En la sección anterior se introdujeron los indicadores relacionados con la velocidad; en esta sección explicaremos los datos relacionados con la altitud. En los aviones existen dos tipos de altímetros: el altímetro barométrico (barometric altimeter) y el altímetro de radio (radio altimeter). Empecemos por el altímetro barométrico.

Todos sabemos que a medida que aumenta la altitud, la densidad del aire disminuye y la presión atmosférica desciende. Por lo tanto, midiendo la presión atmosférica y comparándola con el valor estándar, se puede obtener el valor de la altitud absoluta del lugar de medición (altitud sobre el nivel del mar); este es el principio básico de funcionamiento del altímetro barométrico (altimeter). La ventaja de utilizar la presión para la medición es que el altímetro es pequeño y de estructura sencilla, pero también tiene desventajas: además de la altitud, los cambios de temperatura y densidad de vapor de agua también afectan los cambios de presión. Por lo tanto, en el avión, los pilotos deben calibrar el barómetro según las condiciones atmosféricas reales locales, algo indispensable tanto antes del despegue como antes del aterrizaje. El peligro de aterrizar sin conocer correctamente la altura es evidente.

Pongamos un ejemplo: el día anterior, en condiciones de alta presión y clima soleado, un avión aterrizó en el aeropuerto de Haneda, que tiene una altitud de 6,4 metros sobre el nivel del mar. La presión en ese momento era de 1013 hectopascales y el altímetro del avión fue calibrado con un ajuste de 29,92 pulgadas de mercurio, mostrando el altímetro 21 pies. Al día siguiente empezó a llover y la presión bajó a 997 hectopascales; si no se hubiera recalibrado, la pantalla del altímetro habría marcado 450 pies, lo que convertido a metros son 137 metros. Un avión parado en el suelo a una altitud de 6 metros, ¿que el instrumento muestre 137 metros? Ahí se puede ver la gran influencia del clima en el altímetro. Por eso, antes del despegue, el piloto debe ajustar el altímetro a 997 hectopascales, es decir, un ajuste de 29,45 pulgadas de mercurio. Esta información sobre el valor de ajuste se puede obtener a través del controlador de tráfico aéreo del aeropuerto, el despachador de la aerolínea o la ATIS del aeropuerto.

Respecto a la presión atmosférica hay varios términos que se usan frecuentemente, a continuación un breve resumen.

1. La “Presión de campo QFE” es la presión a la altura del aeropuerto. FE se puede memorizar como “Field Elevation” (Altitud de campo). Si el piloto utiliza el ajuste QFE para calibrar el altímetro, la aguja del altímetro en el aeropuerto señalará 0 pies.

2. El “QNH” es un valor convertido a partir del QFE según la atmósfera estándar establecida por la OACI. NH se puede memorizar como “Not Here” (No aquí). El valor utilizado al ajustar el altímetro en el aeropuerto, como se mencionó anteriormente, es el QNH. Si el piloto utiliza el ajuste QNH para calibrar el altímetro, la aguja del altímetro en el aeropuerto señalará la altitud sobre el nivel del mar de dicho aeropuerto, que también son los datos del aeropuerto marcados en las cartas aeronáuticas. Por lo tanto, al realizar despegues, ascensos, descensos y aterrizajes cerca del aeropuerto, es necesario ajustar el altímetro utilizando el valor QNH como estándar. Esto garantiza que todos los aviones que despegan y aterrizan utilicen el mismo estándar para medir la altitud de vuelo, previniendo accidentes como choques contra el suelo, colisiones entre aviones o aproximaciones peligrosas.

3. La “Presión estándar QNE” se refiere a la presión al nivel del mar en condiciones atmosféricas estándar. Su valor es de 1013,2 hectopascales (29,92 pulgadas de mercurio). Cerca del aeropuerto se puede usar el QNH como estándar, pero al volar entre aeropuertos, la presión cambia constantemente y es imposible establecer innumerables estaciones de medición en tierra o en el mar para determinar el QNH, por lo que si todos los aviones usan un estándar unificado, es decir, el QNE, se simplifica el ajuste del altímetro y se garantiza la seguridad en el aire. ¿En qué condiciones se ajusta el QNH al QNE? Según las regulaciones existe una altitud de transición; cuando el QNH excede esta altitud, el piloto necesita ajustar el altímetro al QNE, es decir, 29,92 pulgadas de mercurio, 1013,2 hectopascales. Además, las regulaciones sobre la altitud de transición varían según el país; por ejemplo, al ascender, en China es 3000 metros, en Japón 14000 pies, en Estados Unidos 18000 pies, en el Reino Unido 6000 pies, y en Singapur y Tailandia 11000 pies.

Siguiendo con el ejemplo del Boeing 777, veamos la visualización real de los instrumentos. En la siguiente imagen, en el PFD, la indicación de altitud se encuentra dentro del cuadrado central de la cinta de altitud a la derecha. El número “4800” indica que el altímetro muestra 4800 pies, y el dato “29.86 IN” debajo indica que el ajuste del altímetro es de 29,86 pulgadas de mercurio, lo que significa que el avión está utilizando el valor QNH en ese momento. Observemos la siguiente imagen, aislando la parte del altímetro y explicando específicamente cada número. Podemos ver que en el cuadro central, el número “4800” señalado por la flecha “CURRENT ALTITUDE” indica que el altímetro muestra 4800 pies; debajo hay otro cuadro que muestra “STD”, lo que indica que el avión está utilizando la presión estándar QNE. Al mismo tiempo, se puede ver el dato “29.86 IN” señalado por la flecha “PRESELECTED BAROMETRIC REFERENCE” debajo de STD. Este es el valor del altímetro preajustado, fijado en 29,86 pulgadas de mercurio. El piloto puede ajustar previamente el valor QNH del destino durante la fase de descenso, y cuando el avión esté por debajo de la altitud de transición, solo necesita presionar el botón de cambio, lo que simplifica enormemente la operación. El botón STD se encuentra en la parte superior derecha de la consola EFIS de la imagen superior; donde la flecha “BAROMETRIC REFERENCE SELECTOR” señala el botón BARO es donde se realiza el ajuste del altímetro.

Respecto a las unidades de altitud, generalmente Estados Unidos, Europa y Japón usan pies, mientras que China usa metros, pero al usar el ajuste de altitud QNE se utiliza el término “Flight Level”. Al usar Flight Level, se omiten los dos últimos ceros del número, por lo que 35000 pies se llama Flight Level 350, y generalmente se escribe como FL350. Por ejemplo, en el diálogo de control de tráfico aéreo de la sección 3.7 se presentó esta introducción: “Tokyo Control, Air System 115, Leaving 7800 for FL210, Initially Proposed FL410” “Control de Tokio, aquí vuelo Air System 115, dejando 7800 para FL210, propuesta inicial FL410” Aquí se usaron 7800, FL210 y FL410 para expresar la altitud; ahora sabemos que 7800 es la altitud de 7800 pies bajo QNH, y FL210 significa una altitud de 21000 pies bajo QNE.

Entonces, en términos generales, ¿qué tan alto puede volar un avión comercial de pasajeros? Respecto a la altitud máxima de vuelo, es decir, el “techo de vuelo”, intervienen dos factores principales: la sustentación y la resistencia estructural.

Sabemos que un avión puede volar gracias a la existencia del aire; los motores impulsan el avión y, al alcanzar cierta velocidad, el flujo de aire que actúa sobre las alas genera sustentación hacia arriba haciendo que el avión ascienda constantemente. Pero cuanto mayor es la altura, más delgado es el aire, menos aire entra al motor y menor es el empuje que el motor puede producir, alcanzando finalmente el límite máximo que el avión puede ascender, momento en el cual el avión solo puede mantener vuelo nivelado. Esto da lugar al concepto de “techo de servicio” del avión. Cuando la velocidad de ascenso del avión se vuelve cada vez más baja y su tasa de ascenso vertical desciende a 300 pies/minuto (90 metros/minuto, casi tan lento como la velocidad de caminata de una persona), la altitud correspondiente es el techo de servicio. Por lo tanto, para aviones del mismo tipo, cuanto mayor sea la potencia del motor y menor el peso, mayor será el techo de servicio.

La resistencia estructural involucra el problema de la diferencia de presión entre el interior y el exterior del avión. A una altitud de más de 10,000 metros, la temperatura es de aproximadamente -50 grados y la presión atmosférica es solo del 20% de la de la superficie, por lo que si la cabina de pasajeros no contara con aire acondicionado y equipos de presurización para proporcionar una temperatura y presión adecuadas, los pasajeros no podrían sobrevivir. Para el aire acondicionado, generalmente la temperatura en la cabina se estandariza en 24 grados; en verano, como la ropa es más fina, la temperatura se ajusta ligeramente hacia arriba, y en invierno, como la ropa es más gruesa, se ajusta ligeramente hacia abajo. Pero comparado con la temperatura, la regulación de la presurización es un poco más difícil.

Por ejemplo, si se quisiera mantener siempre una atmósfera en la cabina mientras se asciende constantemente, a medida que la presión externa disminuye continuamente, bajo la acción de la diferencia de presión entre el interior y el exterior, el avión se inflaría como un globo. A los 11,000 metros la presión diferencial alcanzaría 8,1 toneladas/metro cuadrado actuando sobre el fuselaje, mientras que a 13,000 metros de altura alcanza una fuerza de 8,7 toneladas/metro cuadrado. Esto exige que la resistencia estructural del avión pueda soportar una presión tan grande sin deformarse. Al mismo tiempo, con cada vuelo ascendiendo y descendiendo constantemente, las fuerzas de expansión y contracción que actúan sobre el fuselaje se repiten continuamente, lo que finalmente causará fatiga metálica, generando grandes problemas de resistencia como roturas estructurales.

Por lo tanto, en el diseño del avión, a medida que cambia la altitud y en relación con los cambios de presión externa, la presión interna también se ajusta gradualmente para reducir el impacto de la diferencia de presión entre el interior y el exterior. Por supuesto, una presión demasiado baja causaría malestar físico, por lo que incluso si se reduce la presión, lo mínimo a lo que se baja es a 0,75 atmósferas, lo que corresponde a la presión a una altitud de 2400 metros sobre el nivel del mar. Para distinguir de la altitud de vuelo real, este valor de altura se llama “altitud de cabina”.

Por lo tanto, la altitud máxima de vuelo del avión está determinada por la diferencia de presión en comparación con la altitud de cabina. Por ejemplo, el Boeing 747 tiene una resistencia diferencial máxima de 6,1 toneladas/metro cuadrado; para mantener la altitud de cabina por debajo de los 2400 metros, la altitud máxima de vuelo es de 13,750 metros.

Veamos los datos de altitud máxima de vuelo de otros aviones comerciales modernos. Airbus A330 Diferencia de presión 5,8 toneladas/metro cuadrado Altitud máxima 12,520 metros Boeing 777 Diferencia de presión 6 toneladas/metro cuadrado Altitud máxima 13,130 metros

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