The modern cockpit is of course packed with myriad buttons, switches, gauges, and screens. Recently we took a look at one, the weather radar, but another which is considered even more crucial – in fact one of the six most basic flight instruments – is the altimeter (the other five are the speedometer, altitude indicator, turn coordinator, heading indicator and variometer).
The altimetre is connected to what is known as the pitot-static system, a set of sensors (speedometer, altimeter and variometer) used in aviation to determine the airspeed, altitude and altitude variation of the aircraft.
How many types of altimeters are there?
Depending on the type of operation, there are three different types:
Barometric altimeter: this altimeter measures the vertical distance between the aircraft and a reference point, located at 0 feet. This is currently the most widely used.
Radio altimeter: measures the distance between the aircraft and the terrain it is flying over. It works with a type of radar that emits pulses of radio waves to measure this distance.
GPS altimeter: determines the altitude the aircraft is flying at using GPS technology.
Vertical distance, altitude and elevation
Why do we say ‘vertical distance’ instead of ‘height’ or ‘altitude’ to refer to the distance marked by a barometric altimeter? These words designate different concepts. Altitude, for example, is the vertical distance between sea level and the aircraft. Vertical distance is that distance, but between the aircraft and the terrain over which it flies. Finally, elevation is the distance between a point on the ground and mean sea level.
How does an altimeter work?
Let’s focus on the barometric altimeter and see how it works. As we said, this is the most common type in aircraft. Although planes are usually (or may be) equipped with a radio altimeter, this has limitations, a couple of which are potential interference from 5G and a lack of accuracy above a certain altitude.
The barometric altimeter uses atmospheric pressure to convert it into information for the pilot. It is based on a physics principle, which says that the higher the altitude, the lower the air pressure, so if it detects high pressure it will interpret that the aircraft is flying low and vice versa. The change in static pressure is what will be transformed into altitude information.
By default, an altimeter is set to measure altitude from sea level under normal conditions. Therefore, it will be the sea level pressure that it will use as a reference for ‘zero feet’ (which is equivalent to 1013.25 hectopascals). So, if at altitude X the altimeter detects pressure Y (always lower than sea level, since altitude reduces pressure), it compares this new pressure with the pressure at zero feet (sea level) and displays the altitude resulting from this comparison.
This is what an altimeter looks like inside
Inside the altimeter is an aneroid capsule, which contains the reference pressure (i.e., sea level) and is connected to several gears which move the needles seen by the pilot. The altimeter is connected to the static port, where static pressure constantly enters during the flight.
So, if you are at sea level, the pressure inside and outside the capsule will be the same, so the capsule does not change. But as you ascend, the outside pressure will decrease. The pressure inside the capsule will be higher than outside and the capsule will expand, moving the gears and, consequently, the needles that display the altitude on the outside of the altimeter.
Now, let’s imagine a landing manoeuvre: the pressure will again gradually increase. This will cause the aneroid capsule inside the altimeter to equalise with the static pressure, compressing it and causing the needles to move in the opposite direction, indicating a drop in altitude.
Can an altimeter be recalibrated?
You’ve seen how an altimeter works, but what if your actual mean sea level reference is not the sea in standard conditions? The sea level may rise or fall, so the pressure of the altimeter, if not recalibrated, could give wrong values. The information obtained about the sea level at that time and place will be used by the pilot to recalibrate the altimeter so it can be used normally. However, the zero-foot reference will no longer coincide with 1013.25 hectopascals (or 29.92 inches of mercury).
How is the altimeter adjusted or recalibrated? Through the so-called Kollsman window, which is located in the central part of the dial, left or right, with the default reference of 1013.25 pascals or 29.92 inches of mercury.
¿Quién no se ha sorprendido ante la infinidad de mecanismos que se despliegan ante los ojos de un piloto? De entre todos esos instrumentos de vuelo ya vimos, por ejemplo, el radar meteorológico, pero el altímetro es uno de los que se consideran básicos. ¿Cómo funciona un altímetro, para qué sirve exactamente y qué información le aporta a los responsables de tripular la aeronave? Vamos a verlo.
¿Qué es un altímetro?
Como ya hemos dicho, el altímetro es uno de los seis instrumentos básicos de vuelo. Los otros cinco son el velocímetro, el indicador de altitud, el coordinador de virajes, el indicador de rumbo y el variómetro. Se encuentra conectado a lo que se conoce como sistema pitot-estático, un conjunto de sensores (velocímetro, altímetro y variómetro) que se utiliza en aviación para determinar la velocidad del avión con respecto al aire, a la altitud y a la variación de altitud del mismo.
¿Cuántos tipos de altímetros existen?
Según su tipo de funcionamiento, se distinguen tres:
Altímetro barométrico: este altímetro mide la distancia vertical entre la aeronave y un nivel de referencia, situado a 0 pies. Este es el más utilizado en la actualidad.
Radioaltímetro: mide la distancia que hay entre la aeronave y el terreno que sobrevuela. Funciona con un radar que emite pulsos de ondas de radio para medir dicha distancia.
Altímetro GPS: determina la altura a la que vuela la aeronave mediante tecnología GPS.
Altura, altitud y elevación
¿Por qué decimos «distancia vertical» en lugar de «altura» o «altitud» para referirnos a la distancia que marca un altímetro barométrico? Estas palabras designan conceptos diferentes. La altitud, por ejemplo, es la distancia vertical entre el nivel del mar y la aeronave. La altura es esa distancia, pero entre el avión y el terreno que sobrevuela. Por último, la elevación es la distancia que hay entre un punto del terreno y el nivel medio del mar.
¿Cómo funciona un altímetro?
Centrándonos en el barométrico, vamos a ver cómo funciona un altímetro. Como decíamos, es el más habitual en las aeronaves que, aunque además suelen (o pueden) ir equipadas con un radioaltímetro, este tiene limitaciones; entre otras, potenciales interferencias del 5G y una falta de precisión a partir de cierta altitud.
El altímetro barométrico utiliza la presión atmosférica para convertirla en información para el piloto. Se basa en un principio físico, que dice que a mayor altura, menor presión del aire, por lo que si detecta una presión alta va a interpretar que la nave vuela bajo y viceversa. El cambio de presión estática es lo que va a transformar en información sobre la altitud.
Por defecto, un altímetro está configurado para medir la altitud desde el nivel del mar en condiciones normales. Por tanto, será la presión del nivel del mar la que utilice como referencia para «cero pies» (lo que equivale a 1013,25 hectopascales). Pues bien, si a una altura X el altímetro detecta una presión Y (menor, siempre, que la del nivel del mar, ya que la altitud reduce la presión) compara esa nueva presión con la de cero pies (nivel del mar) e indica la altitud que se desprende de esa comparación.
Así es un altímetro por dentro
Dentro del altímetro hay instalada una cápsula aneroide, que contiene la presión de referencia (esto es, la del nivel del mar) y que va conectada a una serie de engranajes que son los encargados de mover las agujas que ve el piloto. El altímetro está conectado a la toma estática, a través de la cual entra la presión estática en cada momento del vuelo.
Bien, si estamos a nivel del mar, la presión dentro y fuera de la cápsula será la misma, por lo que la cápsula va a permanecer invariable. Pero conforme ascendamos, la presión exterior disminuirá, la presión en el interior de la cápsula será mayor a la de fuera y esta se expandirá, moviendo los engranajes y, en consecuencia, las agujas que indican el valor de altitud que se muestra en el exterior del altímetro.
Ahora, imaginemos una maniobra de aterrizaje: la presión de nuevo irá poco a poco en aumento. De este modo, la cápsula aneroide en el interior del altímetro se irá igualando a la de la presión estática, por lo que se comprimirá y las agujas se moverán en sentido opuesto, indicando una bajada de altitud.
¿Se puede recalibrar un altímetro?
Ya hemos visto cómo funciona un altímetro, pero ¿y si nuestra referencia real del nivel medio del mar no es con el mar en condiciones estándar? El nivel del mar puede aumentar o disminuir, por lo que la presión del altímetro, de no recalibrarse, daría valores erróneos. La información que se obtiene del nivel del mar en ese momento y en ese lugar le servirá al piloto para recalibrar el altímetro, de manera que pueda utilizarlo con total normalidad. Eso sí, la referencia cero pies ya no coincidirá con los 1013,25 hectopascales (o 29,92 pulgadas de mercurio).
Y ¿cómo se ajusta o recalibra el altímetro? A través de la llamada ventanilla de Kollsman, que se encuentra en la parte central de la esfera, a izquierda o derecha, con la referencia por defecto de 1013,25 pascales o 29,92 pulgadas de mercurio.
Photo| Gregory_DUBUS