Sistema Pitot-estático

La presión de Pitot se obtiene del tubo de Pitot . Esta presión es una medida de la presión dinámica del aire (la presión generada por el movimiento del vehículo o el aire que entra a presión en el tubo), la cual, en condiciones ideales, es igual a la presión de estancamiento , también llamada presión total. El tubo de Pitot suele ubicarse en el ala o en la sección frontal de la aeronave, orientado hacia adelante, donde su abertura queda expuesta al viento relativo . ^{[ 2 ]} Al situar el tubo de Pitot en esta ubicación, la presión dinámica del aire se mide con mayor precisión, ya que se ve menos afectada por la estructura de la aeronave. Cuando aumenta la velocidad del aire, aumenta la presión dinámica del aire, lo cual se puede reflejar en el indicador de velocidad . ^{[ 2 ]}

La presión estática se obtiene a través de un puerto estático. El puerto estático suele ser un orificio empotrado en el fuselaje de una aeronave, ubicado en un área relativamente tranquila donde puede acceder al flujo de aire. ^{[ 2 ]} Algunas aeronaves pueden tener un solo puerto estático, mientras que otras pueden tener más de uno. En situaciones donde una aeronave tiene más de un puerto estático, generalmente hay uno ubicado a cada lado del fuselaje. Con esta ubicación, se puede tomar una presión promedio, lo que permite lecturas más precisas en situaciones de vuelo específicas. ^{[ 2 ]} Un puerto estático alternativo puede ubicarse dentro de la cabina de la aeronave como respaldo cuando el o los puertos estáticos externos están bloqueados. Un tubo pitot-estático integra eficazmente los puertos estáticos en la sonda pitot. Incorpora un segundo tubo coaxial (o tubos) con orificios de muestreo de presión en los lados de la sonda, fuera del flujo de aire directo, para medir la presión estática. Cuando la aeronave asciende, la presión estática disminuirá.

Algunos sistemas pitot-estáticos incorporan sondas individuales con múltiples puertos de transmisión de presión que permiten medir la presión del aire, el ángulo de ataque y el ángulo de deslizamiento lateral. Según el diseño, estas sondas de datos de aire pueden denominarse sondas de 5 o 7 orificios. Se pueden utilizar técnicas de detección de presión diferencial para obtener indicaciones del ángulo de ataque y del ángulo de deslizamiento lateral.

El indicador de velocidad aerodinámica está conectado tanto al tubo Pitot como a la fuente de presión estática. La diferencia entre la presión del tubo Pitot y la presión estática se denomina presión dinámica. Cuanto mayor sea la presión dinámica, mayor será la velocidad aerodinámica registrada. Un indicador de velocidad aerodinámica mecánico tradicional contiene un diafragma de presión conectado al tubo Pitot. La carcasa que rodea el diafragma es hermética y está ventilada al puerto de presión estática. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la presión dinámica, mayor la presión ejercida sobre el diafragma y mayor el movimiento de la aguja a través del mecanismo. ^{[ 5 ]}

El altímetro de presión, también conocido como altímetro barométrico, se utiliza para determinar los cambios en la presión atmosférica que se producen a medida que cambia la altitud de la aeronave. ^{[ 5 ]} Los altímetros de presión deben calibrarse antes del vuelo para registrar la presión como una altitud sobre el nivel del mar. La carcasa del instrumento es hermética y tiene una ventilación hacia el puerto estático. En su interior, hay un barómetro aneroide sellado . A medida que disminuye la presión en la carcasa, el barómetro interno se expande, lo que se traduce mecánicamente en una determinación de la altitud. Lo contrario ocurre al descender de altitudes mayores a menores. ^{[ 5 ]}

Las aeronaves diseñadas para operar a velocidades transónicas o supersónicas incorporan un machímetro. El machímetro se utiliza para mostrar la relación entre la velocidad aerodinámica real y la velocidad del sonido . La mayoría de las aeronaves supersónicas tienen un límite en cuanto al número Mach máximo que pueden alcanzar, conocido como "límite Mach". El número Mach se muestra en el machímetro como una fracción decimal . ^{[ 5 ]}

El variómetro , también conocido como indicador de velocidad vertical (VSI) o indicador de velocidad vertical (VVI), es el instrumento pitot-estático que se utiliza para determinar si una aeronave vuela en vuelo nivelado. ^{[ 6 ]} La velocidad vertical muestra específicamente la tasa de ascenso o la tasa de descenso, que se mide en pies por minuto o metros por segundo. ^{[ 6 ] La velocidad vertical se mide a través de un enlace mecánico a un diafragma ubicado dentro del instrumento. El área que rodea el diafragma se ventila al puerto estático a través de una fuga calibrada (que también puede conocerse como "difusor restringido"). [ 5 ]} Cuando ^{la aeronave} comienza a aumentar la altitud, el diafragma comenzará a contraerse a una velocidad mayor que la de la fuga calibrada, lo que hará que la aguja muestre una velocidad vertical positiva. Lo contrario ocurre cuando una aeronave está descendiendo. ^{[ 5 ] La fuga calibrada varía de un modelo a otro, pero el tiempo promedio para que} el diafragma iguale la presión es de entre 6 y 9 segundos. ^{[ 5 ]}

Los errores inherentes pueden clasificarse en varias categorías, cada una de las cuales afecta a diferentes instrumentos. Los errores de densidad afectan a los instrumentos que miden la velocidad y la altitud. Este tipo de error se debe a variaciones de presión y temperatura en la atmósfera. Un error de compresibilidad puede surgir porque la presión de impacto provoca la compresión del aire en el tubo Pitot. A la altitud de presión estándar a nivel del mar, la ecuación de calibración (véase velocidad calibrada ) tiene en cuenta correctamente la compresión, por lo que no hay error de compresibilidad a nivel del mar. A altitudes mayores, la compresión no se tiene en cuenta correctamente y provoca que el instrumento indique una velocidad superior a la velocidad equivalente . Se puede obtener una corrección a partir de una carta aerodinámica. El error de compresibilidad se vuelve significativo a altitudes superiores a 10 000 pies (3000 m) y a velocidades superiores a 200 nudos (370 km/h) . La histéresis es un error causado por las propiedades mecánicas de las cápsulas aneroides ubicadas dentro de los instrumentos. Estas cápsulas, utilizadas para determinar las diferencias de presión, tienen propiedades físicas que resisten el cambio al mantener una forma determinada, incluso si las fuerzas externas han cambiado. Los errores de inversión se deben a una lectura errónea de la presión estática. Esta lectura errónea puede ser causada por cambios anormalmente grandes en el cabeceo de la aeronave. Un cambio grande en el cabeceo provocará una indicación momentánea de movimiento en la dirección opuesta. Los errores de inversión afectan principalmente a los altímetros y a los indicadores de velocidad vertical. ^{[ 7 ]}