Wendezeiger
Ein Wendezeiger (engl. Turn Coordinator oder früher Turn and Bank Indicator) ist ein elektrisch angetriebenes Kreiselinstrument. Es dient zur Anzeige der Drehrichtung und zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Flugzeugs um die Hochachse (engl. rate of turn). Die Anzeige erfolgt in Grad pro Sekunde.
Der Wendezeiger war anfänglich das zentrale Instrument bei Ausrüstungen für den Instrumentenflug. Es wurde mit einem zweiten Instrument, der Kugellibelle kombiniert. Hierdurch wird die Qualität der Kurvenkoordination angezeigt.
Wendezeiger
Aufbau
Der Wendezeiger basiert auf einem halbkardanisch aufgehängten Kreisel, der nur zwei Freiheitsgrade besitzt. Beim Wendezeiger ist die Kreiselachse parallel zur Flugzeugquerachse gelagert. Dieses gilt für den neueren Turn Coordinator (links) wie auch für den älteren Turn and Bank Indikator (rechts).
Beide Geräte unterscheiden sich dadurch, dass bei dem neueren Gerät, dem Turn Coordinator, der Kreisel in einem flachen Winkel von 30° zur Flugzeuglängsachse gekippt montiert ist.
Der ältere Turn and Bank Indikator besitzt eine horizontale Montierung des Kreisels. In diesem Fall erlaubt die Präzession lediglich die Anzeige der Drehung um die Hochachse (engl. rate of turn). Dagegen kann der neuere Turn Coordinator zusätzlich die Rollrate (engl. rate of roll) anzeigen.
Funktionsweise
Wenn das Luftfahrzeug eine Kurve fliegt und sich das Flugzeug also um die Hochachse dreht, kippt die Drehachse des Kreisels auf Grund der Präzession. Diese Kippbewegung, die von der Kurvengeschwindigkeit abhängig ist, wird durch einen Zeiger angezeigt.
Je nach Kreiselpräzessionsrate neigt sich dabei das Flugzeugsymbol des Wendekoordinators nach links oder rechts. Je schneller die Winkelgeschwindigkeit ist, desto größer sind auch die Kreiselpräzession und die Querneigung des Flugzeugsymbols.
Bei einem Ausfall des künstlichen Horizonts kann mit dem Wendezeiger zumindest eine der beiden Achsen ersetzt werden. In Kombination mit dem Höhenmesser und dem Variometer können noch immer wichtige Informationen über die Fluglage abgeleitet werden.
Kugellibelle
Aufbau
Die Libelle, auch "Inklinometer", ist ein mit Flüssigkeit gefülltes, gekrümmtes Glasröhrchen, in dem sich eine Stahlkugel hin und her bewegen kann. Die Kugel in der Libelle zeigt die Richtung des Scheinlotes, d.h. die vektorielle Summe aus Zentrifugalkraft und Schwerkraft, an.
Funktionsweise
Durch die Libelle ist eine Beurteilung möglich, wie sauber eine Kurve geflogen wird, d.h. wie gut der Kurvenflug "koordiniert" ist. Die Kugel in der Libelle bleibt zwischen den beiden senkrechten Hilfslinien stehen, wenn sich die im Kurvenflug auftretenden Kräfte gerade ausgleichen und das Luftfahrzeug somit eine koordinierte Kurve fliegt. Wenn die Kugel sich außerhalb der beiden Markierungen befindet, macht das Flugzeug entweder eine Schiebekurve (engl. skid) (Bank-Lage zu gering) oder eine Schmierkurve (engl. slip) (Bank-Lage zu groß).
Wenn die Flächenspitze des Flugzeugsymbols rechts oder links die Markierung berührt, fliegt man mit einer Drehgeschwindigkeit von 3 Grad/ Sek. bzw. 360° in 2 min (engl. standard rate of turn). Das Flugzeug macht also in zwei Minuten einen Vollkreis. Die Kugellibelle sollte dabei immer genau in der Mitte stehen, da das Flugzeug sonst schiebt (nach außen) oder schmiert (nach innen).
Zusammenspiel beider Teilinstrumente
Es ergibt Sinn, dass diese beiden Instrumente zusammengefasst worden sind. Beide zusammen sagen etwas über das Kurvenverhalten im dreidimensionalen Raum aus. Wie aus den nebenstehenden Grafiken ersichtlich ist, kann bei gleicher Kurvengeschwindigkeit um die Hochachse (Flugzeugsymbol nach re geneigt) entweder eine koordinierte Kurve oder aber ein Slip (Libellenball in diesem Beispiel re) oder Skid (Libellenball in diesem Beispiel li) geflogen werden. Dieses führt dann bei Nichtbeachtung evtl. zu einem Spiralsturz (engl.spin).
Um solch unkoordinierte Kurven zu vermeiden, muss der Pilot im Kurvenflug bei Abweichung des Balls von der Mitte " in den Ball " treten, d.h. in das Seitenruder treten, das der Lage des Balls entspricht.
mögliche Gefahren
Der Turn Coordinator hat, wie oben beschrieben einen um 30° schräg montierten Kreisel. Das bedeutet, dass das Gerät sowohl das Rollen als auch einen Turn anzeigen kann. Wenn das Flugzeug rollt, ist die Anzeige des Turn Coordinators proportional zur Rollrate, nicht aber proportional zur Turnrate. Wenn das Flugzeug das Rollen beendet hat, zeigt das Gerät wieder die Turnrate an.
Piloten, die mit diesem Prinzip nicht vertraut sind, könnten Schwierigkeiten haben mit der Benutzung des Turn Coordinators, indem sie beispielsweise eine Rollanzeige sehen, diese aber als eine Turnanzeige interpretieren.
Literatur
- Rod Machados´s Privat Pilot Handbook Chapter 2, Aerodynamics - The wing is the thing 2001
- Rod Machados´s Instrument Pilot´s Survival Manual 1998, ISBN 0-9631229-0-8
- Peter Dogan - Instrument Flight Training Manual 1999, ISBN 0-916413-26-8
- Jeppesen Sanderson - Privat Pilot Manual 2001, 0-88487-238-6