La Tierra es un enorme imán, que gira en el espacio, rodeado por un campo magnético formado por líneas de flujo invisibles. Estas líneas dejan la superficie en el polo norte magnético y vuelven a entrar en el polo sur magnético.
Las líneas de flujo magnético tienen dos características importantes: cualquier imán que sea libre de rotar se alineará con ellas, y se induce una corriente eléctrica en cualquier conductor que las atraviese. La mayoría de los indicadores de dirección instalados en las aeronaves utilizan una de estas dos características.
7.3.1 Brújula magnética #
Uno de los instrumentos más antiguos y simples para indicar la dirección es la brújula magnética. También es uno de los instrumentos básicos requeridos por el Título 14 del Código de Regulaciones Federales (14 CFR) Parte 91 tanto para VFR como para vuelo IFR.
Un imán es una pieza de material, generalmente un metal que contiene hierro, que atrae y mantiene líneas de flujo magnético. Independientemente del tamaño, cada imán tiene dos polos: norte y sur. Cuando se coloca un imán en el campo de otro, los polos angostos se atraen entre sí y se repelen. Una brújula magnética de un avión tiene dos pequeños imanes unidos a un flotador de metal sellado dentro de un recipiente de fluido de brújula transparente similar al queroseno. Una escala graduada, llamada tarjeta, se envuelve alrededor del flotador y se ve a través de una ventana de vidrio con una línea de lubricante a través de ella. La tarjeta está marcada con letras que representan las direcciones cardinales, norte, este, sur y oeste, y un número por cada 30° entre estas letras. El «0» final se omite en estas direcciones. Por ejemplo, 3 = 30°, 6 = 60° y 33 = 330°. Hay marcas de graduación largas y cortas entre las letras y los números, cada marca larga que representa 10° y cada marca corta que representa 5°.
El conjunto de flotador y tarjeta tiene un pivote de acero endurecido en su centro que se monta dentro de un vaso joya de vidrio duro especial cargado por resorte. La flotabilidad del flotador quita la mayor parte del peso del pivote y el fluido amortigua la oscilación del flotador y la tarjeta. Este montaje tipo joya y pivote permite la libertad del flotador para girar e inclinarse hasta aproximadamente 18° de ángulo de banco. En ángulos de banco más pronunciados, las indicaciones de la brújula son erráticas e impredecibles.
La carcasa de la brújula está completamente llena de líquido de la brújula. Para evitar daños o fugas cuando el fluido se expande y se contrae con cambios de temperatura, la parte trasera de la caja de la brújula se sella con un diafragma flexible o con un fuelle metálico en algunas brújulas.
Los imanes se alinean con el campo magnético de la Tierra y el piloto lee la dirección en la escala opuesta a la línea de lubber. Tenga en cuenta que en la Figura 7-31, el piloto ve la tarjeta de la brújula desde la parte trasera. Cuando el piloto vuela hacia el norte como se muestra la brújula, el este está a la derecha de los pilotos. En la tarjeta, «33», que representa 330° (al oeste del norte), está a la derecha del norte. La razón de esta aparente graduación hacia atrás es que la tarjeta permanece estacionaria, y la carcasa de la brújula y el piloto la giran, siempre viendo la tarjeta desde su trasero.
Un conjunto de compensador montado en la parte superior o inferior de la brújula permite que un técnico de mantenimiento de aviación (AMT) cree un campo magnético dentro de la carcasa de la brújula que cancela la influencia de los campos magnéticos externos locales. Esto se hace para corregir el error de desviación. El conjunto del compensador tiene dos ejes cuyos extremos tienen ranuras de destornillador accesibles desde la parte delantera de la brújula. Cada eje gira uno o dos pequeños imanes compensadores. El extremo de un eje está marcado como E-W, y sus imanes afectan la brújula cuando la aeronave apunta hacia el este u oeste. El otro eje está marcado como N-S y sus imanes afectan la brújula cuando la aeronave apunta hacia el norte o hacia el sur.
7.3.2 Errores inducidos por brújula magnética #
La brújula magnética es el instrumento más simple del panel, pero está sujeto a una serie de errores que deben ser considerados. Variación: la Tierra gira alrededor de su eje geográfico; Los mapas y gráficos se dibujan utilizando meridianos de longitud que pasan por los polos geográficos. Las direcciones medidas desde los polos geográficos se llaman direcciones verdaderas. El polo norte magnético al que apunta la brújula magnética no se sitúa con el polo norte geográfico, pero está a unas 1.300 millas de distancia; Las direcciones medidas desde los polos magnéticos se llaman direcciones magnéticas. En la navegación aérea, la diferencia entre las direcciones verdadera y magnética se llama variación. Esta misma diferencia angular en topografía y navegación terrestre se llama declinación.
La Figura 7-32 muestra las líneas isogónicas que identifican el número de grados de variación en su área. La línea que pasa cerca de Chicago se llama la línea agónica. En cualquier lugar a lo largo de esta línea, los dos polos están alineados y no hay variación.
Volando en el área de Washington, D.C., por ejemplo, la variación es 10° oeste. Si un piloto quiere volar un verdadero curso del sur (180°), se debe agregar la variación, lo que resulta en un curso magnético de 190° para volar. Volando en el área de Los Ángeles, California, la variación es de 14° Este. Para volar un verdadero curso de 180° allí, el piloto tendría que restar la variación y volar un curso magnético de 166°. El error de variación no cambia con el encabezado de la aeronave; Es lo mismo en cualquier lugar a lo largo de la línea isogónica. Desviación: Los imanes en una brújula se alinean con cualquier campo magnético. Los campos magnéticos locales en una aeronave causado por la corriente eléctrica que fluye en la estructura, en el cableado cercano o en cualquier parte magnetizada de la estructura, entran en conflicto con el campo magnético de la Tierra y causan un error de brújula llamado desviación.
La desviación, a diferencia de la variación, es diferente en cada encabezado, pero no se ve afectada por la ubicación geográfica. El error de variación no se puede reducir o cambiar, pero el error de desviación se puede minimizar cuando un AMT realiza la tarea de mantenimiento conocida como «Swing the brújula».
La mayoría de los aeropuertos tienen una rosa de la brújula, que es una serie de líneas marcadas en una rampa o en un área de mantenimiento de mantenimiento donde no hay interferencias magnéticas. Las líneas, orientadas al norte magnético, se pintan cada 30°, como se muestra en la Figura 7-33.
El AMT alinea la aeronave en cada rumbo magnético y ajusta los imanes compensadores para minimizar la diferencia entre la indicación de brújula y el rumbo magnético real de la aeronave. Cualquier error que no se puede eliminar se registra en una tarjeta de corrección de brújula, como la de la Figura 7-34, y se coloca en un titular de tarjeta cerca de la brújula. El piloto puede rodar la aeronave a la brújula rosa y maniobrar la aeronave a los encabezados prescritos por la AMT; Sin embargo, solo el AMT puede ajustar la brújula o completar la tarjeta de corrección de la brújula.
Las correcciones de variación y desviación deben aplicarse en la secuencia correcta, a partir del curso verdadero deseado. Paso 1: Determine el curso magnético. Curso verdadero (180°) ± Variación (+10°) = Curso magnético (190°).
El curso magnético (190°) se dirige si no hay que aplicar ningún error de desviación. Paso 2: Determine el curso de la brújula. Curso magnético (190°) ± desviación (–2°, de la tarjeta de corrección) = curso de la brújula (188°). Por lo tanto, para dirigir un verdadero curso de 180°, el piloto seguiría un curso de brújula de 188°.
Para encontrar el verdadero curso que se está volando cuando se conoce el curso de la brújula: Curso de brújula ± desviación = Curso magnético ± Variación = Curso verdadero. Errores de inmersión: se considera que las líneas de flujo magnético dejan la tierra en el polo norte magnético y entran en el polo sur magnético. En ambos lugares las líneas son perpendiculares a la superficie de la tierra. En el ecuador magnético, que está a medio camino entre los polos, las líneas son paralelas con la superficie. Los imanes en una brújula se alinean con este campo, y cerca de los polos se sumergen, o inclinan, el flotador y la tarjeta. El flotador se equilibra con un pequeño peso que compensa la inmersión, para amortiguar los efectos de la caída al operar en las latitudes medias del hemisferio norte. Esta caída (y el peso) causa dos errores muy notables: error de giro hacia el norte y error de aceleración.
El tirón de la componente vertical del campo magnético de la Tierra provoca un error de giro hacia el norte, que es evidente en un rumbo hacia el norte o el sur. Cuando una aeronave que vuela sobre un rumbo al norte gira hacia el este, el avión se inclina hacia la derecha y la tarjeta de la brújula se inclina hacia la derecha. La componente vertical del campo magnético de la Tierra tira del extremo de búsqueda norte del imán hacia la derecha, y el flotador gira, haciendo que la tarjeta gire hacia el oeste, la dirección opuesta a la dirección en la que se está realizando el giro. [Figure 7-35]
Si el giro se realiza de norte a oeste, los aviones se inclinan hacia la izquierda y la tarjeta de la brújula se inclina hacia abajo en el lado izquierdo. El campo magnético tira del extremo del imán que hace que la tarjeta gire hacia el este. Esta indicación es nuevamente opuesta a la dirección en la que se está realizando el giro. La regla de este error es: cuando se inicia un giro desde un rumbo norte, la indicación de la brújula está rezagada detrás del giro.
Cuando un avión vuela sobre un rumbo hacia el sur y comienza un giro hacia el este, el campo magnético de la Tierra tira del extremo del imán que gira la tarjeta hacia el este, en la misma dirección en que se está haciendo el giro. Si el giro se hace desde el sur hacia el oeste, el tirón magnético comienza a girar la tarjeta hacia el oeste, de nuevo, en la misma dirección en la que se está realizando el giro. La regla de este error es: cuando se inicia un giro desde un rumbo sur, la indicación de la brújula lleva el giro.
En el error de aceleración, el peso de corrección DIP hace que el extremo del flotador y la tarjeta marcados con N (el extremo de búsqueda de sur) sea más pesado que el extremo opuesto. Cuando la aeronave vuela a una velocidad constante en un rumbo al este u oeste, el flotador y la tarjeta están nivelados. Los efectos de la inmersión magnética y el peso son aproximadamente iguales. Si la aeronave acelera en un rumbo hacia el este [Figure 7-36], la inercia del peso mantiene su extremo del flotador trasero y la carta gira hacia el norte. Tan pronto como la velocidad de la aeronave se estabilice, la tarjeta vuelve a su indicación este. Si, mientras vuela en este rumbo hacia el este, la aeronave se desacelera, la inercia hace que el peso avance y la tarjeta gira hacia el sur hasta que la velocidad se estabilice nuevamente.
Al volar en un rumbo hacia el oeste, suceden las mismas cosas. Un mnemotécnico para el efecto del error de aceleración es la palabra «y» (aceleración—norte, desaceleración—sur). La aceleración provoca una indicación hacia el norte; La desaceleración provoca una indicación hacia el sur.
7.3.3 Error de oscilación #
La oscilación es una combinación de todos los otros errores, y da como resultado que la tarjeta de la brújula se balancee hacia adelante y hacia atrás alrededor del encabezado. Al configurar el indicador de rumbo giroscópico para que esté de acuerdo con la brújula magnética, use la indicación promedio entre los columpios.
7.3.4 La brújula magnética de la tarjeta vertical #
El tipo de brújula flotante no solo tiene todos los errores descritos, sino que también se presta a la lectura confusa. Es fácil comenzar un giro en la dirección equivocada porque su carta aparece al revés. East está en lo que el piloto esperaría que fuera el West Side. La brújula magnética de tarjeta vertical elimina algunos de los errores y confusión. El dial de esta brújula se gradúa con letras que representan las direcciones cardinales, números cada 30° y las marcas de verificación cada 5°. El dial es girado por un conjunto de engranajes del imán montado en el eje, y la punta del avión simbólico en el vidrio de instrumentos representa la línea de lubricación para leer el encabezado de la aeronave desde el dial. Las corrientes parásitas inducidas en una taza de amortiguación de aluminio humedecen o disminuyen la oscilación del imán. [Figure 7-37]
7.3.5 Rezagos o cables #
Al comenzar un giro desde un rumbo norte, la brújula se queda atrás del turno. Al comenzar un giro desde un rumbo sur, la brújula lidera el giro.
7.3.6 Amortiguación de corriente de Foucault #
La disminución de la amplitud de las oscilaciones por la interacción de los campos magnéticos. En el caso de una brújula magnética de tarjeta vertical, el fundente del imán permanente oscilante produce corrientes de Foucault en un disco o taza de amortiguación. El flujo magnético producido por las corrientes parásitas se opone al flujo del imán permanente y disminuye las oscilaciones.
