MŰSZERTAN

Miután az ember beült a repülőbe, jópár műszert lát maga előtt.

 
Itt négy alapműszert láthatunk, amiknek a működésére mindjárt kitérünk:

• Sebességmérő: A levegőhöz viszonyított sebességet méri.
• Magasságmérő: A repülési magasságot mutatja, a levegő nyomása alapján. Mivel a légnyomás óránként változik, felszállás előtt mindig nullára kell állítanunk a műszert.
• Variométer: Az emelkedés és süllyedés sebességét adja meg méter per másodpercben. Innen látjuk, hogy épp emelkedünk vagy süllyedünk.
• Mágneses iránytű: A repülési irányt adja meg a Föld mágneses sarkpontjához képest.

Nézzük őket sorban működés szerint:

Magasságmérő

Itt egy új fogalommal kell megismerkednünk, de nem vészes. Statikus nyomás, mindenki tanulta fizikából, elevenítsük fel egy kicsit.
Környezeti nyomásnak is hívják, a levegő különböző magasságokban különböző sűrűségű, felfele egyre ritkább, egyre kisebb a nyomás (egyre kisebb a fölötte levő levegőoszlop ami lefele nyomja). A Föld a gravitációja segítségével tartja a levegőt maga körül, meg szerencsére minket is, meg mindent aminek tömege van. 2000 méteren 20 százalékkal kevesebb levegő van mint idelent, 5000 méteren meg már csak a fele. Itt már megterhelő lehet a levegővétel, így 4000 méter fölött kötelező az oxigénpalack használata a repülésben. A víz alatt a nyomás lefele haladva sokkal gyorsabban növekszik, elég 10 méter mélyre menni, ott már kétszer akkora nyomás hat ránk. Ha elengedünk egy léggömböt, a belsejében fix mennyiségű hélium van, elkezd emelkedni. Mivel kívül egyre kisebb nyomás hat a felületére, ahogy egyre magasabbra ér, elkezd tágulni. Egy bizonyos magasságon már akkorára kéne tágulnia, amit a gumi nem bír, és szétdurran, ezért nem jutnak ki az űrbe.
Ezt a táguló hatást használja ki a magasságmérő. Egy rugalmas szelencében fix mennyiségű levegő van, és ahogy megyünk felfele, ez tágul, és mozgatja a magasságmérő tűjét. A műszerbe csak a környezeti nyomást kell bevezetni, amihez a törzs oldalán vannak pici lukak. Ezeket nem szabad letakarni, bepiszkolni, mert megkergülnek a műszerek.
A magasságmérő nem más mint egy barométer, az aktuális nyomást is kiírja felül a kis ablakban kilopascalban. Mivel a levegő nyomása napközben változhat (ettől lesznek a szelek is), felszállás előtt a nulla értékre kell állítanunk a magasságmérőt.

Magassági fogalmak:

• AMSL:Tengerszint feletti magasság (Above Mean Sea Level)
• AGL:    Terep feletti magasság (Above Ground Level)
• QFE:    Reptérre átszámított légnyomás
• QNH:    Tengerszintre átszámított légnyomás 

sebességmérő

Kicsit bonyolultabb, két cső megy bele. Itt a statikus nyomás mellett meg kell ismernünk a dinamikus nyomást is. Tegyük ki a kezünket menet közben a kocsi ablakán, tartsuk tenyerünket függőlegesen. Valami nyomja hátrafele, minél gyorsabban megyünk, annál jobban. Ez a dinamikus nyomás. A repülőn a dinamikus nyomást az orrában elhelyezett cső (Pitot-Prandtl cső, továbbiakban Pitot cső) vezeti a műszerhez.
Pitot cső:

1:  Össznyomás, 2: Statikus nyomás. (a kettő különbsége lesz a dinamikus nyomás)

Azért kell az orrába lennie, mert itt még nem zavar be a gép körüli áramlás. A repülő a levegőhöz képest mért sebességet tudja mérni ezzel a sebességmérővel, ami azért jó, mert a sebességhatárokat a levegőhöz képest kell betartani, nem a földhöz képest. Képzeljük el, hogy a repülőnek kell egy minimális sebesség, hogy repülni tudjon. Ez vitorlázórepülőnél 60-70 km/óra szokott lenni, ez alatt a repcsi dugóhúzóba esik, mert kevesebb erő emeli felfele, mint amennyi húzza lefele. A papírrepülőt is el kell hajítanunk valamilyen sebességgel, hogy repülni tudjon, ha csak elengedjük, leesik. Ha fent 70 km¬/órás szél fúj, és a repülő is 70-el megy a szembeszél fele, akkor a földről úgy tűnik, hogy a gép megállt a levegőben, de a sebességmérő a gépben 70-et mutat. Ezért kell, hogy a levegőhöz képesti sebességet mutassa a műszer. Sokszor láthatunk madarakat is egyhelyben vitorlázni, ekkor ők is olyan gyorsan repülnek, mint ahogy a szembeszél. A sebességmérő nagyobb magasságokban elkezd csalni a ritkuló levegő miatt, de ezzel egyelőre nem kell foglalkoznunk. A sebességmérő mutatója a kocsikkal ellentétben nem csak 3/4ed kört tesz meg, hanem akár több mint másfelet is, mert így pontosabban leolvasható a kis mérete ellenére is. A magasságmérő igen lomha, ha a pontos magasságra vagyunk kívácsiak, megkopogtathatjuk finoman.
 
 

Venturi csöves sebességmérő. Ez nem a műszer működésében, hanem a nyomásértékek „kinyerésében” különbözik. Mivel a Pitot cső kis sebességnél csak kis nyomáskülönbséget nyújt, ezért ezekben az esetekben, ahol kis repülősebesség van, venturi csöves (elszívásos) sebességmérőt alkalmazunk, mert ott kis sebességnél (40-160 km/h) nagyobb a nyomáskülönbség.
Az elszívásos sebességmérőnél a Venturi cső által keltett szívást a műszerházba (kék), a statikus nyomást (sárga) pedig a szelencébe vezetik. Itt is be kell tartani azt a szabályt, hogy a venturi cső középvonalának az áramlás irányával megegyezőnek kell lennie. Innetől kezdve a működése ugyanaz, mint a Pitot csöves sebességmérőnek.

Variométer

A variométer hasonlóképp működik mint a sebességmérő, csak a dinamikus nyomás helyett egy kiegyenlítő tartály van rákötve. Ha a repülőgép emelkedik, a környezeti nyomás csökken, a kiegyenlítő tartályból levegő áramlik a szelencébe, a mutató kitér plusz irányban, emelkedést jelez. Ha most nem emelkedik tovább a repülő, a mutatónak vissza kell állni nullára, erre szolgál a kapilláris nyílás (kis furat), amin keresztül a nyomás idővel kiegyenlítődik a műszer háza és a szelence között. Ha ez a furat nem lenne, sima magasságmérőként működne, ha nagyobb lenne, akkor hamar kiegyenlítődne a szelencében és a műszerben a nyomás és folyton nullát mutatna. Ha a repülő süllyed, fordítva működik, a környezeti nyomás nő, és a szelence összemegy, és a mutató a mínusz fele megy el.
Ha folyamatosan emelkedünk állandó sebességgel, a folyamat állandósul, és a környezeti nyomás csökkenését a kapilláris miatt követi a kiegyenlítő tartály nyomása is, és a mutató fixen megáll pl. 3m/sec-nál, ha egy jó termiket találunk. Működési elvénél fogva ez a műszer is késik, ma már van elektromos verziója is, az gyorsabb.
 
 

Torlólapos variométer

A kisgépes sportrepülésben (főleg a vitorlázórepülésben) nagy hátrányt jelent, hogy a Vidi szelencés variométernek (mint minden szelencés műszernek) nagy a késése. Ezért dolgoztak ki egy érzékenyebb, jóval kisebb késésű variométert (bár ez is késik kb. 1-2 sec.-ot).
A torlólapos (torlólapátos, zászlós) variométer egy gyűrűhöz hasonló kamrában mozgó torlólapból áll, amely egy közös tengelyen lévő mutatót mozgat. A torlólap két részre osztja a kamrát: Az egyik részbe a statikus nyomást (rajzon jobboldalt), míg a másik felébe a kiegyenlítő tartály nyomását vezetjük (a rajzon baloldalt). A mutatót visszatartó rugók tartják 0 állásban, a kapilláris szerepét pedig a torlólap és a gyűrű fala közötti hézag tölti be.
Amikor a gép emelkedni kezd, a statikus nyomás csökken, a kettéosztott kamrában keletkezett nyomáskülönbség folytán a torlólap elmozdul (nagyobb felöl a kisebb felé), és magával viszi a mutatót is.
A résen az emelkedés alatt folyamatos a nyomáskiegyenlítődés, de teljesen kiegyenlítődni csak akkor tud, ha a gép vízszintesen repül.

A Pitot csöves gép nyomáshálózata:
Ahol a:
Kék nyíl az össznyomást jelöli, a
Sárga nyíl pedig a statikus nyomást.

 



Szelencés műszerek hibái:
Műszerhibák:
- a műszer szerkezeti, kivitelezési pontatlanságából adódó mérési hibák,
- a szelence hőtágulásából adódó hiba,
- a szelence anyagának (foszfor-bronz) rugalmasságának megváltozása öregedés, „anyagfáradás” miatt.
- késési hibák a tehetetlenség miatt.
- Módszerbeli, időjárási hibák (szélbefújások, időjárás miatti légnyomásváltozások).

Pörgettyűs műszerek

A Pörgettyűs műszerek alapelve a következő:
Ha egy testet gyorsan megpörgetünk valamelyik tengelye körül, egyre stabilabb lesz és nehéz lesz kitéríteni erre a tengelyre merőlegesen. Kb. ezért nem dőlünk el a biciklivel, motorral menet közben. Ha a repülőben villanymotorral megpörgetünk egy kis kereket, ami megfelelően fel van függesztve, az megtartja függőlegességét akkor is, amikor a repülőt a fordulóban bedöntjük. Ennél kicsit bonyolultabb a szerkezet, de nagyjából így működik.
A tankönyvben ez úgy van megfogalmazva, hogy: „Pörgettyűnek azt a viszonylag súlyos, magas fordulatszámmal (20.000-50.000 fod./perc) pörgő testet nevezzük, mely úgy van felfüggesztve, hogy a forgástengelye a térben megtartja helyzetét”.
Pörgettyűből létezik egy, kettő és három szabadságfokú. Ez azt jelenti, hogy hány tengely körül tud a pörgettyű szabadon forogni.

Elfordulásjelző: Az a pálcika, ami jobbra-balra imbolyog. Ebben is van pörgettyű, ami a függőleges tengely körüli elfordulás mértékét (szögsebesség), és irányát jelzi. Csak akkor működik, ha van akksi a gépben, és be van kapcsolva.
Működése a két szabadságfokú pörgettyű tulajdonságain alapszik. Ezt csak a műszerrepülésnél kell használni, ezért ne is bonyolodjunk itt bele.


Golyó: olyan, mint egy fordított vízmérték, csak ebben nem buborék van, hanem csillapító lében egy golyó. Ennek a feladata, hogy lásd, ha a gépre ható erők nem a függőleges tengellyel párhuzamosan hatnak rá. Magyarán, lásd, ha csúszik, ha dugózik, stb.

Repülés közben arra kell törekedni, hogy a golyó mindig középen legyen. Fordulóban is, és repülés közben is.
Rövid szabály: golyó fele lépni, ellene csűrni. (a golyó fél a pedáltól )
Ha kint van a golyó valamelyik oldalon, te választod ki, hogy most a bedöntésen korrigálsz, vagy belépsz arra az oldalra, ahol a golyó van, vagy mindkettő. 

Fönt, a bal oldali fényképen van egy „elfordulásjelző és golyó” viszont látszik, hogy a Messerschmitten ez kombinálva van a műhorizonttal.

Műhorizont   

A műhorizont a műszerrepülés egyik legfontosabb műszere. Segítségével meg tudjuk állapítani a repülőgépnek a látóhatárhoz viszonyított helyzetét. Működése a három szabadságfokú pörgettyű mozgástörvényein alapszik. A pörgettyű forgástengelye a műhorizontnál függőleges, így segítségével a repülőgép hossz és kereszttengelyének helyzetét állapíthatjuk meg a vízszintes síkhoz viszonyítva (vagyis a repülési irányt nem képes jelezni).

A műhorizontok lehetnek hidraulikus, pneumatikus és elektromos meghajtásúak.
A műhorizontok kétféle szerelésűek lehetnek:
Az egyik fajtánál a horizontot jelölő vonal fixen van rögzítve, a műszer repülő-sziluettje ehhez képest mozdul el.
A másik fajta műhorizontnál a repülőgép-sziluett van rögzítve a műszerfalon (A számlap közepén, vízszintesen), ehhez képest mozdul el a „föld és ég” sziluett.

A műhorizontoknak van egy rögzítő szerkezetük (arretálójuk), amely segítségével a földön, vagy a levegőben, amikor használata nem szükséges, rögzítjük a kereteket, egyúttal ezzel lehet a műhorizontot alaphelyzetbe állítani.

Ha a műhorizont nincs bekapcsolva, akkor rögzített állapotban kell lennie. Ha be van kapcsolva, akkor a rögzítést fel kell oldani, még akkor is, ha csak a földön gurulunk, mert a nagy fordulatszámmal működő pörgettyű csapágyai elgörbülhetnek, beverődhetnek, és rövid időn belül használhatatlanná válhatnak.

Repülés közben azért kell 0 variométer állás és vízszintes szárnyak mellett az arretálást (rögzítést) feloldani, mert a mutató ahhoz az alaphelyzethez mutatja a gép helyzetét a levegőben, melynél a műhorizontot feloldottuk.

Iránytű

Ezt mindenki ismeri, a nulla fok észak, a 180 dél, és egy kör 360 fok. Körözés közben késik a tehetetlenségénél fogva, de nem is ezt kell nézni termikelésnél. Navigációhoz ma már GPS-t használunk, de nem árt figyelnünk, mert az elektronika megtréfálhat, de a Föld mágnese tere nem szokott elromlani.

 

Irányok
Ha a térképen lévő helyünkhöz viszonyítjuk:
Észak:        000 fok
Kelet:         090 fok
Dél:        180 fok
Nyugat:    270 fok   

Ha a géphez viszonítjuk:
Gép orra felé:        12 óra
Jobb szárny felé:    03 óra
Hátunk mögött:    06 óra
Bal szárny felé:    09 óra
(de persze pontosítva használható az összes idő)


Folyadékos mágneses iránytű (IL-2-ben a szovjet típusokban a gyakori)
Az iránytűházban (7) több, egymás mellé helyezett, azonos pólusú rúdmágnes van (3) egy irídium tűcsapon (8) zafír vagy achát csészében (9) felerősítve. A rúd¬mágneseket egy alumínium, vagy réz iránytűrózsa veszi körül (2) (hogy oldalról lehessen olvasni), amin 5°-ként bejelölt vonalak vannak, 30°-ként számokkal kiegészítve. A fő égtájak betűvel vannak kiírva. Mindez a műszerház oldalán lévő műanyag ablakán olvasható le (1), amin van egy függőleges vörös vonal, amit útvonalindexnek nevezünk.
Az irídium tűcsapon forgó mágnest folyadék csillapítja mozgásában (6), ami általában ligroin. A házban lévő membrán (5) a folyadék hőmérsékletváltozására történő térfogatváltozását egyenlíti ki.
Az iránytű alján, a repülőgép deviációja (mágneses zavarás – lsd. Lent) miatt kompenzáló mágneseket (4) építenek be, hogy az eltérést csökkentsék.
Némelyik iránytűn található egy (függőleges) forgatható körtárcsa, amin az irányszöget állíthatjuk be emlékeztetőnek.
Az iránytű alkatrészei nem mágnesezhető anyagokból készülnek, a műszerfalra történő felerősítésük is rézcsavarokkal történik. Mint ahogy az összes műszer.

Az iránytű hibái:
- A földet is (mint minden mágnest) mágneses erővonalak veszik körül. A mágneses észak azonban nem esik egybe a földrajzi északkal. Azt a szöget, amelyet a mágneses délkör síkja a földrajzi délkör síkjával bezár, mágneses eltérítésnek (deklinációnak) nevezzük. Ez lehet Keleti (+) vagy Nyugati (-), és fokokban fejezzük ki. A föld különböző pontjain a deklináció nem egyforma, és évenként keveset változik.
- Egy felfüggesztett iránytű az É-i féltekén az É-i végével, a D-i féltekén a D-i végével a horizont alá hajlik (A mágneses erővonalak nem párhuzamosak a föld síkjával. Ezt a szöget, melyet a fel¬füg-gesz¬tett iránytű a vízszintes síkkal bezár, mágneses lehajlásnak (inklinációnak) nevezzük. Hazánkban az inkli¬náció értéke kb. 63,5°, az egyenlítőn 0°. A mágneses lehajlást ellensúllyal kompenzálják (10).
- A repülőgépbe épített mágneses iránytűre a repülőgép vas és acél alkatrészei eltérítő hatással vannak, ezért nem mutatja pontosan a mágneses irányt, attól egy keveset eltér (deviációnak nevezzük). Ezt kompenzálással csökkentik (műanyag csavarhúzóval, szakember végzi), vagy amit nem lehet, azt grafikonon, vagy táblázaton a repülőgép műszerfalán helyezzük el.

- A folyadékos mágneses iránytű 20°-os bedöntésig jelez pontosan, azt követően kiakad. (Szerkezeti felépítés miatt). Ha a bedöntést megszüntetjük, akkor az iránytű újra mutatja a helyes irányt (de várjuk meg, amíg megállapodik egy helyen).
- Az inklináció kompenzálására beépített súly (ami nálunk a Déli felén van) számos pontatlanságot okoz. A repülőgép gyorsulásakor, lassulásakor a tehetetlensége miatt mutat eltérő értéket. Fordulóból való kivétel miatt ugyanezen tehetetlenség miatt lendül tovább a pontos értéktől. Mindazonáltal meg kell jegyezni, hogy ezek az eltérések vagy rövid ideig hatnak, vagy igen csekély méretűek, tehát csak nagy távolságú repüléseknél jelenthetnek gondot.
 

Hosszdőlés mérő

A hosszdőlés mérő feladata a gép repülési szögének mérése. Ahol van műhorizont, ott ez szinte felesleges, hasznát csak abban az esetben veszik, ha a műhorizont (mondjuk elektromos hiba miatt) használhatatlan.
A műszer működési elve végtelenül egyszerű: Az üreges belső térben folyadék van (amit a hátsó kis tartály „táplál”). Az elől lévő skálán a folyadék szintje aszerint mozog, amekkora a dőlési szög.

 
Gyorsulásjelző (accelerometer)

Ha a repülés közben hirtelen emelkedést, süllyedést vagy fordulót kezdünk, akkor a repülőgépre és a repülővezetőre a centrifugális erő is hatást gyakorol. A gyorsulásjelzőről a repülőgép függőleges tengelye irányában keletkezett erők eredőjét olvashatjuk le.

Az ábrán látható egy házi készítésű gyorsulásmérő. Némelyik repülőgépben ennél azért bonyolultabb szerkezet van, de az alapelvének megértésére ez is tökéletes. A szerkezetben található egy súly, ami csak a repülőgép függőleges tengelyének irányában képes elmozdulni. Erre a súlyra is ugyanazok a nehézségi erők hatnak, mit a repülőgépre.

Az elmozdulás mértéke a gyorsulástól függ (földön állva 1 G-t kell mutatnia). Ezt az elmozdulást különféle mechanikai megoldásokkal kivezetik a mutatóhoz. A skálán leolvasható a „G” érték (G= Gravitáció hányszorosa). Ha a botot előrenyomod, akkor negatív G, ha húzod, akkor pozitív G terhelés éri a gépet. 0 G-t úgy lehet elérni, hogy enyhe emelkedési szakaszban addig nyomod a botot, amíg a mutató 0-t mutat. Ekkor a kabinban súlytalanság van.

A mutató maga előtt tol két, un. úszó mutatókat is (sárga mutatók), amik mindig a legnagyobb értéket mutatják. Az egyik úszó mutató a pozitív, a másik a negatív G-t jelzi (ellenőrizni lehet, hogy túl lett-e terhelve a repülőgépgép repülés közben, vagy nem). Ezt egy nyomógombbal lehet lenullázni. Ez a műszer +10 -4 G gyorsulást képes mérni. Amint látható, a műszeren itt nem a 0 az alaphelyzet, hanem az 1... ez elsőre furcsa lehet :)