Los instrumentos AHRS de estado sólido no tienen un rotor que se desacelere, límites de caída, deriva de precesión, y una batería de respaldo incorporada que mantiene la pantalla activa durante una falla del alternador. Unidades de adaptación como el uAvionix AV-30-C se instalan en el mismo orificio redondo de 3 pulgadas que ocupaba su viejo giroscopio y añaden una pantalla de actitud moderna más lecturas configurables que su instrumento de vacío nunca ofreció. Para aeronaves con certificación de tipo, el AV-30-C cuenta con las aprobaciones que necesita un instalador, mientras que los propietarios de aeronaves experimentales y de construcción casera pueden instalar la versión AV-30-E sin la documentación certificada.
Tu ruta de actualización, paso a paso
- Arrendatario o estudiante: Vuela con lo que hay en el panel, así que entrena para la falla de vacío. Un dispositivo que limite la visión y la práctica regular del panel parcial son tu mejor inversión.
- Propietario con un AI de vacío en buen estado: Añade redundancia antes de necesitarla. Una fuente AHRS portátil que alimente una pantalla de actitud a tu tableta te proporciona una comprobación cruzada independiente para la conciencia situacional.
- Propietario que se enfrenta a una revisión de AI: Este es el momento de volverse digital. El dinero de la revisión se destina a un instrumento de estado sólido en lugar de reciclar tecnología de los años 60, y muchos propietarios eliminan el sistema de vacío por completo una vez que el último giroscopio ha desaparecido. Coordina con tu taller de aviónica en la lista de modelos aprobados y los requisitos de equipo de tu aeronave.
- Constructor experimental: Omite el sistema de vacío desde el primer día y planifica el panel alrededor de los instrumentos digitales. Ahorrarás peso, tuberías y un punto de falla conocido.
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Prepara la aeronave: Mejoras del indicador de actitud y opciones de entrenamiento IFR
Estas son las opciones que más a menudo recomendamos a los pilotos cuando la conversación gira en torno a los instrumentos de actitud y la competencia en vuelo por instrumentos. Cada enlace conduce a datos de productos en vivo.
uAvionix AV-30-C MFD Digital Certificado: Retira tu Giróscopo de Vacío para Siempre
Pantalla multifunción digital certificada de 3 pulgadas construida para reemplazar instrumentos analógicos de panel redondo en aeronaves con certificación de tipo.
- Se instala en un recorte estándar de instrumento de 3 pulgadas, reemplazando el AI o DG mecánico
- Actitud AHRS de estado sólido sin límites de caída y sin deriva de precesión
- Batería de respaldo interna mantiene la pantalla activa durante una falla eléctrica
- Campos configurables añaden datos que tu antiguo giroscopio nunca mostró, desde la carga G hasta el voltaje del bus
- Este es un instrumento de montaje en panel, así que planifique la instalación y la certificación por un taller de aviónica o un A&P, no un cambio de fin de semana.
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Pantalla experimental multifunción digital uAvionix AV-30-E: la misma pantalla sin el papeleo certificado
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- Configurable como indicador de actitud o giróscopo direccional
- No requiere sistema de vacío, lo que elimina tuberías, peso y un punto de falla
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- ¿Qué muestra un indicador de actitud?
- El indicador de actitud muestra el cabeceo y el alabeo de su aeronave en relación con el horizonte en una sola imagen. Un símbolo de aeronave en miniatura se encuentra fijo frente a una línea de horizonte que se mueve detrás de él: cuando el morro real se eleva o las alas se inclinan, la pantalla lo refleja instantáneamente. Las marcas de grados cuantifican el cambio, con líneas de cabeceo en pasos de 5 grados y marcas de alabeo en 10, 20, 30, 45 y 60 grados. Es el único instrumento que le da ambos ejes de un vistazo, por lo que ancla cada escaneo de instrumentos.
- ¿Por qué se llama horizonte artificial al indicador de actitud?
- Porque recrea el horizonte natural dentro de la cabina. En condiciones visuales, mantienes el avión erguido haciendo referencia al horizonte real a través del parabrisas. En condiciones de nubes, niebla o noche cerrada, esa referencia desaparece, por lo que el instrumento pinta un sustituto: una pantalla azul sobre marrón dividida por una línea de horizonte blanca que permanece alineada con el horizonte terrestre real, sin importar lo que haga el avión a su alrededor. Los manuales más antiguos también lo llaman horizonte giroscópico, ya que un giroscopio giratorio tradicionalmente mantenía esa línea estable.
- ¿Qué alimenta un indicador de actitud?
- La mayoría de los indicadores de actitud heredados funcionan con vacío: una bomba impulsada por el motor aspira aire a través de la carcasa y hace girar el rotor del giroscopio a alta velocidad. Algunas aeronaves utilizan indicadores de actitud eléctricos impulsados por el sistema eléctrico de CC en su lugar, a menudo como respaldo del instrumento de vacío. Los indicadores de actitud digitales modernos no tienen ningún giroscopio giratorio; los sensores AHRS de estado sólido miden la actitud electrónicamente y funcionan con la energía de la aeronave con una batería de respaldo interna. Saber qué fuente alimenta el suyo es importante, porque le indica exactamente qué falla arrastrará al instrumento.
- ¿Qué sucede cuando falla una bomba de vacío en vuelo?
- El indicador de actitud muere lentamente, y eso es lo que lo hace peligroso. El giroscopio no se detiene instantáneamente; se ralentiza durante varios minutos, y la pantalla se inclina gradualmente hacia un falso alabeo que se siente creíble si lo sigues. Muchos accidentes fatales por pérdida de control comenzaron exactamente de esta manera. Mantén el manómetro de succión en tu escaneo, y si sospechas una falla, cubre el instrumento y vuela con panel parcial usando el coordinador de viraje, el indicador de velocidad y el altímetro hasta que alcances condiciones visuales.
- ¿Puedo reemplazar un indicador de actitud de vacío por uno digital?
- Sí. Los reemplazos de estado sólido, como el uAvionix AV-30-C, cuentan con aprobaciones que permiten que un taller de aviónica los instale en muchas aeronaves de tipo certificado en lugar del instrumento de vacío original, y los constructores experimentales pueden usar la versión no certificada libremente. Las unidades digitales no tienen límites de volteo, ni deriva de precesión, y suelen incluir una batería de respaldo. Dependiendo de la aeronave y el resto del panel, también es posible que pueda eliminar el sistema de vacío por completo, lo que ahorra peso y elimina un punto de falla común. Hable primero con su instalador sobre la lista de modelos aprobados.
- ¿Cuál es la diferencia entre un indicador de actitud y un coordinador de viraje?
- El indicador de actitud muestra el ángulo de sus alas con respecto al horizonte, mientras que el coordinador de viraje muestra la velocidad a la que cambia su rumbo. Suenan similares pero responden a preguntas diferentes. Puede mantener un alabeo de 15 grados con la bola centrada, y el coordinador de viraje mostrará el viraje mientras que el indicador de actitud muestra el alabeo en sí. En el trabajo con panel parcial, la distinción lo es todo, porque el coordinador de viraje funciona con electricidad en la mayoría de las aeronaves y sobrevive a una falla de vacío.
- ¿Cómo arreglo un indicador de actitud que se ha volteado?
- Vuelve a colocarlo en vuelo recto y nivelado o en tierra. Los giroscopios más antiguos que exceden sus límites de cabeceo o alabeo se voltean y muestran indicaciones inutilizables hasta que el mecanismo de erección los realinea con el horizonte, lo que puede llevar varios minutos de vuelo estable y sin aceleración. Si su instrumento tiene una perilla de encuadre, úsela solo cuando esté nivelado, ya que encuadrar en un banco bloquea un error. Los volteos repetidos, la erección lenta o una barra de horizonte errante después del arranque son signos de que los cojinetes del giroscopio se están desgastando y el instrumento necesita una revisión o reemplazo.
- ¿Los cockpits de vidrio siguen usando giroscopios?
- No mecánicos. Las pantallas de vuelo primarias de las cabinas de vidrio obtienen la actitud de un AHRS (Sistema de Referencia de Actitud y Rumbo), que utiliza sensores de estado sólido sin rotor giratorio, sin bomba de vacío y sin límites de volteo. El PFD dibuja la misma imagen de actitud azul sobre marrón que los pilotos han usado durante décadas, solo que de una fuente digital. La mayoría de las aeronaves con panel de vidrio todavía llevan un instrumento de actitud de reserva independiente, ya sea un pequeño giroscopio mecánico o una unidad digital autónoma separada, para que una única falla eléctrica no pueda eliminar todas las referencias de actitud.
Sobre el autor
Neil S. Glazer es piloto comercial con habilitaciones multimotor e instrumental y fundador de PilotMall.com. Ha pasado más de dos décadas ayudando a los pilotos a encontrar el equipo adecuado, desde kits de inicio para estudiantes de piloto hasta actualizaciones completas de paneles, y todavía cree que el mejor instrumento en cualquier cabina es un piloto bien entrenado.
2 comentarios
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Thank you for your clear and easy-to-understand explanation. Stay safe!