Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

1 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau 20.01.2007 Instrumentenkunde.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "1 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau 20.01.2007 Instrumentenkunde."—  Präsentation transkript:

1 1 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde

2 2 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

3 3 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Barometrische Instrumente – Auswertung des Luftdrucks – Höhenmesser, Fahrtmesser, Variometer Magnetische Instrumente – Auswertung des Erdmagnetfelds – Magnetkompass Trägheitsinstrumente – Auswertung des Trägheitsmoments – Wendezeiger, künstlicher Horizont, Kreiselkompass Funkinstrumente – Auswertung der Laufzeit von Funkwellen (wird hier nicht behandelt) – Funkhöhenmesser, Radar, Navigation (wird hier nicht behandelt) – GPS

4 4 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Zur Mindestausrüstung zählen die Flugüberwachungsinstrumente Höhenmesser und Fahrtmesser Wolkenflug mit Segelflugzeugen ist, entsprechende Berechtigung und Freigabe vorausgesetzt, zulässig mit: Fahrtmesser, Höhenmesser, Wendezeiger mit Libelle, Magnetkompass, Vario Ausrüstung

5 5 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

6 6 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Höhenmesser Methoden zur Bestimmung der Flughöhe: Barometer: Der Luftdruck wird gemessen. Aus der gesetzmäßigen Abnahme des Luftdrucks mit der Höhe ergibt sich die Flughöhe Echolot: Die Laufzeit von Schallwellen wird gemessen. Nicht gebräuchlich in der Luftfahrt. Funkhöhenmesser: Die Laufzeit von Funkwellen wird gemessen. GPS: Genau aber nicht 100%ig zuverlässig.

7 7 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Barometrische Höhenformel Der Luftdruck nimmt exponentiell mit der Höhe ab. p(h) = p 0 exp (- 0 g h / p 0 ) (*) mitp 0 = 1013,25 hPa 0 = 1,293 kg/m 3 g = 9,81 m/s 2 (*) wenn h < 100 km und T = 0°C Merke: Der Luftdruck halbiert sich ungefähr alle 5,5 km

8 8 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Die barometrische Höhenstufe ist derjenige Höhenunterschied, bei dem der Druckunterschied 1 hPa beträgt. NN 8 m/hPa 1000 m 9 m/hPa 2000 m10 m/hPa 3000 m11 m/hPa 5000 m14 m/hPa 9000 m25 m/hPa Für überschlägige Berechnung kann die barometrische Höhenstufe innerhalb eines Höhenbandes von 1000m als konstant angenommen werden. Barometrische Höhenstufe

9 9 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Wenn man von einem Luftdruck auf eine Höhe schließen will, so muss man den aktuellen Zustand der Atmosphäre kennen und das Barometer muss auf einen Standard kalibriert sein. Auch alle anderen luftdruckbasierten Instrumente werden darauf kalibriert. Ist die Atmosphäre gerade nicht im Normzustand (also fast immer), so zeigen die Instrumente falsch an. Es sei denn, sie wurden aufwändig kompensiert. Standardatmosphäre

10 10 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Standardatmosphäre Luftdruck in NN1013,25 hPa Temperatur in NN+ 15 °C Luftfeuchtigkeit0 % Luftdichte in NN1,226 kg/m 3 Temperaturgradient bis 11 km-0,65 K/100m Stratosphärentemperatur-56,5 °C Höhe der Stratosphäre11 km

11 11 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Bauprinzip des Höhenmessers Die geschlossene Dose ist luftleer. Der Atmosphärendruck lastet auf ihr und versucht sie einzudellen. Die Feder wirkt dem Luftdruck entgegen. Im Kräftegleichgewicht ergibt sich eine dem Luftdruck entsprechende Verformung, die auf die Zeiger übertragen wird. Die Temperaturkompensation wirkt der Verformung durch die Umgebungstemperatur entgegen. Dadurch wird nicht eine Abweichnung von der Standard-atmosphäre ausgeglichen! Für größere Empfindlichkeit können mehrere Dosen in Reihe geschaltet werden. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente 01000

12 12 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Aneroid- dosen Barograph

13 13 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Druck der Bezugshöhe (QNH, QFE,...) Einstellknopf für Bezugsdruck 100m-Zeiger 1000m-Zeiger Höhenmesser

14 14 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde stat. Druck (im gesamten Innenraum) Aneroiddosen, Reihenschaltung Masseausgleich Höhenmesser

15 15 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Höhenmessereinstellung Angezeigt wird die Höhe über derjenigen Fläche, deren Luftdruck auf der Druckskala eingestellt wurde. Die Höhe über Grund kann nicht direkt abgelesen werden, wenn der Flugzeugführer nicht weiß, wie hoch die Bezugsfläche ist der Atmosphärenzustand nicht den Normbedingungen entspricht die statische Druckabnahme schräg angeblasen wird das Drucksystem undicht ist

16 16 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Höhenmessereinstellungen Beim Höhenmesser muß in der Druckskala das Bezugsniveau eingestellt werden. Je nach Einstellung ergeben sich unterschiedliche Anzeigen. Achtung: Das Wetter ändert sich und damit auch Luftdruck und angezeigte Höhe. Auch bei unveränderter wahrer Flughöhe! QFE QNH QFF QNE aktueller Luftdruck am Platz Höhe über dem Platz aktueller, mit Hilfe der Standardatmosphäre auf NN umgerechneter Luftdruck Höhe über MSL bei Normbedingungen aktueller, mit Hilfe der realen Wetterbedingungen vor Ort auf NN umgerechneter Luftdruck Höhe über MSL für diesen einen Ort bei diesem Wetter. Zum Vergleich von Druckwerten in Wetterkarten 1013,25 hPa Druckhöhe (pressure altitude). Höhe über der 1013,25hPa-Druckfläche KürzelEingestellt wirdAngezeigt wird

17 17 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Standardeinstellung Bei Überlandflügen über 5000 ft MSL oder 2000 ft GND (es gilt der größere Wert) muß der Höhenmesser auf 1013,2 hPA eingestellt werden. Nachteil Der Höhenmesser zeigt wahrscheinlich weder die Höhe über MSL noch die Höhe über dem Platz. Vorteil Da alle mit der gleichen Einstellung fliegen, machen auch alle den gleichen Fehler. Erst dadurch können Flugzeuge vernünftig in der Höhe gestaffelt werden. Anmerkung: Zur Landung wieder auf QNH stellen!

18 18 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Druckhöhe (pressure altitude) Die Höhe über der Standarddruckfläche 1013,2hPa. Dichtehöhe (density altitude) Die Höhe in der Standardatmosphäre, die der in der Flughöhe herrschenden Luftdichte entspricht. Die Dichtehöhe wird in Warmluft größer als die Druckhöhe. Elevation (ELEV) Die Flugplatzhöhe über MSL. Höhenmessereinstellung: QNH. Altitude Die Flughöhe über MSL. Höhenmessereinstellung: QNH. Height Die Flughöhe über Grund. Höhenmessereinstellung: QFE. Höhenbegriffe

19 19 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Flugfläche (flight level) Die Flughöhe über der 1013,2hP-Druckfläche. Höhenmessereinstellung: QNE. Übergangshöhe (transition altitude) Höhe, in und unterhalb derer der Höhenmesser auf QNH gestellt wird. Übergangsfläche (transition level) Festgelegte erste nutzbare Flugfläche, die mindestens 1000ft oberhalb der Übergangshöhe von 5000ft MSL liegt. Höhenbegriffe

20 20 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Systematische Fehler – falsche Kalibrierung – schlechte Temperaturkompensation – Hysterese: Die Nadel bleibt trotz Höhenänderung auf dem alten Wert hängen und geht wenn die Höhendifferenz groß genug wird ruckartig auf den neuen Wert (anklopfen hilft). – falsche Druckabnahme – falsche Fluglage (Schieben) Meteorologische Fehler – gegenwärtige Luftschichtung entspricht nicht der Standardatmosphäre Zulässige Toleranz am Boden: 50 ft pro 1000 ft Höhe: 10 ft Hysterese: 75 ft Instrumentenkunde Anzeigefehler kein PPL-C-Prüfungsstoff

21 21 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fliegen in kalter Luft (1) Bei zu kalter Luft zeigt der Höhenmesser zu viel an. Pro 2,8 °C von der angezeigten Höhe 1 % abziehen. Merkregeln Von warm nach kalt wird man nicht alt! Im Winter sind die Berge höher.

22 22 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fliegen in kalter Luft (2) Bei zu kalter Luft zeigt der Höhenmesser zu viel an.

23 23 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fliegen in niedrigen Luftdruck (1) Merkregel Vom Hoch ins Tief geht schief. Besondere Gefahr droht, wenn man aus einem Gebiet höheren Luftdrucks in ein Gebiet niederen Luftdrucks einfliegt. Bei konstanter Anzeige wird die wahre Höhe kleiner, da die eingestellte Bezugsfläche nun tiefer liegt.

24 24 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fliegen in niedrigen Luftdruck (2)

25 25 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Höhenmessereinstellungen – Beispiel Flugplatzhöhe:160m über dem Meer Luftdruck am Boden: 1007hPa Flughöhe:1000m über Grund 1) Wie groß ist das QFE? 2) Wie groß ist das QNH? 3) In welcher Höhe befindet sich die Standarddruckfläche? 4) Welche Höhe zeigt der Höhenmesser am Boden bei Einstellung QFE, QNH, Standard? 5) Welche Höhe zeigt der Höhenmesser in der Luft bei Einstellung QFE, QNH, Standard?

26 26 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Höhenmessereinstellungen – Beispiel MSL = 0m 1000m GND=160m P = 1007hPa 112m, 1013hPa BezugBezug BezugBezug BezugBezug BezugBezug QFEStandardQNH P = 1027hPa

27 27 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

28 28 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Funktion des Fahrtmessers Grundlage ist das Gesetz von Bernoulli: In einer stationären Strömung ist die Summe aus statischem und dynamischen Druck konstant. (*) *) gilt für inkompressible Strömung Staudruck (q) + statischer Druck (p)= Gesamtdruck 0,5 v 2 + g h= p gesamt q = p gesamt – p Es gilt also, die Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck zu messen und die Skala in km/h statt in hPa zu beschriften.

29 29 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Bauprinzip des Fahrtmessers Der Gesamtdruck wölbt die offene Dose nach außen. Dem wirkt der statische Druck auf der anderen Seite entgegen. Im Kräftegleichgewicht stellt sich eine Wölbung ein, die dem Differenzdruck (=Staudruck) entspricht. Zulässige Toleranz: 5 kt IAS

30 30 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fahrtmesser

31 31 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fahrtmesser offene Dose stat. Druck (im Gehäuse) Gesamtdruck (in der Dose)

32 32 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Drucksonden (1) Pitot-Rohr liefert den Gesamtdruck einfachste Ausführung: offenes Rohrende an der Rumpfspitze für höhere Geschwindigkeiten Statik-Sonde liefert den statischen Druck einfachste Ausführung: Bohrungen in der Rumpfseite

33 33 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Drucksonden (2) Prandtl-Staurohr liefert statischen und Gesamtdruck Kombination aus statischer Sonde und Pitot-Rohr. Venturi-Düse liefert statischen und Gesamtdruck Gesamtdruck wird kleiner mit größerer Geschwindigkeit Verwendung im niedrigen Geschwindigkeitsbereich (K8 etc.)

34 34 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Anzeigefehler Lage Das Flugzeug befindet sich nicht in Normalfluglage (schiebt). Sowohl Staurohr als auch die Abnahme für den statische Druck werden schräg angeblasen. Die Anzeige kann bis zur Unkenntlichkeit verfälscht sein (z. B. im Slip). Einbaufehler Die Druckverhältnisse sind nicht an jeder Stelle des Flugzeugs ideal. Je nach Position der Sonden zeigt der Fahrtmesser zu viel oder zu wenig, Höhe Der Fahrtmesser ist auf NN kalibriert. Pro 1000 m über NN müssen 6% zum Anzeigewert addiert werden. Temperatur Bei hohen Temperaturen zeigt der Fahrtmesser zu niedrige Werte an (man fliegt schneller als angezeigt).

35 35 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fahrtmessermarkierungen Normaler Betriebsbereich (grün) Klappen erlaubt (weiß) Min. Landeanflug- geschwindigkeit Höchstzulässige Geschwindigkeit Vorsichtsbereich (gelb)

36 36 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Fahrtmessermarkierungen VA Höchstgeschwindigkeit bei starker Turbulenz = Manövergeschwindigkeit VFE Höchstgeschwindigkeit bei ausgefahrenen Landeklappen VLE Höchstgeschwindigkeit bei ausgefahrenem Fahrwerk VLO Höchstgeschwindigkeit um Fahrwerk ein-/auszufahren VNE Höchstgeschwindigkeit in ruhiger Luft VSO Überziehgeschwindigkeit bei max. Gewicht im Leerlauf, Landekonfiguration. VS1 Überziehgeschwindigkeit im Leerlauf ohne Landeklappen bei max. Gewicht. VNO höchstzulässige Reisegeschwindigkeit VMC kleinste Geschwindigkeit, bei der eine Zweimot noch steuerbar ist, wenn ein Motor ausgefallen ist VX Geschwindigkeit für besten Steigwinkel VY Geschwindigkeit für bestes Steigen VSO...VFE Landeklappen dürfen betätigt werden weißer Bogen VS1... VNO normaler Betriebsbereich grüner Bogen VNO...VNE Vorsichtsbereich. Darf nur in ruhiger Luft geflogen werden; gelber Bogen keine plötzlichen und vollen Ruderausschläge. VNE Niemals überschreiten - Bruchgefahr roter Strich - Empfohlene Landeanfluggeschwindigkeit gelbes Dreieck = Prüfungsstoff PPL-C

37 37 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

38 38 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Variometertypen Das Variometer zeigt die vertikale Geschwindigkeit an. Es misst also Luftdruckänderungen. Gebräuchliche Typen Dosenvariometer ( = s) Stauscheibenvariometer ( = s) elektrische Variometer (Hitzdraht, = 0, s) elektrische Variometer (Drucksensor + Differenzierer, = 0, s)

39 39 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Dosenvariometer Geschlossene Dose mit Druckspeicher (Ausgleichsgefäß). Durch die Kapillare kann sich der Druck im Ausgleichsgefäß nur langsam dem Druck im Vario- metergehäuse angleichen.

40 40 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Dosenvariometer, Funktion Horizontalflug Im Variometergehäuse und im Ausgleichsgefäß herrschen der gleiche Druck. Der Zeiger steht in Mittelstellung. Steigflug Der statische Druck wird kleiner und damit auch der Druck im Variometergehäuse. Der Druck im Ausgleichsgefäß hinkt aber nach, da der Druckausgleich nur langsam über die Kapillare (=Strömungswiderstand) erfolgen kann. Die Dose bläht sich auf und drückt die Nadel in Richtung Steigen. Sinkflug Der statische Druck wird größer als der Druck im Ausgleichsgefäß. Folglich dellt sich die Dose ein und zieht die Nadel in Richtung Sinken.

41 41 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Stauscheibenvariometer Durch die Differenz zwischen statischem Druck und Speicher-druck wirkt eine Kraft auf die Stau-scheibe und bewegt sie samt Zeiger. Der Druckausgleich erfolgt hier über den Luftspalt zwischen Stauscheibe und Gehäuse. Die Mittelstellung wird durch eine Spiralfeder eingestellt. Stauscheibenvariometer sind sehr genau und werden gerne als Feinvario eingesetzt.

42 42 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Variometer

43 43 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Stauscheibenvariometer Stauscheibe stat. Druck Ausgleichsgefäß

44 44 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde E-Variometer (Hitzdrahtprinzip) Verbreitete Methode: Die Ge- schwindigkeit der Ausgleichsstömung wird mit temperaturempfindlichen Widerständen gemessen (Pt). Die Wide- rstände heizen sich durch ihre eigene Stromwärme auf (bis 100°C). Durch die Ausgleichsströmung werden die Widerstände unterschiedlich stark gekühlt. Sie verändern ihren Widerstandswert entsprechend. Das Verhältnis der beiden Widerstandswerte zueinander ist ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit und damit für Steigen bzw. Sinken. Vorteile des E-Varios: Schnell (Millisekunden), robust und Weiterverarbeitung in einem Rechner leicht möglich.

45 45 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde E-Variometer mit Drucksensor Der mikromechanische Druck- sensor bildet die Aneroiddose in Silizium nach. Die Struktur ist nur wenige Millimeter groß. Der Luftdruck dellt den Silizium- Deckel ein und verformt dabei die Widerstände in dessen Oberfläche. Dadurch erfahren sie eine Widerstandsänderung, die ein Maß für den Druck ist und vom Rechner ausgewertet wird. Die Steiggeschwindigkeit wird aus der Druckänderung zwischen zwei Messungen ermittelt. Bemerkung: Als Höhenmesser geht das auch! Bildquelle: Bosch

46 46 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Anzeigefehler Temperaturwechsel Das im Ausgleichsgefäß gespeicherte Luftvolumen ändert sich mit der Temperatur und verursacht dadurch eine Ausgleichsströmung. Dadurch wird Steigen oder Sinken vorgetäuscht. Abhilfe: Thermosflasche, möglichst noch gefüllt mit Kupferwolle um die thermische Masse zu erhöhen. Fluglage Wenn die statischen Druckabnehmer schräg angeblasen werden (Slip, unsaubere Fluglage) verändert sich der Druck in den Statikleitungen. Das wird vom Vario als Steigen bzw Sinken interpretiert. Knüppelthermik Das einfache Variometer zeigt die Summe aus polarem Sinken, Luft- massensinken und Steigen durch Fahrtwechsel (Energieerhaltungssatz) an. Es ist also ein Bruttovariometer. Eigentlich ist das kein Fehler, jedoch nicht gut geeignet fürs Kurbeln. Hier wäre ein Variometer, welches nur das Luftmassensteigen anzeigt vorteilhafter.

47 47 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Nettovariometer Das Nettovariometer zeigt nur die Luftmassenbewegung ohne polares Sinken an.

48 48 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Nettovariometer - Funktion Zusätzlich zur Luftmassenbewegung zeigt das gewöhnliche Variometer auch noch das polare Sinken an, also das von der Fluggeschwindigkeit abhängige Eigensinken des Flugzeugs (brutto). Kompensiert man den polaren Anteil, bleibt nur die Luftmassenbewegung übrig (netto). Die Kompensation erfolgt, indem man dem Vario ein zusätzliches Steigen vortäuscht, daß genau dem Betrag des polaren Sinkens entspricht. Nimmt beispielsweise die Fahrt zu, erhöht sich auch das Eigensinken. Wenn man nun an Punkt A den Druck fahrtabhängig erhöht, zeigt das Vario zusätzliches Steigen an (Flaschendruck > P stat ). Den fahrtabhängigen Druck bekommt man aus P gesamt, der ja auch den Staudruck enthält. Mittels Kapillare wird das System auf den jeweiligen Flugzeugtyp abgestimmt.

49 49 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Totalenergiekompensiertes Variometer (TEK) Das TEK-Variometer zeigt nur Änderung der Gesamtenergie an.

50 50 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Totalenergiekompensiertes Variometer – Anzeige Das TEK-Vario zeigt nur Änderungen der Gesamtenergie an. Die gesamte Energie setzt sich aus der potentiellen Energie (E pot = m g h) und der kinetischen Energie (E kin = ½ m v 2 ) zusammen. Bei handgemachter Thermik steigt das Flugzeug weil der Pilot am Knüppel gezogen hat. Gleichzeitig nimmt die Fahrt ab, denn man hat keine Energie gewonnen (Energieerhaltungssatz). Bei diesem Nullsummenspiel soll sich die Varioanzeige nicht verändern. Steigt das Flugzeug durch Energiezufuhr von außen (Thermik) ändert sich die Gesamtenergie: Die E pot oder E kin oder beide nehmen zu). Genau diese Gesamtenergiezunahme soll das Vario anzeigen.

51 51 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Totalenergiekompensiertes Variometer – Funktion Der Druck in der Kompensationsdüse beträgt P stat abzüglich eines fahrtabhängigen Druckes (die Düse saugt bei hoher Fahrt). Bei Knüppelthermik wird P stat kleiner (=Steigen). Gleichzeitig wird aber auch die Fahrt kleiner und damit die Saugkomponente. Von P stat wird also weniger abgezogen. Im Ergebnis bleibt der Druck, den das Vario sieht, konstant und somit die Variometeranzeige. Wird umgekehrt gedrückt, wird P stat größer (=Sinken). Gleichzeitig nimmt die Fahrt zu. Das bewirkt eine größere Saugkomponente. Es wird also etwas mehr von P stat abgezogen. Im Ergebnis bleibt der Druck in der Variometerzuleitung wieder konstant. Das TEK funktioniert nur dann richtig, wenn die Düse optimal auf den jeweiligen Flugzeugtyp abgestimmt ist. Wenn man zusätzlich noch den Gesamtdruck über eine Kapillare zwischen Vario und Ausgleichsgefäß zuführt, bekommt man ein Totalenergiekompensiertes Nettovariometer.

52 52 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Komplettes Drucksystem Pstat Pgesamt FahrtmesserHöhenmesserVariometer Ausgleichsgefäß

53 53 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

54 54 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Erdmagnetfeld Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Ein frei beweglicher Magnet, ins Feld der Erde gebracht, stellt sich längs der Feldlinien des Erdmagnetfeldes ein. Dabei zeigt der Nordpol des Magnets nach magnetisch Nord, nicht nach geographisch Nord (*). Der magnetische Nordpol befindet sich zur Zeit in Nordkanada, rund 2000 km vom geographischen Nordpol entfernt. (*) Physikalisch ist das ein magnetischer Südpol Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

55 55 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Richtung des Erdmagnetfelds In Mitteleuropa treffen die Feldlinien unter einem Winkel von 66,5° auf den Boden (Inklination). Das Feld läßt sich in eine Horizontalkomponente und eine Vertikalkomponente aufspalten. Um die Richtung von magnetisch Nord zu bestimmen wird nur die Horizontalkomponente benötigt. H Z T H = T cos ( ) 0,4 T Z = T sin ( ) 0,9 T( = 66,5°) In den Polgebieten treffen die Feldlinien senkrecht auf die Erde. Die Horizontal- komponente verschwindet, der Kompass wird unbrauchbar.

56 56 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Begriffe Totalintensität TFeldstärke in Richtung der Feldlinien gemessen Horizontalintensität H Vertikalintensität Z Inklination Isoklinen Isodynamen Ortsmissweisung OM Variationvar Deklination Deviation dev Isogonen Linien gleicher Magnetkraft Linien gleicher Inklination Winkel, den die Feldlinien mit der Horizontalen einschließen. In Mitteleuropa 66,5°. waagrechter Anteil der Feldstärke senkrechter Anteil der Feldstärke OM var Winkel zwischen geographisch Nord und magnetisch Nord vom eigenen Standort aus gesehen. OM = var =. Restfehler des Kompass nach der Kalibrierung Linien gleicher Ortsmissweisung

57 57 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Magnetsystem (1) Das Magnetsystem besteht aus mindestens zwei parallelen Magnetstäbchen, die drehbar gelagert sind. Je mehr Magnetstäbchen verwendet werden, desto größer die horizontale Richtkraft und damit die Empfindlichkeit des Kompass. Dabei muß die Lagerreibung so klein wie möglich gehalten werden. Maßnahmen hochwertiges Lager geringe Masse des Magnetsystems Schwimmer: Am Magnetsystem wird ein Schwimmkörper befestigt, der in der Dämpfungsflüssigkeit Auftrieb erhält. Dadurch wird das auf das Lager wirkende Gewicht reduziert. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

58 58 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Magnetsystem (2) Die Dämpfungsflügel am Schwimmer sorgen dafür, daß die Schwingungen rasch abklingen. Der Schwerpunkt liegt immer tiefer als der Auflagepunkt: stabiles Gleichgewicht. Der Schwerpunkt ist außerdem etwas in Richtung Südende verschoben um das Inklinationsmoment auszugleichen. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

59 59 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompasskessel Der Kompasskessel ist mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt (Wasser + Alkohol). Die Membrane an der Rückseite gleicht die Volumenänderung der Dämpfungs- flüssigkeit bei Temperaturwechseln aus. Oben befindet sich die Kompensier- einrichtung, kleine Magnete, die störende Felder aus der Umgebung (Metallteile, Funkgerät,...) ausgleichen. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

60 60 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompass Kompassrose Magnetstäbchen Kompensationseinrichtung (hinter der Blende)

61 61 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassrose (von unten) Lagernadel Magnetnadeln

62 62 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Inklinationsmoment Ein völlig frei bewegliches Magnetstäbchen würde sich in Richtung der Totalintensität einstellen (66,5°). Der Kompass würde so nicht funktionieren. Die auf die Kompassnadel wirkende Kraft kann man in einen horizontalen Anteil (H) und eine vertikalen Anteil (Z) zerlegen. Dabei ist Z der unerwünschte Anteil, der ein Moment erzeugt, welches das Nordende der Nadel nach unten dreht. Mit einem Gewicht auf der Südseite der Nadel kann man ein gleich großes Moment erzeugen, das Z gerade ausgleicht. Die Nadel steht dann waagrecht.

63 63 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler - Deviation Die Kompassanzeige ist nur dann einwandfrei, wenn das Flugzeug neigungs- und beschleunigungsfrei geradeaus fliegt und der Kompass richtig kompensiert ist. Deviation Metallteile und elektrische Einrichtungen im Flugzeug lenken den Kompass ab. Mit der Kompensiereinrichtung (kleine einstellbare Magneten am Kompass) können Gegenfelder erzeugt werden, die den Fehler verringern. Der verbleibende Restfehler wird in eine Kompensationstabelle eingetragen. Jährlich (Jahresnachprüfung) und nach Einbau bzw Ausbau von Instrumenten muß der Kompass neu kompensiert werden. Achtung: Wer Magneten in der Hosentasche mit sich führt oder ein eingeschaltetes Handy, muss sich nicht wundern, wenn der Kompass nur Müll anzeigt. Im Extremfall kann er beschädigt werden.

64 64 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler - Querneigung (1)

65 65 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler - Querneigung (2) Ein Teil der Vertikalintensität erzeugt eine zusätzliche Ab- lenkung der Kompassnadel, abhängig vom Kurs. Auf nördlichen Kursen wird eine Richtungs- änderung entgegen der hängenden Fläche vorgetäuscht; auf südlichen Kursen in Richtung der hängenden Fläche. Auf Ost/Westkursen ergibt sich kein Fehler. Beträgt die Querneigung auf Ost- bzw. Westkurs 23,5° wirkt die Totalintensität senkrecht zur Kompass- nadel. Die Nadel erfährt dann keine Richtkraft mehr und kreiselt. Bei noch größerer Schräglage dreht die Nadel verkehrt herum. 10°20°23,5° 23°50°dreht 025°, 150°055°, 126° Querneigung : max. Fehler: bei Kurs: Info: Linkskurve von hinten

66 66 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Fliehkraft (1)

67 67 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Fliehkraft (2) Die Fliehkraft beim Kurvenflug wirkt auf alle Teile des Flugzeugs, also auch auf das Magnetsystem im Kompass. Die Fliehkraft kann man sich im Schwerpunkt des Magnetsystems angreifend denken. Der liegt aber nicht in der Drehachse sondern mehr am Südende. Grund: Das Ausgleichsgewicht zur Kompensation des Inklinationsmoments. Die Fliehkraft täuscht eine Drehung aus der Kurve heraus vor.

68 68 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Summenfehler Fliehkraftfehler und Querneigungsfehler wirken zusammen und sind von Querneigung und Drehgeschwindigkeit abhängig. Zusammengefasst gilt (merken!!): Auf nördlichen Kursen hinkt die Kompassanzeige dem tatsächlichen Kurs nach. Kurve vor Erreichen der gewünschten Anzeige beenden. Auf südlichen Kursen eilt die Kompassanzeige dem tatsächlichen Kurs vor. Kurve nach Erreichen der gewünschten Anzeige beenden.

69 69 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Korrekturschema

70 70 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Beispiele zum Korrekturschema (Tabelle gilt für = 7,5°) Beispiel letzte Zeile: Es soll von 270! auf kürzestem Wege nach 180° gekurvt werden. Also kreisen wir von 270° links ums Korrekturschema bis 180°. Dort steht 030 später ausleiten. Die Kurve wird demnach bei Kompassanzeige 150° ausgeleitet. Ist-KursSoll-KursDrehrichtungAusleiten bei Anzeige rechts links rechts kürzester Weg

71 71 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Steig- und Sinkfehler (1)

72 72 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Steig- und Sinkfehler (2) Wie bei der Querneigung wirkt auch bei der Längsneigung, also beim Steigen und Sinken, ein Teil der Vertikal-intensität auf die Kompassnadel und verursacht einen Drehfehler. Bei Ost- und Westkursen täuscht Steigen eine Drehung nach Süden vor. Sinken täuscht dagegen eine Drehung nach Norden vor. Auf der Südhalbkugel gilt das Gegenteil.

73 73 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Beschleunigungsfehler (1)

74 74 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kompassfehler – Beschleunigungsfehler (2) Bei Beschleunigung bleibt wegen der Massenträgheit der Nadelschwerpunkt zurück. Das bewirkt eine Drehung der Kompassnadel. Auf der Südhalbkugel ist es umgekehrt. Auf der Nordhalbkugel erfolgt bei Flügen in Ost-West-Richtung und Beschleunigung eine scheinbare Kursabweichung nach Nord. Am Äquator gibt es keine Inklination, also auch kein Ausgleichsgewicht. Folglich tritt auch kein Fehler auf.

75 75 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

76 76 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kreiselinstrumente Ein Kreisel (für Luftfahrtanwendungen) ist ein rotationssymmetrischer starrer Körper, der in schnelle Drehung versetzt wurde. Hervorragende Eigenschaften eines Kreisels sind Stabilität und Präzession. Stabilität Ein Kreisel behält seine Lage im Raum bei – solange keine äußeren Kräfte auf ihn wirken. Er setzt Richtungsänderungen einen umso größeren Widerstand entgegen, je größer seine Rotationsenergie E rot ist. E rot = 0,5 J 2 Das Trägheitsmoment J hängt von der Größe des Kreisels und dessen Masse ab. Beide können in einem Luftfahrzeug nicht beliebig vergrößert werden. Also muß die Drehgeschwindigkeit groß werden.

77 77 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kreiselinstrumente Präzession Beim Versuch den rotierenden Kreisel zu kippen, weicht dieser senkrecht zum Kippmoment aus: er präzessiert. Das Präzessionsmoment ist umso größer, je größer E rot ist. Antrieb Kreisel können elektrisch oder pneumatisch angetrieben werden. Der Unterdruck für den pneumatischen Antrieb wird gewöhnlich vom Flugzeugmotor geliefert (typisch 4,5... 5,5 in. Hg.) Drehzahl Elektrisch: U/min Pneumatisch: U/min.

78 78 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

79 79 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kurskreisel Der Kurskreisel ist vollkardanisch aufgehängt und hat deshalb drei Freiheitsgrade. Am äußeren Kardanrahmen ist die Kompassrose befestigt. Der Kreisel bleibt im Raum stehen, während sich das Flugzeug darum herum bewegt. Der Kreisel zeigt er nur kurze Zeit richtig an, wegen der Erddrehung. Er muss vor dem Start und während des Fluges (ca. alle 20 min) immer wieder nach dem Magnetkompass ausgerichtet werden. Dazu muss das Flugzeug schiebefrei geradeaus fliegen. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

80 80 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kurskreisel Knopf zum Nachstellen

81 81 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Kurskreisel - Fehler Erddrehung Der Kreisel steht stabil im Raum, während sich die Erde weiterdreht. Dadurch wird eine scheinbare Drift erzeugt. Standortveränderung Das Flugzeug folgt der Erdkrümmung, die Kreiselachse jedoch nicht. Die Folge ist eine scheinbare Drift. Gerätefehler Lagerreibung und Unwucht erzeugen Präzessionsmomente und damit eine Drift. Kardanfehler Bei Querneigung wird nicht der gesamte Winkel der Kreislachse auf die Kompassrose übertragen. D. h. der Kurs wird falsch auf die Rose projiziert. Bei Kurvenende verschwindet der Anzeigefehler sofort. Der Kurskreisel muss regelmäßig nach dem Magnetkompass ausgerichtet werden!

82 82 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

83 83 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Künstlicher Horizont Das Instrument zeigt Quer- und Längsneigung der Flugzeugs an. Drehungen um die Hochachse werden nicht erfasst. Die Stabilität des Kreisels wird aus- gewertet. Der Kreisel ist voll- kardanisch aufge- hängt und behält seine Lage im Raum bei. Das Flugzeug rollt und nickt um den Kreisel. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

84 84 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Künstlicher Horizont - Aufbau Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

85 85 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Künstlicher Horizont - Schaubilder LinksneigungwaagrechtRechtsneigung steigt horizontal sinkt

86 86 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Künstlicher Horizont - Fehler Beschleunigungsfehler Der Schwerpunkt des Kreiselsystems liegt tiefer als der Kardanrahmen (Grund: Rückführgewicht). Beschleunigung lenkt den Kreisel aus und erzeugt zusätzlich ein Präzessionsmoment. Beschleunigung zeigt Steigen und Rechtsneigung Verzögerung zeigt Sinken und Linksneigung Drehfehler Im Kurvenflug wird das Rückführgewicht nach außen beschleunigt (Fliehkraft). Die Fliehkraft lenkt den Kreisel aus und erzeugt zusätzlich ein Präzessionsmoment. Rechtskurve täuscht Steigen vor; die Rechtsneigung wird zu klein angezeigt. Linkskurve täuscht Sinken vor; die Linksneigung wird zu klein angezeigt.

87 87 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

88 88 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Wendezeiger Der Wendezeiger zeigt Drehungen um die Hochachse des Flugzeugs an. Die Längsneigung wird nicht erfasst. Zusätzlich ist eine Libelle angebracht, die unabhängig vom Kreiselsystem die Richtung des Scheinlotes anzeigt. Der Kreisel im Wendezeiger hat nur zwei Freiheitsgrade. Beim Wendezeiger wird die Präzession ausgewertet. Dreht sich das Flugzeug um seine Hochachse macht der Kreisel eine Ausweichbewegung (Präzession). Mit dem Präzessionsmoment kippt der Kardanrahmen. Eine Feder stabilisiert den Rahmen, so dass sich ein Gleichgewicht zwischen Federkraft und Präzessionsmoment ergibt. Folglich ist der Kippwinkel und damit verbunden der Zeigerausschlag ein Maß für die Drehgeschwindigkeit.

89 89 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Wendezeiger - Aufbau Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

90 90 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Wendezeiger

91 91 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Wendezeiger - Schaubilder links schmiert links korrekt links schiebt gerade hängt links gerade korrekt gerade hängt rechts rechts schiebt rechts korrekt rechts schmiert

92 92 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Trägheitsinstrumente - Hinweise Die Instrumente zeigen nur dann korrekt an, wenn die Kreisel die erforderliche Drehzahl haben. Die Geräte dürfen nicht verwendet werden, wenn - die rote Flagge angezeigt wird - der Unterdruck nicht im grünen Bereich ist (bei pneumatisch betriebenen Instrumenten) Manchmal reicht der Unterdruck bei niedriger Motordrehzahl nicht aus. Dann darf der Kreisel nur bei entsprechend höherer Drehzahl benutzt werden (Druck grün). Unterdruckanzeige (VAC) im grünen Bereich, linke Instrumentenhälfte

93 93 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Und was macht der hier ??... fährt am Boden nach rechts.

94 94 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

95 95 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Triebwerküberwachungsinstrumente - Drehzahl Der Drehzahlmesser zeigt die Drehzahl der Kurbelwelle an und damit die Leistung des Antriebs (bei Starrpropeller). Wie beim Fahrtmesser sind die Betriebsgrenzen im Anzeigesinstrument farblich markiert. Grün: Betriebsbereich Rot: Maximaldrehzahl. Überschreiten führt zu Motorschaden.

96 96 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Triebwerküberwachungsinstrumente - Drehzahl Eine biegsame Welle übeträgt die Kurbelwellendrehzahl direkt zum Instrument. Dort rotiert ein Magnet, der in einer Weicheisenkappe Wirbel- ströme induziert. Dadurch entsteht eine magnetische Gegenkraft, die die Kappe entgegen der Feder auslenkt. Die Gegenkraft und damit die Zeigerstellung ist ein Maß für die Drehzahl. Drehzahlgeber nach dem Wirbelstromprinzip. Bildquelle: Hesse 2 - Bordinstrumente

97 97 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Triebwerküberwachungsinstrumente - Drehzahl Moderne Instrumente funktionieren auf rein elektrischer oder elek-tronischer Basis. Die Wechselspannung am Generator wird abgegriffen. Deren Frequenz ist ein Maß für die Drehzahl. Der Induktivgeber liefert einen elektrischen Impuls jedesmal, wenn ein Zahn eines auf der Kurbelwelle sitzenden Zahnrades passiert. Auch hier ist die Frequenz der Impulse ein Maß für die Drehzahl. Bildquelle: Bosch

98 98 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Triebwerküberwachungsinstrumente - Druck Beim Triebwerk müssen Öldruck und manchmal auch Kraftstoffdruck überwacht werden. Dazu wird das gleiche Messprinzip verwendet, wie beim Höhenmesser: die geschlossene Dose. Allerdings ist die Dose kleiner und robuster. grüner Bogen: Betriebsbereich gelber Bogen: Vorsichtsbereich rote Striche: Grenzwerte

99 99 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Triebwerküberwachungsinstrumente - Temperatur Der Motor kann nur ein einem bestimmten Temperaturbereich betrieben werden. Betrieb außerhalb des zulässigen Bereichs bringt erhöhten Verschleiß oder führt zum Triebwerksausfall. Als Geber werden bei modernen Triebwerken temperaturabhängige Widerstände verwendet. grüner Bogen: normaler Betriebsbereich rote Striche: Grenzwerte

100 100 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

101 101 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Global Positioning System Wird verwendet zur Bestimmung von Position (Ort auf der Erde + Höhe) Daraus abgeleitet auch zur Bestimmung von Kurs und Geschwindigkeit GPS besteht derzeit aus 24 Satelliten + 5 in Reserve Angeordnet zu je 4 Satelliten in 6 Bahnebenen, in 20200km Höhe Umlaufzeit ca. 12h Geschwindigkeit ca. 7km/s Sichtbarkeit für einen Beobachter am Erdboden ca. 4½ Stunden Positionsbestimmung durch Triangulation

102 102 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Positionsbestimmung Zunächst wird gemessen, wie lange das Signal vom Satelliten bis zum eigenen Standort braucht, Größenordnung 60ms. Da die Geschwindigkeit des Signals bekannt ist (Lichtgeschwindigkeit, km/s), kann die Entfernung des eigenen Standorts vom Satelliten bestimmt werden: r = t * v. Damit ist bekannt, dass sich der eigene Standort irgendwo auf einer Kugel mit dem Radius r befinden muss. Bildquelle: Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

103 103 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Positionsbestimmung Außerdem sei bekannt, dass sich der Standort auf der Erdkugel befinde. Der Standort befindet sich also auf zwei Kugeln gleichzeitig - also auf der Schnittlinie der beiden. Das ist ein Kreis. Bildquelle: Uni Münster

104 104 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Positionsbestimmung Die Laufzeit / Entfernungs- messung mit einem weiteren Satelliten liefert einen weiteren Kreis auf der Erdoberfläche (=Standlinie). Damit ist der Standpunkt auf die beiden Schnittpunkte der beiden Standlinien genau bestimmt. Welcher Schnittpunkt der eigene Standort ist, kann mit einem dritten Satelliten entschieden werden. Bildquelle: Uni Münster

105 105 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Positionsbestimmung Um den Standort auf der Erdoberfläche zu bestimmen, braucht man also drei Satelliten. Soll auch noch die Höhe bestimmt werden, sind vier Satelliten nötig. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung kann verbessert werden, wenn weitere Satelliten hinzugenommen werden.

106 106 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Genauigkeit Die Genauigkeit hängt von einer hervorragenden Laufzeitmessung ab. Diese wird beeinflusst von - Genauigkeit der Satellitenuhr - Güte des Empfängers (Rauschen, Uhr) - Signalverzögerung in der Ionosphäre und Troposphäre - Mehrwegausbreitung (Reflexionen usw.) Satellitengeometrie. Ungünstige Verteilung der Satelliten erschwert die Triangulation.

107 107 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde GPS - Fehler Selective Availability - L1-Signal liefert künstlich eine ungenaue Satellitenuhrzeit - Bahndaten werden verfälscht übertragen. - beides führt zu ungenauer Position. - unter Kontrolle des US-Militärs, derzeit keine Verfälschung Zu wenige Satelliten sichtbar System wird abgeschaltet für zivile Nutzer (unter Kontrolle des US-Militärs) Gerätefehler (Hardware, Software, Stromversorgung) Bedienerfehler Empfänger für Flugnavigation überwachen selbständig, ob alle Bedingungen für eine sichere Navigation erfüllt sind und melden ggf. Fehler (Integritätsprüfung). In diesem Fall darf der Empfänger wirklich nicht für die Navigation verwendet werden.

108 108 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde Einteilung Höhenmesser Fahrtmesser Variometer Kompass Kreiselinstrumente Kurskreisel Künstlicher Horizont Wendezeiger Triebwerküberwachungsinstrumente GPS FLARM Gliederung

109 109 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde FLARM ist eine GPS-Anwendung zur Vermeidung von Zusammenstößen in der Luft. Aus der aktuellen Position und Geschwindigkeit berechnet FLARM die wahrscheinliche Position, die das Flugzeug in wenigen Sekunden haben wird. Das Ergebnis der Analyse sendet es als Datenpaket mit schwacher Leistung. FLARM-Empfänger in der näheren Umgebung empfangen das Datenpaket und vergleichen es mit dem eigenen wahrscheinlichen Flugweg. Falls beide Flugzeuge zur selben Zeit an der selben Position auftauchen würden, löst es Alarm aus. Auch vor feststehenden Hindernissen warnt FLARM. Dazu hält FLARM die Position vieler Hindernisse (Seilbahnen etc.) in einer Datenbank. Falls der eigene wahrscheinliche Flugweg dem Hindernis zu nahe käme, löst es Alarm aus. FLARM

110 110 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau Instrumentenkunde FLARM-Kommunikation Mist, da bin ich dann auch. ALARM! Position in 5 sec. Info an alle FLARMe: Ich bin in 20 Sekunden ungefähr an Position xy... Position in 20 sec. Position in 15 sec. Position in 10 sec.


Herunterladen ppt "1 IK071 Frank Kursawe LSV Albgau 20.01.2007 Instrumentenkunde."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen