Kompas samolotu obraca się
W lotnictwie obroty kompasu samolotu to obroty wykonywane w samolocie przy użyciu wyłącznie kompasu magnetycznego jako wskazówki.
Opis
Kompas magnetyczny na pokładzie statku powietrznego wyświetla aktualny kurs magnetyczny statku powietrznego, tj. orientację kierunkową statku powietrznego względem pola geomagnetycznego Ziemi , które ma mniej więcej orientację północ-południe. Kompasu można używać na zmianę, aby sprawdzić, czy dron leci w żądanym kierunku po zakończeniu zakrętu. Charakter instrumentu i ustawienie bieguna magnetycznego Ziemi powodują, że kompas magnetyczny ma kilka istotnych ograniczeń, gdy jest używany do nawigacji. Pilot świadomy tych ograniczeń może skutecznie używać kompasu do nawigacji. Kompas nadal działa pomimo awarii w systemach elektrycznych, próżniowych lub statycznych Pitota.
Obroty kompasu (obroty z wykorzystaniem kompasu magnetycznego jako głównego instrumentu odniesienia) nie są standardową praktyką we współczesnych samolotach. Zwroty kompasu są zwykle wykonywane w przypadku symulowanych lub rzeczywistych awarii żyroskopu kierunkowego lub innych instrumentów nawigacyjnych. Kompas magnetyczny jest prostym instrumentem, gdy kompas się nie porusza i znajduje się na ziemi. Kompas magnetyczny zainstalowany w samolocie podlega błędom obracania kompasu podczas lotu. Piloci muszą kompensować takie błędy podczas korzystania z kompasu magnetycznego.
Większość błędów związanych ze wskazaniami kursu kompasu magnetycznego jest związana z konstrukcją kompasu. Kompas lotniczy składa się z odwróconej miski z przymocowanym namagnesowanym prętem. Miska jest wyważona na sworzniu o niskim współczynniku tarcia. Miska i zespół sworznia są zamknięte w skrzynce wypełnionej bezkwasową naftą . Namagnesowany pręt ma tendencję do orientowania zespołu zgodnie z lokalnym polem geomagnetycznym. Pasek obraca widoczną czaszę kompasu. Zewnętrzna powierzchnia miski zawiera oznaczenia wskazujące kurs magnetyczny. Gdy samolot (i obudowa kompasu) obracają się, czasza pozostaje nieco nieruchoma względem ziemi z powodu przyciągania magnetycznego. Podsumowując, samolot może swobodnie obracać się wokół nieruchomej miski.
Standardową praktyką podczas lotu z kompasem stabilizowanym żyroskopowo (lub wskaźnikiem kursu) jest odczytywanie kompasu magnetycznego tylko podczas lotu prostego i poziomego bez przyspieszenia. Odczyt ten jest następnie używany do ustawienia kompasu stabilizowanego żyroskopowo. Kompas żyroskopowy odczyta poprawnie podczas skrętu, podczas gdy kompas magnetyczny nie może być prawidłowo odczytany podczas skrętu. Dlatego pilot zawsze będzie ignorował kompas magnetyczny podczas skręcania, ale okresowo sprawdzał go w locie prostym i poziomym bez przyspieszenia.
Błędy kompasu
Kilka rodzajów błędów będzie miało wpływ na wskazania kursu dostarczane przez kompas magnetyczny, jeśli statek powietrzny nie jest w stałym locie prostym i poziomym bez przyspieszenia.
Granice skoku
Ograniczeniem narzuconym przez konstrukcję kompasu jest to, że sworzeń miski równoważącej, który jest połączony z punktem obrotu , w większości kompasów pozwala na przechylenie miski tylko o około 18 stopni, zanim dotknie boku obudowy. Kiedy tak się dzieje, jego swoboda obracania się zostaje utracona, a kompas staje się zawodny.
Zapadka magnetyczna
Drugim ograniczeniem jest zanurzenie magnetyczne . Tarcza kompasu będzie miała tendencję do ustawiania się w jednej linii z polem geomagnetycznym i opadania w kierunku północnego bieguna magnetycznego na półkuli północnej lub w kierunku południowego bieguna magnetycznego na półkuli południowej . Na równiku błąd ten jest pomijalny. Gdy samolot leci bliżej dowolnego bieguna, błąd zanurzenia staje się bardziej powszechny do tego stopnia, że kompas może stać się zawodny, ponieważ jego punkt obrotu przekroczył 18 stopni nachylenia. Spadek magnetyczny jest spowodowany przyciąganiem biegunów magnetycznych w dół i jest największy w pobliżu samych biegunów. Aby pomóc zanegować efekt tej skierowanej w dół siły, środek ciężkości misy kompasu wisi poniżej osi. Nawigacja kompasem w pobliżu regionów polarnych jest jednak prawie niemożliwa z powodu błędów spowodowanych tym efektem.
Podczas stałego, prostego i poziomego lotu efekt zapadu magnetycznego nie ma znaczenia. Jednakże, gdy statek powietrzny jest przyspieszany lub zmienia kurs, zastosowanie mają następujące dwie zasady:
Po pierwsze, gdy samolot porusza się po kierunku wschodnim lub zachodnim, a samolot przyspiesza, środek ciężkości miski pozostaje w tyle za osią obrotu, co powoduje jej przechylenie do przodu. Z powodu spadku magnetycznego kompas będzie wskazywał fałszywy kierunek na północ, jeśli znajduje się na półkuli północnej lub odwrotnie, fałszywy obrót na południe, jeśli znajduje się na półkuli południowej. Również jeśli dron zostanie wyhamowany, kompas pokaże fałszywy obrót w kierunku południowym na półkuli północnej i fałszywy obrót w kierunku północnym na półkuli południowej. Błąd zostaje zneutralizowany, gdy samolot osiągnie swoją prędkość, a kompas magnetyczny odczyta właściwy kurs. Piloci na półkuli północnej pamiętają to za pomocą mnemonika ANDS : przyspieszaj na północ, zwalniaj na południe. Odwrotna sytuacja ma miejsce podczas lotu na półkuli południowej. Ten błąd jest eliminowany podczas przyspieszania lub zwalniania w kierunku dokładnie północnym lub dokładnie południowym.
Po drugie, gdy jedziesz na północ i skręcasz na wschód lub zachód, magnes powoduje, że kompas pozostaje w tyle za faktycznym kursem, przez który leci samolot. Opóźnienie to będzie powoli zmniejszać się w miarę zbliżania się samolotu na wschód lub zachód i będzie w przybliżeniu prawidłowe, gdy będzie leciało na wschód lub zachód. Kiedy samolot skręci dalej w kierunku południowym, magnetyczna igła kompasu będzie miała tendencję do kierowania faktycznym kierunkiem samolotu. Kiedy skręca się z południa na wschód lub zachód, kompas poprowadzi rzeczywisty kurs, nad którym leci dron, zmniejszy się, gdy samolot będzie zbliżał się do wschodu lub zachodu, i będzie opóźniony, gdy dron skręci dalej w kierunku północnym. Dzieje się tak w skoordynowanym zakręcie z powodu przechylenia samolotu i wynikającego z tego przechylenia kompasu. Kierujący się na północ biegun magnesu jest z kolei przyciągany w kierunku pola magnetycznego Ziemi. Powoduje to przesunięcie kątowe kompasu. Wielkość wyprzedzenia/opóźnienia będzie w przybliżeniu równa szerokości geograficznej statku powietrznego. (Samolot na 30° szerokości geograficznej północnej będzie musiał skręcić poniżej 30° podczas skrętu bezpośrednio na północ i przestrzelić 30° podczas skrętu bezpośrednio na południe). Niniejsze wytyczne opierają się nie na zakręcie o standardowej prędkości, ale na kącie przechylenia 15°-18°, co odpowiadałoby zakrętowi o standardowej prędkości przy prędkościach typowych dla lekkich samolotów. Społeczność pilotów używa mnemotechniki UNOS (niedoskok na północ, przeskok na południe), aby zapamiętać tę zasadę na półkuli północnej. Na półkuli południowej używany jest mnemoniczny ONUS. Inne mnemoniki używane na półkuli północnej to NOSE (North Opposite, South Exaggerates), OSUN (Overshoot South, Undershoot North) i South Leads, North Lags. Są one odwrócone na półkuli południowej.
Obroty kompasu o standardowej stawce
Standardowa prędkość obrotu to standardowa prędkość, z jaką dron wykona obrót o 360 stopni w ciągu dwóch minut (120 sekund). Skręt o standardowej prędkości jest wskazywany na koordynatorze skrętu lub wskaźniku skrętu .
Wszystkie zakręty podczas lotów według wskazań przyrządów muszą być wykonywane ze standardową prędkością skrętu, ale nie większym niż 30 stopni przechylenia. W przypadku awarii przyrządów napędzanych podciśnieniem (np. żyroskop kierunkowy, wskaźnik położenia) powrót do nowego kursu jest zaplanowany w czasie: powiedzmy, że samolot leci z kursem 060 stopni i musi lecieć nowym kursem 360. Zakręt wyniesie 60 stopni. Ponieważ standardowy obrót wynosi 360 stopni w 120 sekund, samolot będzie potrzebował 20-sekundowego standardowego skrętu w lewo.
W przypadku awarii przyrządów elektrycznych, do których należy koordynator skrętu lub wskaźnik skrętu, poniższa formuła pomoże określić przechylenie, przy którym skręt zostanie wykonany z prędkością standardową: Aby obliczyć kąt przechylenia dla skrętu standardowego, znajomość prędkość lotu musi być znana. Praktyczna zasada dotycząca prędkości lotu wymaga odrzucenia ostatniej cyfry prędkości, a następnie dodania pięciu. Na przykład, jeśli prędkość lotu wynosi 90 węzłów , kąt przechylenia wynosiłby (9+5=) 14 stopni. Dla 122 węzłów byłoby to (12+5=) 17 stopni. Linia szerokości geograficznej to maksymalne wyprzedzenie lub opóźnienie kompasu.
Poniższe wyjaśnienia dotyczą półkuli północnej.
Na przykład, samolot lecący na 45° szerokości geograficznej północnej, skręcający na północ ze wschodu lub zachodu, zachowując standardową prędkość, pilot musiałby wytoczyć się z zakrętu, gdy kompas znajdowałby się pod kątem 45 stopni plus połowa kąta przechylenia przed północą . (Ze wschodu na północ przy 90 węzłach 0 + 45 + 7 = 52) Pilot zacząłby toczyć się do lotu prostego i kursu na północ, gdy kompas odczytałby 52 stopnie. (Z zachodu na północ z prędkością 90 węzłów (360-45-7=308). Pilot zacząłby wytaczać samolot z przechyłu pod kątem 308 stopni odczytanym z kompasu, aby lecieć kursem północnym. Wykonanie skrętu na południe od na zachód pilot musiałby wytoczyć samolot z zakrętu, gdy kompas miał 45 stopni minus połowa kąta przechylenia (z zachodu na południe przy 90 węzłach 180-45+7=142, ze wschodu na południe 180+45-7= 218).
Z przykładów widać, że przy skręcaniu na północ ze wschodu lub zachodu kąt przechylenia, na podstawie którego oblicza się czas wytoczenia samolotu z zakrętu, musi zaczynać się od największej liczby stopni lub dalej od północy. I odwrotnie, w przypadku zakrętów na południe ze wschodu lub zachodu kąt przechylenia jest obliczany w celu zmniejszenia liczby stopni prowadzących dobieg lub bliżej południa.
Generalnie piloci będą ćwiczyć wykonywanie tych zakrętów przy użyciu zakrętów o połowie standardowej prędkości. Spowoduje to zmniejszenie kąta przechylenia do połowy obliczonego kąta przechylenia. Gdy zakręty są wykonywane z połową standardowej szybkości, linia szerokości geograficznej spowoduje, że kompas będzie miał błąd o połowę mniejszy. Tak więc nasze nowe obliczenie przy użyciu obrotu o połowę standardowej prędkości jest następujące: (ze wschodu na północ przy 90 węzłach 0+22,5+3,5=26) kierunek wychodzenia z przodu odczytany z kompasu wynosiłby 26 stopni, aby lecieć z kursem północnym. (Z zachodu na północ 360-22.5-3.5=334) Kierunek rozbiegu ołowiu odczytany z kompasu wynosiłby 334 stopnie.
Zakręty wykonane w innych kierunkach należy interpolować . Na przykład skręt w lewo z kierunku zachodniego na południowy wschód (SE). Kompas początkowo wskazywałby kurs, który jest prawidłowy, gdy zakręt zbliża się do południa, kompas wskazywałby główny kurs największego błędu, gdy samolot przelatywał przez południe, błąd zmniejszałby się i pokazywałby mniej prowadzenia. Gdy samolot zbliża się na południowy wschód, błąd prowadziłby tylko o połowę mniej niż wtedy, gdy samolot leciał na południe. Więc jeśli zakręt został wykonany przy połowie standardowej prędkości przy 90 węzłach, a kurs SE wymagany do lotu wynosił 135 stopni, kurs dobiegu wyniósłby 135-11,25 + 3,5 = 127 stopni. W związku z tym kurs rozwinięcia odczytany z kompasu 127 stopni zostałby użyty do faktycznego lotu z kursem 135 stopni.
Notatki
- Gleim, Irvin N. (1 stycznia 2001). Egzamin pisemny pilota prywatnego FAA . Wydawnictwo Gleim. P. 440. ISBN 1-56027-618-5 .
- Federal Aviation Administration (2008), Instrument Flying Handbook (PDF) , Waszyngton, DC, s. 3-11 do 3-14, zarchiwizowane z oryginału (PDF) w dniu 2010-11-02 , pobrane 2012-12-03
- Federal Aviation Administration (2012), Instrument Flying Handbook (PDF) , Waszyngton, DC, s. 5-10 do 5-14 , pobrane 2012-12-02 [ stały martwy link ]
- Federalna Administracja Lotnictwa (28 września 2004). Podręcznik pilota wiedzy lotniczej: FAA-H-8083-25 grudnia 2003 r . . Aviation Supplies & Academics, Inc. 352. ISBN 1-56027-540-5 .
- Kershner, William K. (1 listopada 2000). Podręcznik pilota ucznia w locie . Aviation Supplies & Academics, Inc. 440. ISBN 1-58194-128-5 .
- Kershner, William K. (1 stycznia 2002). Podręcznik lotu według wskazań przyrządów: ocena według wskazań przyrządów i nie tylko . Aviation Supplies & Academics, Inc. 320. ISBN 1-56027-619-3 .
- Machado, Rod (marzec 1996). Podręcznik prywatnego pilota: najlepsza książka prywatnego pilota . Biuro Mówców Lotniczych. P. 572. ISBN 0-9631229-9-1 .