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Come Funzionano gli Strumenti Barometrici della Cabina di Pilotaggio

strumenti barometrici cabina di pilotaggio

In tutte le cabine di pilotaggio, dalle più moderne alle più antiche, si trovano un gruppo di strumenti cosiddetti barometrici o a capsula.

Sono chiamati in questo modo in quanto al loro interno si trova una capsula che si espande e restringe in funzione della differenza di pressione tra il suo interno ed il suo esterno.

Ci sono fondamentalmente 3 strumenti di questo tipo:

  • L’anemometro che indica la velocità
  • L’altimetro che indica la quota
  • Il variometro che indica il rateo di salita e discesa

Vediamo pertanto il funzionamento di ognuno di essi, entrando al loro interno e poi vedremo come varia l’indicazione data al pilota durante il volo.

Come già detto, questi strumenti si trovano sia su un ultraleggero che su un Boeing 747 ed il loro principio di funzionamento è lo stesso.

Per poter funzionare, tutti gli aerei sono dotati di una presa statica e di un tubo di Pitot. Vediamo quindi come funzionano partendo dalle basi ed entrando piano piano nei dettagli.

Strumenti Barometrici: Pressione Statica e Pressione Dinamica

Per poter funzionare, questi strumenti hanno bisogno di rilevare due tipi di pressioni.

  • La pressione statica fa riferimento a quella dell’atmosfera
  • La pressione dinamica è quella generata dal moto dell’aereo

La presa statica è quello strumento situato sul fianco della fusoliera ed è posizionata in questo modo affinché non venga influenzata dalla pressione dinamica. La presa statica, infatti, deve solo misurare la pressione statica.

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Il tubo di Pitot invece, misura la pressione dinamica ed è situato lungo l’asse longitudinale dell’aereo in modo da misurare anche la pressione dinamica generata dal moto dell’aereo.

Nel manuale “Cockpit! Come Funziona un Aereo e Cosa Fanno i Piloti”, ho spiegato in dettaglio come avvengono i controlli pre-volo, ed uno dei primi controlli che si effettuano (e tra i più importanti) è proprio alle prese statiche e ai tubi di pitot. Questi controlli avvengono su tutti gli aerei, anche quelli di linea.

Controllarli è molto importante. Alla fine del post ti racconterò di un incidente aereo causato proprio dal malfunzionamento della presa statica.

Tutti e tre gli strumenti ricevono la pressione statica, mentre solo l’anemometro riceve anche la pressione dinamica.

Normalmente ci sono sempre due prese statiche (uno su ogni fianco della fusoliera) per motivi di sicurezza. In realtà gli aerei di linea ne hanno due non solo per questo motivo, ma anche per compensare la lettura durante le manovre perché il vento relativo può essere maggiore da un lato.

Se guardi il muso di un aereo di linea noterai le due prese statiche su ambo i lati e due tubi di pitot anch’essi situati su ambo i lati.

Oltre ad avere per necessità doppie prese statiche e tubi di pitot, anche la strumentazione in cabina è doppia (comandante e co-pilota), pertanto ognuno utilizza un sistema indipendente di lettura delle pressioni.

Esiste anche un terzo gruppo di strumenti cosiddetti di “standby”, ma non entriamo troppo nei dettagli. Vediamo il funzionamento degli strumenti barometrici.

Come Funzionano gli Strumenti Barometrici

Entriamo nel dettaglio del funzionamento meccanico di questi strumenti per vedere come varia l’indicazione data al pilota al variare della pressione esterna.

Altimetro

Immagine di e-ser.eu

L’altimetro ha al suo interno una capsula posizionata all’interno di una cassa a tenuta stagna collegata alla presa statica. All’interno della capsula di trova una molla collegata alle pareti della capsula stessa.

La forza della molla e quindi la pressione iniziale all’interno della capsula, sono regolate in laboratorio quando lo strumento viene costruito.
Quando si sale di quota la pressione atmosferica diminuisce facendo dilatare le pareti della capsula che a loro volta muovono la molla che di conseguenza fa muovere la lancetta per indicare la quota al pilota.

Le lancette sono mosse per mezzo di una serie di leve ed ingranaggi che trasformano il moto rettilineo della molla in un moto rotatorio delle lancette.

L’altimetro può essere regolato dal pilota in base alla pressione atmosferica esistente, all’aeroporto di partenza o di arrivo. Questa regolazione viene fatta indicando la pressione comunicata via radio al pilota che provvede ad inserirla nello strumento tramite un apposito pomello.

Se non si facesse la corretta regolazione della pressione dello strumento durante il volo, si rischierebbe di avere letture di quota errate. Immagina se l’aereo si trovasse in un circuito d’attesa assieme ad altri aerei e si trovasse ad una quota sbagliata perché il pilota non ha regolato correttamente la pressione. Si rischierebbe un incidente in volo.

Variometro

Il variometro è lo strumento che indica il rateo di salita e discesa dall’aereo. Ovvero, indica a quale velocità (misurata in piedi al minuto), l’aereo sta salendo o scendendo di quota.

Questo strumento funziona anche grazie ad una capsula collegata alla presa statica per mezzo di un forellino di dimensioni capillari.
In questo caso però non c’è alcuna molla, a differenza dell’altimetro. La capsula è invece direttamente collegata alla pressione atmosferica mediante il forellino e la presa statica.

Quando ci si trova a terra o si vola sempre alla stessa quota, la pressione interna ed esterna della capsula sono in equilibrio, ovvero sono uguali.
Quando, ad esempio, si sale di quota, la pressione interna comincia a diminuire perché diminuisce anche la pressione atmosferica, mentre quella esterna alla capsula diminuisce, ma molto più lentamente.

Questa differenza di pressione interna ed esterna della capsula, permette di muovere la lancetta verso l’alto o verso il basso (verso l’alto se sale di quota e verso il basso se si scende), sempre mediante apposite leve e ingranaggi.

Anemometro

Immagine di e-ser.eu

L’anemometro indica la velocità dell’aereo. Questo strumento è collegato sia alla presa statica che al tubo di pitot.

La capsula, in questo caso, è collegata al tubo di pitot, mentre la cassa a tenuta stagna che contiene la capsula è collegata alla presa statica.
Quando l’aereo è fermo, la pressione statica e quella dinamica sono uguali, pertanto non c’è alcuna differenza di pressione e lo strumento non indica alcuna velocità.

Se le due pressioni sono uguali quando l’aereo è fermo, chiaramente non lo sono quando si muove. Questo perché non appena l’aereo avanza, all’interno della capsula, oltre alla pressione statica, si somma anche la pressione dinamica (chiamata pressione d’impatto).

La maggiore pressione all’interno della capsula la fa dilatare e questa dilatazione a sua volta fa muovere la lancetta dell’anemometro.
Mi fermo qui con la spiegazione tecnica del loro funzionamento. Spero che sia stato sufficientemente chiaro.

Passiamo ora ad un altro aspetto di questi strumenti. Mi interessa vedere come funzionano in situazioni estreme e vediamo un incidente accaduto a causa di un malfunzionamento della presa statica.

Incidente aereo per Malfunzionamenti

In passato è accaduti un incidente a causa di un malfunzionamento della presa statica.

Ora che hai compreso come funzionano questi strumenti, potrai ben comprendere cosa abbia causato l’incidente del volo Aeroperù 603 del 1996.

I tecnici della manutenzione avevano tappato le prese statiche con del nastro adesivo per lavare e verniciare l’aereo, questo ha fatto si che la pressione statica non venisse misurata e pertanto nessuno dei tre strumenti indicati precedentemente funzionarono.

Il loro malfunzionamento fece scattare una serie di allarmi che indussero i piloti a scendere di quota. Volando di notte, non avendo alcun rifermento terreno all’esterno della cabina e non conoscendo la propria quota reale, si schiantarono in mare.

Il pericolo che coinvolge il tubo di pitot invece, riguarda il gelo. Volando ad alte quote in giornate particolarmente umide o volando d’inverno, si rischia che si formi del ghiaccio all’interno del tubo di pitot.

Questo può ostruirlo ed alterare la lettura. Il pericolo si trova in fase di atterraggio. Non conoscendo la velocità corretta, si rischia di arrivare allo stallo e perdere quota molto velocemente.

Per combattere questo pericoo il tubo di pitot è dotato di una resistenza interna che il pilota può accendere per riscaldare il tubo ed evitare che si formi del ghiaccio.

In conclusione, ecco come funzionano questi strumenti e l’importanza che hanno per i piloti. Il loro corretto funzionamento può fare la differenza!

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