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Para entrar en el mundo de las referencias inerciales y su funcionamiento, empezaremos explicando lo que es un giróscopo y su funcionamiento.

Fig.: 01. Giróscopo

Un giróscopo es un componente ampliamente usado en aviación, dentro del cual un cuerpo cuya masa está uniformemente repartida, gira velozmente alrededor de su eje de simetría, y mantiene de forma constante su orientación respecto a un sistema de ejes de referencia.

En la figura 1, se puede ver que aunque la base del giróscopo se mueva, la masa giroscópica (disco amarillo) puede mantenerse fija en el espacio sin modificar su plano de rotación. Hay que decir que la masa esta girando a una gran velocidad.

Cualquier cuerpo sometido a un movimiento de rotación acusa unas propiedades giroscópicas. Las más importantes son:

  • La rigidez en el espacio o inercia giroscópica. La cual se puede explicar por la primera Ley del Movimiento de Newton, que dice que “un cuerpo en reposo tiende a estar en reposo, y un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento en linea recta, salvo que se le aplique una fuerza externa”.
  • La precesión giroscópica. Es la respuesta de un cuerpo que gira cuando se le aplica una fuerza deflectiva en algún borde. En una peonza, es la reacción de esta cuando en su rápido giro la tocamos en uno de sus bordes. El resultado de esta acción es como si el punto de aplicación de la fuerza estuviera desplazado 90º en el sentido de giro del objeto.

Debido a sus cualidades, los giróscopos proporcionan unos planos fijos de referencia, planos que no deben variar aunque cambie la posición del avión. Gracias a esto, el piloto dispone de instrumentos que le proporcionan la posición espacial del avión con respecto a distintos ejes o planos de referencia. Estos instrumentos son: el indicador de actitud, indicador de giro y virajes e indicador de dirección.

Fig.: 02. A: indicador de actitud. B: indicador de giro y virajes. C: indicador de dirección.

Cuando el avión alabea o cabecea, el eje de giro del rotor permanece fijo, si a este eje se le acopla algún sistema de indicación, nos mostrara las variaciones de actitud del avión y por medio de estas indicaciones el piloto podrá controlar la posición de la aeronave sin ninguna referencia exterior. Estas referencias de actitud también son utilizadas para informar al sistema de piloto automático de la actitud de avión sobre sus ejes de referencia. Los giróscopos utilizados para informar a los sistemas de piloto automático son los tres tipos que van asociados a los tres instrumentos de la figura 2. El giróscopo vertical (Fig.: 02A), el giróscopo de régimen (Fig.: 02B) y el giróscopo direccional (Fig.: 02C).

Plataformas inerciales

Las plataformas inerciales se utilizan principalmente para determinar automáticamente la posición del avión. Precisan inicialmente que se les introduzca la posición actual del avión, y después son completamente capaces; por si mismos, de determinar la posición geografica que va tomando el avión en función de sus movimientos y aceleraciones que el avión va realizando.

Los componentes principales que tiene en su interior y que le ayudan a obtener las diferentes velocidades y aceleraciones que va obteniendo del avión son: el giróscopo láser y los acelerómetros.

Giróscopo Láser

Una plataforma inercial posee tres, uno por cada eje de rotación y proporcionan el dato de rotación inercial. Cada giróscopo tiene dos haces de luz láser que son desviados mediante tres espejos en una ruta triangular. Son enviados en direcciones opuestas y un sensor óptico recibe el reflejo de estos haces. Si no hay movimiento alguno en el eje de rotación, los dos haces láser llegan al sensor óptico a la vez, pero si hay una rotación en algún sentido en el eje de referencia, se produce un desfase en el momento de llegada de los haces láser al sensor óptico, ya que un haz llegara antes que otro. A partir de esta diferencia entre los tiempos es proporcional al giro producido sobre el eje de referencia. El sensor óptico se encargara de enviar una señal de salida correspondiente al giro producido.

Fig.: 03. Giróscopo láser

Acelerómetros

Una plataforma inercial posee tres acelerometros lineales, uno por cada eje y proporcionan información de las aceleraciones que se producen en los tres ejes, enviando señales electricas proporcionales a estas aceleraciones. Mediante el proceso de los datos recibidos de los giróscopos láser y de los acelerómetros, cada inercial proporciona los siguientes datos de referencias a los diferentes usuarios:

  • actitud,
  • posición,
  • velocidad,
  • aceleración,
  • régimen de giro.

Fig.: 04. Plataforma inercial

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