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El indicador de viraje y coordinación, también conocido como bastón y bola, consta realmente de dos instrumentos independientes ensamblados en la misma caja: el indicador de viraje y el indicador de coordinación de viraje.
Este fue uno de los primeros instrumentos usados por los pilotos para controlar un aeroplano sin referencias visuales al suelo o al horizonte. El indicador de viraje tenía la forma de una gruesa aguja vertical o "bastón" y el indicador de coordinación consistía en una bola dentro de un tubo, recibiendo por ello la denominación de "bola". Al conjunto del instrumento se le denominaba "bastón y bola".
Hoy en día el indicador de viraje tiene la forma del perl de un avión en miniatura, y el indicador de coordinación sigue teniendo la misma presentación mediante una bola. El instrumento en su conjunto recibe el nombre de coordinador de giro (turn coordinator), aunque la denominación coloquial "bastón y bola" se sigue empleando de forma indistinta, puesto que ambos instrumentos muestran la misma información, pero de forma diferente.
Como casi siempre, la nomenclatura es amplia, a veces confusa y no siempre acertada. Al indicador de viraje también se le denomina indicador de inclinación, indicador de giro, o "bastón". Al indicador de coordinación de giro, se le denomina a veces inclinómetro, indicador de resbales y derrapes, indicador de desplazamiento lateral, o sencillamente "bola".
2.8.1 Velocidad angular de viraje.
Por velocidad angular de viraje o ratio de viraje se entiende el número de grados por segundo que gira el avión sobre un eje vertical imaginario. Si para realizar un giro de 90º se tardan 30 segundos, la velocidad angular o ratio de viraje es de 3º por segundo (90º/30"= 3º p/segundo).
2.8.2 Indicador de viraje.
El indicador de viraje, en forma de avión miniatura o de "bastón", muestra si el avión está girando, hacia qué lado lo hace y cuál es la velocidad angular o ratio del viraje.
Otra función del indicador de viraje consiste en servir como fuente de información de emergencia en caso de avería en el indicador de actitud (horizonte artificial), aunque este instrumento no dé una indicación directa de la actitud de alabeo del avión. Conviene tener claro que el horizonte artificial señala la inclinación (alabeo) del avión
en grados mientras que el bastón indica en grados el régimen de viraje: son dos cosas distintas.
2.8.3 Construcción.
El funcionamiento de este instrumento se basa en la propiedad giroscópica de precesión.
Este instrumento está constituido por un giróscopo de rotación vertical, cuyo rotor es accionado por el sistema de vacío (giro-succión) o eléctricamente. El giróscopo se monta por lo general en un ángulo de 30º, de forma semirígida, lo cual le permite girar libremente sobre los ejes lateral y longitudinal, pero teniendo restringido el giro alrededor del eje vertical.
Un muelle acoplado al giróscopo mantiene a este vertical cuando no se le aplica ninguna fuerza de deexión. En algunas ocasiones este muelle es ajustable para permitir la calibración del instrumento para una determinada tasa de giro. Adicionalmente, un mecanismo de amortiguación impide las oscilaciones excesivas del indicador.
2.8.4 Funcionamiento.
Cuando el aeroplano gira alrededor de su eje vertical, la deflexión aplicada al giróscopo hace que este precesione, lo cual se traduce en el movimiento del indicador, es decir que el avión en miniatura que aparece en el dial del instrumento se ladee hacia la izquierda o hacia la derecha. A medida que la tasa de giro se incrementa también lo hace la fuerza de precesión. Cuanto más rápido sea el viraje, mayor será la precesión y el ladeo del avión miniatura.
Para mantener un giro coordinado a una tasa determinada, se requiere un ángulo de alabeo que dependerá de la velocidad. Obviamente, no es lo mismo realizar un giro de 3º por segundo a una velocidad de 90 nudos que a una velocidad de 200 nudos. Para mantener una misma velocidad angular o tasa de viraje, a mayor velocidad del avión mayor será el ángulo de alabeo requerido.
Por esta razón, el régimen normalizado de viraje en aviones ligeros suele ser de 2 minutos (3º por segundo) mientras que en aviones grandes o que desarrollan altas velocidades, el régimen normalizado suele ser de 4 minutos (1, 5º por segundo) para evitar precisamente ángulos de alabeo demasiado pronunciados. Otro detalle a tener en cuenta, es que la inercia y la fuerza centrífuga en un avión de 300 Tm. es muchísimo mayor que en un avión de 1 Tm. lo que signica que el primero tiene mayores dicultades para mantener tasas de viraje elevadas.
2.8.6 Indicador de coordinación (bola).
La dirección de movimiento de un avión no es necesariamente la misma a la cual apunta su eje longitudinal, o lo que es lo mismo, el morro del avión. Es más, los aviones disponen de mandos separados e independientes para controlar la dirección de vuelo (alerones) y el punto adonde enfila el morro del avión (timón de dirección).
Para hacer un viraje, el piloto alabea el avión hacia el lado al cual quiere virar, mediante los alerones, y acompaña este movimiento moviendo el timón de dirección hacia ese mismo lado, presionando el pedal correspondiente. De este modo trata de poner al avión en una nueva dirección y mantener el eje longitudinal alineado con ella, lo que se llama un viraje coordinado. Si el piloto actuara sobre un solo mando, el avión trazaría la curva, penosamente, pero la acabaría trazando.
Si al actuar sobre ambos mandos, la cantidad de movimiento sobre uno de ellos es relativamente mayor o menor al movimiento dado al otro, el avión no hará un giro coordinado, sino que girará "resbalando" o "derrapando", es decir su eje longitudinal apuntará a un punto desplazado de la dirección de movimiento. Si el viraje es coordinado, el morro del avión apunta a la dirección de giro; si derrapa o resbala, apunta a un lugar desplazado de esta dirección.
El instrumento que nos muestra la calidad del giro, es decir, si es coordinado, si el avión "derrapa", o si "resbala" es el indicador de coordinación o bola, lo cual le hace una referencia fundamental para la coordinación de los controles que intervienen en el giro (alerones y timón de dirección).
En el dial del instrumento, además del avión miniatura o el bastón, hay una marca central vertical en el caso del bastón o dos marcas centrales horizontales en el caso del avioncito, y en ambos casos una marca a cada lado con las letras L (Lift=Izquierda) y R (Right=Derecha) respectivamente. Si el avión gira a la izquierda, el bastón se desplazará hacia la marca de la izquierda (L) o el avioncito se ladeará hacia la marca de ese lado; si el viraje es a la derecha, sucederá lo mismo respecto a la marca de la derecha (R). Hay dos tipos de indicador de viraje: de 2 minutos y de 4 minutos. Esto quiere decir que un giro de 360º requiere 2 minutos para completarse, o lo que es lo mismo el avión gira a una tasa de 3º por segundo (360º/120 segundos). De la misma manera, en el indicador de 4 minutos, la tasa de giro sería de 1,5º por segundo (360º/240 segundos).
2.8.5 Lectura.
Las alas del avión en miniatura (o el bastón) indican la dirección y el régimen del viraje; si están caídas a la izquierda o el bastón desplazado en esa dirección, el avión está virando a la izquierda; de igual manera si las alas caen a la derecha o el bastón está desplazado en esa dirección, el avión está virando a la derecha.
Cuando las alas del avión en miniatura se alinean con las pequeñas líneas junto a la "L" ("izquierda") o la "R" ("derecha"), o en su caso el bastón enfila la indicación “L” o “R”, esto significa que el avión tiene una velocidad angular de viraje estándar, que suele ser de 3º por segundo (en un coordinador de viraje de 2 minutos), lo cual indica que el avión realizará un giro de 360º grados en 2 minutos, o de 180º en 1 minuto, etc. Inclinaciones menores indican una menor velocidad angular del viraje.
Esta parte del instrumento, consiste en un tubo transparente de forma curvada, que contiene en su interior un líquido, normalmente queroseno, y una bola negra de ágata o acero, libre de moverse en el interior de dicho tubo. El fluido del tubo actúa como amortiguador asegurando el movimiento suave y fácil de la bola.
La curvatura del tubo es tal que en posición horizontal la bola tiende a permanecer en la parte más baja del tubo. Dos líneas verticales en esta parte del tubo ayudan a determinar cuando la bola está centrada.
La bola, lo mismo que el avión, está sometida a la fuerza de la gravedad y a la fuerza centrífuga provocada por el giro. En un giro coordinado, ambas fuerzas están compensadas y la bola debe permanecer en el centro del tubo, entre las dos líneas de referencia verticales. Pero si el giro no es coordinado las fuerzas no están balanceadas y la bola se desplazará a uno u otro lado del tubo, en la dirección de la fuerza mayor (gravedad o centrífuga). La bola sirve pues como indicador de balance de estas dos fuerzas, mostrándonos de forma visual la coordinación o descoordinación en el uso de los mandos. Normalmente, se considera que un viraje está coordinado si más de la mitad de la bola se encuentra dentro de las señales indicadoras.
2.8.7 Resbales (slip) y derrapes (skid).
Resbale. Si la bola cae hacia el lado del viraje, el avión está resbalando. La fuerza centrífuga es menor que la de la gravedad y este desequilibrio lo acusa la bola desplazándose hacia el interior del viraje. El régimen de viraje es demasiado bajo para la inclinación dada, o el alabeo es excesivo para ese régimen. Para corregir un resbale, hay que aumentar el régimen de viraje (más presión sobre el pedal del lado del viraje) o disminuir el ángulo de alabeo (menos deexión en los alerones), o ambas cosas.
Derrape. Si la bola se mueve hacia el lado contrario al viraje, el avión está derrapando. La fuerza centrífuga es mayor que la gravedad y la bola lo acusa desplazándose hacia el exterior del viraje.
El régimen de viraje es demasiado alto para el alabeo dado, o el alabeo es insuficiente para ese régimen. Para corregir un derrape, se debe disminuir el régimen de viraje (menos presión sobre el pedal del lado del viraje) o aumentar el ángulo de alabeo (más deexión en los alerones), o ambas cosas.
Es importante para el piloto, comprender que la bola debe mantenerse centrada en todo momento, tanto en los giros como en vuelo recto y nivelado, salvo que desee realizar un resbale intencionado. Si la bola no está centrada, el avión no está volando eficientemente. Para corregir un resbale o un derrape, una buena regla consiste en "pisar la bola", es decir aplicar presión al pedal del lado al cual está desplazada la bola.
Notas:
En los capítulos dedicados a los Virajes (Turns) y Coordinación se detalla cómo realizar las maniobras de virajes y como realizarlos de forma coordinada respectivamente.
Sumario:
El indicador de viraje y coordinación consta de dos instrumentos: el indicador de viraje o "bastón" y el indicador de coordinación o "bola". El instrumento en su conjunto recibe el nombre de coordinador de giro o "bastón y bola".
El indicador de viraje muestra si el avión está girando, hacia que lado lo hace y la velocidad angular del viraje.
Velocidad angular es el número de grados por segundo que gira el avión sobre un eje vertical imaginario.
El funcionamiento del indicador de viraje se basa en la propiedad giroscópica de precesión.
Hay dos tipos de indicador de viraje: de 2 minutos y de 4 minutos. El régimen normalizado para cada uno de ellos es de 3º por segundo (360º/120") o de 1,5º por segundo (360º/240").
Un giro coordinado, con una tasa de viraje específica, requiere un ángulo de alabeo que depende de la velocidad con que se realice este viraje.
En un viraje coordinado el morro del avión apunta a la dirección de giro; en un derrape o en un resbale no.
La bola indica la relación entre el ángulo de alabeo y la tasa de viraje, o sea que indica la "calidad" del giro, es decir, cuando el avión mantiene un ángulo de alabeo adecuado para la tasa de viraje dada.
En un resbale, el régimen de viraje es demasiado bajo para el alabeo dado, o el alabeo es excesivo para ese régimen. Se corrige aumentando el régimen de viraje (más presión sobre el pedal del lado del viraje) o disminuyendo el ángulo de alabeo (menos deflexión en los alerones), o ambas cosas.
En un derrape el régimen de viraje es demasiado alto para el alabeo dado, o el alabeo es insuficiente para ese régimen. Se corrige disminuyendo el régimen de viraje (menos presión sobre el pedal del lado del viraje) o aumentando el ángulo de alabeo (más deexión en los alerones), o ambas cosas.
La regla a seguir para corregir un resbale o un derrape es "pisar la bola".
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