Przyrządy lotnicze - Flight instruments
Przyrządów pokładowych są urządzenia pracujące w kokpicie wystąpienia statków powietrznych , które zapewniają pilotowi z danymi o sytuacji lotu tego samolotu, takie jak wysokość , prędkości lotu , prędkości pionowej , nagłówek i znacznie więcej innych kluczowych informacji w locie. Poprawiają bezpieczeństwo, pozwalając pilotowi latać samolotem w locie poziomym i wykonywać skręty bez odniesienia poza samolotem, takim jak horyzont. Zasady lotu z widocznością (VFR) wymagają wskaźnika prędkości lotu , wysokościomierza i kompasu lub innego odpowiedniego magnetycznego wskaźnika kierunku. Przepisy lotu według przyrządów (IFR) wymagają dodatkowo żyroskopowego nachylenia ( sztuczny horyzont ), kierunkowskazów (żyroskop kierunkowy) i wskaźnika prędkości skrętu, a także wskaźnika poślizgu, regulowanego wysokościomierza i zegara. Lot w warunkach meteorologicznych dla przyrządów (IMC) wymaga przyrządów radionawigacyjnych do precyzyjnych startów i lądowań.
Termin ten jest czasami używany luźno jako synonim instrumentów kokpitu jako całości, w którym to kontekście może obejmować instrumenty silnika, sprzęt nawigacyjny i komunikacyjny. Wiele nowoczesnych samolotów posiada elektroniczne systemy przyrządów pokładowych .
Większość regulowanych statków powietrznych ma te przyrządy lotu, zgodnie z amerykańskim kodeksem przepisów federalnych , tytuł 14, część 91. Są one pogrupowane według systemu statycznego Pitota , systemów kompasu i przyrządów żyroskopowych .
Systemy statyczne Pitota
Przyrządy, które są systemami statycznymi Pitota, wykorzystują różnice ciśnień powietrza do określania prędkości i wysokości.
Wysokościomierz
Wysokościomierz pokazuje wysokość samolotu nad poziomem morza, mierząc różnicę między ciśnieniem w stosie kapsuł aneroidowych wewnątrz wysokościomierza a ciśnieniem atmosferycznym uzyskanym przez system statyczny . Najbardziej powszechną jednostką do kalibracji wysokościomierza na całym świecie są hektopaskale (hPa), z wyjątkiem Ameryki Północnej i Japonii, gdzie używa się cali słupa rtęci (inHg). Wysokościomierz jest regulowany dla lokalnego ciśnienia barometrycznego, które musi być ustawione prawidłowo, aby uzyskać dokładne odczyty wysokości, zwykle w stopach lub metrach. Gdy samolot się wznosi, kapsuły rozszerzają się, a ciśnienie statyczne spada, powodując, że wysokościomierz wskazuje wyższą wysokość. Odwrotny efekt występuje podczas schodzenia. Wraz z postępem w lotnictwie i zwiększonym pułapem wysokości, tarcza wysokościomierza musiała zostać zmieniona, aby mogła być używana zarówno na wyższych, jak i niższych wysokościach. Stąd, gdy wskazówki wskazywały niższą wysokość, czyli pierwszą 360-stopniową pracę wskazówek wyznaczało pojawienie się małego okienka z ukośnymi liniami ostrzegającymi pilota, że znajduje się bliżej ziemi. Modyfikacja ta została wprowadzona na początku lat sześćdziesiątych po ponownym wystąpieniu wypadków lotniczych spowodowanych zamętem w głowie pilota. Na wyższych wysokościach okno zniknie.
Wskaźnik prędkości lotu
Wskaźnik prędkości lotu pokazuje prędkość samolotu względem otaczającego powietrza. Węzły są obecnie najczęściej używaną jednostką, ale czasami zamiast tego używa się kilometrów na godzinę. Prędkościomierz działa poprzez pomiar ciśnienia powietrza nurnika w rurce Pitota w stosunku do statycznego ciśnienia otoczenia. Wskazane prędkościomierz (MSR) muszą być korygowane dla ciśnienia niestandardowych i temperaturze w celu uzyskania prędkość rzeczywistą (TAS). Przyrząd jest oznaczony kolorami, aby wskazać ważne prędkości lotu, takie jak prędkość przeciągnięcia, prędkość nigdy nie przekraczana lub prędkość bezpiecznego działania klap .
Wskaźnik prędkości pionowej
VSI (czasami nazywany wariometrem lub wskaźnikiem prędkości wznoszenia) wykrywa zmiany ciśnienia powietrza i wyświetla te informacje pilotowi jako prędkość wznoszenia lub opadania w stopach na minutę, metrach na sekundę lub węzłach.
Systemy kompasów
Kompas magnetyczny
Kompas pokazuje kurs samolotu względem północy magnetycznej. Błędy obejmują Odchylenie lub różnicę między kierunkiem magnetycznym i rzeczywistym oraz Odchylenie spowodowane przez przewody elektryczne w samolocie, które wymagają karty korekcyjnej kompasu. Dodatkowo kompas podlega błędom zanurzenia. Choć niezawodny w locie poziomym, może dawać mylące wskazania podczas skręcania , wznoszenia, schodzenia lub przyspieszania z powodu nachylenia pola magnetycznego Ziemi. Z tego powodu wskaźnik kursu jest również używany do obsługi statków powietrznych, ale okresowo kalibrowany względem kompasu.
Systemy żyroskopowe
Wskaźnik postawy
Wskaźnik położenia (znany również jako sztuczny horyzont ) pokazuje stosunek samolotu do horyzontu. Na tej podstawie pilot może stwierdzić, czy skrzydła są wypoziomowane ( przechylenie ) i czy nos samolotu jest skierowany powyżej lub poniżej horyzontu ( pochylenie ). Postawa jest zawsze prezentowana użytkownikom w stopniach jednostkowych (°). Wskaźnik położenia jest podstawowym instrumentem do lotu według wskazań przyrządów i jest również przydatny w warunkach słabej widoczności. Piloci są przeszkoleni w zakresie używania innych instrumentów w połączeniu w przypadku awarii tego instrumentu lub jego zasilania.
Wskaźnik kierunku
Wskaźnik kierunku (znany również jako kierunkowy żyroskop lub DG) wyświetla kurs samolotu w punktach kompasu oraz w odniesieniu do północy magnetycznej, gdy jest ustawiony za pomocą kompasu. Tarcie łożyska powoduje błędy dryfu wynikające z precesji , które muszą być okresowo korygowane poprzez kalibrację przyrządu względem kompasu magnetycznego. W wielu zaawansowanych samolotach (w tym prawie wszystkich samolotach odrzutowych) wskaźnik kursu jest zastąpiony wskaźnikiem sytuacji poziomej (HSI), który dostarcza tych samych informacji o kursie, ale także pomaga w nawigacji.
Wskaźnik skrętu
Należą do nich wskaźnik skrętu i poślizgu oraz koordynator skrętu, które wskazują obrót wokół osi podłużnej . Obejmują one Inklinometr aby wskazać, czy statek powietrzny jest w Coordinated locie lub w Slip lub Skid . Dodatkowe znaki wskazują zwrot według standardowej stawki . Szybkość obrotu jest najczęściej wyrażana w stopniach na sekundę (stopnie/s) lub minutach na obrót (min/tr).
Systemy kierowania lotem
Należą do nich wskaźnik sytuacji horyzontalnej (HSI) i wskaźnik dyrektora postawy (ADI). HSI łączy kompas magnetyczny z sygnałami nawigacyjnymi i ścieżką schodzenia . Informacje nawigacyjne pochodzą z VOR / Localizer lub GPS . ADI to wskaźnik nastawienia z sterowanymi komputerowo drążkami sterującymi, który odciąża zadanie podczas lotu według wskazań przyrządów.
Zakres dookólny o bardzo wysokiej częstotliwości (VOR)
Przyrząd wskazujący VOR zawiera wskaźnik zboczenia z kursu (CDI), selektor dookólny (OBS), wskaźnik TO/Z i flagi. CDI pokazuje pozycję boczną samolotu w stosunku do wybranego toru promieniowego. Służy do orientacji, śledzenia do lub ze stacji oraz przechwytywania kursu. Na instrumencie pionowa igła wskazuje boczne położenie wybranego utworu. Pozioma igła pozwala pilotowi podążać za ścieżką schodzenia, gdy instrument jest używany z ILS.
Bezkierunkowa radiolatarnia (NDB)
Automatyczny kierunek finder (ADF) instrumentu, wskaźnik może być ustalony-card, karta ruchomy lub wskaźnik magnetyczny Radio (RMI). RMI jest zdalnie połączony z żyrokompasem, dzięki czemu automatycznie obraca kartę azymutu w celu przedstawienia kursu statku powietrznego. Podczas gdy proste wyświetlacze ADF mogą mieć tylko jedną wskazówkę, typowy RMI ma dwa, połączone z różnymi odbiornikami ADF, co pozwala na ustalanie pozycji za pomocą jednego instrumentu.
Układ
Większość samolotów jest wyposażona w standardowy zestaw przyrządów pokładowych, które dostarczają pilotowi informacji o położeniu samolotu, prędkości i wysokości.
Układ T
Większość samolotów amerykańskich zbudowanych od lat 40. XX wieku ma przyrządy pokładowe ułożone w znormalizowany wzór zwany układem „T”. Wskaźnik położenia znajduje się na górze pośrodku, prędkość lotu po lewej, wysokościomierz po prawej, a wskaźnik kierunku pod wskaźnikiem położenia. Pozostałe dwa, koordynator skrętu i prędkość pionowa, zwykle znajdują się pod prędkością lotu i wysokościomierzem, ale mają większą swobodę w rozmieszczeniu. Kompas magnetyczny będzie znajdować się nad deską rozdzielczą, często na słupku środkowym przedniej szyby . W nowszych samolotach z instrumentami w szklanym kokpicie układ wyświetlaczy jest zgodny z podstawowym układem T.
Wczesna historia
W 1929 roku Jimmy Doolittle został pierwszym pilotem, który startował, latał i lądował samolotem za pomocą samych przyrządów, bez widoku na zewnątrz kokpitu. W 1937 roku Brytyjskie Królewskie Siły Powietrzne (RAF) wybrały zestaw sześciu niezbędnych przyrządów lotniczych, które pozostaną standardowym panelem używanym do latania w warunkach meteorologicznych dla przyrządów (IMC) przez następne 20 lat. Byli:
- wysokościomierz (w stopach)
- wskaźnik prędkości lotu (węzły)
- wskaźnik skrętu i przechyłu (kierunek skrętu i koordynacja)
- pionowy wskaźnik prędkości (w stopach na minutę)
- sztuczny horyzont (wskazanie postawy)
- kierunkowy żyroskop/wskaźnik kursu (stopnie)
Ten układ paneli został zastosowany we wszystkich samolotach RAF zbudowanych zgodnie z oficjalną specyfikacją od 1938 roku, takich jak Miles Master , Hawker Hurricane , Supermarine Spitfire , oraz czterosilnikowe ciężkie bombowce Avro Lancaster i Handley Page Halifax , ale nie we wcześniejszych lekkich jednosilnikowych bombowcach Tiger Trener ćmy i zminimalizował trudności związane z konwersją typu związane z lataniem na ślepo, ponieważ pilot przeszkolony na jednym samolocie mógł szybko przyzwyczaić się do każdego innego, gdyby instrumenty były identyczne.
Ten podstawowy sześciopak, znany również jako „sześciopak”, został również przyjęty przez lotnictwo komercyjne. Po II wojnie światowej układ zmieniono na: (górny rząd) prędkość lotu, sztuczny horyzont, wysokościomierz, (dolny rząd) wskaźnik zakrętu i przechylenia, wskaźnik kierunku, prędkość pionowa.
Dalszy rozwój
Spośród starych podstawowych sześciu instrumentów wskaźnik obrotu i przechyłu jest już przestarzały. Instrument został dołączony, ale był mało przydatny w pierwszej generacji samolotów odrzutowych. Został usunięty z wielu samolotów przed udostępnieniem szklanych kokpitów. Dzięki ulepszonemu sztucznemu horyzontowi, w tym żyroskopom i kierownicom lotu , wskaźnik zakrętu i przechyłu stał się niepotrzebny, z wyjątkiem wykonywania niektórych rodzajów akrobacji (które nie byłyby celowo wykonywane w IMC na początku). Ale pozostałe pięć przyrządów pokładowych, czasami nazywanych „wielką piątką”, nadal znajduje się we wszystkich kokpitach. Z biegiem czasu zmieniał się jednak sposób ich prezentacji. W przeszklonych kokpitach przyrządy pokładowe wyświetlane są na monitorach. Ale wyświetlacz nie jest pokazywany za pomocą liczb, ale jako obrazy instrumentów analogowych. Sztuczny horyzont zajmuje centralne miejsce na monitorze, a tuż pod nim wskaźnik kierunku (zazwyczaj jest on wyświetlany tylko jako część kompasu). Wskazana prędkość lotu, wysokościomierz i wskaźnik prędkości pionowej są wyświetlane jako kolumny ze wskazaną prędkością lotu po lewej stronie horyzontu oraz wysokościomierzem i prędkością pionową po prawej stronie w taki sam sposób, jak w większości starszych „kokpitów zegarowych”.
Różne znaczenie i inne oprzyrządowanie
Przy dobrej pogodzie pilot może latać patrząc przez okno. Jednak podczas lotu w chmurach lub w nocy do orientacji samolotu niezbędny jest co najmniej jeden przyrząd żyroskopowy, będący albo sztucznym horyzontem, zakrętem i poślizgiem, albo żyrokompasem.
Wskaźnik prędkości pionowej, czyli VSI, jest bardziej „dobrą pomocą” niż absolutnie niezbędnym. W samolotach odrzutowych wyświetla prędkość pionową w tysiącach stóp na minutę, zwykle w zakresie od -6 do +6. Żyrokompas może być używany do nawigacji, ale jest to również instrument lotu. Potrzebna jest kontrola dostosowania kursu, aby był taki sam jak kurs pasa do lądowania. Prędkość wskazywana, czyli IAS, jest drugim najważniejszym instrumentem i bardzo dokładnie wskazuje prędkość lotu w zakresie od 45 do 250 węzłów (83 do 463 km/h). Na większych wysokościach zamiast tego używany jest miernik MACH, aby zapobiec nadmiernej prędkości samolotu. W niektórych samolotach istnieje instrument o nazwie prawdziwa prędkość lotu (ang. true airspeed , TAS). TAS pokazuje prędkość lotu w węzłach w zakresie od 200 węzłów (370 km/h) i więcej (To tak jak mach-metr: nie do końca przyrząd lotniczy). Wysokościomierz wyświetla wysokość w stopach, ale musi być skorygowany do lokalnego ciśnienia powietrza na lotnisku lądowania. Wysokościomierz można wyregulować tak, aby pokazywał wysokość zero stóp na pasie startowym, ale znacznie częściej można dostosować wysokościomierz, aby pokazywał rzeczywistą wysokość, gdy samolot wylądował. W tym drugim przypadku piloci muszą pamiętać o elewacji drogi startowej. Jednak radiowysokościomierz (wyświetlający wysokość nad ziemią, jeśli jest niższy niż około 2000–2500 stóp (610–760 m) jest standardem od dziesięcioleci. Ten instrument nie należy jednak do „wielkiej piątki”, ale nadal musi być uważany za przyrząd lotu.
Zobacz też
- Zalecenia ICAO dotyczące korzystania z Międzynarodowego Układu Jednostek
- Akronimy i skróty w awionice
- Deska rozdzielcza
- Kabina pilota
- Stanowisko kontrolne
- Szklany kokpit
Bibliografia
Linki zewnętrzne
- Podręcznik latania na instrumencie 2012
- Podręcznik pilota wiedzy lotniczej (FAA-H-8083-25A) 2008
- Horyzont żyroskopowy umożliwia latanie według wskazań przyrządów Historia rozwoju oprzyrządowania samolotu z naciskiem na horyzont żyroskopowy. 2007
- „Jak działają instrumenty lotnicze”. Popular Science , marzec 1944, s. 116–123/192.
- Obecna praktyka w układzie tablicy przyrządów – Aero Digest