La brújula remota: Remote Indicating Compass (RIC)

La brújula indicadora remota (RIC) es un instrumento que proporciona una referencia de rumbo magnético precisa y estable para el piloto. Es un instrumento remoto porque el elemento sensor magnético está ubicado lejos de la cabina y muy lejos de la mayoría de los campos magnéticos de la aeronave.

Comparación con el giro direccional DG y la brújula tradicional

Para comprender la brújula remota, es útil considerar cómo se utilizan el DG y la brújula tradicional en un vuelo, como se recordará esta sufría de diversos problemas al maniobrar el avión. El piloto suele volar con el girocompás (DG) a la hora de hacer maniobras.

La brújula detecta el campo magnético de la tierra, el piloto compara la brújula con las indicaciones del DG. Este mantiene la alineación durante un cierto tiempo gracias a la propiedad giroscópica de la rigidez. El problema principal es que la brújula tradicional está sujeta a errores en los virajes y en aceleración. La brújula tradicional tiene bastante imprecisión a corto plazo, pero mucha precisión a largo plazo (siempre apunta al norte)

Para el vuelo, el piloto debe sincronizar el DG con la brújula periódicamente, se suele hacer cada 15 minutos (la aeronave debe estar en vuelo recto y nivelado, no acelerado para que las lecturas sean fiables). El DG por su parte está sujeto a una deriva real y aparente por culpa de la precesión giroscópica y del movimiento del avión sobre la superficie terrestre. Se puede decir que el DG tiene precisión a corto plazo (en gran medida no se ve afectado por las maniobras) pero sufre de inexactitud a largo plazo.

Función de componentes principales

En comparación con el párrafo anterior, se puede ver fácilmente que los elementos de la brújula de indicación remota tienen funciones similares.

El elemento remoto (Flux valve) detecta el campo magnético de la Tierra, compara la señal del detector y las señales de rumbo de la unidad giroscópica. El sistema detecta la diferencia (si la hay) y proporciona una señal de error que efectúa una sincronización automática del giróscopo. El sistema interrumpe la sincronización si la aeronave está virando inclinada, en ese momento se mantiene la indicación gracias a la propiedad giroscópica de la rigidez.

Instalación típica

La unidad detectora está hecha de Permalloy. Permalloy es la marca comercial de una aleación, está hecha de hierro y níquel (o hierro níquel + otro) en diferentes cantidades, dando lugar a diferentes tipos: (Permalloy 45 es 55 Fe + 45 Ni), (Permalloy 4-79 es 17 Fe + 4 Mo + 79 Ni), Superpermalloy, etc. El Permalloy se considera un tipo de hierro blando con alta permeabilidad, es muy fácil de magnetizar y muy fácil de desmagnetizar.

La unidad detectora

La unidad detectora (flux valve) detecta el rumbo del avión en relación con el campo magnético de la Tierra. Esto se logra electromagnéticamente por medio de un transformador muy sensible que es excitado por corriente alterna. El campo de la Tierra influye (suma o resta) en la cantidad de inducción que ocurre en cada parte de un núcleo de tres radios. Las bobinas secundarias producen una señal compleja en fase que es representativa del campo de la Tierra (Norte magnético). El detector puede a veces es conocido como válvula de flujo. Ver ilustraciones para comprender esto.

El voltaje AC en el núcleo induce otro voltaje en uno de los radios. El principio de funcionamiento es el mismo que el de los transformadores.

Sin campo magnético terrestre no hay salida.

 La interacción del campo magnético terrestre produce una salida.

Los radios y las bobinas de la válvula de flujo están suspendidos pendularmente de una junta universal que permite una libertad de aproximadamente 25º en cabeceo y alabeo. La válvula de flujo no gira, la detección del campo magnético de la Tierra se resuelve electromagnéticamente. Toda la unidad está sellada y un líquido de amortiguación evita oscilaciones excesivas.

Transmisión autosincrónica (Selsyn)

SISTEMA DETECTOR ESCLAVO

Cada bobina secundaria tiene su propia línea de transmisión. Estos tres cables se conectan directamente a un conjunto similar de bobinas (Estator receptor) en la unidad remota. En la unidad remota, las señales en fase interactúan en las bobinas produciendo un campo magnético resultante que es representativo del campo magnético de la Tierra. Un rotor receptor que se encuentra en el eje de salida de la unidad de giroscopio, detecta el campo magnético resultante y, si no está alineado con el campo, se induce una señal de error.

La señal de error del rotor se manda a un amplificador y un motor que acciona el rotor para alinearse con el campo; la señal se reduce a cero y el motor se detiene. La posición física del rotor (solenoide esclavo) ahora es representativa del norte magnético. Cuando el motor esclaviza el rotor selsyn a su posición cero (NULL), el motor también esclaviza (manda) al girocompás que lo hace moverse (precesión), alineándolo con los campos magnéticos de la Tierra. Las marcas de rumbos de la brújula de indicación remota ahora están sincronizadas con el norte magnético, está estabilizada por girocompás y el rumbo magnético de la aeronave se puede leer en la parte superior del instrumento. 

Esquema del sistema esclavo

 

Anunciador

Hay que tener en cuenta que la alineación magnética del giroscopio es automática. El sistema cuenta con un indicador que muestra al piloto que el proceso de esclavitud se está llevando a cabo. Cuando la corriente fluye hacia el motor de torque giroscópico, un pequeño indicador mostrará un punto o una cruz dependiendo de la dirección en la que transite la corriente. La esclavitud correcta se indica mediante un punto u una cruz que oscila. Una indicación continua de punto o cruz significa que el giroscopio está sufriendo precesión (está siendo movido) en una dirección y el rotor no ha alcanzado su valor nulo.

En lugar de un anunciador de punto / cruz, algunos sistemas modernos utilizan un pequeño amperímetro de lectura central en el circuito del motor de torque. Si la corriente del motor de es cero (centro), el rotor selsyn ha alcanzado su valor nulo y el giroscopio está sincronizado con la señal de la válvula de flujo.

 El sistema completo de brújula

Operación durante un viraje

En un viraje, el giroscopio mantiene su alineación a través de la rigidez. La carcasa, que está unida al avión, gira alrededor de él. Un sistema de engranajes hace que el eje de salida gire, alterando así la indicación del rumbo. Unido al eje de salida está el rotor y, siempre que el giroscopio y el detector permanezcan sincronizados, la dirección cambiante del rotor se corresponderá con la salida cambiante del detector. Hay que tener en cuenta que es la rigidez y no la precesión lo que proporciona el cambio en la indicación del rumbo.

Operación esclava

Una vez alineado inicialmente, el campo detectado y el giroscopio permanecerán con indicaciones bastante parecidas. Sin embargo, cuando ocurra alguna deriva giroscópica y, por lo tanto, se induzca un error en el rotor selsyn, el giroscopio se volverá a alinear automáticamente. La tasa a la cual se aplica el torque para mantener la esclavitud normal es de aproximadamente 2º por minuto. Esta velocidad, aunque parezca lenta, es suficiente para el funcionamiento normal y reduce el riesgo de introducir un error de viraje cuando el avión alabea. Algunos sistemas incorporan un corte de viraje que funciona siempre que el ángulo entre los soportes giroscópicos exceda los 10º. El corte interrumpe el proceso de esclavitud, lo que evita que una entrada incorrecta de la unidad detectora provoque un error de viraje.

Las aceleraciones, las maniobras o las turbulencias, pueden provocar que el giroscopio pierda la horizontalidad (límites de del cardán +8°). Por ese motivo el sistema cuenta con un interruptor de sincronización (esclavitud rápida / erección rápida). Esta función rápidamente esclaviza el giroscopio a su alineación correcta y rápidamente reposiciona el eje del giroscopio para garantizar que recupera la horizontalidad. Estas tasas de precesión suelen ser de aproximadamente 60º por minuto.

Precaución típica: No se debe operar el sistema de esclavitud rápida continuamente por más de 15 segundos. El alto voltaje podría sobrecalentarse y dañar la unidad de giroscopio.

Indicación de apagado

Si se pierde la energía eléctrica, aparecerá un indicador de "APAGADO" informando al piloto que la información de rumbo ya no es válida.

Modos de funcionamiento: esclavo o libre

Existe un interruptor de modo. Este normalmente se deja en la posición ESCLAVADA, lo que significa que el sistema funcionará como se discutió anteriormente. Una posición libre o DG se puede ver a veces. Este es un modo reversible en el que, si el sistema de transmisión o la válvula de flujo fallaran, se podría apagar y el giroscopio se usaría como un giroscopio direccional convencional, el piloto debe de resincronizarlo con la brújula aproximadamente cada 15 minutos.

Chequeo prevuelo

• Instrumento en buen estado (limpio).
• El sistema manual funcional.
• Rumbos de acuerdo con el 'STANDBY COMPASS'.

Calibración

La válvula de flujo está situada en la punta de un ala o en la parte trasera de la aeronave para eliminar tanto como sea posible los campos magnéticos de la aeronave. Además, se instalan circuitos de compensación para contrarrestar (minimizar) el magnetismo de la aeronave. Después de una calibración en tierra, la brújula de indicación remota ofrece un rumbo magnético estable y preciso según los requisitos de aeronavegabilidad.

Nivelación automática del giróscopo

Como se dijo anteriormente, el giroscopio horizontal está esclavizado en acimut. Sin embargo, puede desarrollar con el tiempo una ligera caída o topple en inglés (deriva del eje del rotor en el plano vertical) y, por lo tanto, debe existir un dispositivo de nivelación que mantenga el eje del rotor siempre horizontal. Para este propósito se utiliza el interruptor de mercurio y los motores s de torque que lo reposicionan.

Resumen

La brújula de indicación remota (RIC) es un sistema fiable y preciso que proporciona rumbo donde sea necesario en la aeronave. El rotor del selsyn proporciona una representación del campo magnético de la Tierra. Esta señal puede utilizarse con sincronizadores adicionales para mandarla a indicadores de repetición en otras partes de la aeronave. Si a este aparato le añadimos las funciones ADF o VOR, entonces al sistema se lo conoce como Indicador de radio magnético (RMI). A veces se usa un selector rotatorio para establecer el valor de un rumbo concreto. Esto manda una señal del rotor sincronizado directamente a un piloto automático para que siga el rumbo seleccionado. La brújula de indicación remota no es solo un RMI, sino que se ha desarrollado como un Sistema de referencia de rumbo de aeronave (AHRS) y es la columna vertebral de muchos sistemas de navegación.

Ventajas de la brújula de indicación remota

Las siguientes son las ventajas de la brújula de indicación remota en comparación con los tipos de lectura en una brújula tradicional de lectura directa:

1. Desviación reducida. La ubicación remota de la unidad de detección aísla el elemento sensor magnético de los efectos del campo magnético de la aeronave, lo que permite reducir la desviación a no más de 1º.
2. Reducción de los errores de viraje y aceleración. La rigidez giroscópica proporciona al sistema una referencia estable para que no se vea afectado en gran medida por los errores de giro y aceleración.
3. Presentación mejorada. La visualización del encabezado puede ser por medio de una tarjeta vertical, o por EFIS, eliminando así los errores de paralaje asociados con los tipos de Lectura directa.
4. Señal de salida del rumbo. La brújula de indicación remota proporciona rumbo a pantallas alternativas como RMI y HSI. También proporciona rumbo al piloto automático y al director de vuelo.