¿Cómo calculan los altímetros de los aviones las altitudes con precisión mientras están en el aire?

Los altímetros están calibrados según un modelo de atmósfera estándar (International Standard Atmosphere, ISA ).

Lo que te muestra el altímetro es la distancia vertical entre la altitud equivalente a tu presión actual (altitud de presión) y una "altitud de presión" de referencia. La altitud de presión de referencia se establece en unidades de presión (hPa o In. Hg) en la subescala del altímetro. Esto se conoce como la "configuración del altímetro", configurada en la "ventana de configuración del altímetro".

Crédito de la imagen: Manual de conocimientos aeronáuticos para pilotos de la FAA

Volando a altitudes más bajas (por debajo de la "altitud de transición"), el altímetro se establece en QNH de aeropuerto/regional, que es una presión calculada de modo que si estuviera parado en el punto de medición, el altímetro indicaría su elevación exacta. En otras altitudes, se aproximaría a la altitud sobre el nivel medio del mar, aunque se mostraría incorrectamente si la temperatura fuera diferente a la ISA.

Por encima de la altitud de transición, el altímetro se establece en QNE, o presión estándar (1013,25 hPa o 29,92 pulgadas de Hg). El altímetro ahora solo indicará correctamente si tanto la temperatura como la presión están de acuerdo con ISA. Ahora está volando en "nivel de vuelo" (donde FL es su indicación QNE en cientos de pies, es decir , 20 000 pies = FL200).

Para evitar obstáculos, tanto QNH como QNE deben corregirse utilizando varios métodos, que se describen en varios manuales. (QNH para temperatura, QNE para temperatura y presión, ambos para otros posibles factores como viento, etc.). Por ejemplo, este diagrama muestra tres aviones diferentes, todos volando a la misma altitud de presión, pero con tres altitudes reales diferentes:

Crédito de la imagen: FAA Pilots Handbook of Aeronautical Knowledge

Sin embargo , la altitud también se utiliza con fines de separación del tráfico y, para este fin, no se corrige ni QNH ni QNE. Esto puede parecer contrario a la intuición, pero siempre que su altímetro muestre el mismo error que cualquier tráfico en conflicto, puede estar separado de manera segura, por lo tanto: La altitud que se muestra en el altímetro no se corrige en absoluto (excepto por calibración para posibles interferencias aerodinámicas). , como compresibilidad, efectos venturi, etc.).

En aeronaves técnicamente sofisticadas, la entrada de altitud barométrica se utiliza para la navegación vertical. Dado que la navegación vertical se ocupa de la altitud real de la aeronave, la computadora de datos aéreos (ADC) de la aeronave calculará una altitud real en función de la información disponible (ya sea a través de sensores o a través de la entrada del piloto). Sin embargo, la altitud real, como se indicó, no se muestra en los instrumentos de vuelo primarios de los pilotos.

Hay dos respuestas separadas a esta pregunta, dependiendo de la altitud a la que se realice el vuelo.

En altitudes más bajas, por debajo de la altitud de transición (18 000 pies en los EE. UU., pero varía de un país a otro), es responsabilidad del piloto recibir la "configuración del altímetro" local, que es la presión barométrica local, corregida para el nivel del mar. Entonces, si se está preparando para despegar de un aeropuerto en el lado frontal de alta presión, eso podría ser 30,30 pulgadas de mercurio, y este valor se establecería en el altímetro, y en este punto el altímetro debería mostrar la elevación del campo para donde usted está.

Ahora supongamos que vuela de frente a un área de presión barométrica mucho más baja, tal vez 29,80" Hg. Eso es ahora lo que está configurado en el altímetro y, al aterrizar, su altímetro mostrará la altitud del aeropuerto donde ha estado. aterrizado.

Tenga en cuenta que si hiciera todo esto a la vez, pasando de 30.30 a 29.80, estaría marcando un cambio muy grande en su altímetro, lo que cambiaría la altitud indicada en unos 500 pies, lo que significa que estaba tan lejos de la altitud a la que pensabas que volabas, y eso es algo malo. Entonces, lo que sucede en realidad es que cada pocas docenas de millas, obtendría una configuración actualizada del altímetro de cualquiera de las diversas instalaciones de informes meteorológicos disponibles: ATC, transmisiones automáticas de ASOS, clima vinculado a datos, FSS, etc. ajuste de 30.30 a 30.25, luego a 30.31, luego a lo que esté informando la siguiente estación, y así sucesivamente, cada uno con un ajuste mucho menor.

Para aeronaves que vuelan a grandes altitudes (y altas velocidades respecto al suelo), este proceso se vuelve poco práctico, por lo que se usa una solución diferente. Al pasar por la altitud de transición, se ingresa una configuración estándar de 29.92" Hg en el altímetro, por lo que ahora todos vuelan a una altitud constante NO por encima del nivel medio del mar, sino por encima de un plano de referencia. Y la altitud ya no se informa en 15,000' , pero como niveles de vuelo: FL 190 para lo que de otro modo se llamaría 19,000 ', etc.

Esto significa que FL FL400 no está realmente a 40,000 pies sobre el nivel del mar la mayoría de los días, y algunos días es más alto que eso, y otros días es más bajo, pero siempre que todos los asignados para volar a FL400 estén a la misma altitud (que ellos son, todos con 29,92 fijado en sus altímetros), todo funciona. (Especialmente porque todos en FL400 están 1000' por encima de todos en FL390, ¡eso es lo que realmente nos importa!)

Los altímetros están conectados a un puerto de presión estática, un pequeño respiradero que está fuera del avión. Esto detecta la presión en el aire exterior. Para que el altímetro se actualice con la altitud correcta, detecta diferencias y cambios en la presión del aire. A medida que un avión asciende, la presión disminuye y el altímetro registra un aumento de altitud.

Pero, ¿qué sucede si estás en el suelo y la presión atmosférica cambia con el tiempo? Necesitas calibrar tu altímetro.

Dado que los altímetros son extremadamente sensibles a la presión del aire, un ligero cambio puede registrar una gran diferencia. Normalmente hay una perilla que te permite calibrarlo. Le permite ajustar las lecturas en la presión del aire, conocidas como Pulgadas de Mercurio. En general, la expectativa es que esta configuración sea de 29,92 pulgadas de mercurio.

A medida que los aviones se mueven hacia áreas con diferencias en la presión del aire, los pilotos deben ajustar el altímetro para tener en cuenta esto. Los pilotos normalmente serán notificados por tierra cuando vuelen a altitudes locales, por ejemplo, durante la aproximación o 10 000 AGL. El reajuste es simple: simplemente gire la perilla.

Como se ve en la foto, tienes el altímetro. Abajo a la izquierda está la perilla para ajustar las lecturas. Los pequeños números a la derecha indican la observación actual en pulgadas de mercurio. Aquí, es 29.92 .

Creo que la pregunta ha sido respondida por un par de excelentes respuestas, por lo que solo puedo agregar una cosa.

En mi opinión, la razón principal de la transición de QNH a QNE es que, por encima de la altitud de transición, el avión, el motor y los sistemas funcionan siempre de la misma manera. Por ejemplo, para cada carga posible, hay una cierta altitud óptima para que el avión vuele. En verdad, esta altitud es realmente una presión, que solo se convierte en una altitud asumiendo una presión estándar sobre un plano de referencia simulado. En otras palabras, no importa qué tan caliente o frío esté o en qué parte del mundo se encuentre, si convierte su presión exterior en una altitud de referencia, siempre puede volver a las mismas tablas de rendimiento.