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PPL - 03 - Flight Instruments




Table of Contents - Tabla de Contenido


1. Pitot-Static Instruments.

 2. Airspeeds and the Airspeed Indicator.

 3. The Altimeter and Altitudes.

 4. Gyroscopic Instruments.

      *   Attitude Indicator.

      * Turn Coordinator.

      * Heading Indicator.

 5. Magnetic Compass

     (Northern Hemisphere)


1. Instrumentos Pitotstáticos.

2. Velocidades y el Airspeed Indicator.

3. El Altimeter y Altitudes.

4. InstrumentosGiroscopicos.

      *   Attitude Indicator.

      * Turn Coordinator.

      * Heading Indicator.

  5.. Magnetic Compass

      (Northern Hemisphere)

  1. Pitot-Static Instruments


The pressure altimeter, vertical-speed indicator, and airspeed indicator operate in response to pressures through the pitot-static system. See Fig 01.

Static (atmospheric) pressure is taken from the static vents and is provided to all three instruments. Clogging of the static vents or line will cause all three instruments to become inoperative or to display erroneous readings.

Impact (ram) pressure is taken from the pitot tube and furnished to the airspeed indicator only. Clogging of the pitot opening will not affect operation of the altimeter or vertical speed indicator.

Fig 01.png

Fig 01. 

Fig 09.png

2. Airspeed and Airspeed Indicator


A pilot must be familiar with the following airspeed terms and abbreviations:

Indicated Airspeed (IAS) - The uncorrected reading obtained from the airspeed indicator.

Calibrated Airspeed (CAS) - Indicated airspeed corrected for installation and instrument error.

True Airspeed (TAS) - Calibrated airspeed corrected for temperature and pressure variations.

A number of airspeed limitations, abbreviated as “V” speeds, are indicated by color-coded marking on the airspeed indicator (Fig 02):

VS0 -Stall speed or minimum steady flight speed in the landing configuration. (the lower limit of the white arc).

VFE - Maximum flap extended speed (the upper limit of the white arc). The entire white arc defines the flap operating range.

VS1 - The stall speed or minimum steady flight speed in a specified configuration.  (the lower limit of the green arc). The entire green arc defines the normal operating range.

VNO - The maximum structural cruising speed. (the upper limit of the green arc and lower limit of the yellow arc). The yellow arc defines the caution range, which should be avoided unless in smooth air.

VNE - Never exceed speed (the upper limit of the yellow arc) marked in red.

There are other important airspeed limitations that are not color-coded on the airspeed indicator:

VLE - The maximum landing gear extended speed.

VA - The design maneuvering speed. If rough air or severe turbulence is encountered, airspeed should be reduced to maneuvering speed or less to minimize stress on the airplane structure.

VY - The best rate-of-climb speed (the airspeed that will result in the most altitude in a given period of time).

VX - The best angle-of-climb speed (the airspeed that will result in the most altitude in a given distance).

Fig 02.png

Fig 02.

3. The Altimeter and Altitudes


An altimeter is an instrument used to measure height (altitude) by responding to atmospheric pressure changes. Fig 03.

Altitude is indicated by three hands on the face of the altimeter. The shortest hand indicates altitude in tens of thousands of feet; the intermediate hand, in thousands of feet; and the longest hand in hundreds of feet. The altimeter is subdivided into 20-foot increments.

Fig 03.png

Fig 03.

Altitude means elevation with respect to any assumed reference level, and different terms identify the reference level used. Fig 04.

Indicated altitude - The altitude read on the altimeter after it is set to the current local altimeter setting.

Absolute altitude - The height above the surface.

True altitude - The true height above Mean Sea Level (MSL) normally measured in feet.

Pressure altitude -The altitude that is indicated whenever the altimeter setting dial (Kohlsman window) is adjusted to 29.92. This is the Standard Datum Plane; a theoretical level where air pressure is equal to 29.92 inches of mercury (in. Hg). The Standard Datum Plane may be above, at, or below sea level.

Density altitude - The pressure altitude corrected for nonstandard temperature and/or pressure. Rotating the setting knob on the altimeter simultaneously rotates the setting dial and the altimeter hands at a rate of one inch per 1,000 feet of altitude. Thus, increasing the setting dial from 29.15 to 29.85 would cause the hands of the altimeter to show an increase of 700 feet.

Fig 04.png

Fig 04.

Prior to takeoff, the altimeter should be set to the current local altimeter setting. This is the value to which the scale of the altimeter is set so that the altimeter indicates true altitude at field elevation. If the altimeter setting is not available, the altimeter should be set to the elevation of the departure airport.

After takeoff, the altimeter should remain set to the current local altimeter setting until climbing through 18,000 feet MSL. At that time, the altimeter should be set to 29.92.

On a standard day (29.92" Hg and +15°C) at sea level, pressure altitude, true altitude, indicated altitude, and density altitude are all equal. Any variation from standard temperature or pressure will have an effect on the altimeter.

To compensate for the effect of nonstandard conditions, the altimeter must be set to the altimeter setting of a station within 100 NM of the aircraft (unless it is above 18,000 feet MSL).

If a flight is made from an area of low pressure/low temperature to an area of high pressure/high temperature without adjusting the altimeter setting, the altimeter will indicate lower than the actual altitude above ground level. If a flight is made from an area of high pressure/high temperature to an area of low pressure/low temperature without adjusting the altimeter setting, the altimeter will indicate higher than the actual altitude above mean sea level.


4. Gyroscopic Instruments

Some aircraft instruments use gyroscopes. Simply stated, gyroscopes are rapidly spinning wheels or disks which resist any attempt to move them from their plane of rotation. This is called “rigidity in space.” Three aircraft instruments which use gyroscopes are the attitude indicator, the turn coordinator, and the heading indicator. Fig 05.

Fig 10.png

Fig 05.

Fig 11.png

Attitude Indicator

The rigidity in space principle makes the gyroscope an excellent “artificial horizon” around which the attitude indicator (and the airplane) pivot.

When viewing the attitude indicator, the direction of bank is determined by the relationship of the miniature airplane to the horizon bar. The miniature airplane may be moved up or down from the horizon with an adjustment knob. Normally, the miniature airplane will be adjusted so that the wings overlap the horizon bar whenever the airplane is in straight-and-level flight. Fig 06.

Fig 05.png

Fig 06.

Turn Coordinator
The turn coordinator (also using the principle of the gyroscope) uses a miniature airplane to provide information concerning rate of turn. Simultaneously, the quality of turn, or movement about the yaw axis, is indicated by the ball of the inclinometer. 
Fig 07.

Fig 06.png

Fig 07.

Heading Indicator

The heading indicator is a gyroscopic instrument designed to avoid many of the errors inherent in a magnetic compass. However, the heading indicator does suffer from precession, caused mainly by bearing friction. Because of this precessional error, the heading indicator must periodically be realigned with the magnetic compass during straight-and-level, unaccelerated flight. Fig 08.

Fig 07.png

Fig 08.


5. Magnetic Compass - (Northen Hemisphere)

Deviation is a compass error caused by magnetic disturbances from electrical and metal components in the aircraft. The correction for this error is displayed on a compass correction card placed near the magnetic compass in the aircraft. Variation is the angular difference between the true, or geographic, poles and the magnetic poles at a given point. The compass magnet is aligned with the magnetic poles, while aeronautical charts are oriented to the geographic poles. This variation must be taken into consideration when determining an aircraft’s actual geographic location. Indicated on charts by isogonic lines, it is not affected by the airplane’s heading.

The magnetic compass, (Fig 09) attracted to a magnetic field in the earth, points down as well as north. This downward pointing tendency, called magnetic dip, causes errors in compass indications.

When turning toward north from an easterly or westerly heading, the compass lags behind the actual aircraft heading. When a turn is initiated while on a northerly heading, the compass first indicates a turn in the opposite direction. The compass lags whenever turns are made to or from north.

When turning toward south from an easterly or westerly heading, the compass leads the actual aircraft heading. When a turn is initiated while on a southerly heading, the compass shows an immediate lead in the same direction as the turn. The compass leads whenever turns are made to or from south.

Accelerating or decelerating while heading either east or west will also cause compass errors. If acceleration occurs on a heading of east or west, the compass will indicate a turn to the north, while deceleration will cause an indication of a turn to the south. Therefore, it becomes apparent that the indications of a magnetic compass are accurate only during straight-and-level, unaccelerated flight.

The magnetic compass is also influenced by lines of force from magnetic fields within the aircraft. These errors are called deviations.

Fig 08.png

Fig 09.

  1. Instrumentos Pitot-Staticos


El altímetro de presión, el indicador de velocidad vertical vertical-speed indicator y el indicador de velocidad del aire airspeed operan en respuesta a las presiones a través del sistema pitot-estático. Fig 01. 

La presión estática (atmosférica) se toma de las tomas estáticas y se suministra a los tres instrumentos. La obstrucción de los conductos o conductos de ventilación estáticos hará que los tres instrumentos dejen de funcionar o muestren lecturas erróneas.


La presión de impacto se toma del tubo de Pitot y se suministra únicamente al airspeed . La obstrucción de la abertura del pitot no afectará el funcionamiento del altímetro o del vertical-speed indicator.

Fig 01.png

Fig 01. 

Fig 09.png

2. Airspeed and Airspeed Indicator


Un piloto debe estar familiarizado con los siguientes términos y abreviaturas de velocidad aérea:


Velocidad aerodinámica indicada: Indicated Airspeed (IAS): la lectura sin corregir obtenida del indicador de velocidad aerodinámica Airspeed .


Velocidad aerodinámica calibrada: Calibrated Airspeed (CAS): velocidad aerodinámica indicada Indicated Airspeed corregida por error de instalación y del instrumento.


True Airspeed True Airspeed (TAS): velocidad aerodinámica calibrada Calibrated Airspeed corregida por variaciones de temperatura y presión.


Varias limitaciones de velocidad aerodinámica, abreviadas como velocidades “V”, se indican mediante una marca codificada por colores en el indicador de velocidad aerodinámica (Fig 02):


VS0 -Velocidad de pérdida stall o velocidad mínima constante de vuelo en la configuración de aterrizaje. (el límite inferior del arco blanco).

VFE - Velocidad máxima con flap extendidos (el límite superior del arco blanco). Todo el arco blanco define el rango de funcionamiento de la aleta.

VS1 la velocidad de pérdida stall o la velocidad mínima de vuelo constante en una configuración específica. (el límite inferior del arco verde). Todo el arco verde define el rango de funcionamiento normal.

VNO la máxima velocidad estructural de crucero . (el límite superior del arco verde y el límite inferior del arco amarillo). El arco amarillo define el rango de precaución, que debe evitarse a menos que haya aire en calma.

VNE velocidad de nunca exceder (el límite superior del arco amarillo) marcado en rojo.

Hay otras limitaciones importantes de velocidad aérea que no están codificadas por colores en el indicador de velocidad aérea:

VLE  la velocidad máxima de extensión del tren de aterrizaje.

VA la velocidad de maniobra. Si se encuentra aire agitado o turbulencia severa, la velocidad aerodinámica debe reducirse a la velocidad de maniobra o menos para minimizar la tensión en la estructura del avión.


VY la mejor velocidad de ascenso (la velocidad aérea que dará como resultado la mayor altitud en un período de tiempo determinado).


VX la mejor velocidad de ángulo de ascenso (la velocidad aerodinámica que dará como resultado la mayor altitud en una distancia determinada).

Fig 02.png

Fig 02.

3. The Altimeter and Altitudes


Un altímetro es un instrumento que se utiliza para medir la altura (altitud) respondiendo a los cambios de presión atmosférica. Fig 03.


La altitud se indica con tres manecillas en la cara del altímetro. La manecilla más corta indica la altitud en decenas de miles de pies; la manecilla intermedia, en miles de pies; y la manecilla más larga en cientos de pies. El altímetro se subdivide en incrementos de 20 pies.

Fig 03.png

Altitud significa elevación con respecto a cualquier nivel de referencia asumido, y diferentes términos identifican el nivel de referencia utilizado. Fig 04.


Altitud indicada Indicated altitude: la altitud que se lee en el altímetro después de que se ajusta al ajuste actual del altímetro local.


Altitud absoluta Absolute altitude: la altura sobre la superficie.


Altitud real True altitude: la altura real sobre el nivel medio del mar Mean Sea Level (MSL) normalmente medida en pies.


Altitud de presión Pressure altitude: la altitud que se indica siempre que el dial de ajuste del altímetro (ventana de Kohlsman) se ajusta a 29,92. Este es el plano de referencia estándar; un nivel teórico donde la presión del aire es igual a 29,92 pulgadas de mercurio (pulg. Hg). El plano de referencia estándar puede estar por encima, al o por debajo del nivel del mar.


Altitud de densidad Density altitude: la altitud de presión corregida por temperatura y / o presión no estándar. Al girar la perilla de ajuste en el altímetro simultáneamente, el dial de ajuste y las manecillas del altímetro giran a una velocidad de una pulgada por cada 1,000 pies de altitud. Por lo tanto, aumentar el dial de ajuste de 29.15 a 29.85 haría que las manecillas del altímetro mostraran un aumento de 700 pies.

Fig 04.png

Antes del despegue, el altímetro debe ajustarse al ajuste actual del altímetro local. Este es el valor al que se ajusta la escala del altímetro para que el altímetro indique la altitud verdadera a la elevación del campo. Si el ajuste del altímetro no está disponible, el altímetro debe ajustarse a la altura del aeropuerto de salida.


Después del despegue, el altímetro debe permanecer configurado en el ajuste actual del altímetro local hasta que ascienda a 18,000 pies MSL. En ese momento, el altímetro debe establecerse en 29,92.


En un día estándar (29.92 "Hg y + 15 ° C) al nivel del mar, la altitud de presión, la altitud real, la altitud indicada y la altitud de densidad son todas iguales. Cualquier variación de la temperatura o presión estándar tendrá un efecto en el altímetro.


Para compensar el efecto de condiciones no estándar, el altímetro debe ajustarse al ajuste del altímetro de una estación dentro de las 100 NM de la aeronave (a menos que esté por encima de los 18.000 pies MSL).


Si se realiza un vuelo desde un área de baja presión / baja temperatura a un área de alta presión / alta temperatura sin ajustar la configuración del altímetro, el altímetro indicará una altitud inferior a la real sobre el nivel del suelo. Si se realiza un vuelo desde un área de alta presión / alta temperatura a un área de baja presión / baja temperatura sin ajustar la configuración del altímetro, el altímetro indicará una altitud superior a la real sobre el nivel medio del mar.

4. Gyroscopic Instruments


Algunos instrumentos de aviones usan giróscopos. En pocas palabras, los giróscopos son ruedas o discos que giran rápidamente y resisten cualquier intento de moverlos de su plano de rotación. A esto se le llama "rigidez en el espacio rigidity in space". Tres instrumentos de la aeronave que utilizan giroscopios son el indicador de actitud attitude indicator, el coordinador de virajes turn coordinator y el indicador de rumbo heading indicator. Fig 05.

Fig 10.png
Fig 11.png

Attitude Indicator

El principio de rigidez en el espacio rigidity in space convierte al giróscopo en un excelente “horizonte artificial” alrededor del cual pivotan el indicador de actitud (y el avión).


Al ver el indicador de actitud attitude indicator, la dirección de bank o roll está determinada por la relación del avión en miniatura con la barra del horizonte. El avión en miniatura se puede mover hacia arriba o hacia abajo desde el horizonte con una perilla de ajuste. Normalmente, el avión en miniatura se ajustará de modo que las alas se superpongan a la barra del horizonte siempre que el avión esté en vuelo recto y nivelado. Fig 06.

Fig 05.png

Turn Coordinator

El coordinador de virajes turn coordinator (que también utiliza el principio del giróscopo) utiliza un avión en miniatura para proporcionar información sobre la inclinación del giro. Simultáneamente, la calidad del giro, o movimiento sobre el eje de guiñada, se indica mediante la bola del inclinómetro. Fig 07.

Fig 06.png

Heading Indicator

El indicador de rumbo heading indicator es un instrumento giroscópico diseñado para evitar muchos de los errores inherentes a una brújula magnética. Sin embargo, el indicador de rumbo sufre una precesión, causada principalmente por la fricción de los cojinetes. Debido a este error de precesión, el indicador de rumbo debe realinearse periódicamente con la brújula magnética durante el vuelo recto y nivelado sin aceleración. Fig 08.

Fig 07.png

5. Magnetic Compass - (Northen Hemisphere)


La desviación deviation es un error de la brújula causado por perturbaciones magnéticas de los componentes eléctricos y metálicos de la aeronave. La corrección de este error se muestra en una tarjeta de corrección de la brújula colocada cerca de la brújula magnética en la aeronave.


La variación Variation es la diferencia angular entre los polos verdaderos o geográficos y los polos magnéticos en un punto dado. El imán de la brújula está alineado con los polos magnéticos, mientras que las cartas aeronáuticas están orientadas a los polos geográficos. Esta variación debe tenerse en cuenta al determinar la ubicación geográfica real de una aeronave. Indicado en cartas por líneas isogónicas, no se ve afectado por el rumbo del avión.


La brújula magnética, (Fig. 09) atraída por un campo magnético en la tierra, apunta tanto hacia abajo como hacia el norte. Esta tendencia de apuntar hacia abajo, llamada magnetic dip, provoca errores en las indicaciones de la brújula.


Al girar hacia el norte desde un rumbo este o oeste, la brújula se retrasa respecto al rumbo real de la aeronave. Cuando se inicia un giro mientras se está en rumbo norte, la brújula primero indica un giro en la dirección opuesta. La brújula se retrasa cada vez que se gira hacia o desde el norte.

Al girar hacia el sur desde un rumbo este o oeste, la brújula indica el rumbo real de la aeronave. Cuando se inicia un giro con rumbo sur, la brújula muestra una dirección inmediata en la misma dirección que el giro. La brújula indica cada vez que se realizan giros hacia o desde el sur.


Acelerar o desacelerar mientras se dirige hacia el este o hacia el oeste también provocará errores en la brújula. Si se produce una aceleración en un rumbo este u oeste, la brújula indicará un giro hacia el norte, mientras que la desaceleración provocará una indicación de un giro hacia el sur. Por lo tanto, resulta evidente que las indicaciones de una brújula magnética son precisas solo durante un vuelo recto y nivelado sin aceleración.


La brújula magnética magnetic compass también está influenciada por las líneas de fuerza de los campos magnéticos dentro de la aeronave. Estos errores se denominan desviaciones deviations.

Fig 08.png