Fluggeschwindigkeitsanzeiger
Die Fluggeschwindigkeitsanzeige ist ein weiteres primäres Fluginstrument, das auch ein Differenzdruckmesser ist. Der Stauluftdruck aus dem Staurohr des Flugzeugs wird in eine Membran in einem analogen Fluggeschwindigkeitsinstrumentengehäuse geleitet. Statischer Luftdruck von der (den) statischen Entlüftung(en) des Luftfahrzeugs wird in das die Membran umgebende Gehäuse geleitet. Wenn sich die Geschwindigkeit des Flugzeugs ändert, ändert sich der Stauluftdruck, wodurch sich die Membran ausdehnt oder zusammenzieht. Eine an der Membran befestigte Verbindung bewirkt, dass sich ein Zeiger über die Instrumentenfläche bewegt, die in Knoten oder Meilen pro Stunde (mph) kalibriert ist.
Die Beziehung zwischen dem Stauluftdruck und dem statischen Luftdruck erzeugt die Anzeige, die als angezeigte Fluggeschwindigkeit bekannt ist. Wie beim Höhenmesser gibt es weitere Faktoren, die bei der Messung der Fluggeschwindigkeit in allen Flugphasen berücksichtigt werden müssen. Diese können zu ungenauen Messwerten oder Anzeigen führen, die für den Piloten in einer bestimmten Situation nicht hilfreich sind. Bei analogen Fahrtmessern werden die Faktoren oft durch ausgeklügelte Mechanismen im Inneren des Gehäuses und auf dem Zifferblatt des Instruments kompensiert. Bei digitalen Fluginstrumenten können Berechnungen im ADC durchgeführt werden, sodass die gewünschte genaue Anzeige angezeigt wird.
Während das Verhältnis zwischen Stauluftdruck und statischem Luftdruck die Grundlage für die meisten Fluggeschwindigkeitsangaben ist, kann es genauer sein. Die kalibrierte Fluggeschwindigkeit berücksichtigt Fehler aufgrund von Positionsfehlern der Pitot-Aufnehmer. Es korrigiert auch die nichtlineare Natur des statischen Pitot-Druckunterschieds, wenn er auf einer linearen Skala angezeigt wird. Analoge Fluggeschwindigkeitsanzeiger werden mit einem Korrekturdiagramm geliefert, das einen Querverweis der angezeigten Fluggeschwindigkeit auf die kalibrierte Fluggeschwindigkeit für verschiedene Flugbedingungen ermöglicht. Diese Unterschiede sind typischerweise sehr gering und werden oft ignoriert. Bei digitalen Instrumenten werden diese Korrekturen im ADC durchgeführt.
Noch wichtiger ist, dass die angezeigte Fluggeschwindigkeit nicht die Temperatur- und Luftdruckunterschiede berücksichtigt, die erforderlich sind, um die wahre Fluggeschwindigkeit anzuzeigen. Diese Faktoren wirken sich stark auf die Fluggeschwindigkeitsanzeige aus. Die wahre Fluggeschwindigkeit ist daher die gleiche wie die angezeigte Fluggeschwindigkeit, wenn normale Tagesbedingungen herrschen. Aber wenn sich die atmosphärische Temperatur oder der atmosphärische Druck ändert, ändert sich die Beziehung zwischen dem Stauluftdruck und dem statischen Druck. Analoge Fluggeschwindigkeitsinstrumente umfassen häufig bimetallische Temperaturkompensationsvorrichtungen, die die Verbindungsbewegung zwischen der Membran und der Zeigerbewegung verändern können. Es kann sich auch ein Aneroid im Gehäuse des Fahrtmessers befinden, das nicht standardmäßige Drücke kompensieren kann. Alternativ gibt es echte Fluggeschwindigkeitsanzeiger, die es dem Piloten ermöglichen, Temperatur- und Druckvariablen manuell mit externen Knöpfen auf der Instrumentenskala einzustellen.
Digitale Fluginstrumentensysteme führen alle Berechnungen für die wahre Fluggeschwindigkeit im ADC durch. Stauluft aus dem Staurohr und statische Luft aus der statischen Entlüftung(en) werden in den Erfassungsteil des Computers geleitet. Temperaturinformationen werden ebenfalls eingegeben. Diese Informationen können manipuliert und Berechnungen durchgeführt werden, sodass ein echter Fluggeschwindigkeitswert digital zur Anzeige an das Cockpit gesendet werden kann. Siehe Abbildung für die Anzeige von Fluggeschwindigkeitsinformationen auf dem primären Flugdisplay eines Kleinflugzeugs. Beachten Sie, dass sich die Fluggeschwindigkeitsanzeige ähnlich wie in der Standard-T-Konfiguration eines analogen Cockpits direkt links von der Anzeige des künstlichen Horizonts befindet.
Komplikationen bestehen weiterhin, wenn Fluggeschwindigkeitsangaben und Betriebsbeschränkungen berücksichtigt werden. Es ist sehr wichtig zu verhindern, dass Hochgeschwindigkeitsflugzeuge schneller als die Schallgeschwindigkeit fliegen, wenn sie nicht dafür ausgelegt sind. Selbst wenn sich ein Flugzeug der Schallgeschwindigkeit nähert, können bestimmte Teile der Flugzeugzelle Luftströmungen ausgesetzt sein, die diese überschreiten. Das Problem dabei ist, dass sich nahe der Schallgeschwindigkeit Stoßwellen entwickeln können, die die Flugsteuerung beeinträchtigen und in einigen Fällen das Flugzeug buchstäblich auseinanderreißen können, wenn es nicht für Überschallluftstrom ausgelegt ist. Eine weitere Komplikation besteht darin, dass sich die Schallgeschwindigkeit mit Höhe und Temperatur ändert. Eine sichere wahre Fluggeschwindigkeit auf Meereshöhe könnte das Flugzeug aufgrund der geringeren Schallgeschwindigkeit in der Höhe gefährden.
Um sich vor diesen Gefahren zu schützen, überwachen die Piloten die Fluggeschwindigkeit genau. Während der Zertifizierungsflugtests wird für das Flugzeug eine maximal zulässige Geschwindigkeit festgelegt. Diese Geschwindigkeit ist als kritische Machzahl oder Mcrit bekannt. Mach ist ein Begriff für die Schallgeschwindigkeit. Die kritische Machzahl wird als Dezimalzahl von Mach ausgedrückt, z. B. 0,8 Mach. Dies bedeutet 8/10 der Schallgeschwindigkeit, unabhängig davon, wie hoch die tatsächliche Schallgeschwindigkeit in einer bestimmten Höhe ist.
Viele Hochleistungsflugzeuge sind mit einem Machmeter zur Überwachung von Mcrit ausgestattet. Das Machmeter ist im Wesentlichen ein Fluggeschwindigkeitsinstrument, das in Bezug auf Mach auf dem Zifferblatt kalibriert ist. Es gibt verschiedene Skalen für Unterschall- und Überschallflugzeuge. Zusätzlich zur Stauluft-/Statikluft-Membrananordnung enthalten Machmeter auch eine Höhenmessmembran. Es passt die Eingabe an den Zeiger an, sodass Änderungen der Schallgeschwindigkeit aufgrund der Höhe in die Anzeige integriert werden. Dieses Zwei-in-Eins-Instrument enthält separate Mechanismen zur Anzeige der Fluggeschwindigkeit und der Machzahl. Ein weißer Standardzeiger wird verwendet, um die Fluggeschwindigkeit in Knoten auf einer Skala anzuzeigen. Ein rot-weiß gestreifter Zeiger wird unabhängig angetrieben und gegen die Machzahlskala abgelesen, um die maximal zulässige Geschwindigkeit zu überwachen.
