Druckmessende Instrumente (Pitot-Statik)
Das Pitot-Statik-System 2 min
Drei der wichtigsten Cockpit-Instrumente hängen an zwei einfachen Druckquellen. Das Pitotrohr zeigt frontal in die Strömung und nimmt dort den Gesamtdruck auf, also die Summe aus statischem Umgebungsdruck und dem Staudruck der bewegten Luft. Die statische Quelle, ein bündiger Port an der Rumpfseite, misst nur den statischen Druck der ungestörten Umgebung.
Aus diesen beiden Größen speisen sich drei Anzeigen: Der Fahrtmesser wertet die Differenz aus Gesamt- und statischem Druck aus, also den reinen Staudruck. Höhenmesser und Variometer hängen allein am statischen Druck, der eine misst seinen Absolutwert, der andere seine Änderung über die Zeit.
Weil ein vereistes oder verstopftes Pitotrohr lebensgefährlich wäre, ist es beheizt (Pitot Heat). Für den Fall einer blockierten statischen Quelle besitzen viele Flugzeuge eine alternative statische Quelle, die den Druck aus dem Kabineninneren abgreift.
- Pitotrohr misst Gesamtdruck (statisch + Staudruck), Statikport nur den statischen Druck
- Fahrtmesser nutzt die Differenz (Staudruck), Höhenmesser und Variometer nur den statischen Druck
- Pitot Heat schützt das Staurohr vor Vereisung
- Alternate Static Source nutzt den Kabinendruck als Ersatzquelle
Übungsfragen (3)
Welchen Druck nimmt das Pitotrohr auf?
Das frontal angeströmte Pitotrohr misst den Gesamtdruck, also statischer Druck plus Staudruck. Erst die Differenz zum statischen Druck ergibt den Staudruck.
Welche Instrumente hängen ausschließlich am statischen Druck?
Höhenmesser und Variometer arbeiten allein mit dem statischen Druck. Der Fahrtmesser braucht zusätzlich den Gesamtdruck aus dem Pitotrohr.
Wozu dient die alternative statische Quelle (Alternate Static Source)?
Ist der äußere Statikport blockiert, liefert die alternative statische Quelle den Druck aus dem Kabineninneren als Ersatz.
Der Höhenmesser 2 min
Der Höhenmesser ist im Kern eine luftleere Aneroiddose. Fällt der statische Druck mit zunehmender Höhe, dehnt sich die Dose aus, und ein Hebelwerk übersetzt diese Ausdehnung in die Zeigerbewegung. Geeicht ist die Skala nach der ISA-Standardatmosphäre, der Höhenmesser rechnet also Druck in Höhe um, unter der Annahme von Standardbedingungen.
Weil der Bezugsdruck am Boden je nach Wetterlage schwankt, lässt er sich im Kollsman-Fenster über eine Subskala einstellen. Mit QNH zeigt der Höhenmesser die Höhe über dem mittleren Meeresspiegel, am Platz also dessen Elevation. Mit QFE zeigt er die Höhe über der Pistenschwelle, steht am Boden also auf null. Mit dem Standardwert 1013,25 hPa fliegt man Flugflächen.
Als grobe Faustregel entspricht im unteren Höhenbereich 1 hPa Druckänderung rund 27 Fuß Höhe. Verstellt man die Subskala um 1 hPa, springt die Anzeige also etwa 27 Fuß. Das erklärt, warum eine falsche Druckeinstellung direkt zu einem Höhenfehler führt.
- Aneroiddose misst den statischen Druck, Skala ist nach ISA geeicht
- Subskala (Kollsman-Fenster) stellt den Bezugsdruck ein
- QNH → Höhe über MSL, QFE → Höhe über Platz, 1013 hPa → Flugfläche
- Faustwert: 1 hPa ≈ 27 ft im unteren Höhenbereich
Übungsfragen (3)
Worauf steht der Höhenmesser am Boden, wenn QFE eingestellt ist?
QFE bezieht sich auf die Pistenschwelle. Mit QFE eingestellt zeigt der Höhenmesser am Platz daher null.
Welcher Faustwert verknüpft Druck und Höhe im unteren Bereich?
Im unteren Höhenbereich entspricht 1 hPa rund 27 Fuß. Eine Subskala-Änderung um 1 hPa verschiebt die Anzeige also um etwa 27 ft.
Fliegt man von hohem in tiefen Luftdruck, ohne die Subskala nachzustellen, dann …
Von hohem zu tiefem Druck zeigt der Höhenmesser mehr an, als das Flugzeug tatsächlich hoch ist. Merksatz: from high to low, look out below.
Der Fahrtmesser und die Geschwindigkeiten 3 min
Der Fahrtmesser wertet die Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck aus, also den Staudruck, und zeigt daraus die angezeigte Geschwindigkeit IAS. Weil der Staudruck von der Luftdichte abhängt, ist die IAS keine wahre Geschwindigkeit, sondern ein Maß für den aerodynamischen Druck, den die Zelle gerade spürt. Genau deshalb sind Manövergeschwindigkeiten und Grenzen als IAS angeschlagen.
Von der Anzeige bis zur wahren Geschwindigkeit führen mehrere Korrekturen. Aus IAS wird CAS, wenn man Instrumenten- und Positionsfehler herausrechnet. Bei hohen Geschwindigkeiten und Höhen kommt der Kompressibilitätsfehler hinzu, das Ergebnis ist EAS. Rechnet man schließlich die tatsächliche Luftdichte ein, erhält man TAS, die wahre Geschwindigkeit gegenüber der Luft.
In der Höhe ist die Luft dünner, derselbe Staudruck entsteht erst bei höherer wahrer Geschwindigkeit. Als grobe Faustregel liegt die TAS pro 1000 Fuß rund zwei Prozent über der IAS. Die farbigen Bögen auf dem Zifferblatt fassen die Betriebsgrenzen zusammen: der weiße Bogen den Klappenbereich, der grüne den normalen Betrieb, der gelbe einen Vorsichtsbereich und die rote Linie die niemals zu überschreitende Vne.
- Fahrtmesser misst Staudruck und zeigt IAS, die Grundlage aller Betriebsgrenzen
- Korrekturkette IAS → CAS → EAS → TAS (Geräte-/Positionsfehler, Kompressibilität, Dichte)
- TAS steigt mit der Höhe, grob rund 2 % pro 1000 ft über IAS
- Farbbögen: weiß = Klappen, grün = Normalbereich, gelb = Vorsicht, rote Linie = Vne
Übungsfragen (3)
Was zeigt ein Fahrtmesser physikalisch direkt an?
Der Fahrtmesser wertet den Staudruck aus und zeigt ihn als IAS an. Erst nach Korrekturen für Fehler, Kompressibilität und Dichte erhält man die TAS.
Wie verhält sich die TAS zur IAS, wenn die Höhe zunimmt?
In dünnerer Höhenluft entsteht derselbe Staudruck erst bei höherer wahrer Geschwindigkeit, die TAS liegt also über der IAS, grob etwa 2 % pro 1000 ft.
Was markiert die rote Linie auf dem Fahrtmesser?
Die rote Linie kennzeichnet Vne, die never exceed speed. Sie darf unter keinen Umständen überschritten werden.
Das Variometer 2 min
Das Variometer zeigt die Steig- oder Sinkrate in Fuß pro Minute. Es misst dazu nicht den statischen Druck selbst, sondern wie schnell er sich ändert. Im Inneren sitzt eine Kapseldose, die direkt mit dem Statikdruck verbunden ist, während das umgebende Gehäuse über eine fein kalibrierte Drossel, eine Kapillare, nur verzögert nachzieht.
Im stabilen Horizontalflug sind Dose und Gehäuse im Gleichgewicht, der Zeiger steht auf null. Steigt oder sinkt das Flugzeug, entsteht durch die verzögerte Drossel kurzfristig eine Druckdifferenz, die proportional zur Änderungsrate ist und den Zeiger auslenkt. Genau diese gewollte Verzögerung macht das Instrument aber auch träge: Es reagiert mit einigen Sekunden Nachlauf.
Um diese Trägheit zu mildern, gibt es das IVSI, das instantane Variometer. Eine kleine beschleunigungsabhängige Pumpe nimmt die ersten Druckänderungen vorweg und lässt die Anzeige schneller ansprechen. Ist der Statikport blockiert, kann sich kein Druckunterschied mehr aufbauen, das Variometer bleibt auf null stehen.
- Variometer misst die Änderungsrate des statischen Drucks in ft/min
- Kapseldose gegen verzögertes Gehäuse über eine kalibrierte Drossel erzeugt die Anzeige
- Die gewollte Verzögerung macht das Instrument träge; das IVSI reagiert schneller
- Bei blockiertem Statikport zeigt das Variometer null
Übungsfragen (3)
Welche Größe misst das Variometer?
Das Variometer wertet aus, wie schnell sich der statische Druck ändert, und zeigt daraus die Steig- oder Sinkrate in ft/min.
Warum reagiert ein klassisches Variometer träge?
Die kalibrierte Drossel erzeugt die nötige verzögerte Druckdifferenz, bringt aber einen Nachlauf von einigen Sekunden mit sich.
Was zeigt das Variometer bei blockiertem Statikport?
Ohne Zugang zum sich ändernden Statikdruck baut sich keine Druckdifferenz mehr auf, das Variometer bleibt auf null stehen.
Fehler und Blockaden im System 3 min
Ist das Pitotrohr verstopft, etwa durch Eis oder ein Insekt, schließt es einen festen Gesamtdruck ein. Der Fahrtmesser reagiert dann nicht mehr auf die echte Geschwindigkeit, sondern verhält sich wie ein Höhenmesser: Im Steigflug fällt der statische Druck, die eingeschlossene Druckdifferenz wächst scheinbar, und die angezeigte Geschwindigkeit steigt fälschlich an. Im Sinkflug umgekehrt.
Ist dagegen die statische Quelle blockiert, friert der Höhenmesser auf der Höhe der Blockade ein und das Variometer steht auf null. Der Fahrtmesser arbeitet zwar noch, zeigt aber falsch: im Steigflug zu wenig, im Sinkflug zu viel. Schaltet man auf die alternative statische Quelle, liegt der Kabinendruck meist etwas unter dem Außendruck, dadurch lesen Höhenmesser und Fahrtmesser tendenziell etwas zu hoch.
Für den Höhenmesser lohnt sich ein zweiter Merksatz, der Temperatur und Druck zusammenfasst: Fliegt man von hohem zu tiefem Druck oder von warmer in kalte Luft, ohne nachzustellen, zeigt das Instrument zu viel an, das Flugzeug ist also tiefer als gedacht. From high to low, hot to cold, look out below.
- Pitot blockiert: Fahrtmesser verhält sich wie ein Höhenmesser, steigt fälschlich im Steigflug
- Statik blockiert: Höhenmesser friert ein, Variometer null, Fahrtmesser verfälscht
- Alternate Static Source: Kabinendruck meist niedriger, Anzeigen lesen etwas zu hoch
- Merksatz Höhenmesser: from high to low, hot to cold, look out below
Übungsfragen (3)
Wie verhält sich der Fahrtmesser bei blockiertem Pitotrohr im Steigflug?
Mit eingeschlossenem Gesamtdruck wirkt der fallende statische Druck wie eine wachsende Differenz, der Fahrtmesser steigt im Steigflug fälschlich an, wie ein Höhenmesser.
Was passiert mit dem Höhenmesser, wenn die statische Quelle blockiert ist?
Ohne sich ändernden statischen Druck bleibt der Höhenmesser auf der Höhe stehen, bei der die Blockade auftrat.
Was bedeutet der Merksatz „from high to low, look out below"?
Bei Flug in tieferen Druck oder kältere Luft ohne Nachstellen zeigt der Höhenmesser mehr an, als das Flugzeug hoch ist. Die wahre Höhe liegt darunter.
Kreiselinstrumente
Das Kreiselprinzip 2 min
Ein schnell rotierender Kreisel hat zwei Eigenschaften, auf denen drei Cockpit-Instrumente beruhen. Die erste ist die Raumstabilität: Die Drehachse eines Kreisels behält ihre Ausrichtung im Raum bei, solange keine Kraft einwirkt. Genau das macht ihn zur stabilen Referenz, gegen die sich Lage und Kurs des Flugzeugs messen lassen.
Die zweite Eigenschaft ist die Präzession. Wirkt doch eine Kraft auf die Achse, reagiert der Kreisel nicht dort, wo die Kraft angreift, sondern um 90 Grad in Drehrichtung versetzt. Diese gewollte oder ungewollte Präzession ist die Grundlage des Wendezeigers, sie ist aber auch die Ursache vieler Kreiselfehler.
Damit die Raumstabilität hoch ist, dreht der Kreisel sehr schnell und seine Masse sitzt möglichst weit außen. Aufgehängt ist er in Kardanrahmen, die ihm die nötigen Freiheitsgrade geben. Je nachdem, wie die Achse ausgerichtet ist, entsteht daraus ein Lage-, ein Kurs- oder ein Wendeinstrument.
- Raumstabilität: die Kreiselachse hält ihre Ausrichtung im Raum
- Präzession: eine Kraft wirkt sich um 90° in Drehrichtung versetzt aus
- Hohe Drehzahl und außen liegende Masse erhöhen die Stabilität
- Je nach Achslage entsteht ein Lage-, Kurs- oder Wendeinstrument
Übungsfragen (3)
Was bedeutet die Raumstabilität eines Kreisels?
Ein laufender Kreisel behält die Ausrichtung seiner Drehachse im Raum bei. Diese Stabilität dient als Referenz für Lage und Kurs.
Wie äußert sich eine Kraft auf die Kreiselachse durch Präzession?
Die Wirkung einer Kraft zeigt sich nicht am Angriffspunkt, sondern um 90 Grad in Drehrichtung versetzt. Das ist die Präzession.
Was erhöht die Raumstabilität eines Kreisels?
Je höher die Drehzahl und je weiter die Masse außen sitzt, desto größer der Drehimpuls und damit die Stabilität der Achse.
Der künstliche Horizont 3 min
Der künstliche Horizont, auch Attitude Indicator, zeigt die Fluglage in beiden Achsen: Nicken um die Querachse und Rollen um die Längsachse. Sein Kreisel ist senkrecht aufgehängt und seine Achse zeigt raumstabil nach unten zum Erdmittelpunkt. Gegen diese stabile Vertikale bewegt sich das Flugzeugsymbol über der dargestellten Horizontlinie.
Damit die Achse trotz langsamer Drift stets vertikal bleibt, gibt es ein Aufrichtsystem, das sie sanft zur Lotrechten zurückführt. Genau dieses System verursacht jedoch kleine Fehler. Beim Beschleunigen oder in lang anhaltenden Kurven interpretiert es Scheinkräfte als Schwerkraft und richtet den Kreisel leicht falsch aus, der Beschleunigungs- und der Kurvenfehler.
Moderne Anzeigen im Glascockpit gewinnen die Lage nicht mehr aus einem mechanischen Kreisel, sondern aus Laserkreiseln oder mikromechanischen Sensoren in einer Trägheitsplattform. Das Bild auf dem Bildschirm ist dasselbe, die Fehler der mechanischen Aufhängung entfallen aber.
- Künstlicher Horizont zeigt Nick- und Rolllage gegen eine raumstabile Vertikale
- Aufrichtsystem hält die Achse lotrecht
- Beschleunigungs- und Kurvenfehler entstehen durch das Aufrichtsystem
- Glascockpit nutzt Laserkreisel oder mikromechanische Sensoren ohne diese Fehler
Übungsfragen (3)
Welche Lage zeigt der künstliche Horizont an?
Der künstliche Horizont stellt gleichzeitig die Nicklage und die Rolllage des Flugzeugs gegen eine raumstabile Vertikale dar.
Wodurch entstehen Beschleunigungs- und Kurvenfehler des künstlichen Horizonts?
Das Aufrichtsystem hält die Achse lotrecht, verwechselt aber bei Beschleunigung oder in Kurven Scheinkräfte mit der Schwerkraft.
Wie gewinnen moderne Glascockpits die Fluglage?
Im Glascockpit liefert eine Trägheitsplattform mit Laserkreiseln oder MEMS-Sensoren die Lage, ohne die Fehler mechanischer Aufhängungen.
Der Kurskreisel 2 min
Der Kurskreisel, der Directional Gyro, liefert eine ruhige Kursanzeige ohne das Schwanken des Magnetkompasses. Sein Kreisel liegt waagerecht, die Achse zeigt raumstabil in eine feste horizontale Richtung. Das Instrument selbst kennt aber keinen Norden, es muss vor dem Flug am Magnetkompass eingestellt werden.
Mit der Zeit weicht die Anzeige ab, sie driftet. Eine Ursache ist mechanische Reibung, die andere ist die Erddrehung: Weil die Kreiselachse im Raum stabil bleibt, dreht sich die Erde unter ihr scheinbar weg. Deshalb gleicht der Pilot den Kurskreisel regelmäßig, etwa alle zehn bis fünfzehn Minuten, am Kompass nach.
Im HSI, dem Horizontal Situation Indicator, ist der Kurskreisel mit der Navigationsanzeige verschmolzen. Eine drehbare Kompassrose zeigt den Kurs, darüber liegen Kursabweichung und Funknavigation in einem Bild. Das reduziert den Blickwechsel und fasst Steuerkurs und Sollkurs zusammen.
- Kurskreisel zeigt einen ruhigen Kurs, kennt aber selbst keinen Norden
- Vor dem Flug am Magnetkompass einstellen
- Drift durch Reibung und Erddrehung, daher regelmäßig nachgleichen
- HSI vereint Kurskreisel und Navigationsanzeige in einem Bild
Übungsfragen (3)
Warum muss der Kurskreisel vor dem Flug eingestellt werden?
Der Kurskreisel liefert nur eine stabile Richtung, hat aber keinen Bezug zu Norden. Dieser wird vor dem Flug am Magnetkompass gesetzt.
Welche Rolle spielt die Erddrehung beim Kurskreisel?
Weil die Achse im Raum stabil bleibt, dreht sich die Erde scheinbar darunter weg, der Kurs driftet und muss nachgeglichen werden.
Was vereint ein HSI?
Der Horizontal Situation Indicator führt die Kursanzeige des Kurskreisels mit der Funknavigation in einem einzigen Bild zusammen.
Wendezeiger und Scheinlot 3 min
Der Wendezeiger nutzt die Präzession gezielt. Sein Kreisel ist so aufgehängt, dass eine Drehung um die Hochachse, also eine Kurve, über die Präzession eine messbare Auslenkung erzeugt. Angezeigt wird damit nicht die Querneigung, sondern die Drehgeschwindigkeit, die Rate of Turn. Eine Standardkurve mit drei Grad pro Sekunde ist auf der Skala markiert.
Der heute übliche Turn Coordinator ist leicht schräg aufgehängt und reagiert deshalb anfangs auch auf das Einrollen, das Rollen in die Kurve hinein. Wichtig bleibt: Er zeigt die Drehrate, nicht den Bankwinkel. Ein kleines Flugzeugsymbol kippt nach links oder rechts und zeigt so die Richtung und Stärke der Drehung.
Darunter sitzt das Scheinlot, eine Kugel in einer gebogenen Röhre, der Inclinometer. Sie zeigt, ob die Kurve koordiniert geflogen wird. Läuft die Kugel nach innen, fehlt Querneigung oder es ist zu viel Seitenruder, ein Slip. Läuft sie nach außen, ist es umgekehrt, ein Skid. Die Merkregel lautet: mit dem Fuß der Kugel folgen.
- Wendezeiger nutzt Präzession und zeigt die Drehrate, nicht den Bankwinkel
- Standardkurve = 3° pro Sekunde, auf der Skala markiert
- Turn Coordinator reagiert auch auf das anfängliche Einrollen
- Scheinlot-Kugel zeigt Koordination: innen = Slip, außen = Skid, dem Fuß der Kugel folgen
Übungsfragen (3)
Was zeigt ein Wendezeiger an?
Der Wendezeiger nutzt die Präzession und zeigt die Drehrate um die Hochachse, nicht die Querneigung des Flugzeugs.
Wie viel Grad pro Sekunde entspricht der markierten Standardkurve?
Die Standardkurve ist mit drei Grad pro Sekunde definiert und auf der Skala des Wendezeigers eigens markiert.
Die Kugel des Scheinlots läuft in der Kurve nach innen. Was bedeutet das?
Läuft die Kugel nach innen, liegt ein Slip vor. Die Kurve ist unkoordiniert, man folgt der Kugel mit dem Seitenruder.
Antrieb und Kreiselfehler 2 min
Kreisel müssen angetrieben werden. Klassisch geschieht das pneumatisch: Eine Vakuumpumpe saugt Luft durch das Instrument und treibt das Kreiselrad an. Fällt die Pumpe aus, laufen die luftgetriebenen Kreisel langsam aus, der künstliche Horizont und der Kurskreisel werden träge und schließlich unbrauchbar. Viele Flugzeuge betreiben deshalb den Wendezeiger elektrisch, damit bei Vakuumausfall wenigstens eine Drehratenanzeige bleibt.
Neben dem Antrieb gibt es typische systematische Fehler. Der Kurskreisel driftet durch Erddrehung und Reibung. Der künstliche Horizont zeigt Beschleunigungs- und Kurvenfehler. Beim Wendezeiger ist die Anzeige von der konstanten Kreiseldrehzahl abhängig, eine zu niedrige Drehzahl verfälscht die Drehrate.
Für die Praxis zählt vor allem, die Ausfallzeichen früh zu erkennen. Ein träger oder hängender künstlicher Horizont und ein stark driftender Kurskreisel deuten auf einen Vakuumverlust hin. Dann gilt es, auf die verbleibenden Instrumente überzugehen und den Flug entsprechend zu planen.
- Antrieb pneumatisch (Vakuumpumpe) oder elektrisch
- Bei Vakuumausfall laufen luftgetriebene Kreisel aus; Wendezeiger oft elektrisch
- Typische Fehler: Drift des Kurskreisels, Beschleunigungs-/Kurvenfehler des Horizonts
- Träger Horizont plus driftender Kurs als Warnsignal für Vakuumverlust
Übungsfragen (3)
Was passiert bei Ausfall der Vakuumpumpe mit luftgetriebenen Kreiseln?
Ohne Vakuum verlieren die luftgetriebenen Kreisel ihre Drehzahl, künstlicher Horizont und Kurskreisel werden träge und unzuverlässig.
Warum wird der Wendezeiger oft elektrisch betrieben?
Ein elektrisch betriebener Wendezeiger bleibt bei Ausfall des Vakuumsystems verfügbar und sichert so eine Drehratenanzeige.
Welche Anzeichen deuten auf einen Vakuumverlust hin?
Werden der künstliche Horizont träge und der Kurskreisel auffällig driftend, ist das ein typisches Warnsignal für nachlassendes Vakuum.
Der Magnetkompass
Erdmagnetfeld und Missweisung 2 min
Die Erde wirkt wie ein riesiger Stabmagnet, dessen Feldlinien aus dem magnetischen Süden austreten und am magnetischen Norden wieder eintreten. Eine frei drehbare Magnetnadel richtet sich entlang dieser Feldlinien aus. Wichtig: Der magnetische Nordpol fällt nicht mit dem geografischen Nordpol zusammen, und genau diese Abweichung muss der Pilot berücksichtigen.
Der Winkel zwischen geografisch Nord und magnetisch Nord heißt Missweisung oder Variation. Sie ist ortsabhängig und wird auf Karten durch Isogonen, Linien gleicher Missweisung, dargestellt. Je nach Region weist die Nadel nach Ost oder West vom geografischen Norden ab, und dieser Wert ändert sich über die Jahre langsam.
Ein zweiter Effekt ist die Inklination: In Polnähe tauchen die Feldlinien steil in die Erde ein, die Nadel will sich nach unten neigen. Diese vertikale Komponente nützt dem Kompass nichts, sie ist im Gegenteil die Wurzel der späteren Dreh- und Beschleunigungsfehler. Nutzbar ist nur die horizontale Komponente des Feldes.
- Erdmagnetfeld lenkt eine frei drehbare Nadel in Nord-Süd-Richtung
- Magnetisch Nord ≠ geografisch Nord; die Differenz ist die Missweisung (Variation)
- Missweisung ist ortsabhängig, dargestellt durch Isogonen, und ändert sich langsam
- Inklination (vertikale Komponente) ist nicht nutzbar und Ursache späterer Fehler
Übungsfragen (3)
Was beschreibt die Missweisung (Variation)?
Die Missweisung ist der ortsabhängige Winkel zwischen geografischem und magnetischem Nordpol, dargestellt durch Isogonen.
Welche Komponente des Erdmagnetfelds nutzt der Kompass?
Nur die horizontale Komponente richtet die Nadel brauchbar aus. Die vertikale Komponente (Inklination) verursacht Fehler.
Wie werden Linien gleicher Missweisung auf Karten genannt?
Isogonen verbinden Orte gleicher Missweisung. Isobaren und Isothermen gehören dagegen zur Meteorologie.
Aufbau und Funktion 2 min
Der Magnetkompass ist das einfachste und zugleich zuverlässigste Richtungsinstrument, weil er ohne Strom und ohne Kreisel auskommt. Im Inneren trägt ein schwimmender Körper zwei kleine Stabmagnete und eine Kompassrose. Das Ganze ist in einer Flüssigkeit gelagert, die die Bewegungen dämpft und das Gewicht trägt.
Abgelesen wird der Kurs an einer festen Markierung, der Lubber-Linie, gegen die sich die Rose dreht. Weil die Rose magnetisch nach Norden ausgerichtet bleibt und sich das Flugzeug darum herum dreht, erscheinen die Beschriftungen spiegelverkehrt zur Intuition: Dreht man nach rechts, läuft die Zahl unter der Linie scheinbar nach links.
Seine Stärke ist die Unabhängigkeit von Bordsystemen, seine Schwäche die Trägheit und die Fehleranfälligkeit bei Beschleunigung und in Kurven. In der Praxis dient er als Referenz, um den ruhigeren Kurskreisel zu setzen und im ruhigen Geradeausflug zu kontrollieren.
- Magnetkompass arbeitet ohne Strom und ohne Kreisel, daher sehr zuverlässig
- Schwimmende Rose mit Magneten in dämpfender Flüssigkeit
- Ablesung an der festen Lubber-Linie
- Dient als Referenz zum Setzen und Prüfen des Kurskreisels im Geradeausflug
Übungsfragen (3)
Warum gilt der Magnetkompass als besonders zuverlässig?
Da der Magnetkompass weder Strom noch einen Kreisel benötigt, bleibt er auch bei Ausfall von Bordsystemen verfügbar.
Wozu dient die Flüssigkeit im Kompassgehäuse?
Die Flüssigkeit dämpft die Bewegungen der schwimmenden Rose und trägt ihr Gewicht, sie beruhigt also die Anzeige.
Woran wird der Kurs am Magnetkompass abgelesen?
Die Rose dreht sich gegen die feste Lubber-Linie. An dieser Markierung wird der aktuelle Kompasskurs abgelesen.
Deviation und Kompensation 2 min
Neben der ortsabhängigen Missweisung gibt es einen flugzeugeigenen Fehler: die Deviation. Metallteile, elektrische Ströme und magnetisierte Bauteile erzeugen an Bord eigene Magnetfelder, die die Kompassnadel ablenken. Anders als die Missweisung hängt die Deviation nicht vom Ort ab, sondern vom anliegenden Kurs und vom jeweiligen Flugzeug.
Um sie klein zu halten, sitzen am Kompass kleine Kompensiermagnete, die das Bordfeld weitgehend ausgleichen. Den verbleibenden Rest ermittelt man bei der Kompensierung am Boden und trägt ihn in eine Deviationstabelle ein, die im Cockpit angebracht ist. Der Pilot liest dort für seinen Kurs den anzuwendenden Korrekturwert ab.
In der Kurskette folgt die Deviation auf die Missweisung. Vom rechtweisenden Kurs kommt man über die Missweisung zum missweisenden Kurs und über die Deviation schließlich zum Kompasskurs, also dem Wert, den man tatsächlich am Kompass steuert.
- Deviation: flugzeugeigene Ablenkung durch Metall und Strom, kurs- und flugzeugabhängig
- Kompensiermagnete verringern die Deviation, der Rest steht in der Deviationstabelle
- Kurskette: rechtweisend → Missweisung → missweisend → Deviation → Kompasskurs
- Missweisung ist ortsabhängig, Deviation flugzeugabhängig
Übungsfragen (3)
Wodurch entsteht die Deviation?
Die Deviation entsteht durch die Magnetfelder des Flugzeugs selbst. Sie ist kurs- und flugzeugabhängig, nicht ortsabhängig.
Wo findet der Pilot den verbleibenden Deviationswert?
Nach der Kompensierung verbleibt ein Restwert, der in der Deviationstabelle im Cockpit für die jeweiligen Kurse eingetragen ist.
In welcher Reihenfolge führt die Kurskette zum Kompasskurs?
Vom rechtweisenden Kurs gelangt man über die Missweisung zum missweisenden und über die Deviation zum Kompasskurs.
Beschleunigungsfehler 2 min
Weil die Kompassrose etwas pendelnd aufgehängt ist und die Feldlinien außerhalb des Äquators schräg in die Erde eintauchen, reagiert der Kompass auf Beschleunigungen. Beschleunigt das Flugzeug oder verzögert es, kippt die Rose kurz und zeigt einen falschen Kurs an. Dieser Beschleunigungsfehler tritt vor allem auf Ost- und Westkursen auf, auf Nord- und Südkursen kaum.
Auf der Nordhalbkugel gilt die Merkregel ANDS: Accelerate North, Decelerate South. Beim Beschleunigen auf Ost- oder Westkurs schlägt der Kompass scheinbar nach Norden aus, beim Verzögern nach Süden. Der angezeigte Kurs ist also nur im unbeschleunigten Flug verlässlich.
Praktisch heißt das: Den Magnetkompass nur im ruhigen, unbeschleunigten Geradeausflug zum Setzen des Kurskreisels heranziehen. Während Geschwindigkeitsänderungen oder Schüben darf man ihm nicht trauen.
- Beschleunigungsfehler entsteht durch die schräge Feldkomponente, vor allem auf Ost-/Westkursen
- Nordhalbkugel-Merkregel ANDS: Accelerate North, Decelerate South
- Auf Nord- und Südkursen tritt der Fehler kaum auf
- Kompass nur im unbeschleunigten Flug als Referenz nutzen
Übungsfragen (3)
Auf welchen Kursen ist der Beschleunigungsfehler am größten?
Der Beschleunigungsfehler zeigt sich vor allem auf Ost- und Westkursen, während er auf Nord- und Südkursen kaum auftritt.
Was besagt die Merkregel ANDS auf der Nordhalbkugel?
ANDS steht für Accelerate North, Decelerate South: Beim Beschleunigen wandert die Anzeige nach Nord, beim Verzögern nach Süd.
Wann ist der Magnetkompass zuverlässig abzulesen?
Nur im unbeschleunigten Geradeausflug zeigt der Kompass verlässlich. Dann dient er zum Setzen des Kurskreisels.
Drehfehler (Nordkurvenfehler) 3 min
Der zweite dynamische Fehler tritt in Kurven auf, wenn das Flugzeug durch Nord oder Süd dreht. Auch er stammt aus der schräg eintauchenden Feldkomponente und der pendelnden Aufhängung. Auf der Nordhalbkugel gilt die Merkregel UNOS: Undershoot North, Overshoot South.
Dreht man auf einen Nordkurs, läuft der Kompass der Drehung nach, er eilt hinterher. Man muss die Drehung daher schon vor dem eigentlichen Sollkurs ausleiten, der Kompass unterschreitet, daher Undershoot North. Dreht man auf einen Südkurs, eilt der Kompass der Drehung voraus, man muss über den Sollkurs hinaus drehen, Overshoot South. Die Größe des Fehlers nimmt mit der geografischen Breite zu.
Beim Durchdrehen von Ost oder West ist der Drehfehler dagegen gering. In der Praxis löst man das Problem, indem man Kurven über den ruhigen Kurskreisel ausführt und den Magnetkompass nur im stabilen Geradeausflug zum Abgleich verwendet.
- Drehfehler beim Drehen durch Nord oder Süd, Ursache wie beim Beschleunigungsfehler
- Nordhalbkugel-Merkregel UNOS: Undershoot North, Overshoot South
- Nordkurs vor dem Sollwert ausleiten, Südkurs über den Sollwert hinaus drehen
- Fehler wächst mit der geografischen Breite, daher Kurven über den Kurskreisel fliegen
Übungsfragen (3)
Was besagt die Merkregel UNOS auf der Nordhalbkugel?
UNOS steht für Undershoot North, Overshoot South: Beim Drehen auf Nord eilt der Kompass nach, auf Süd voraus.
Wie leitet man auf der Nordhalbkugel eine Drehung auf Nordkurs aus?
Weil der Kompass auf Nordkurs nacheilt (undershoot), wird die Drehung bereits vor dem Sollkurs ausgeleitet.
Wie verändert sich der Drehfehler mit der geografischen Breite?
Je höher die geografische Breite, desto steiler die Feldlinien und desto größer der Dreh- und Beschleunigungsfehler.