¿Qué es el Horizonte Artificial? ¿Cómo funciona?

Tal vez el instrumento más popular y conocido por los fanáticos de la aviación es el Indicador de actitud u Horizonte artificial, ya sea vueles un pequeño monomotor o un Boeing 737, este instrumento formará parte de la aviónica de la aeronave. ¿Sabes exactamente lo que le indica al piloto? ¿Cómo funciona por dentro? ¿Tiene alguna limitación?

Primero… ¿Qué es actitud? Hablando del ámbito aeronáutico se refiere a la diferencia angular medida entre el eje de un avión y la línea del horizonte de la Tierra.

Para interpretar la información señalada por este instrumento primero es importante conocer su principio de funcionamiento. El indicador de actitud tradicional o análogo cuenta en su interior con un giróscopo. Muy bien, hagamos una pausa, ¿Qué es un giróscopo? Se define como giróscopo a disco o un trompo pesado que gira a gran velocidad sobre un eje. Es por ello que se lo denomina como Instrumento giroscópico.

Un giróscopo está sujeto a propiedades. Hay dos propiedades fundamentales de acción giroscópica:

  • Rigidez en el espacio.
  • Precesión.

El funcionamiento del indicador de actitud se basa en el principio de rigidez en el espacio, para ello definamos qué es este principio. La rigidez en el espacio se refiere al principio de que un giróscopo permanece en una posición fija respecto al plano en el que está girando. Un ejemplo de esta propiedad es el de una rueda de bicicleta. Cuando las ruedas de bicicleta aumentan la velocidad, se vuelven más y más estables en su plano de rotación. En la siguiente animación puedes apreciar perfectamente la rigidez en el espacio.

Gyroscope GIF | Gfycat

Los instrumentos giroscópicos deben ser alimentados de alguna forma, es decir, necesitan de una fuente de energía para poder girar el giróscopo a una velocidad óptima, el indicador de actitud generalmente en aviones de aviación general es alimentado por el sistema de vacío, este sistema hace girar el giróscopo pasando una corriente de aire por los álabes del rotor para girar este rotor a alta velocidad, al igual que la operación de una rueda hidráulica o turbina. Los instrumentos giroscópicos también pueden ser alimentados eléctricamente.

Ya conocemos el principio de funcionamiento y la fuente de energía, pero ¿Cómo se traduce esto en información del giróscopo de actitud para el piloto?

El indicador de actitud tradicional cuenta en la cara del instrumento con un avión miniatura y barra de horizonte esta muestra una imagen de la actitud de la aeronave. La relación de la aeronave miniatura con la barra de horizonte es la misma que la relación de la aeronave real con el horizonte real.

El giróscopo en el indicador de actitud está montado en un plano horizontal y como ya mencionamos depende de la rigidez en el espacio para su funcionamiento, lo que significa que su posición de giro permanecerá fija. La forma más sencilla de pensar en cómo se determina su actitud (cabeceo y alabeo) de vuelo es visualizar a la aeronave moviéndose alrededor del giróscopo, en lugar del movimiento del giróscopo.

Antes de seguir tal vez sea necesario aclarar los conceptos de alabeo y cabeceo. Alabeo se refiere a el movimiento que realiza el avión alrededor del eje longitudinal (eje imaginario que se extiende desde la nariz a la cola del avión). Cabeceo se refiere a una rotación respecto del eje transversal del avión que atraviesa las alas, producida por los timones de profundidad.

En la primera animación observaras el movimiento de alabeo y la segunda el movimiento de cabeceo.

Exhibition Items
Exhibition Items
Imágenes de Smithsonian Museum

¿Cómo podemos interpretar los datos proporcionados por este instrumento? En las configuraciones análogas y digitales tienen básicamente la misma representación.

La mayoría de las escalas indicadoras de alabeo se encuentra en la parte superior de la cara del instrumento, una marca central indicando un ángulo de alabeo de 0° y siguiendo la curvatura se observan generalmente marcas que indican alabeo de 10, 20, 30, 45, 60 y 90 grados respectivamente.

El instrumento también puede contar con marcas para indicar la magnitud del cabeceo de la aeronave, generalmente con marcas en incremento de 5°. Las marcas pueden indicar cabeceo positivo y negativo.

NOTA: Las marcas de ángulo de alabeo y cabeceo pueden variar de aeronave en aeronave por lo cual se recomienda consultar al manual de la aeronave.

El instrumento análogo cuenta con algunas limitaciones de alabeo y cabeceo. Los límites en el plano de alabeo son por lo general de 100° a 110°, y los límites de cabeceo son por lo general de 60° a 70°. En el caso de exceder estos parámetros el instrumento se “volcará” y proporcionará información errada hasta que se vuelva a alinear el giróscopo.

Gracias a las nuevas tecnologías implementadas en los instrumentos de cabina, algunas aeronaves ahora están equipadas de instrumentación digital, EFDs (Electronic Flights Displays, por sus siglas en ingles).

Las pantallas electrónicas de vuelo han reemplazado los instrumentos giroscópicos con sistemas láser de estado sólido, este sistema además de ser mucho más preciso reduce sustancialmente las limitaciones del instrumento, siendo capaces de volar en cualquier posición sin volcar.

Esta capacidad es el resultado del desarrollo del llamado sistema de referencia de rumbo y actitud o AHRS por sus siglas en inglés, Attitude and Heading Reference System. Los AHRS envían información de actitud a la pantalla de información primaria de vuelo con el fin de generar la información de cabeceo y alabeo del indicador de actitud.

Artículo redactado por: Rafael Paccieri F.

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