De aarde is een enorme magneet, die in de ruimte draait, omgeven door een magnetisch veld dat bestaat uit onzichtbare lijnen van flux. Deze lijnen verlaten het oppervlak bij de magnetische noordpool en komen weer binnen bij de magnetische zuidpool.

Lijnen van magnetische flux hebben twee belangrijke kenmerken: elke magneet die vrij is om te draaien, zal ermee uitlijnen en een elektrische stroom wordt in elke geleider die over hen snijdt, geïnduceerd. De meeste richtingaanwijzers die in vliegtuigen zijn geïnstalleerd, maken gebruik van een van deze twee kenmerken.

7.3.1 Magnetisch kompas #

Een van de oudste en eenvoudigste instrumenten om richting aan te geven, is het magnetische kompas. Het is ook een van de basisinstrumenten die vereist zijn door titel 14 van de Code of Federal Regulations (14 CFR) Part 91 voor zowel VFR- als IFR-vluchten.

Een magneet is een stuk materiaal, meestal een metaal dat ijzer bevat, dat lijnen van magnetische flux aantrekt en vasthoudt. Ongeacht de grootte heeft elke magneet twee polen: Noord en Zuid. Wanneer een magneet in het veld van een andere magneet wordt geplaatst, trekken de ongelijke polen elkaar aan, en zoals palen afstoten. Een magnetisch kompas van een vliegtuig heeft twee kleine magneten die zijn bevestigd aan een metalen vlotter verzegeld in een kom met heldere kompasvloeistof vergelijkbaar met kerosine. Een gegradueerde weegschaal, een kaart genaamd, wordt om de praalwagen gewikkeld en door een glazen raam bekeken met een lubberlijn eroverheen. De kaart is gemarkeerd met letters die de hoofdrichtingen vertegenwoordigen, noord, oost, zuid en west, en een cijfer voor elke 30 ° tussen deze letters. De laatste “0” wordt weggelaten uit deze richtingen. Bijvoorbeeld 3 = 30°, 6 = 60° en 33 = 330°. Er zijn lange en korte afstudeermarkeringen tussen de letters en cijfers, waarbij elk lang merkteken 10° vertegenwoordigt en elk kort merkteken 5° vertegenwoordigt.

De vlotter- en kaartassemblage heeft een gehard stalen draaipunt in het midden dat in een speciale, veerbelaste, harde glazen juwelenbeker rijdt. Het drijfvermogen van de vlotter neemt het grootste deel van het gewicht van het draaipunt af en de vloeistof dempt de oscillatie van de vlotter en kaart. Deze montage met juwelen en pivots maakt de vlottervrijheid mogelijk om te draaien en te kantelen tot een hoek van ongeveer 18° van de bank. Bij steilere oeverhoeken zijn de kompasaanduidingen grillig en onvoorspelbaar.

De kompasbehuizing zit volledig vol met kompasvloeistof. Om schade of lekkage te voorkomen wanneer de vloeistof uitzet en samentrekt met temperatuurveranderingen, wordt de achterkant van de kompasbehuizing afgedicht met een flexibel membraan, of met een metalen balg in sommige kompassen.

De magneten zijn uitgelijnd met het magnetische veld van de aarde en de piloot leest de richting op de schaal tegenover de Lubber-lijn. Merk op dat in figuur 7-31 de piloot de kompaskaart vanaf de achterkant ziet. Wanneer de piloot naar het noorden vliegt zoals het kompas laat zien, is het oosten aan de piloten rechts. Op de kaart staat “33”, die 330 ° (ten westen van het noorden) vertegenwoordigt, rechts van het noorden. De reden voor deze schijnbare achterwaartse graduatie is dat de kaart stil blijft staan, en de kompasbehuizing en de piloot draaien eromheen, waarbij ze de kaart altijd vanaf de achterkant bekijken.

Een compensatorsamenstel dat aan de boven- of onderkant van het kompas is gemonteerd, stelt een luchtvaartonderhoudstechnicus (AMT) in staat om een magnetisch veld in het kompashuis te creëren dat de invloed van lokale buitenmagnetische velden opheft. Dit wordt gedaan om te corrigeren voor een afwijkingsfout. Het compensatorsamenstel heeft twee assen waarvan de uiteinden schroevendraaiersleuven hebben die toegankelijk zijn vanaf de voorkant van het kompas. Elke as draait een of twee kleine compenserende magneten. Het uiteinde van een schacht is gemarkeerd met E-W en de magneten beïnvloeden het kompas wanneer het vliegtuig naar het oosten of westen wordt gericht. De andere schacht is gemarkeerd met N-S en de magneten beïnvloeden het kompas wanneer het vliegtuig naar het noorden of zuiden wordt gericht.

7.3.2 Magnetisch kompas veroorzaakte fouten #

Het magnetische kompas is het eenvoudigste instrument in het paneel, maar het is onderhevig aan een aantal fouten waarmee rekening moet worden gehouden. Variatie: de aarde draait om zijn geografische as; Kaarten en grafieken worden getekend met behulp van lengtemeridianen die door de geografische palen gaan. Richtingen gemeten vanaf de geografische polen worden echte richtingen genoemd. De magnetische noordpool waarnaar de magnetische kompaspunten zijn, is niet samengevoegd met de geografische noordpool, maar is ongeveer 1.300 mijl verderop; Richtingen gemeten vanaf de magnetische polen worden magnetische richtingen genoemd. In luchtnavigatie wordt het verschil tussen echte en magnetische richtingen variatie genoemd. Ditzelfde hoekverschil in landmeetkunde en landnavigatie wordt declinatie genoemd.

Figuur 7-32 toont de isogonische lijnen die het aantal graden van variatie in hun gebied identificeren. De lijn die in de buurt van Chicago passeert, wordt de Agonic-lijn genoemd. Overal langs deze lijn zijn de twee polen uitgelijnd en er is geen variatie.

Vliegend in het gebied van Washington, D.C., bijvoorbeeld, is de variatie 10° West. Als een piloot een echte zuidelijke koers (180°) wil vliegen, moet de variatie hieraan worden toegevoegd, wat resulteert in een magnetische koers van 190° om te vliegen. Vliegend in het gebied Los Angeles, Californië, is de variatie 14° oost. Om daar een echte koers van 180° te vliegen, zou de piloot de variatie moeten aftrekken en een magnetische koers van 166° moeten vliegen. De variatiefout verandert niet met de kop van het vliegtuig; Het is overal hetzelfde langs de isogonische lijn. Afwijking: De magneten in een kompas worden uitgelijnd met elk magnetisch veld. Lokale magnetische velden in een vliegtuig veroorzaakt door elektrische stroom die in de structuur vloeit, in nabijgelegen bedrading of een gemagnetiseerd deel van de structuur, conflicteert met het magnetische veld van de aarde en veroorzaakt een kompasfout die afwijking wordt genoemd.

Afwijking is, in tegenstelling tot variatie, op elke kop anders, maar wordt niet beïnvloed door de geografische locatie. Variatiefout kan niet worden verminderd of gewijzigd, maar afwijkingsfout kan worden geminimaliseerd wanneer een AMT de onderhoudstaak uitvoert die bekend staat als ‘swinging the compass’.

De meeste luchthavens hebben een kompasroos, een reeks lijnen die zijn gemarkeerd op een oprit of onderhoudsaanloopgebied waar geen magnetische interferentie is. Lijnen, georiënteerd op magnetisch noorden, worden elke 30° geverfd, zoals weergegeven in figuur 7-33.

De AMT lijnt het vliegtuig uit op elke magnetische koers en past de compenserende magneten aan om het verschil tussen de kompasaanduiding en de werkelijke magnetische koers van het vliegtuig te minimaliseren. Elke fout die niet kan worden verwijderd, wordt geregistreerd op een kompascorrectiekaart, zoals die in figuur 7-34, en in een kaarthouder in de buurt van het kompas geplaatst. De piloot kan het vliegtuig naar de kompasroos taxiën en het vliegtuig manoeuvreren naar de door de AMT voorgeschreven rubrieken; Alleen de AMT kan echter het kompas aanpassen of de kompascorrectiekaart voltooien.

De correcties voor variatie en afwijking moeten in de juiste volgorde worden toegepast, uitgaande van de ware koers die gewenst is. Stap 1: Bepaal de magnetische koers. True Cursus (180°) ± Variatie (+10°) = Magnetisch verloop (190°).

De magnetische koers (190°) wordt gestuurd als er geen afwijkingsfout is die moet worden toegepast. Stap 2: Bepaal de kompascursus. Magnetische koers (190°) ± afwijking (–2°, van correctiekaart) = kompascursus (188°). Daarom zou de piloot, om een echte koers van 180° te sturen, een kompascursus van 188° volgen.

Om de ware koers te vinden die wordt gevlogen wanneer de kompascursus bekend is: kompascursus ± afwijking = magnetische cursus ± variatie = ware cursus. DIP-fouten: de lijnen van de magnetische flux worden geacht de aarde op de magnetische noordpool te verlaten en binnen te komen op de magnetische zuidpool. Op beide plaatsen staan de lijnen loodrecht op het aardoppervlak. Op de magnetische evenaar, die halverwege tussen de polen ligt, zijn de lijnen evenwijdig aan het oppervlak. De magneten in een kompas komen overeen met dit veld, en bij de polen duiken of kantelen ze de vlotter en kaart. De vlotter is gebalanceerd met een klein dip-compenserend gewicht, om de effecten van dip te dempen bij het werken op de middelste breedtegraden van het noordelijk halfrond. Deze dip (en gewicht) veroorzaakt twee zeer opvallende fouten: noorderlingsfout en acceleratiefout.

De aantrekkingskracht van de verticale component van het magnetische veld van de aarde veroorzaakt een noordelijke draaifout, wat duidelijk is op een kop van het noorden of zuiden. Wanneer een vliegtuig dat op een kop van het noorden vliegt een bocht naar het oosten maakt, slaat het vliegtuig naar rechts en de kompaskaart kantelt naar rechts. De verticale component van het magnetische veld van de aarde trekt het noordse zoekpunt van de magneet naar rechts en de vlotter draait, waardoor de kaart naar het westen draait, de richting in de richting van de richting waarin de bocht wordt gemaakt. [Figure 7-35]

Als de bocht van noord naar west wordt gemaakt, loopt het vliegtuig naar links en kantelt de kompaskaart aan de linkerkant. Het magnetische veld trekt aan het uiteinde van de magneet waardoor de kaart naar het oosten draait. Deze indicatie is weer tegengesteld aan de richting waarin de bocht wordt gemaakt. De regel voor deze fout is: bij het starten van een afslag vanuit een noordelijke kop, blijft de kompasaanduiding achter bij de bocht.

Wanneer een vliegtuig op een koers van het zuiden vliegt en een bocht naar het oosten begint, trekt het magnetische veld van de aarde aan het uiteinde van de magneet die de kaart naar het oosten draait, in dezelfde richting waarin de bocht wordt gemaakt. Als de bocht vanuit het zuiden naar het westen wordt gemaakt, begint de magnetische trek de kaart die naar het westen draait – opnieuw, in dezelfde richting waarin de bocht wordt gemaakt. De regel voor deze fout is: bij het starten van een afslag vanuit een zuidelijke kop, leidt de kompasaanduiding de bocht.

Bij acceleratiefout zorgt het dip-correctiegewicht ervoor dat het uiteinde van de vlotter en de kaart gemarkeerd N (het Zuid-zoekende uiteinde) zwaarder zijn dan het andere uiteinde. Wanneer het vliegtuig met een constante snelheid op een kop van oost of west vliegt, is de vlotter en kaart waterpas. De effecten van magnetische dip en het gewicht zijn ongeveer gelijk. Als het vliegtuig versnelt op een kop van Oost [Figure 7-36], de traagheid van het gewicht houdt het uiteinde van de vlotter terug en de kaart draait naar het noorden. Zodra de snelheid van het vliegtuig zich stabiliseert, zwaait de kaart terug naar de oostelijke indicatie. Als het vliegtuig tijdens het vliegen op deze oostelijke koers vertraagt, zorgt de traagheid ervoor dat het gewicht vooruit beweegt en draait de kaart naar het zuiden totdat de snelheid weer stabiliseert.

Als je op een kop van West vliegt, gebeuren dezelfde dingen. Een geheugensteuntje voor het effect van acceleratiefout is het woord “ens” (versnelling – noord, vertraging – zuid). Versnelling veroorzaakt een indicatie naar het noorden; Vertraging veroorzaakt een indicatie naar het zuiden.

7.3.3 Oscillatiefout #

Oscillatie is een combinatie van alle andere fouten, en het resulteert in de kompaskaart die heen en weer zwaait rond de koers die wordt gevlogen. Gebruik bij het instellen van de gyroscopische koersindicator om het eens te zijn met het magnetische kompas de gemiddelde indicatie tussen de zwaaien.

7.3.4 De Vertical Card Magnetic Compass #

Het zwevende magneettype kompas heeft niet alleen alle zojuist beschreven fouten, maar leent zich ook voor verwarde lectuur. Het is gemakkelijk om een bocht in de verkeerde richting te beginnen omdat de kaart achteruit verschijnt. Oost is op wat de piloot zou verwachten aan de westkant. Het magnetisch kompas van de verticale kaart elimineert enkele van de fouten en verwarring. De wijzerplaat van dit kompas is gegradueerd met letters die de hoofdrichtingen vertegenwoordigen, cijfers elke 30° en vinkjes elke 5°. De wijzerplaat wordt gedraaid door een set tandwielen van de op de as gemonteerde magneet en de neus van het symbolische vliegtuig op het instrumentglas vertegenwoordigt de lubberlijn voor het aflezen van de koers van het vliegtuig vanaf de wijzerplaat. Wervelstromen geïnduceerd in een aluminium-dempende beker vochtig of afnemende oscillatie van de magneet. [Figure 7-37]

7.3.5 Lags of leads #

Bij het starten van een bocht vanuit een noordelijke koers blijft het kompas achter bij de bocht. Bij het starten van een bocht vanuit een zuidelijke kop, leidt het kompas de bocht.

7.3.6 Eddy stroomdemping #

De verminderde amplitude van oscillaties door de interactie van magnetische velden. In het geval van een magnetisch kompas met verticale kaart, produceert de flux van de oscillerende permanente magneet wervelstromen in een dempingsschijf of beker. De magnetische flux die door de wervelstromen wordt geproduceerd, is tegen de flux van de permanente magneet en vermindert de oscillaties.