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Im Buch *PC-Flugsimulator Training* beschreibene Fluginstrumente
Instrumente in Flugzeugen der Allgemeinen Luftfahrt wie z.B. Cessna C172
Der Fahrtmesser mit Fluggeschwindigkeit IAS & wahrer Eigengeschwindigkeit TAS
Der Fahrtmesser ist auf ICAO-Standardatmosphäre (ISA) geeicht: Luftdruck in MSL (Mean Sea Level) = 1013,25 hPa = 29,92 inches/Hg, Luftdichte = 1,225 Kg/m3, Temperatur = 15°C.
Beim Ablesen der angezeigten Fluggeschwindigkeit IAS Indicated Air Speed am Fahrtmesser bleiben Abweichungen der Luftdichte von der Standardatmosphäre unberücksichtigt.
True Airspeed TAS
Die wahre Eigengeschwindigkeit TAS True Air Speed, für die genaue Navigation von Bedeutung, weicht generell mit zunehmender Flughöhe immer mehr von der IAS ab (geringer werdende Luftdichte).
Fahrtmesser Airspeed Indicator einer Cessna C172 mit IAS 72 kt
Um die Eigengeschwindigkeit TAS zu ermitteln, genügt in vielen Fällen die Anwendung folgender Faustformel:
>>> TAS (kt) = IAS (kt) + 2% je 1000 ft Flughöhe <<<
Beispiel:
IAS in Flughöhe 5000 ft = 120 kt
TAS = 120 + 12 (2% von IAS · 5) = 132 kt
Beispiel zum Ablesen der True Airspeed
IAS = 120 kt in Flughöhe 5000 ft / Außentemperatur = +10°C: Die Nebenskala des Höhenmessers steht auf 113,25 hPa, womit in diesem Fall die angezeigte Höhe von 5000 ft gleich als Druckhöhe zur Berechnung herangezogen werden kann. Sollte ein anderer QNH-Wert eingestellt sein, ist kurzfristig auf Standardhöhenmessereinstellung 1013,25 zu stellen, um die resultierende Druckhöhe Pressure Altitude ablesen und verwenden zu können.
Rechenscheibe als Luftfahrt-Navigationsrechner
Der rechte Pfeil in Abb. 1.2.1 zeigt, wie Druckhöhe und Temperatur auf der Rechenscheibe übereinander gestellt werden. Danach kann gegenüber der IAS 120 (linker Pfeil) die TAS ~130 kt auf der Außenskala abgelesen werden.
Weitere Ergebnisse zur TAS liefern entsprechende elektronische Rechner ebenso wie der oft verwendete NAV-Rechner ARISTO-AVIAT (Rechenscheibe –ohne Batterien – ). Hierbei werden die Außentemperatur OAT Outside Air Temperature und die genaue Druckhöhe berücksichtigt
Spezifische Merkmale für Fahrtmesser
Farb-Markierungen am Fahrtmesser für diverse Betriebsbereiche
Farbmarkierungen für die Fluggeschwindigkeits-Bereiche am Fahrtmesser
Für einen sicheren Flug sind bei jeder Fluglage (Start, Steig-, Horizontal-, Sinkflug und Landung) sowie bei jeder Flugzeugkonfiguration (Stellung der Flügelklappen und Fahrwerkstellung) notwendigerweise ganz bestimmte Flug-Geschwindigkeits-Bereiche einzuhalten.
* In diesen Bereich darf nur bei ruhiger Luft eingeflogen werden. Alle Manöver dürfen nur mit Vorsicht ausgeführt werden. Es dürfen keine abrupten Steuerausschläge gemacht werden.
** Nur bei ruhiger Luft, die rote Marke darf niemals überschritten werden.
Wichtige Flug-Geschwindigkeiten
COAT Corrected Outside Air Temperature
Temperatur-Nebenskala des Fahrtmessers
Temperatur-Berichtigung aufgrund der Erwärmung durch die Kompressibilität der Luft bei höheren Geschwindigkeiten). Bei Fluggeschwindigkeiten unter 200 kt Knots ist eine Korrektur der angezeigten Außentemperatur nicht erforderlich.
Druckhöhe
Vielfach besitzen Fahrtmesser selbst ein Fenster mit einer Nebenskala. Diese zeigt Werte für die Druckhöhe. Für das Einstellen der aktu-ellen Druckhöhe auf dieser Skala ist dann zusätzlich ein Stellknopf am Fahrtmesser vorhanden. Bei anderen Fahrtmesserausführungen kann es ein Stellring sein.
Die Abb. 1.2.2 zeigt ein Fenster mit einer Nebenskala im Fahrtmesser – hier nur eine Teilansicht –. Wie bei der Rechenscheibe wird die auf 1013,25 hPa bezogene Druckhöhe mit der Außentemperatur – auf der Skala „TEMP“ über dem Nebenfenster mit den Druckhöhen – in Deckung gebracht. Danach wird, wie vertraut, auf der analogen Geschwindigkeitsskala – hier nur im oberen Teil sichtbar – die TAS abgelesen.
Der Höhenmesser Altimeter
Höhenmesser mit Skala f. QNH-Einstellung
Der für die ISA-Standard-Atmosphäre geeichte barometrische Höhenmesser (Abb. 1.2.4) zeigt keine absoluten Höhen an. Er misst nur den Luftdruck und kann nur dann richtig anzeigen, wenn die Atmosphäre, in der das Flugzeug fliegt, der ISA-Standard-atmosphäre entspricht. Weil dies aber selten der Fall ist, muss unbedingt vor jedem Flug, aber gegebenenfalls auch während des Fluges, der aktuelle Luftdruck an der Nebenskala des Höhenmessers eingestellt werden. Bei Nichtbeachtung drohen durch falsche Anzeigen beachtliche Gefahren!
Für Überlandflüge wird vor jedem Start der QNH-Wert (hPa) des nächstgelegenen Flughafens im Nebenfenster eingestellt. QNH ist der Luftdruck am Flughafen, reduziert auf MSL Mean Sea Level Meeresspiegelhöhe, entsprechend der ISA-Standardatmosphäre.
Bei VFR-Flügen wird oberhalb 5000 ft generell die Standard-Höhenmessereinstellung 1013,25 hPa gewählt (siehe Pfeil in Abb. 1.2.4). Das zweite Nebenfenster rechts dient dem gleichen Zweck; doch hier wird der Luftdruck mit dem Zollwert in/Hg eingestellt. Die Standardeinstellung 1013,25 hPa entspricht 29,92 in/Hg.
Nach Einstellung des QNH-Wertes des Startflughafens ist es besonders wichtig, vor dem Start die angezeigte Höhe zu kontrollieren. Wird dabei die Flugplatzhöhe angezeigt, arbeitet der Höhenmesser korrekt.
Bei Einstellung des QFE-Wertes, er entspricht dem aktuellen Luftdruck auf dem Flugplatz und wird nicht auf MSL reduziert, muss ein fehlerfrei arbeitender Höhenmesser am Boden den Wert ‚0’ anzeigen. Das QFE wird z.B. in Frankreich und gelegentlich bei Platzflügen auf Landeplätzen verwendet.
Mit der QNE-Einstellung, Standardeinstellung 1013.25 hPa / 29.92 in/Hg, für VFR-Flüge oberhalb 5000 ft MSL oder 2000 ft GND, maßgeblich ist der größere Wert, zeigt der Höhenmesser die Pressure Altitude Druckhöhe über der 1013,25 hPa-Druckfläche an. Gilt auch für Flugflächen bei IFR-Flügen.
Anzeige-Fehler des barometrischen Höhenmessers: Instrumentenfehler (Fabrikation), Hysteresefehler (unregelmäßiges Zurückbleiben der Anzeige), Temperaturfehler (Temperaturabweichung von der Standardatmosphäre) und Druckfehler (Luftdruckabweichung von der Standardatmosphäre.
Im Gegensatz zu warmer Luft, die sich ausdehnt, liegen in kalter Luft die Druckflächen enger zusammen. Sie liegen dadurch tiefer, weshalb das Flugzeug in kälterer Luft entgegen der Höhenanzeige niedriger fliegt.
Die lineare Temperaturabnahme in der Atmosphäre beträgt 0.65 K pro 100 m (~2° C pro 1000 ft) bis zur Tropopause in 11 km Höhe.
Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck logarithmisch ab. Der Luftdruck In MSL = 1013,25 hPa, in 18000 ft ca. 505 hPa, in 36000 ft ca. 225 hPa.
Höhenmessereinstellung Altimeter Setting
Bei Start und Steigflug wird der lokale QNH-Wert benutzt (der Höhenmesser zeigt am Boden die Flugplatzhöhe an). Diese Druckeinstellung wird bis zum Erreichen der Transition Altitude (siehe Karteneintrag) beibehalten. Danach wird die Standard-Einstellung 1013,2 hPa verwendet. Abb. 5.9.1 280.
Im Sinkflug wird kurz nach Verlassen der niedrigsten Flugfläche Transition Level (von ATC) auf die aktuelle QNH-Einstellung gewechselt (nach der Landung wird erneut die Flugplatzhöhe angezeigt).
Merksätze
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In kälterer Luft, die Temperatur ist niedriger als die der Standardatmosphäre, fliegt ein Flugzeug niedriger, als der barometrische Höhenmesser anzeigt. Von warm nach kalt wird man nicht alt!
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Eine Temperaturabweichung von je 10°C von der Standardatmosphäre ergibt einen Anzeigefehler von 4%. Im Winter sind die Berge höher!
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Faustwerte für die Barometrische Höhenstufe: Eine Luftdruck-Abweichung von 1 hPa vom ISA-Standardluftdruck ergibt eine Höhendifferenz von ca. 30 ft in Flughöhen zwischen MSL bis ~6000 ft. Vom Hoch ins Tief geht’s schief!
Oder auch: Von MSL bis 18000 ft Höhe: je 1 hPa Druckänderung ergeben 30 ft Höhendifferenz. Oberhalb 18000 ft sind es je 1 hPa 50 ft.
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Density Altitude Dichtehöhe: Je 1° C Abweichung von der Standardatmosphäre weicht die Dichtehöhe von der Druckhöhe um ca. 120 ft ab. Flugleistungen beziehen sich auf die Dichtehöhen!
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Korrekturbeispiele
Höhenmesser-Korrektur (QNH-Höhe).
Angezeigte Höhe = 4500 ft, QNH 1013 hPa. 4500 ft soll gehalten werden.
Neues übermittelles QNH = 1003 hPa.
Druckdifferenz zur bisherigen Einstellung = 10 hPa.
Das ergibt 10 · 30 = 300 ft (30 ft je hPa). Die Druckskala wird um 10 hPa korrigiert. Die neue Anzeige ist nun 4200 ft. Das Flugzeug muss steigen!
True Altitude
True Altitude ist zu ermitteln durch Temperaturkorrektur ohne Berücksichtigung des Instrumentenfehlers
– Indicated Altitude = Calibrated Altitude –.
Angezeigte Höhe (AMSL) = 8000 ft. (Standardtemp. in 8000 ft = – 1°C).
Gemessene Temperatur = – 11°C.
Das ergibt eine Abweichung von ISA = – 10°C.
True Altitude wahre Höhe = 7680 ft. (8000 – 320) (8000 · 4% = 320)
Unberücksichtigt bei den obigen Berechnungen bleiben u.a. mögliche Abweichungen von den Temperatur- und Druckgradienten der ISA.
Der künstliche Horizont Attitude Indicator
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Künstlicher Horizont der C172
Der künstliche Horizont (Abb.1.2.5) mit seiner senkrecht zur Erdoberfläche
ausgerichteten Kreiselachse ist ein vollkardanisch aufgehängtes Kreiselinstrument. Er zeigt die Quer- und Längsneigung des Flugzeugs gegenüber dem wahren Horizont bzw. der Erdoberfläche an.
Die Einteilung der radialen Gradskala für die Schräglage zeigt nach rechts wie links meist 10, 20, 30, 60 und 90° an. Das Flugzeugsymbol bleibt durch die Kreiselwirkung des im Betrieb befindlichen Instruments in der horizontalen Ebene, also parallel zur Erdoberfläche, auch wenn sich das Flugzeug um seine Längsachse bewegt, wie es im Kurvenflug der Fall ist.
Mit dem Flugzeugsymbol verbunden ist der Indexstrich – hier ein Dreieck – für die obere Gradeinteilung zur Anzeige der Schräglage, des Neigungswinkels um die Längsachse des Flugzeugs.
In der Mitte des Instruments findet sich eine von der Horizontlinie aus nach oben und unten laufende Skala (waagerechte Balken) mit einer 5°-Einteilung. Befindet sich das Flugzeug entweder im
Steigflug oder im Sinkflug, oder genauer: Weist die Flugzeugnase über oder unter den Horizont, kann auf der nach unten oder oben gewanderten Skala gegenüber dem Flugzeugsymbol bzw. im Kurvenflug am
mittleren Punkt des Flugzeugsymbols der Winkel der Längsneigung des Flugzeugs zum Horizont abgelesen werden.
Die Linie durch den Skalenwert „0“ trennt den oberen blauen oder hellen Bereich, der den Himmel darstellt, vom unteren dunkleren Teil, der die Erde symbolisiert.
Gebrauch des künstlichen Horizonts Attitude Indicator
Der künstliche Horizont ist das zentrale Instrument (Abb. 1.3.1). Er darf als wichtigstes Instrument nie länger als notwendig aus dem Auge gelassen werden. Entsprechend seiner Bedeutung ist er standardmäßig unter den Flug-Überwachungsinstrumenten im Mittelpunkt angeordnet.
Er ersetzt den wahren Horizont und vermittelt gleichzeitig zwei wichtige Informationen, die zudem optisch leicht zu interpretieren sind, nämlich die über die Schräglage und Längsneigung bank & pitch. Es beginnt daher auch jeder cross check mit dem künstlichen Horizont.
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