Orizzonte artificiale: differenze tra le versioni

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[[File:VMS Artificial Horizon.jpg|thumb|right|Un moderno orizzonte artificiale analogico.]]

L{{'}}'''orizzonte artificiale''', detto anche raramente '''girorizzonte''',<ref name="focus">{{cita web|url=http://www.focus.it/tecnologia/innovazione/come-funziona-lorizzonte-artificiale|editore=Focus|titolo=Come funziona l’orizzonte artificiale?|accesso=maggio 2016}}</ref><ref>{{cita web|editore=treccani|url=http://www.treccani.it/vocabolario/orizzonte_(Sinonimi-e-Contrari)/|titolo=orizzonte Sinonimi e Contrari|accesso=maggio 2016}}</ref>, è uno strumento [[giroscopio|giroscopico]]<ref name="enav" /> che permette di conoscere l'assetto di un [[aeromobile]] rispetto all'asse longitudinale e trasversale dello stesso, fornendo informazioni riguardo al [[beccheggio]] e al [[rollio]]. È la composizione di due strumenti: l{{'}}'''indicatore di assetto''' e l{{'}}'''indicatore dell'angolo di virata'''.<ref name="enav">{{cita pubblicazione|url=http://www.enav.it/ec5/enav/it/pdf/aeromobili_128_152.pdf|titolo=ANS Training|editore=[[ENAV]]|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160603185405/http://www.enav.it/ec5/enav/it/pdf/aeromobili_128_152.pdf|dataarchivio=3 giugno 2016}}</ref>.

Le normative internazionali [[ICAO]] prevedono la presenza obbligatoria di almeno due di questi strumenti in caso di [[volo strumentale]] e/o massa superiore ai 5.700{{formatnum:5700}}&nbsp;kg.<ref>{{cita web|url=https://www.legislation.gov.au/Details/F2012C00103|titolo=Civil Aviation Order 20.18 - Aircraft equipment - Basic operational requirements (02/12/2004)|accesso=maggio 2016|editore= Civil Aviation Safety Authority, Canberra}}</ref>. Vista la grande importanza richiedono inoltre che siano alimentati da due fonti di energia indipendenti e siano presenti specifici indicatori di guasto.<ref>{{cita web|url=https://www.law.cornell.edu/cfr/text/14/125.205|titolo=§ 125.205 Equipment requirements: Airplanes under IFR.|lingua=en|accesso=maggio 2016|editore=Cornell University Law School}}</ref>.

== Descrizione ==

[[File:Soviet artificial horizon AGP-2 - shown working.JPG|thumb|Un antico orizzonte artificiale sovietico, si noti che in questo caso è l'indicatore dell'aereo a muoversi]]

L'orizzonte artificiale è fin dai suoi albori stato colorato in due parti:<ref name="enav" />: in [[azzurro]] il semicerchio che indica la parte del [[cielo]] e in [[marrone]] o nero quello che indica [[terra]]. Ciò è necessario per marcare distintamente le due parti, annullando la possibilità di errore. Oltre a questo una croce o un simbolo di un aereo stilizzato indicano la posizione effettiva del velivolo. Al giorno d'oggi l'indicatore rimane fermo e solidale con il velivolo, mentre l'orizzonte sullo sfondo si muove; in passato, specialmente su aerei di fabbricazione russa, era l'indicatore a muoversi.<ref>{{cita web|url=http://www.skybrary.aero/index.php/Western_and_Russian_Artificial_Horizon_Formats|titolo=Western and Russian Artificial Horizon Formats|editore=Skybrary|accesso=maggio 2016|dataarchivio=11 giugno 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160611065335/http://www.skybrary.aero/index.php/Western_and_Russian_Artificial_Horizon_Formats|urlmorto=sì}}</ref>.

L'indicatore di virata è composto da una serie di tacche nella corona superiore dell'orizzonte artificiale e da una freccia. Essa indica l'angolo di virata corrente o '''bank angle'''. Le ultime due tacche indicano i ±60° e ±90°.<ref name="pilotfriend">{{cita web|url=http://www.pilotfriend.com/training/flight_training/fxd_wing/attitude.htm|titolo=attitude indicator|editore=pilotfriend.com|accesso=maggio 2016|lingua=en}}</ref>.

=== Utilizzo nel volo ===

Fornendo al pilota le informazioni sul [[beccheggio]] e sul [[rollio]] svolge un ruoleruolo fondamentale in condizioni di bassa visibilità e di notte. In queste situazioni il pilota non può utilizzare appieno la [[vista]] per identificare il terreno, ma deve affidarsi al [[orecchio interno|sistema vestibolare]] per orientarsi. Tuttavia quest'ultimo non è sempre sufficiente a garantire che le informazioni giunte al [[cervello]] siano interpretate correttamente e sono spesso causa di [[disorientamento spaziale]].<ref>{{cita web|url=http://www.aeronautica.difesa.it/editoria/rivistasv/archivioRiviste/Documents/2013/Rivista300-2013.pdf|titolo=Un nemico inaspettato, il disorientamento spaziale|editore=Aeronautica Militare|anno=2013|accesso=maggio 2016}}</ref>. Per questo motivo in condizioni di scarsa visibilità, tipiche del volo [[Regole del volo strumentale|IFR]] è essenziale l'uso dell'orizzonte artificiale.

In altri casi, specie in caso di [[volo a vista]], il [[pilotaggio degli aeroplani|pilota]] però deve fare attenzione a non focalizzare tutta l'attenzione su questo strumento, ma effettuare gli opportuni controlli visivi.

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=== Principio di funzionamento ===

[[File:Artificial Horizon PD 2013 2.jpg|left|thumb|Il giroscopio di un semplice indicatore di assetto]]

[[File:Attitude indicator drawing (svg).svg|thumb|Componenti interni di un orizzonte artificiale]]

Lo strumento utilizza un [[giroscopio]] controllato dalla [[forza di gravità]], composto da un rotore con tre gradi di libertà rotante intorno all'asse verticale X-X, e affidato ad un sistema di [[sospensione cardanica]] tale da permettere al giroscopio stesso libertà di [[rollio]], di [[picchiata]] e di [[cabratabeccheggio]]<ref name="focus"/>.

Il sistema di sospensione cardanica è così costituito:<ref name="castellani" /><ref>{{cita web|url=http://www.experimentalaircraft.info/articles/attitude-indicators.php|accesso=maggio 2016|titolo=Attitude Indicators}}</ref>:

* il cerchio interno è imperniato lateralmente nella direzione Y-Y sul cerchio esterno il quale, a sua volta, è imperniato secondo l'asse longitudinale Z-Z del [[velivolo]].

* i perni del cerchio esterno sono sopportati dalla cassa dello strumento, e quindi dal velivolo, e inoltre il perno anteriore poggia sul vetro del quadrante dello strumento.

In tal modo, una variazione dell'assetto longitudinale del velivolo fa ruotare la cassa dello strumento, cioè il supporto esterno, intorno all'asse trasversale Y-Y dell'anello interno, che è stabilizzato dall'inerzia giroscopica del rotore, mostrando la barra orizzontale muoversi verso l'alto o il basso, rispetto alla cassa dello strumento e in particolare rispetto alla sagomina che è incisa al centro del vetro del quadrante.

L'inclinazione laterale del velivolo fa ruotare la cassa dello strumento intorno all'asse longitudinale Z-Z, mentre l'anello interno resta stabilizzato dall'inerzia giroscopica del [[rotore (aeronautica)|rotore]], mostrando così direttamente l'inclinazione del velivolo sull'[[orizzonte]].<ref name="castellani">{{cita web|url=http://nikemagic.altervista.org/download/Strumentazione/giroscopi.pdf|titolo=Gli strumenti giroscopici|autore=Camilla Castellani|coautori=Nicola Morganti|anno=2004|accesso=maggio 2016}}</ref>.

=== I problemi legati all'uso del giroscopio ===

In alcuni indicatori di assetto l'angolo di [[rollio]] massimo rappresentabile è circa ±85° essendovi posti dei fermi al fine di evitare il [[blocco cardanico]] del [[giroscopio]].<ref name="castellani" />.

Il problema principale degli orizzonti artificiali è l{{'}}'''errore di precessione apparente''': la forza di [[inerzia]] tende a far discostare la verticale del giroscopio dalla verticale reale della forza di gravità.<ref name="castellani" />. Questa forza di inerzia è dovuta alla rotazione terrestre e alla traiettoria del velivolo.<ref name="polimi">{{cita web|url=http://services.aero.polimi.it/~l083404/bacheca//SezioneAK/19-StrumentiGiroscopici.pdf|titolo=GIROSCOPIO|editore=Politecnico di Milano|accesso=maggio 2016|autore=Luigi Puccinelli|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160604214404/http://services.aero.polimi.it/~l083404/bacheca//SezioneAK/19-StrumentiGiroscopici.pdf|dataarchivio=4 giugno 2016|urlmorto=sì}}</ref>. Questo effetto causa ad esempio un'indicazione errata del rollio nel caso in cui il pilota effettui una [[virata (volo)|virata]] combinata con una [[cabrata]] o unin picchiata: la [[forza centrifuga]] falsificherebbe l'angolo di bank reale. Per ovviare a questo problema vengono aggiunti dei sistemi detti '''meccanismi erettori''' che sensibili alla forza d'inerzia tengono a riallineare l'orizzonte con la verticale reale.<ref name="polimi" />.

=== Tipologie costruttive ===

In ordine cronologico possiamo identificare tre tipologie costruttive degli orizzonti artificiali:

* '''pneumatici''': in questo caso i rotori sono alimentati da un flusso d'aria e una camera a vuoto generata da un'alimentazione di tipo pneumatico;

* '''elettrici''': in questo caso i rotori sono alimentati dall'impianto elettrico di bordo;

* '''elettronici''' o '''digitali''': sono schermi lcd o similari che non possiedono sensori o giroscopi ma ricevono le informazioni dai sistemi [[v:Glass Cockpit#AHRS|Attitude and Heading Reference System]]. Spesso nel caso dei [[glass cockpit]] sono integrati nell'[[EFIS]].

Gli orizzonti artificiali elettrici ed elettronici prima degli anni '90 riscontrato un basso successo nell'[[aviazione generale]] a causa della loro complessità progettuale e alto costo. Tuttavia possiedono innumerevoli vantaggi rispetto agli pneumatici:<ref name="pilotfriend"/><ref>{{cita web|url=http://www.avweb.com/news/redundant/DumpingVacuumForElectric_207627-1.html|titolo=Dumping Vacuum for Electric}}</ref>:

* migliore leggibilità;

* migliore [[affidabilità]], [[MTBF]] raddoppiato;

* possono avvalersi di una batteria interna di emergenza (l'orizzonte pneumatico non può funzionare senza sorgente d'aria esterna);

* minore sensibilità agli errori e possibilità di impiegare gli ''erettori'';

*

Nel [[2015]] la [[Federal Aviation Administration|FAA]] ha annunciato l'introduzione di una norma che obblighi anche gli aerei di [[aviazione generale]] a sostituire i vecchi dispositivi pneumatici con quelli elettrici o elettronici.<ref>{{cita news|url=https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2015/september/23/new-policy-makes-upgrading-attitude-indicators-easier|editore=aopa|titolo=FAA MAKES UPGRADING ATTITUDE INDICATORS EASIER|accesso=maggio 2016}}</ref>.

=== Altre funzioni ===

[[File:ILA Berlin 2012 PD 230.JPG|thumb|Un orizzonte artificiale digitale con indicazioni del ''localizzatore'' e ''glideslope'']]

L'orizzonte artificiale può essere corredato di altre funzioni e indicazioni accessorie. Due comuni tipologie installate sugli [[aerei di linea]] sono le indicazioni per l'[[Instrument landing system|atterraggio strumentale]] (che sostituisce lo strumento dedicato [[Indicatore localizer-glideslope]]) e il valore del [[radioaltimetro]].<ref>{{cita libro|titolo=Operator's Manual for Army Models C-12A, C-12C, and C-12D Aircraft|editore=[[United States Department of the Army]]|url=https://books.google.it/books?id=LHk-AAAAYAAJ&pg=SA3-PA147&lpg=SA3-PA147&dq=Localizer+Glideslope+ADI&source=bl&ots=_ewZMQg-ol&sig=S3_nJhNzWrK8Op153I8M-6nVhLA&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwjzl73po9_MAhUPGhQKHV2YDisQ6AEIUzAI#v=onepage&q=Localizer%20Glideslope%20ADI&f=false}}</ref>. Un'altra indicazione meno frequente, presente ad esempio su alcuni modelli dei [[Learjet]], è l'indicazione del verso del rateo della velocità (se positivo o negativo).<ref>{{cita libro|titolo=Flying the Classic Learjet|autore=Peter D. Condon|anno=2007|isbn=978-0-646-48135-7}}</ref>.

L'[[Instrument landing system|atterraggio strumentale]] o '''ILS''' prevede due tipologie di informazioni solitamente mostrate ai bordi o sovrapposte all'orizzonte artificiale. Esse sono:

* il '''localizzatore''', che identifica la posizione orizzontale dell'aereo rispetto alla pista o a un [[VHF Omnidirectional Range|VOR]] (utilizzato anche in fase di crociera e non di atterraggio). È solitamente indicato con una barra verticale se sovrapposto o con un pallino su una scala graduata se nel bordo inferiore; l'aereo è allineato orizzontalmente se la barra o il pallino si trovano al centro.

* il '''glideslope''', che identifica la posizione verticale dell'aereo rispetto al [[sentiero di discesa]]. È solitamente indicato con una barra orizzontale se sovrapposto o con un pallino su una scala graduata se nel bordo destro o sinistro; l'aereo è allineato con il percorso di discesa se la barra o il pallino si trovano al centro.

Il valore del [[radioaltimetro]] è presente solo nei dispositivi digitali ed è indicato solidale con lo strumento nel semicerchio inferiore.<ref>{{cita web|url=http://www.aviationpros.com/article/10387134/radio-altitude-the-instrument-of-choice|titolo=Radio Altitude: The instrument of choice|editore=aviationpros.com|accesso=maggio 2016}}</ref>. Indicato in cifre, rappresenta la distanza in piedi dal suolo. Viene a volte corredato dall'indicazione della [[Procedura di avvicinamento strumentale#Punti e posizioni salienti|decision height]].

== Note ==

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== Altri progetti ==

{{interprogetto|commons=Category:Artificial horizons}}

{{Strumenti di controllo di volo}}