Wendezeiger

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Wendezeiger und Kugellibelle
Ein Wendezeiger (engl. turn coordinator oder früher turn and bank indicator) ist ein Kreiselinstrument, das die Winkelgeschwindigkeit des Flugzeugs um die Hochachse (engl. rate of turn)in Grad pro Sekunde anzeigt.

Der Wendezeiger war anfänglich das zentrale Instrument bei Ausrüstungen für den Instrumentenflug. Es wurde mit einem zweiten Instrument, der Kugellibelle, kombiniert.

Wendezeiger

Aufbau

Datei:Turn indicator innen.png
halbkardanische Aufhängung

Der Wendezeiger basiert auf einem halbkardanisch aufgehängten Kreisel, d.h. er besitzt nur zwei Freiheitsgrade. Sowohl beim neueren Turn Coordinator wie auch beim älteren Turn and Bank Indikator ist die die Achse des Kreisels parallel zur Flugzeugquerachse gelagert. Beim Turn Coordinator ist der Kreisel in einem flachen Winkel von 30° zur Flugzeuglängsachse gekippt montiert. Deshalb reagiert der ältere Turn and Bank Indikator mit der horizontale Montierung des Kreisels nur auf eine Drehung um die Hochachse (engl. rate of turn), wogegen der neuere Turn Coordinator zusätzlich die Rollrate (engl. rate of roll) anzeigt.

Funktionsweise

Sobald das Flugzeug eine Kurve fliegt, überträgt sich die Winkelgeschwindigkeit des Flugzeuges auf den Kreisel. Der Drehimpuls des Kreisels erfährt dadurch eine Änderung pro Zeit (Änderungsrate). Zwischen der vom Flugzeug aufgeprägten Winkelgeschwindigkeit ωS, dem Drehimpuls des Kreisels und der zugehörigen Änderungsrate des Drehimpulses (resultierendes Drehmoment M) gilt der folgende Zusammenhang

[math]\vec M = \vec \omega_S \times \vec L[/math]

Weil der Betrag des Drehimpulses L beibehalten wird, muss das Drehmoment proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Flugzeuges sein. Dieses Drehmoment wird über einen Mechanismus gemessen und auf einen Zeiger übertragen. Dieser Zeiger hat die Form eines Flugzeuges.

Kugellibelle

Aufbau

Die Libelle ist ein mit Flüssigkeit gefülltes, gekrümmtes Glasröhrchen, in dem sich eine Stahlkugel hin und her bewegen kann. Die Kugel strebt, durch die Flüssigkeit gebremst, gegen den tiefsten Punkt im lokalen Gravitationsfeld, d.h. die Kugel zeigt die Richtung des Scheinlotes an.

Funktionsweise

Wendezeiger im Schiebeflug
Die Libelle zeigt an, wie sauber eine Kurve geflogen wird. Die Kugel in der Libelle bleibt zwischen den beiden senkrechten Hilfslinien stehen, wenn das im Flugzeug messbare Gravitationsfeld, das sich aus dem Feld der Erde und dem Trägheitsfeld zusammen setzt, normal zur Querachse des Flugzeuges steht. Dann steht die Auftriebskraft auf das Flugzeug ebenfalls normal zur Querachse. Wenn die Kugel sich ausserhalb der beiden Markierungen befindet, macht das Flugzeug entweder eine Schiebekurve (engl. skid) oder eine Schmierkurve (engl. slip).

Berührt die Flügelspitze des Flugzeugsymbols rechts oder links die Markierung, fliegt man mit einer Winkelgeschwindigkeit von 3 Grad/ Sek. bzw. 360° in 2 min (engl. standard rate of turn). Das Flugzeug macht also in zwei Minuten einen Vollkreis und dreht sich dabei einmal um seine eigene Achse.

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

  • Götsch, Ernst - Luftfahrzeugtechnik, Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8
  • 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