El acrónimo AVIÓNICA se usa para designar el campo de la ELECTRÓNICA aplicada a la aviación. El cambio más radical que la aviación ha experimentado desde la aparición del motor a reacción, ha sido, sin duda, la aplicación de la informática a las cabinas de vuelo ( cockpit), persiguiendo dos motivos principales: reducir la carga de trabajo en cabina, mejorando con ello la seguridad, y aumentar la rentabilidad de la operación. De este rediseño de la cabina derivan no pocas consecuencias y algún que otro trauma, como por ejemplo la paulatina reconversión de un querido miembro de la tripulación técnica, el mecánico de vuelo, hasta hace pocos años imprescindible. La cantidad de electrónica que que se ha introducido en las aeronaves en los últimos años relacionada con la navegación, la aproximación, el aterrizaje, la instrumentación general, etc. es tremenda. Cualquiera que haya tenido oportunidad de entrar en la cabina de un avión de última generación, tras una mirada rápida, se ha dado cuenta que los únicos instrumentos redondos convencionales son el anemómetro, el altímetro y horizonte ( básicamente ). Aunque los nuevos sistemas integrados nos puedan parecer más complejos, ya que están basados en tecnología digital ( bus digitales de datos, microprocesadores, etc. ) lo cierto es que en apariencia visual nos da sensación de haber descargado tremendamente las cabinas. Por ejemplo, si consideramos, el Boeing 747-400, este tiene 150 indicadores menos que el más antiguo de los B737. Por tanto como resumen a la nuevas generaciones de cabinas de aviones, podemos decir que los ordenadores han ido asumiendo cada vez más funciones y la sustitución de los indicadores convencionales por nítidas pantallas de Tubo de Rayos Catódicos (TRC) en las que el piloto puede cambiar la información presentada mediante selección de las opciones de un menú (software). Además en los diseños actuales de cabina, los ordenadores de a bordo reciben e integran más cantidad de información, toman cada vez más decisiones por su cuenta, y avisan ( eso sí ) al piloto de lo que acaban de hacer. Los sistemas integrados de aviso a la tripulación presentan la anomalía en pantalla mediante cambios de color y, simultáneamente, algún pitido o voz sintética, dependiendo su volumen y tono de la gravedad del percance. LOS ACTUALES PANELES DE LAS CABINAS DE VUELO Hace menos de 15 años que el único TRC en cabina de vuelo era la pantalla de radar. Desde entonces, se han instalado multitud de equipos en forma de pantalla ( EFIS - Electronic Flight Instrument System ) sustituyendo a los clásicos ADI ( Attitude Director Indicator ) y HSI ( Horizontal Situation Indicator ) electromecánicos, además de otros que presentan el estado de los sistemas y listas de chequeo. El último grito tecnológico pertenece a los aviones A320, A340 y B747-400, donde los únicos instrumentos redondos convencionales son el ANEMÓMETRO, ALTÍMETRO Y HORIZONTE DE STANDBY. A medida que las pantallas aumentan de tamaño, se enfrentan a algunas limitaciones básicas debido a la tecnología en que se basan en el TRC Un TRC requiere también un sistema de apoyo: para que se ilumine la pantalla son necesarios altos voltajes ( hasta 30,000 voltios en un tubo típico de color ); cuanto más brillante sea la imagen, mayor el voltaje. Las FUENTES DE ALIMENTACIÓN son relativamente pesadas y voluminosas; entre ellas y el cañón de electrones, incluso el más pequeño TRC necesita refrigeración forzada por aire y consume bastante potencia. A medida que aumenta el tamaño del TRC, también lo hacen los problemas. Para evitar el parpadeo y conseguir el brillo adecuado en una cabina soleada, hay que refrigerar la pantalla frecuentemente. De nuevo, para las pantallas grandes, se requiere proporcionalmente más potencia, tanto en el ánodo de alto voltaje como para el sistema de deflexión de electrones. También hay que aumentar la disipación de calor. Finalmente, luchamos contra las limitaciones físicas de tamaño y peso. En los últimos años, sin embargo, se ha introducido el boom de las PANTALLAS PLANAS. En el desarrollo de pantallas planas no solamente han trabajado los fabricantes de aviónica, sino que en nuevas investigaciones en electrónica se han invertido literalmente miles de millones de dólares sobre ellas, ya que su aplicación llega también fuerte a los computadores personales y televisores entre otros. Lo más avanzado en esta tecnología es la llamada PANTALLA DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD) activa ( AM/LCD). Hasta ahora, las pantallas de cristal líquido (LCD) han aparecido desde los relojes de pulsera a los hornos microondas; hay también aplicaciones interesantes en la AVIÓNICA de LCD's en COLOR. El fabricante UNIVERSAL NAVIGATION emplea tecnología híbrida de TRC/LCD en color, en el que un TRC monocromo se ve a través de una placa que contiene filtros de color de cristal líquido. Sin embargo, hasta hace poco no se ha dispuesto de la tecnología necesaria para fabricar pantallas tipo MATRIZ EN COLOR DE LCD, con niveles adecuados de contraste y saturación de color para su empleo en las cabinas de vuelo. La aparición del TRC en las cabinas modernas de aviones ha representado un impresionante desarrollo de la aviónica, pero visto con la perspectiva de unos 10 años puede parecer sólo un intermedio hacia las PANTALLAS PLANAS. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE AVIÓNICA
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE AVIÓNICA MÁS RELEVANTES De los equipos de aviónica instalados hoy en día en una aeronave casi es imposible encontrar puramente mecánicos; La gran mayoría de los equipos son electromecánicos o electrónicos. Cuando hablamos de EQUIPO/SISTEMA DE AVIÓNICA no indica solamente el PANEL DE LA CABINA DE VUELO, realmente es algo más. Podemos considerar el EQUIPO/SISTEMA como el conjunto :
El PANEL DE LA CABINA DE VUELO en general se divide en 3 PANELES : PANEL DEL PILOTO, PANEL DEL COPILOTO Y EL PANEL CENTRAL ( con instrumentos de comunicación, motor y algunos de navegación). VUELO VISUAL ( VFR - Visual Flight Rules ) En el PANEL DEL PILOTO y del COPILOTO tiene la mayoría de las presentaciones duplicadas para el vuelo básico se necesitarían los instrumentos PRIMARIOS: Anemómetro, Horizonte Artificial (indicador de actitud) , Indicador de Rumbo y Altímetro agrupados en la llamada T BÁSICA, Los equipos de la T-básica junto con la RADIO son los que fundamentalmente se usan en el vuelo VFR. HORIZONTE ARTIFICIAL ( INDICADOR DE ACTITUD ) Esta 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 oscura o café que representa la tierra. Este horizonte sube o baja respondiendo a los cambios de actitud de la nariz de la aeronave 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. Vemos como varía la indicación del HORIZONTE ARTIFICIAL con el movimiento del avión: Indica la altura sobre un nivel de referencia. Pueden ser de dos tipos :
INDICADOR DE RUMBO ( o GIRO DIRECCIONAL ) El instrumento se alinea manualmente con la brújula magnética (compass) 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 errores giroscópicos de vez en cuando. Este tipo de eventos se presentan debido a la rotación de la tierra y a la variación magnética. Mide la velocidad del avión en NUDOS NÁUTICOS. El elemento sensor es un TUBO PITOT. Para determinar la velocidad se necesita el valor de la presión estática y el de la presión total o de remanso y aplicando la formula de BERNOUILLI obtengo el valor de velocidad, esta acción se realiza en el equipo asociado. Mide la velocidad vertical de ASCENSO Y DESCENSO del avión en PIES/MINUTO. El Coordinador de Giros es otro instrumento basados en el giroscopio, este permite indicar la actitud del avión, señalando Guiñadas, Deslizamientos y Derrapes que provocan virajes y banqueos desbalanceados VUELO POR INSTRUMENTOS ( IFR - Instrument Flight Rules ) Los siguientes equipos/sistemas que vamos a ver VOR, ILS, ADF, DME, etc. son usados con el conjunto de instrumentos de vuelo básico VFR . El vuelo IFR se diferencia del VFR en que al piloto se le permite volar a través de las nubes y realizar aproximaciones al aeropuerto mediante instrumentos. En este tipo de vuelo es básico las RADIOCOMUNICACIONES que es el enlace del piloto con el ATC ( Sistema de Control del Tráfico Aéreo ), existiendo Emisora de Comunicaciones (COM Radio) La emisora de comunicaciones es el nexo de unión que tenemos con tierra, es el "TELÉFONO" a través del cual obtenemos información o instrucciones de vuelo, provenientes tanto de los ATIS (Automatic Terminal Information System), de las torres de control o de los radares de control aéreo. Emisoras de Navegación (NAV Radios) Las emisoras de navegación son de vital importancia a la hora de orientarnos en el cielo. A través de ellas obtenemos información acerca de nuestra posición en vuelo. Reciben la señal proveniente de las estaciones VOR en tierra (VFH Omnidirecctional Range). Esta información la interpretamos a bordo con la ayuda de la presentación, llamado HSI (Horizontal Situation Indicator). Emisora de Direccionamiento (ADF Radio) Esta es la tercera emisora de nuestro avión que nos permite orientarnos en vuelo. Se trata también de estaciones en tierra, NDB en este caso (Non Directional Beacon). La información la interpretamos con otra presentación en nuestro cuadro de instrumentos, el ADF (Automatic Direction Finder). Las bandas de frecuencia que existen en las ondas de radio y su denominación es la siguiente:
ADF ( Automatic Direction Finder ) Es una ayuda a la navegación, consiste en un radiogoniómetro automático que se diferencia del normal porque es automático. Proporciona automáticamente el VECTOR DE DIRECCIÓN ( visible en su pantalla del panel ) de la estación emisora en tierra. El ADF trabaja con estaciones emisoras llamadas NBD ( Non Directional Beacon o emisoras no direccionables ) en la banda LF/HF con una potencia de emisión de 25 W a 10 KW. Básicamente consta de un equipo RECEPTOR ADF, su presentación y una ANTENA DE CUADRO o LOOP que se orienta automáticamente y que al incidir la señal electromagnética de la emisora, se induce corriente eléctrica que al analizarla se obtiene el ángulo que forma la emisora y el avión.
VOR ( Very High Frecuency Omnidirectional Range) Es una ayuda a la navegación, básicamente es un sistema de VHF ( 112 Mhz a 118 Mhz ) osea de CORTO ALCANCE que se utiliza para distancias de hasta 150 Km con una potencia de unos 200 W. El VOR se puede definir como un RADIOFARO GIRATORIO EMISOR DE RUMBOS , que emite 2 señales de cuya comparación se extrae la información AZIMUTAL del avión, la llamada MARCACIÓN VOR. La recepción de una emisora VOR puede lograrse aumentando la altura de vuelo. Se suelen utilizar VOR para la navegación de entrada a los aeropuertos, pero no para la navegación en ruta. Aquí vemos varía la presentación según la posición de la ESTACIÓN VOR de tierra: TACAN ( Tactical Air Navigation ) Es una ayuda a la navegación utilizada por los militares. Utiliza estaciones militares TACAN, son sistemas de radar con una " INTERROGACIÓN-RESPUESTA", es decir el avión envía una señal codificada, el equipo responde y se mide el tiempo de ida y vuelta de estas señales. Con coordenadas polares queda totalmente determinada la posición del avión. Es una ayuda a la navegación de LARGO ALCANCE, que se usa en vuelos transoceánicos. Las ayudas están situadas en la costa y forman una cadena. Está formada por 4 estaciones en tierra, una actúa como maestra y las otras 3 como repetidoras. La estación maestra con cada una de las estaciones repetidoras forma un par, osea, total 3 pares. La situación de la aeronave se consigue mediante intersección de HIPÉRBOLAS, siendo los FOCOS los pares de las estaciones, se suele presentar en pantalla de TCR. DME ( Equipo medidor de distancia ) Es una ayuda a la navegación , dentro de los SISTEMAS TELEMÉTRICOS. Consiste en un EMISOR-RECEPTOR UHF con indicación en cabina, que indica numéricamente la DISTANCIA a la estación DME en MILLAS NÁUTICAS. Utiliza el principio del RADAR midiendo el tiempo que tarda una señal emitida desde el avión a la estación DME en volver a ser captado de nuevo en el avión al ser reflejada desde la estación. El emisor del avión Tx envía impulsos eléctricos de aproximadamente 1000 MHz, la señal es recibida por la estación DME, que a su vez envía otra señal, en distinta frecuencia al avión. En la práctica la estación DME se combina con una ayuda AZIMUTAL a la navegación ( VOR/DME, TACAN), de manera que el piloto, por AZIMUT y DISTANCIA desde un punto en tierra conocido, obtiene la situación propia de forma exacta. GPS ( Global Positioning System ) Es una ayuda a la navegación y permite la navegación utilizando la constelación NAVSTAR/GPS. El sistema NAVSTAR/GPS se basa en la medida simultánea de la distancia entre el receptor y al menos 4 satélites. El
sistema ofrece las siguientes informaciones:
Posición del
receptor. Referencia temporal
muy precisa. Las distancias entre el
receptor y el satélite se obtienen por medio del retardo temporal entre
que el satélite envía la señal hasta que el receptor la recibe Los satélites emiten
dos portadoras a la misma frecuencia. Estas portadoras están moduladas en
fase por diferentes códigos pseudoaleatorios.
Una presentación típica del GPS en el panel es la siguiente : INS - SISTEMA DE NAVEGACIÓN INERCIAL Es una ayuda de a la navegación autónomo y su función es utilizar las fuerzas de inercia y dar al piloto información de la POSICIÓN, VELOCIDAD, RUMBO, ÁNGULO DE DERIVA, DESVIACIÓN LATERAL. Está compuesto fundamentalmente por un acelerómetro, que lleva montado uno en cada uno de los tres ejes. El acelerómetro detecta las aceleraciones de dichos ejes al calcular, ACELERACIÓN =FUERZA /MASA. Cuando tiene la aceleración por integración obtiene la VELOCIDAD, y mediante una segunda integración saca el ESPACIO recorrido. ILS ( Instrument Landing System ) - SISTEMA DE ATERRIZAJE POR INSTRUMENTOS Es una ayuda de aproximación y aterrizaje, que permite el aterrizaje sin visibilidad o con visibilidad reducida. Se trata de un sistema de guiado análogo a los de navegación, pero de MAYOR PRECISIÓN. El ILS es un sistema RADIAL de VHF pero con una sola trayectoria, la de ATERRIZAJE, a partir de la cual el avión obtiene una indicación de ARRIBA-ABAJO ( SENDA DE PLANEO ) e indicación DERECHA-IZQUIERDA ( EJE DE PISTA DEL AEROPUERTO ). La indicación en el panel de instrumentos de la cabeza es de dos líneas perpendiculares que se deben cortar en el centro ( como arriba, primera figura ) para garantizar un aterrizaje perfecto. El sistema en tierra consta de :
Cada pista de aeropuerto tiene una frecuencia que sirve para el LOC y GS que selecciona el piloto. MLS ( Microwave Landing System ) - SISTEMA DE ATERRIZAJE POR MICROONDAS Este sistema sustituirá en el futuro. El sistema de aterrizaje por microondas proporciona una información similar a la del ILS, el sistema da guía lateral y vertical presentándola en indicadores convencionales siendo su operación y cobertura muy parecida al ILS. El MLS opera en la banda C de frecuencias de microondas, lo que supone trabajar a unos 5.000 MHz, y supone por tanto que su emisión no puede ser captada por los receptores de VHF y UHF del sistema ILS, a no ser que hayan sido modificados. Está basado en un barrido del SECTOR DE ENTRADA de la pista, mediante una antena que efectá un barrido horizontal. La portadora está MODULADA con una frecuencia variable con el ángulo. El avión lo que hace es medir la frecuencia de la MODULADORA y calcula los ángulo, mediante una relación matemática. SISTEMAS RADAR ( Radio Detection and Ranging ) Son sistemas para la
localización de objetos por medio de ondas electromagnéticas. Están
ideados para recoger información de la | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
