Autor: jkla

Instrumentierung bei Segelflugzeugen

Instrumentierung bei Segelflugzeugen
Die Mindestinstrumentierung bei Segelflugzeugen besteht aus Höhenmesser und Fahrtmesser. Zusätzlich haben alle Segelflugzeuge ein Variometer, einen Kompass und ein Funkgerät. Wettbewerbspiloten verwenden jedoch zusätzlich noch moderne GPS Geräte, mit Loggerfunktion und Endanflugrechner. Ausserdem ist das FLARM (Kollissionswarngerät) bei Wettbewerben vorgeschrieben.
Cockpitübersicht
Bild: Johannes Klaiber

Der Fahrtmesser:
Der Fahrtmesser zeigt die Geschwindigkeit des Flugzeuges gegenüber der Luft an. Das heisst, wenn wir einen theoretischen Gegenwind mit 100 km/h haben, zeigt der Fahrtmesser 100 km/h an. Obwohl sich das Flugzeug bei dieser Windgeschwindigkeit gegenüber der Erde nicht vorwärts bewegt. Nur bei Windstille ist die angezeigte Geschwindigkeit auch die Geschwindigkeit gegenüber dem Boden. In Segelflugzeugen verwendet man heute eigentlich nur noch den Staudruckfahrtmesser.
Aufbau des Fahrtmessers
Bild: Winfried Kassera
Das Pitotrohr ist so angebracht, dass Luft von aussen einströmen kann. Über eine Schlauchleitung ist es mit der Membrandose verbunden. Je nach Geschwindigkeit der einströmenden Luft, baut sich im Pitotrohr und folglich auch in der Membrandose ein Druck auf. Der Staudruck. Zusätzlich dringt aber noch der statische Druck durch das Pitotrohr ein. Deshalb benötigt der Fahrtmesser noch eine zusätzliche Zuleitung des statischen Druckes als Referenz. Auf diese Weise kann sich die Membrandose je nach Grösse des Staudruckes ausdehnen. Die Skala des Fahrtmessers ist in 3 Farben markiert:

GRÜN: sichere Geschwindigkeit für alle zugelassenen Manöver ohne Beschränkung. Die obere Grenze des grünen Bereichs ist die Manövergeschwindigkeit.
GELB: Vorsichtsbreich, schliesst an den grünen Bereich an. In böiger Luft ist hartes Abfangen nicht erlaubt. Die Ruder dürfen nicht mehr voll ausgeschlagen werden.
unterhalb GRÜN: nicht mehr flugfähig. Mindestgeschwindigkeit ist unterschritten. Das Flugverhalten
unterhalb des grünen Bereichs ist jedoch von Segelflugzeug zu Segelflugzeug unterschiedlich.
ROTE MARKE: zulässige Höchstgeschwindigkeit (bei Standartbedingungen: 1013 hPa).
GELBES DREIECK: vom Hersteller empfohlene Mindestgeschwindigkeit für den Landeanflug bei höchstzulässiger Flugmasse.
Fahrtmesser
Bild: Johannes Klaiber

Der Höhenmesser:
Der barometrische Höhenmesser misst den Luftdruck in der jeweiligen Höhe und zeigt dies auf einer Skala an. Je höher das Flugzeug sich befindet, desto geringer ist der Luftdruck. Das Kernstück des Höhenmessers ist die Aneroiddose. Wenn der Druck von aussen zunimmt, wird die Dose zusammengedrückt. Nimmt der Druck von aussen ab, dehnt sie sich aus. Die Bewegungen der Dose werden mit Hilfe eines Zeigers angezeigt. Die Skala ist entweder in Fuss oder in Meter geeicht.
Aufbau des Höhenmessers
Bild: Winfried Kassera

Höhenmesser
Bild: Johannes Klaiber
Dieser Höhenmesser zeigt eine Höhe von 500 m an. Die Zahlen sind in Tausend Meter. Der angezeigte Druck ist 1010 hPa. Die Anzeige des Druckes und die der Höhe sind gekoppelt. Mit der Nachstellschraube links unter im Bild, stellt man den Druck ein. Das QNH zeigt den Luftdruck am Flugplatz an, wenn das Flugzeug steht. Dabei stellt man mit der Nachstellschraube die Flugplatzhöhe über dem Meer ein. Dann sieht man auf der Anzeige des Luftdruckes den zur Zeit auf dem Flugplatz herrschenden Luftdruck. Wenn man den Höhenmesser vor dem Start auf Null stellt, sieht man während des gesamten Fluges nur die Höhe über dem Startplatz. Das Navigieren mit einer Karte wird schwierig, weil das Gelände, über das man fliegt, nicht immer gleich hoch ist.

Das Variometer:
Ein Variometer zeigt Vertikalgeschwindigkeiten gegenüber dem Grund an, also Steigen oder Sinken. Das ist im Segelflugzeug sehr wichtig beim Fliegen mit der Thermik. Auch sie funktionieren, wie der Höhenmesser, nach dem Prinzip der Druckabnahme mit zunehmender Höhe. Sie lassen aber einen Druckausgleich zu, wenn die Vertikalbewegung aufhört. Es gibt drei verschiedene Arten von Variometern: Das Dosenvariometer, das Stauscheibenvariometer und das Elektrische Variometer. An dieser Stelle wird nur auf das heute am meisten verwendete Stauscheibenvariometer und das Elektrische Variometer eingegangen.
Aufbau des Stauscheibenvariometers
Bild: Johannes Klaiber
Anstelle einer Membrandose besitzt das Stauscheibenvariometer eine bewegliche Platte, die direkt mit dem Zeiger gekoppelt ist. Der Ausgleichsstrom zwischen Druck im Ausgleichsgefäss und dem statischen Druck bewegt die Platte und damit auch den Zeiger auf der Anzeige. Der Ausgleich erfolgt über einen Kapillarspalt. Die Anzeige ist in Metern / Sekunden geeicht.
Mechanisches Variometer
Bild: Johannes Klaiber

Das Elektrische Variometer:
Aufbau des elektrischen Variometers
Zeichnung: Der Segelflugzeugführer
Das elektrische Variometer arbeitet grundsätzlich genau gleich, wie das mechanische Variometer. Nämlich nach dem Prinzip der Luftdruckabnahme mit zunehmender Höhe. Der Luftstrom kühlt in einer Messonde die aufgewärmten Strömungswiderstände ab. Je schneller der Luftstrom fliesst, desto schneller kühlt er die Widerstände ab. Durch die Veränderung der Temperatur ändert sich auch der Widerstand. Das wird gemessen und akustisch angezeigt. Zusätzlich ist eine stufenlos regelbare Dämpfung eingebaut, damit die Anzeige nicht zu nervös ist. Das akustische Signal emöglicht dem Piloten seine Aufmerksamkeit dem Luftraum zu schenken, deshalb ist es heute praktisch in jedem Segelflugzeug eingebaut. Zusätzlich ist das Elektrische Variometer die Grundlage einer ganzen Reihe von Bordrechnern und GPS-Systemen.
Elektrisches Variometer
Bild: Johannes Klaiber

Der Kompass:
Kompass
Bild: Johannes Klaiber
Aufbau des Kompass
Bild: Winfried Kassera
Die Grafik zeigt 2 parallel gelagerte Stabmagnete. Sie sind drehbar gelagert und reagieren auf das Magnetfeld der Erde. Die Stabmagnete richten sich längs der Feldlinien des umgebenden Magnetfelds aus. Das gesamte System ist mit einer Steuerrose verbunden, die mit Skalenstrichen im 5° - Abstand versehen ist. Zusätzlich ist das Gehäuse mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt um eine ruhige Anzeige sicherzustellen. Die Anzeige gibt immer den Winkel zwischen der Flugzeuglängsachse und den Magnetfeldlinien an. Die Kompassnadel zeigt also nicht Richtung Norden, sondern richtet sich nach den Magnetfeldlinien aus. Diese Linien laufen alle zu einem magnetischen Pol. Der geographische Nordpol liegt aber nicht auf dem magnetischen Nordpol, sondern 2.000 km davon entfernt. Der Kompass zeigt also nicht die richtige Richtung an. Man spricht deshalb von der Deklination (Ortsmissweisung oder Variation). Linien an denen die Missweisung gleich stark ist, sind auf den ICAO Karte (Luftfahrtkarte der Schweiz) angegeben: (Kartenausschnitt ICAO Karte Schweiz 2001)
Linien gleicher Missweisung (Isogonen)
Bild: Johannes Klaiber
Auf diese Weise kann der Pilot bei der Kurswahl den Kompassfehler miteinbeziehen. Nach Osten ist die Missweisung positiv, nach Westen negativ. Zum Beispiel bewegt sich ein Flugzeug in einem Gebiet mit einer Missweisung von 5°W nach Westen. Der Kompass zeigt 270° an. Die tatsächliche Ausrichtung der Flugzeuglängsachse ist aber um 5° weniger ausgerichtet, also bewegt sich das Flugzeug auf 265°. Zusätzlich zur Missweisung durch die Magnetfeldlinien, wird der Kompass noch durch andere Instrumente im Cockpit gestört. Deshalb befindet sich in jedem Segelflugzeug eine Deviationstabelle, die anzeigt, um wieviel Grad der Kompass die Richtung falsch anzeigt.

Das FLARM:
Das FLARM ist ein Anti-Kolissionswarngerät. Es sendet permanent Signale, die von anderen FLARM Geräten empfangen werden können. Die empfangenen Signale von anderen FLARM Geräten werden auf einem Display im Cockpit angezeigt.
Externes Anzeigedisplay
Bild: Johannes Klaiber
Hauptgerät mit Antenne
Bild: Johannes Klaiber

Das ist das Hauptgerät mit Antenne, daran wird das externe Display angeschlossen. Mehr Informationen: FLARM

Auf Navigationssysteme und Logger (zeichnen den Flug auf) wird hier nicht eingegangen. Informationen finden sie aber bei den Herstellern selbst:

LX Navigationssysteme

See You Navigationssoftware

StrePla Navigationssoftware

© Johannes Klaiber, fliegerweb.com

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