Error de posición

El error de posición es uno de los errores que afectan a los sistemas de una aeronave para medir la velocidad aerodinámica y la altitud . ^{[ 1 ] [ 2 ]} No es práctico ni necesario que una aeronave tenga un sistema indicador de velocidad aerodinámica y un sistema indicador de altitud que sean exactamente precisos. Se tolera una pequeña cantidad de error. Es causado por la ubicación de la ventilación estática que suministra presión de aire al indicador de velocidad aerodinámica y al altímetro; no hay ninguna posición en una aeronave donde, en todos los ángulos de ataque, la presión estática sea siempre igual a la presión atmosférica .

Todas las aeronaves están equipadas con un pequeño orificio en su superficie llamado puerto estático. La presión del aire en las proximidades de este puerto se transmite mediante un conducto al altímetro y al velocímetro . Este puerto estático y el conducto conforman el sistema estático de la aeronave. El objetivo del sistema estático es detectar la presión del aire a la altitud de vuelo. En un sistema estático ideal, la presión del aire que llega al altímetro y al velocímetro es igual a la presión del aire a dicha altitud.

Cuando el aire fluye alrededor de una aeronave en vuelo, las líneas de corriente se ven afectadas por la presencia de la aeronave, y la velocidad del aire con respecto a la aeronave es diferente en distintas posiciones de su superficie exterior. Como consecuencia del principio de Bernoulli , las diferentes velocidades del aire dan lugar a diferentes presiones en distintas posiciones de la superficie de la aeronave. ^{[ 3 ]} La posición ideal para un puerto estático es aquella en la que la presión del aire local en vuelo es siempre igual a la presión alejada de la aeronave; sin embargo, no existe ninguna posición en una aeronave donde esta situación ideal se dé para todos los ángulos de ataque . Al decidir la posición de un puerto estático, los diseñadores de aeronaves intentan encontrar una posición donde el error entre la presión estática y la presión de flujo libre sea mínimo en todo el rango operativo del ángulo de ataque de la aeronave. El error residual en cualquier ángulo de ataque dado se denomina error de posición . ^{[ 4 ]}

El error de posición afecta a la velocidad aerodinámica indicada y a la altitud indicada . Los fabricantes de aeronaves utilizan el manual de vuelo para publicar detalles sobre el error en la velocidad aerodinámica indicada y la altitud indicada en todo el rango de velocidades operativas. En muchas aeronaves, el efecto del error de posición en la velocidad aerodinámica se muestra como la diferencia entre la velocidad aerodinámica indicada y la velocidad aerodinámica calibrada . En algunas aeronaves de baja velocidad, el error de posición se muestra como la diferencia entre la velocidad aerodinámica indicada y la velocidad aerodinámica equivalente .

El principio de Bernoulli establece que la presión total (o presión de estancamiento ) es constante a lo largo de una línea de corriente y en cualquier región de flujo irrotacional . ^{[ 5 ]} No hay variación en la presión de estancamiento, independientemente de la posición en la línea de corriente donde se mida. No hay error de posición asociado con la presión de estancamiento.

El tubo Pitot suministra presión al indicador de velocidad aerodinámica . La presión del Pitot es igual a la presión de estancamiento siempre que el tubo Pitot esté alineado con el flujo de aire local, se encuentre fuera de la capa límite y fuera del área de turbulencia generada por la hélice. La presión del Pitot puede sufrir errores de alineación, pero no es vulnerable a errores de posición.

Las normas de diseño de aeronaves especifican un margen de error máximo para el sistema Pitot-estático . El error en la altitud indicada no debe ser excesivo, ya que es importante que los pilotos conozcan su altitud con una precisión razonable para la separación del tráfico. Las Regulaciones Federales de Aviación de EE. UU. , Parte 23, ^{[ 6 ]} §23.1325(e) incluyen el siguiente requisito para el sistema de presión estática:

• El error del sistema, en altitud de presión indicada , ..., no puede exceder ± 30 pies (9,1 m) por cada 100 nudos (190 km/h) de velocidad para el [rango de velocidad operativa de la aeronave].  

El error en la velocidad aerodinámica indicada tampoco debe ser excesivo. La Parte 23, §23.1323(b) incluye el siguiente requisito para el sistema indicador de velocidad aerodinámica:

• El error del sistema, incluido el error de posición, ..., no puede exceder el tres por ciento de la velocidad aerodinámica calibrada o 5 nudos (9,3 km/h) , lo que sea mayor, en todo el [rango de velocidad operativa para la aeronave]. 

Para cumplir con una norma de diseño de aeronaves que especifica un error máximo permisible en el sistema de indicación de velocidad aerodinámica, es necesario medir el error de posición en una aeronave representativa. Existen muchos métodos diferentes para medir el error de posición. Algunos de los métodos más comunes son:

• uso de un receptor GNSS mientras se vuela en un rumbo triangular
• Conducto de arrastre con fuente estática, estabilizado por un cono de plástico.
• Vuelo sobre la torre con fotografías de las aeronaves que pasan, tomadas desde la torre para mostrar con precisión la altura de las aeronaves por encima o por debajo de la torre.
• balanceo de arrastre con fuentes Pitot y estáticas.

Una vez medido el error de posición en todo el rango de velocidad operativa de una aeronave, la corrección del error de posición (PEC, por sus siglas en inglés) se pone a disposición de los ingenieros y pilotos.

• Velocidad aerodinámica
• Altitud
• Sistema de Posicionamiento Global
• Sistema Pitot-estático
• Mínimos de separación vertical reducidos

• Determinación del error estático del sistema