Flugzeugkompass dreht sich - Aircraft compass turns
In der Luftfahrt sind Kompassdrehungen von Flugzeugen Drehungen, die in einem Flugzeug unter Verwendung nur eines magnetischen Kompass zur Führung gemacht werden.
Beschreibung
Ein Magnetkompass an Bord eines Flugzeugs zeigt den aktuellen magnetischen Kurs des Flugzeugs an, dh die Richtungsausrichtung des Flugzeugs relativ zum geomagnetischen Feld der Erde , das eine ungefähre Nord-Süd-Ausrichtung hat. Der Kompass kann abwechselnd verwendet werden, um zu überprüfen, ob das Flugzeug am Ende einer Kurve in die gewünschte Richtung fliegt. Die Beschaffenheit des Instruments und die Ausrichtung des Magnetpols der Erde führen dazu, dass der Magnetkompass bei der Verwendung zur Navigation mehrere wesentliche Einschränkungen hat. Ein Pilot, der sich dieser Einschränkungen bewusst ist, kann den Kompass effektiv für die Navigation verwenden. Der Kompass funktioniert trotz Fehlern in den elektrischen, Vakuum- oder Pitot-Statiksystemen weiter.
Kompassdrehungen (Drehungen mit dem Magnetkompass als primäres Referenzinstrument) sind in modernen Flugzeugen keine Standardpraxis. Kompassdrehungen werden typischerweise bei simulierten oder tatsächlichen Fehlern des Richtungskreisels oder anderer Navigationsinstrumente durchgeführt. Ein Magnetkompass ist ein einfaches Instrument, wenn sich der Kompass nicht bewegt und sich auf der Erde befindet. Ein in einem Flugzeug installierter Magnetkompass unterliegt während des Fluges Kompassdrehfehlern. Piloten müssen solche Fehler bei der Verwendung des Magnetkompass kompensieren.
Die meisten Fehler, die den Kursangaben eines Magnetkompasses innewohnen, hängen mit der Konstruktion des Kompasses zusammen. Ein Flugzeugkompass besteht aus einer umgedrehten Schale, an der eine magnetisierte Stange befestigt ist. Die Schüssel wird auf einem reibungsarmen Stift ausbalanciert. Die Schüssel- und Stiftbaugruppe ist in einem mit säurefreiem Kerosin gefüllten Gehäuse eingeschlossen . Der magnetisierte Stab neigt dazu, die Anordnung mit dem lokalen geomagnetischen Feld auszurichten. Der Balken dreht die sichtbare Schale des Kompasses. Die Außenfläche der Schüssel enthält Markierungen, um einen magnetischen Kurs anzuzeigen. Beim Drehen des Flugzeugs (und des Kompassgehäuses) bleibt die Schale aufgrund der magnetischen Anziehung relativ zur Erde etwas stationär. Zusammenfassend kann das Flugzeug die stationäre Schüssel frei drehen.
Die übliche Praxis beim Fliegen mit einem kreiselstabilisierten Kompass (oder Kursanzeiger) besteht darin, den Magnetkompass nur im geraden und ebenen unbeschleunigten Flug abzulesen. Dieser Messwert wird dann verwendet, um den kreiselstabilisierten Kompass einzustellen. Der Kreiselkompass wird in einer Kurve richtig gelesen, während der Magnetkompass beim Drehen nicht richtig gelesen werden kann. Daher ignoriert der Pilot den Magnetkompass beim Drehen immer, überprüft ihn jedoch regelmäßig im geraden und waagerechten unbeschleunigten Flug.
Kompassfehler
Mehrere Arten von Fehlern wirken sich auf die Kursanzeige eines Magnetkompasses aus, wenn sich das Flugzeug nicht in einem stetigen geraden und geraden unbeschleunigten Flug befindet.
Tonhöhenbegrenzungen
Eine Einschränkung durch die Konstruktion eines Kompasses besteht darin, dass der Stift der Ausgleichsschale, der mit einem Drehpunkt verbunden ist , bei den meisten Kompassen nur eine Neigung der Schale um ungefähr 18 Grad zulässt, bevor sie die Seite des Gehäuses berührt. In diesem Fall geht seine Drehfreiheit verloren und der Kompass wird unzuverlässig.
Magnetisches Dip
Eine zweite Einschränkung ist der magnetische Dip . Die Kompasses wird dazu neigen , sich mit dem Erdmagnetfeld und dip in Richtung der nördlichen Magnetpol , wenn in der zur Ausrichtung der nördlichen Hemisphäre , oder in Richtung der südlichen Magnetpol , wenn in der südlichen Hemisphäre . Am Äquator ist dieser Fehler vernachlässigbar. Wenn ein Flugzeug näher an einem der Pole fliegt, wird der Eintauchfehler häufiger, bis der Kompass unzuverlässig werden kann, da sein Drehpunkt seine Neigung von 18 Grad überschritten hat. Der magnetische Einbruch wird durch die Abwärtsbewegung der Magnetpole verursacht und ist in der Nähe der Pole selbst am größten. Um die Wirkung dieser nach unten gerichteten Kraft aufzuheben, hängt der Schwerpunkt der Kompassschale unter dem Drehpunkt. Kompassnavigation in der Nähe der Polarregionen ist jedoch aufgrund der durch diesen Effekt verursachten Fehler fast unmöglich.
Im stetigen geraden und waagerechten Flug ist der Effekt des magnetischen Dip unbedenklich. Wenn das Flugzeug jedoch beschleunigt oder auf einen neuen Kurs gedreht wird, gelten die folgenden zwei Regeln:
Erstens, wenn sich das Flugzeug auf einem Ost- oder Westkurs befindet und das Flugzeug beschleunigt, bleibt der Schwerpunkt der Schüssel hinter dem Drehpunkt zurück, wodurch sie nach vorne kippt. Aufgrund des magnetischen Dip zeigt der Kompass auf der Nordhalbkugel eine falsche Norddrehung oder umgekehrt eine falsche Süddrehung auf der Südhalbkugel. Auch wenn das Flugzeug abgebremst wird, zeigt der Kompass auf der Nordhalbkugel eine falsche Drehung nach Süden und auf der südlichen Halbkugel eine falsche Drehung nach Norden an. Der Fehler wird neutralisiert, wenn das Flugzeug seine Geschwindigkeit erreicht hat und der Magnetkompass dann den richtigen Kurs liest. Piloten auf der Nordhalbkugel erinnern sich an die Abkürzung ANDS ; Norden beschleunigen, Süden verlangsamen. Beim Fliegen auf der Südhalbkugel ist das Gegenteil der Fall. Dieser Fehler wird beim Beschleunigen oder Abbremsen auf einem Kurs genau nach Norden oder genau nach Süden beseitigt.
Zweitens bewirkt der Magnet, dass der Kompass bei einem Nordkurs und einer Drehung nach Osten oder Westen hinter dem tatsächlichen Kurs zurückbleibt, durch den das Flugzeug fliegt. Diese Verzögerung verringert sich langsam, wenn sich das Flugzeug entweder nach Osten oder Westen nähert, und wird ungefähr korrekt sein, wenn es sich auf Ost- oder Westkurs befindet. Wenn das Flugzeug weiter nach Süden dreht, tendiert die Magnetkompassnadel dazu, den tatsächlichen Kurs des Flugzeugs zu bestimmen. Wenn eine Kurve von Süden nach Osten oder Westen gemacht wird, führt der Kompass den tatsächlichen Kurs, durch den das Flugzeug fliegt, verringert sich, wenn sich das Flugzeug nach Osten oder Westen nähert, und er verzögert sich, wenn das Flugzeug weiter nach Norden dreht. Dies geschieht in einer koordinierten Drehung aufgrund der Querneigung des Flugzeugs und der resultierenden Kompassseite. Der Nordpol des Magneten wird dabei in Richtung des Erdmagnetfeldes gezogen. Dies führt zu einer Winkelverschiebung des Kompasses. Die Größe des Vorlaufs/Nachlaufs entspricht ungefähr dem Breitengrad des Flugzeugs. (Ein Flugzeug auf 30° nördlicher Breite muss 30° unterschreiten, wenn es direkt nach Norden schwenkt, und 30° überschreiten, wenn es direkt nach Süden schwenkt.) Die Pilotengemeinschaft verwendet das Akronym UNOS (Undershoot North overshoot South), um sich diese Regel zu merken. Einige andere Akronyme, die sich Piloten leichter merken können, sind NOSE (North Opposite, South Exaggerates), OSUN (Overshoot South, Undershoot North) und South Leads, North Lags [entgegengesetzt auf der südlichen Hemisphäre] Diese Richtlinie basiert nicht auf einem Standard- Rate Turn, aber auf einem Querneigungswinkel von 15°-18°, was einer Standard-Rate-Wende bei den für Leichtflugzeuge typischen Fluggeschwindigkeiten entsprechen würde.
Kompassdrehungen mit Standardrate
Die Standarddrehgeschwindigkeit ist eine standardisierte Geschwindigkeit, mit der das Flugzeug in zwei Minuten (120 Sekunden) eine 360-Grad-Wende durchführt. Das Abbiegen mit Standardtarif wird am Abbiegekoordinator oder Abbiegeanzeiger angezeigt.
Alle Drehungen während Flügen nach Instrumentenregeln müssen mit der Standarddrehgeschwindigkeit, jedoch nicht mehr als 30 Grad Querneigung, durchgeführt werden. Bei einem Ausfall der vakuumbetriebenen Instrumente (zB Richtungskreisel, Fluglageanzeiger) wird der Rollout auf einen neuen Kurs zeitgesteuert: Nehmen wir an, das Flugzeug fliegt 060 Grad Kurs und es muss einen neuen Kurs 360 Grad fliegen. Die Drehung wird 60 Grad sein. Da die Standardrate in 120 Sekunden 360 Grad beträgt, benötigt das Flugzeug eine Standardrate von 20 Sekunden nach links.
Im Falle eines Ausfalls von elektrischen Instrumenten, die einen Wendekoordinator oder einen Wendeanzeiger umfassen, hilft die folgende Formel, die Wendebank zu bestimmen, an der die Wende zum Standardkurs durchgeführt wird: Um den Querneigungswinkel für einen Standardkurs zu berechnen, wissen Sie, Fluggeschwindigkeit muss bekannt sein. Die Faustregel für die Fluggeschwindigkeit erfordert, dass die letzte Ziffer der Fluggeschwindigkeit weggelassen und dann fünf addiert werden. Wenn die Fluggeschwindigkeit beispielsweise 90 Knoten beträgt , beträgt der Querneigungswinkel (9+5=) 14 Grad. Bei 122 Knoten wären es (12+5=) 17 Grad. Der Breitengrad ist der maximale Vor- oder Nachlauf, den ein Kompass haben wird.
Die folgenden Erklärungen beziehen sich auf die Nordhalbkugel.
Beispiel: Ein Flugzeug, das auf 45°N Breite fliegt und von Osten oder Westen nach Norden abbiegt und eine Standardkurve beibehält, müsste ein Pilot aus der Kurve rollen, wenn der Kompass 45 Grad plus die Hälfte des Querneigungswinkels vor Norden beträgt . (Von Osten nach Norden bei 90 Knoten 0+45+7=52) Ein Pilot würde anfangen, in den Geradeausflug und in Richtung Norden auszurollen, wenn 52 Grad vom Kompass abgelesen wurden. (Von Westen nach Norden mit 90 Knoten (360-45-7=308). Ein Pilot würde beginnen, das Flugzeug bei 308 Grad vom Kompass gelesen aus der Bank zu rollen, um auf einem Nordkurs zu fliegen. Eine Wende nach Süden von West müsste der Pilot das Flugzeug aus der Kurve rollen, wenn der Kompass 45 Grad minus halbe Querneigung beträgt (von West nach Süd bei 90 Knoten 180-45+7=142, von Ost nach Süd 180+45-7= 218).
Aus den Beispielen sehen wir, dass beim Drehen nach Norden von Osten oder Westen der Querneigungswinkel, der zur Berechnung der Zeit zum Ausrollen des Flugzeugs aus der Kurve verwendet wird, bei der größten Gradzahl oder weiter von Norden entfernt beginnen muss. Umgekehrt wird für Drehungen nach Süden von Osten oder Westen der Querneigungswinkel berechnet, um die Gradzahl zu verringern, um die Rolle nach außen oder näher nach Süden zu führen.
Im Allgemeinen werden Piloten üben, diese Kurven mit halben Standardraten zu machen. Dadurch wird der Querneigungswinkel auf die Hälfte des berechneten Querneigungswinkels verringert. Wenn mit der halben Standardgeschwindigkeit gewendet wird, führt die Breitengradlinie nur dazu, dass der Kompass einen halben Fehler hat. Unsere neue Berechnung unter Verwendung einer halben Standardgeschwindigkeitsdrehung lautet also wie folgt: (Von Osten nach Norden bei 90 Knoten 0+22,5+3,5=26) der vom Kompass gelesene Vorlaufkurs wäre 26 Grad, um auf einem Nordkurs zu fliegen. (Von West nach Nord 360-22,5-3,5=334) Der vom Kompass abgelesene Vorlaufkurs wäre 334 Grad.
Drehungen für andere Richtungen sollten interpoliert werden . Zum Beispiel eine Linkskurve von West nach Südost (SE). Der Kompass würde anfangs einen korrekten Kurs anzeigen, wenn sich die Kurve dem Süden nähert. Der Kompass würde einen Vorlaufkurs mit dem größten Fehler anzeigen. Wenn das Flugzeug nach Süden fliegt, würde der Fehler abnehmen und weniger Vorlauf aufweisen. Wenn sich das Flugzeug nach Südosten nähert, würde der Fehler nur halb so weit führen wie beim Durchrollen des Flugzeugs nach Süden. Wenn also die Wende mit einer halben Standardrate bei 90 Knoten durchgeführt wurde und der zum Fliegen erforderliche SE-Kurs 135 Grad betrug, würde der Rollout-Kurs 135-11,25 + 3,5=127 Grad betragen. Daher würde ein vom Kompass abgelesener Rollout-Kurs von 127 Grad verwendet werden, um den Kurs von 135 Grad tatsächlich zu fliegen.
Anmerkungen
Verweise
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- Federal Aviation Administration (2012), Instrument Flying Handbook (PDF) , Washington, DC, S. 5-10 bis 5-14 , abgerufen am 02.12.2012
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