¿Cómo funciona la aviónica moderna sin bombas de vacío o giroscopios?

Si aún no lo ha hecho, debe consultar la sección 7 del C162 POH . Esa sección brinda una descripción general de todos los sistemas de la aeronave y la información tiene un buen nivel de detalle para un viaje de control (al menos a nivel privado). El examinador no espera que explique cómo funciona un giroscopio láser de anillo , pero probablemente esperará que pueda dar una explicación como esta (del POH):

SISTEMA DE REFERENCIA DE DATOS AÉREOS, ACTITUD Y RUMBO (ADAHRS) Y MAGNETÓMETRO (GRS)

El ADHRS proporciona información sobre la actitud del avión y las características de vuelo a las unidades de aviónica integradas de las pantallas G300. La unidad ADAHRS, ubicada detrás del panel de instrumentos, contiene acelerómetros, sensores de inclinación y sensores de velocidad que reemplazan los giroscopios de masa giratoria que se usan en otros aviones. El magnetómetro, ubicado en el cono de cola, interactúa con el ADAHRS para proporcionar información sobre el rumbo.

La porción de datos aéreos de ADAHARS recopila información del sistema pitot-estático del avión para calcular la altitud de presión, la velocidad aerodinámica, la velocidad aerodinámica real, la velocidad vertical y la temperatura del aire exterior. Una sonda de temperatura del aire exterior, montada en la parte superior de la cabina, está conectada al ADAHRS.

La Guía del piloto del G300 brinda más detalles sobre los componentes del sistema (consulte la Sección 1), aunque aún se encuentra en un nivel bastante alto.

Parece que el siguiente enlace lo lleva al manual de usuario del G300. Encontrará sus respuestas aquí, y este documento sería bueno para familiarizarse exactamente con el tipo de preguntas que está anticipando.

G300

La respuesta corta es que el G300 tiene, en lugar de giroscopios mecánicos, un AHRS , "sistema de referencia de actitud y rumbo", que es esencialmente un INS pero sin la función de navegación. Y, la misma unidad también incluye una computadora de datos de aire para procesar las entradas estáticas/pitot. Entonces, "todo se hace en el GSU-73": GSU significa Unidad de sensor de Garmin.

Fuente: el manual anterior, página 4 (página 22 del archivo PDF)

Hay más en el documento vinculado sobre esto, y cuanto más cómodo lo explique, mejor. Sin embargo, ¡esperemos que nadie le pida que explique "cómo construir" la GSU! Pero tener una buena idea de qué componentes hay en el sistema, qué hace cada uno y cuáles son los modos de falla esperados (posibles), probablemente sea un juego justo.

No puedo decir con certeza qué hay realmente dentro de un G300, pero parece probable que use un conjunto de giroscopios, acelerómetros y magnetómetros de estado sólido MEMS para detectar

• tres ejes de aceleración (incluida la gravedad)
• tres ejes de rotacion
• tres ejes de las líneas del campo magnético de la tierra

Usando estas entradas, a veces con la ayuda de entradas de GPS, puede estimar matemáticamente la orientación completa de la aeronave de manera similar a la forma en que un horizonte artificial mantiene su referencia en el transcurso de un vuelo, pero sin partes móviles.

Además, las entradas de la presión estática, la presión de Pitot y la temperatura del aire exterior se utilizan para determinar la altitud del altímetro, la velocidad aerodinámica indicada y la verdadera. Estos sensores son transductores electrónicos que emiten un voltaje para una entrada determinada, por lo que tampoco hay partes móviles para estos sistemas.

Todas estas entradas se alimentan esencialmente a una computadora, que estima el estado del sistema, toma en cuenta nuevas entradas, ajusta su estado, etc., y muestra continuamente esta estimación de estado en el panel de instrumentos.

Tenga en cuenta que debe establecer una distinción entre el estado estimado y el estado real , ya que incluso con un sistema electrónico, es posible 'dar vueltas' al horizonte artificial bajo ciertas condiciones. ¡Algunas unidades son mejores que otras!

Para ampliar la respuesta de Daniel, un ADAHRS moderno consta de tres secciones:

• Una interfaz de sensor magnético inercial, denominada paquete de sensor 9DoF o MARG (magnético, de velocidad angular, de gravitación). Las unidades más antiguas o de mayor precisión (como las que admiten la navegación inercial) usan cosas como los giroscopios láser de anillo que mencionó Pondlife, mientras que las unidades AHRS más simples pueden usar frontends MEMS 9DoF; están disponibles en forma de circuito integrado de varios fabricantes.
• Un procesador que toma los datos 9DoF sin procesar y los convierte en información de actitud y rumbo. Esta es una operación matemáticamente compleja; en el pasado, el filtrado de Kalman se ha utilizado para esto, pero los filtros de Kalman son computacionalmente intensivos y pueden ser vulnerables a las singularidades si se implementan de forma ingenua. Algoritmos más avanzados, como el trabajo de Madgwick, que utilizan técnicas de cuartonión para simplificar los cálculos están disponibles; esto también elimina los problemas con las singularidades, que se manifiestan como fenómenos de tipo "caída" o "bloqueo de cardán" (o simplemente una X roja, para el caso). El procesamiento de errores también se encuentra aquí: algunas implementaciones de AHRS simplemente rechazarán actitudes más allá de ciertos límites, que es algo con lo que debe estar familiarizado por el bien de la recuperación/entrenamiento de actitudes inusuales, por lo menos.
• Finalmente, está la interfaz del sensor de datos aéreos. Las unidades más simples simplemente tienen dos sensores de presión: uno detecta la presión estática para la medición de la altitud y la velocidad vertical, mientras que el otro puede detectar la diferencia entre las presiones pitot y estática o simplemente detectar la presión pitot directamente para medir la velocidad del aire. Esta sección de datos del aire también incluiría una interfaz de sonda de temperatura del aire y una parte delantera de la paleta de ángulo de ataque, si la unidad es compatible con dicha funcionalidad.

Todo esto está conectado al bus de comunicaciones de aviónica en su avión, donde proporciona información de datos de actitud, rumbo y aire a cualquier subsistema que lo necesite, así como indicadores de error para permitir que las pantallas le muestren la X roja en lugar de basura falsa. de un sensor roto.