Technik Bordinstrumente 1

Technik Bordinstrumente 1 Dieter Kohl - Flight Training 1

Bordinstrumente Flug- Überwachungsinstrumente Triebwerk- Überwachungsinstrumente Barometrische Kreisel- Magnetkompass Fahrtmesser Höhenmesser Wendezeiger Künstl. Horizont Drehzahlmesser Ladedruckmesser Variometer Kurskreisel Öldruck- und Öltemperaturanzeige Zylinderkopftemperaturanzeige Abgastemperaturanzeige Dieter Kohl - Flight Training 2

1. Der Magnetkompass Der Schwimmer befindet sich in einer dichten, mit säurefreien Kerosinart gefüllten Kammer. Dieter Kohl - Flight Training 3

1.1 Drehrichtung der Kompassrose Da die trommelförmige Kompassrose von der Rückseite betrachtet wird, hat man die Beschriftung der Gradeinteilung um 180 versetzt! Dadurch entsteht der Eindruck, dass die Kompassrose sich entgegengesetzt zur Drehrichtung des Flugzeugs dreht. Dieter Kohl - Flight Training 4

1.2 Das Magnetfeld der Erde Eine frei aufgehängte Magnetnadel richtet sich parallel zu den Feldlinien (Kraftlinien) des Erdmagnetfeldes aus. Ihr Nordpol zeigt zum magnetischen Nordpol der Erde hin. Die magnetische Polachse ist gegenüber der Erdrotationsachse um ca. 11,5 geneigt. Dieter Kohl - Flight Training 5

1.3 Die Ortsmissweisung (Variation) Der magnetische Nordpol liegt ca. 700 NM südlich des geografischen Nordpols und wandert jährlich um 40 km nordwärts. Die magnetischen Kompassnadeln richten sich parallel zum magnetischen Meridian aus, nicht zum geografischen Meridian. Den Winkel zwischen magnetisch Nord und geografisch Nord nennt man Ortsmissweisung oder Variation. Dieter Kohl - Flight Training 6

1.4 Die Kompassablenkung (Deviation) Soll N 030 060 O 120 150 S 210 240 W 300 330 Ist 359 029 058 090 121 151 181 212 243 271 299 328 Der Kompass wird auch von im Flugzeug eingebauten metallischen Gegenständen sowie von Magnetfeldern, die von Stromkreisen entstehen (Kabel), abgelenkt. Die Stärke dieser Kompassablenkung ist bei jedem Flugzeug verschieden und wird Deviation genannt. Sie ändert sich in Richtung und Größe mit dem Steuerkurs des Flugzeugs! Dieter Kohl - Flight Training 7

1.5 Die magnetische Neigung (Inklination) Eine frei aufgehängte Magnetnadel richtet sich nicht nur parallel zu den Feldlinien des Erdmagnetfeldes, sondern das Nordende der Magnetnadel neigt sich auf der Nordhalbkugel mit zunehmender geografischer Breite dem Erdmagnetfeld folgend nach unten hin aus. Der Winkel, den die Magnetnadel mit der Horizontalen (Erdoberfläche) bildet, heißt Inklination oder magnetische Neigung. Dieter Kohl - Flight Training 8

1.5 Die Inklination (Forts.) Dieter Kohl - Flight Training 9

1.6 Beschleunigungsfehler auf der Nordhalbkugel Aufgrund der pendelartigen Aufhängung neigt (kippt) die Kompassrose bei Geschwindigkeitsänderungen des Flugzeugs. Der Fehler kann durch die Inklination direkt und dem tief liegenden Schwerpunkt oder durch den nicht im Drehpunkt liegenden Schwerpunkt erklärt werden. Der Beschleunigungsfehler tritt bei Beschleunigungen auf Nord- oder Südkurven nicht auf! Dieter Kohl - Flight Training 10

1.7 Kompassdrehfehler auf der Nordhalbkugel Nordkurs: Beim Einkurven auf Nordkurs bleibt die Kompassanzeige zurück. Ł Kurve vorher beenden Südkurs: Beim Einkurven auf Südkurs eilt die Kompassanzeige vor. Ł Kurve überdrehen! Dieter Kohl - Flight Training 11

1.8 Kompassfehler bei Kurven Der äußere Zahlenring zeigt, um wie viel Grad die Kurve vorher ausgeleitet oder überdreht werden muss, um den gewünschten Kurs zu erreichen. Dieter Kohl - Flight Training 12

Bordinstrumente Flug- Überwachungsinstrumente Triebwerk- Überwachungsinstrumente Barometrische Kreisel- Magnetkompass Fahrtmesser Höhenmesser Wendezeiger Künstl. Horizont Drehzahlmesser Ladedruckmesser Variometer Kurskreisel Öldruck- und Öltemperaturanzeige Zylinderkopftemperaturanzeige Abgastemperaturanzeige Dieter Kohl - Flight Training 13

Barometrische Flugüberwachungsinstrumente - Themen 1. Druckabnahme in der Strömung Gesamtdruck, Statischer Druck, Staudruck, Pitot-Rohr, Druck-Sonde, Prandtl-Staurohr 2. Fahrtmesser Arbeitsweise, Farbkennzeichnung, Geschwindigkeiten, Anzeigefehler, Indicated Air Speed (IAS), Calibrated Air Speed (CAS), True Air Speed (TAS) 3. Höhenmesser Arbeitsweise, Anzeigefehler, Höhenmessereinstellungen (QNH, Standard), Halbkreisflughöhen, Flugflächen, Arten von Flughöhen und Höhenanzeigen 4. Variometer Arbeitsweise, Bauweisen 5. Anschlussplan und Formelsammlung Dieter Kohl - Flight Training 14

1. Druckabnahme in der Strömung P s = statischer Druck => Druck der ruhenden ungestörten Luftmasse q = Staudruck => Druck der Luftmasse in Anströmrichtung P ges = Gesamtdruck => Summe aus statischem und Staudruck q = δ/2 x v² δ = Luftdichte v = Strömungsgeschw. P ges = P s + q Dieter Kohl - Flight Training 15

1.1 Stau-, Gesamt- und statische Druckabnahme Pitot-Rohr Prandtl-Rohr Statischer Druckabnehmer Dieter Kohl - Flight Training 16

2. Fahrtmesser - Arbeitsweise Fahrtmesseranzeige = Differenz zwischen Gesamtdruck P ges und statischem Druck P s Dieter Kohl - Flight Training 18

2.1 Fahrtmesser - Farbkennzeichnung V S0 = Mindestgeschwindigkeit in Landekonfiguration V S1 = Mindestgeschwindigkeit bei eingefahrenen Klappen V FE = Höchstgeschwindigkeit für ausgefahrene Klappen V NO = Höchste festigkeitsmäßig bedingte Reisegeschwindigkeit V NE = Höchstzulässige Geschwindigkeit bei ruhiger Luft V S0 V X = Geschwindigkeit für besten Steigwinkel V Y = Geschwindigkeit für beste Steigrate V NE V S1 V NO Grün: Normaler Betriebsbereich Gelb: Vorsichtsbereich. Nur bei ruhiger Luft, harte Steuerbewegungen und ruckartiges Abfangen vermeiden Rot: Höchstzulässige Geschwindigkeit in ruhiger Luft (V NE ). NIE überschreiten! Gelbes Dreieck: Geringste empfohlene Geschwindigkeit für den Landeanflug (nicht abgebildet) Weiß: Zulässiger Bereich für die Betätigung der Landehilfen V FE Nicht gekennzeichnet: Manövergeschwindigkeit (V A ) als Maximalgeschwindigkeit für volle Ruderausschläge V A = V S1 x 1,7 Dieter Kohl - Flight Training 19

2.2 Fahrtmesser - Anzeigefehler 3 Arten von Fluggeschwindigkeiten IAS (Indicated AirSpeed) = angezeigte Eigengeschwindigkeit - Anzeige verfälscht durch Installationsfehler, Instrumentenfehler und Dichteänderung in der Atmosphäre CAS (Calibrated AirSpeed) = berichtigte Eigengeschwindigkeit - Anzeige berichtigt um Installationsfehler und Instrumentenfehler - Differenz IAS/CAS hauptsächlich abhängig von Anstellwinkel und Klappenstellung - Siehe Korrekturtabellen im Flughandbuch Beispiel für Korrekturtabelle TAS (True AirSpeed) = WAHRE Eigengeschwindigkeit - Fahrtmesser geeicht nach ICAO-Standardatmosphäre in Meereshöhe (NN / MSL) - Anzeige (rechnerisch) berichtigt um Änderung der Luftdichte (Luftdruck, Temperatur) in der Höhe Der Fahrtmesser zeigt pro 1000 ft (300 m) Höhe ca. 2% zu wenig an! Dieter Kohl - Flight Training 20

3. Höhenmesser - Arbeitsweise Der barometrische Höhenmesser zeigt die Höhe gegenüber der im Kollsman Window eingestellten Druckfläche an! Dieter Kohl - Flight Training 22

Normatmosphäre re (ICAO - Standardatmosphäre re) 1. Luftdruck in NN (MSL) = 1013,25 hpa (29,92 inches Hg) 2. Lufttemperatur in NN (MSL) = 15 Celsius 3. Relative Luftfeuchte = 0% 4. Luftdichte in NN (MSL) = 1,225 kg / m³ 5. Temperaturabnahme = 2 C / 1000 ft (0,65 C / 100 m) Die Abnahme des Luftdrucks in der Höhe ist nicht konstant. Der Luftdruck halbiert sich etwa alle 5500 m (18000 ft)! Die Barometrische Höhenstufe ist die Höhenänderung, die bei 1 hpa Druckänderung auftritt! Faustregel: Bis 6000 ft (ca. 1800 m) beträgt die Barometrische Höhenstufe im Mittel 30 Fuß (8 m)! Höhe [m] [ft] Druck [hpa] Temp. [ C] 11000 36000 238-55 9167 30000 301-45 7639 25000 376-35 6111 20000 466-25 5500 18000 506-21 4583 15000 572-15 3056 10000 697-5 2750 9000 724-3 2438 8000 752-1 2134 7000 782 1 1829 6000 812 3 1524 5000 843 5 1219 4000 875 7 914 3000 908 9 610 2000 942 11 305 1000 977 13 NN MSL 1013,25 15 Barometrische Höhenstufe 120 ft 32 m 60 ft 16 m 30 ft 8 m Dieter Kohl - Flight Training 23

3.1 Anzeigefehler bei Luftdruck druckänderung Merke: Vom Hoch ins Tief geht s schief! Merke: Der Höhenmesser ist vor jedem Start auf den auf Meereshöhe (NN/MSL) reduzierten Luftdruck (QNH) einzustellen! (QNH-Wert des nächstgelegenen zivilen Flugplatzes mit Flugverkehrskontrollstelle einholen) Dieter Kohl - Flight Training 24

3.2 Anzeigefehler bei Lufttemperatur temperaturabweichungabweichung Weicht die Temperatur von den Werten der Standardatmosphäre ab, so ändert sich auch der Abstand zwischen den Druckflächen In KALTER Luft zeigt der Höhenmesser zu HOCH an => das Flugzeug fliegt tiefer als angezeigt (ca. 2% pro 5 C)! Merke: Im Winter sind die Berge höher! Dieter Kohl - Flight Training 25

3.3 Höhenmessereinstellung gemäß LuftVO A) QNH - Höhenmessereinstellung: Bei Flügen nach Sichtflugregeln (VFR) bis zu einer Höhe von 5000ft MSL oder bis zu einer Höhe von 2000 ft GND - sofern diese 5000 ft MSL überschreitet - ist der Höhenmesser auf den QNH-Wert des zur Flugstrecke nächstgelegenen zivilen Flugplatzes mit Flugverkehrskontrollstelle einzustellen. QNH = Auf mittlere Meereshöhe (NN / MSL) reduzierte Luftdruckwert eines Ortes Dieter Kohl - Flight Training 26

3.4 Höhenmessereinstellung gemäß LuftVO B) Standard - Höhenmessereinstellung: Bei VFR-Flügen oberhalb einer Höhe von 5000 ft MSL oder oberhalb einer Höhe von 2000 ft GND - sofern dieser 5000 ft MSL übersteigt - muß der Flugzeugführer den Höhenmesser auf den Luftdruckwert 1013,25 hpa einstellen. Bei diesem Verfahren hat der Flugzeugführer eine Flugfläche (flight level) einzuhalten, die nach den Regeln der Halbkreisflughöhen (Semi-circular Cruising Levels) dem jeweiligen mißweisenden Kurs (magnetic track / MT) über Grund entspricht. Dieter Kohl - Flight Training 27

3.5 Halbkreisflughöhen hen Flugflächen (Flight Level = FL) sind zum Zwecke der Höhenstaffelung vorgesehene Flächen in der Atmosphäre, die durch festgelegte Anzeigewerte eines auf 1013,25 hpa eingestellten Höhenmessers bestimmt sind. Flugflächen sind nummeriert, z.b. bedeutet FL55 = 5500 ft über der eingestellten Druckfläche 1013,25 hpa. Man befände sich also tatsächlich nur dann 5500 ft über dem Meeresspiegel, wenn dort der Luftdruck 1013,25 hpa betragen würde. Dieter Kohl - Flight Training 28

3.6 Höhenmessereinstellung und Flugflächen Standard- Höhenmessereinstellung QNH- Höhenmessereinstellung Ist der Luftdruck in MSL niedriger als der Standarddruckwert, so fliegt das Flugzeug tiefer als auf dem Höhenmesser angezeigt! Sinkt Flugfläche 55 in das QNH-Höhenband, so darf FL55 nicht mehr benutzt werden! Dieter Kohl - Flight Training 29

3.7 Arten von Flughöhen hen und Höhenanzeigen Absolute Höhe: Tatsächliche Höhe eines Flugzeugs über dem überflogenem Gelände QNH - Höhe: Höhe, die ein Höhenmesser anzeigt, wenn auf der Druckkorrekturskala (Kollsman Window) der QNH-Wert eingestellt ist. Wahre Höhe: Höhe über dem Meeresspiegel (= temperaturkorrigierte QNH Höhe) Druckhöhe: Höhe in der Standardatmosphäre, die dem in der Flughöhe des Flugzeugs herrschenden Luftdruck entspricht (Einstellung 1013,25 hpa) Dichtehöhe: Höhe in der Standardatmosphäre, die der in der Flughöhe des Flugzeugs herrschenden Luftdichte entspricht (= temperaturkorrigierte Druckhöhe) Dieter Kohl - Flight Training 30

4. Variometer - Arbeitsweise Die Variometeranzeige beruht auf der Messung des Druckunterschieds zwischen der Membrandose und dem Inneren des Variometergehäuses. Der Druckausgleich in der Membrandose efolgt sofort während der Druckausgleich im Inneren des Variometergehäuses durch eine Kapillare verzögert erfolgt. Dieter Kohl - Flight Training 32

4.1 Variometer - Weitere Bauweisen Dosen-Variometer mit Ausgleichsgefäß Stauscheiben-Variometer Dieter Kohl - Flight Training 33

5. Anschlussplan und Zusammenfassung Fahrtmesser Höhenmesser Variometer Statischer Druckabnehmer Gesamtdruckabnehmer Dieter Kohl - Flight Training 35

5.1 Formelsammlung Faustformel Genau m = ft : 3-10% ft x 0,03048 ft = m x 3 + 10% m x 3,2808 m/s = kts : 2 kts x 0,5148 kts = m/s x 2 m/s x 1,9426 km = NM x 2-10% NM x 1,852 kts/nm = km : 2 + 10% km x 0,5396 m/s = ft/min : 200 ft/min x 0,00508 ft/min = m/s x 200 m/s x 196,85 m/s = km/h : 4 + 10% km/h x 0,2777 km/h = m/s x 4-10% m/s x 3,6 US-Gall = Ltr : 4 Ltr x 0,2642 Ltr = US-Gall x 4 US-Gall x 3,7852 Dieter Kohl - Flight Training 37