Ziemia jest ogromnym magnesem, wirującym w kosmosie, otoczonym polem magnetycznym złożonym z niewidzialnych linii strumienia. Linie te opuszczają powierzchnię na magnetycznym biegunie północnym i ponownie wchodzą na magnetyczny biegun południowy.

Linie strumienia magnetycznego mają dwie ważne cechy: każdy magnes, który może się swobodnie obracać, będzie się z nimi wyrównać, a prąd elektryczny jest indukowany w każdym przecięciu, który je przecina. Większość kierunkowskazów zainstalowanych w samolotach wykorzystuje jedną z tych dwóch cech.

7.3.1 Kompas magnetyczny #

Jednym z najstarszych i najprostszych narzędzi do wskazywania kierunku jest kompas magnetyczny. Jest to również jeden z podstawowych instrumentów wymaganych przez tytuł 14 Kodeksu Przepisów Federalnych (14 CFR) Część 91 zarówno dla lotu VFR, jak i IFR.

Magnes to kawałek materiału, zwykle metal zawierający żelazo, który przyciąga i utrzymuje linie strumienia magnetycznego. Niezależnie od wielkości, każdy magnes ma dwa bieguny: północ i południe. Kiedy jeden magnes jest umieszczony w polu innego, bieguny w przeciwieństwie do siebie przyciągają się nawzajem i podobnie jak bieguny się odpychają. Kompas magnetyczny samolotu ma dwa małe magnesy przymocowane do metalowego pływaka uszczelnionego wewnątrz miski przezroczystego płynu kompasowego podobnego do nafty. Skala zwana kartą, zwana kartą, jest owinięta wokół pływaka i oglądana przez szklane okno z linią lubbber na niej. Karta jest oznaczona literami reprezentującymi kierunki kardynalne, północ, wschód, południe i zachód oraz liczba dla każdego 30° między tymi literami. Ostatnie „0” jest pominięte w tych kierunkach. Na przykład 3 = 30°, 6 = 60° i 33 = 330°. Między literami i cyframi są długie i krótkie znaki podziałki, każdy długi znak reprezentujący 10° i każdy krótki znak reprezentujący 5°.

Zespół pływaka i karty ma pośrodku hartowany stalowy oś, który wbija się w specjalny, sprężynowy, twardy szklany kubek ze szkła. Wyporność pływaka usuwa większość ciężaru z osi, a płyn tłumi oscylację pływaka i karty. Ten montaż typu klejnotowo-pivot umożliwia swobodę obracania się i pochylania pływaka do około 18 ° kąta przechylenia. Przy bardziej stromych kątach zbocza wskazania kompasu są nieregularne i nieprzewidywalne.

Obudowa kompasu jest całkowicie pełna płynu kompasowego. Aby zapobiec uszkodzeniu lub wyciekowi, gdy płyn rozszerza się i kurczy wraz ze zmianami temperatury, tył obudowy kompasu jest uszczelniony elastyczną membraną lub metalowym mieszkiem w niektórych kompasach.

Magnesy wyrównują się z polem magnetycznym Ziemi, a pilot odczytuje kierunek na skali naprzeciw linii Lubbera. Zauważ, że na rysunku 7-31 pilot widzi kartę kompasu z tyłu. Kiedy pilot leci na północ, jak pokazuje kompas, wschód jest w prawo pilotów. Na karcie „33”, która reprezentuje 330° (na zachód od północy), znajduje się na prawo od północy. Powodem tego pozornego wstecznego podziału jest to, że karta pozostaje nieruchoma, a obudowa kompasu i pilot odwracają się, zawsze oglądając kartę z tyłu.

Zespół kompensatora zamontowany na górze lub na dole kompasu umożliwia technikowi konserwacji lotnictwa (AMT) wytworzenie pola magnetycznego wewnątrz obudowy kompasu, które niweluje wpływ lokalnych zewnętrznych pól magnetycznych. Ma to na celu skorygowanie błędu odchylenia. Zespół kompensatora ma dwa wałki, których końce mają szczeliny śrubokrętowe dostępne z przodu kompasu. Każdy wał obraca jeden lub dwa małe magnesy kompensacyjne. Koniec jednego wału jest oznaczony E-W, a jego magnesy wpływają na kompas, gdy statek powietrzny jest skierowany na wschód lub zachód. Drugi wał jest oznaczony N-S, a jego magnesy wpływają na kompas, gdy statek powietrzny jest skierowany na północ lub na południe.

7.3.2 Błędy indukowane kompasem magnetycznym #

Kompas magnetyczny jest najprostszym instrumentem w panelu, ale podlega wielu błędom, które należy wziąć pod uwagę. Zmienność: Ziemia obraca się wokół swojej osi geograficznej; Mapy i wykresy są rysowane za pomocą meridianów długości geograficznej, które przechodzą przez bieguny geograficzne. Kierunki mierzone od biegunów geograficznych nazywane są prawdziwymi kierunkami. Magnetyczny biegun północny, do którego wskazuje kompas magnetyczny, nie jest kolokowany z geograficznym biegunem północnym, ale znajduje się w odległości około 1300 mil; Kierunki mierzone z biegunów magnetycznych nazywane są kierunkami magnetycznymi. W nawigacji powietrznej różnica między kierunkami prawdziwym a magnetycznym nazywana jest zmiennością. Ta sama różnica kątowa w geodezji i nawigacji lądowej nazywa się deklinacją.

Rysunek 7-32 pokazuje linie izogoniczne, które identyfikują liczbę stopni zmienności w ich obszarze. Linia, która przechodzi w pobliżu Chicago, nazywa się Line Agonic. Wszędzie wzdłuż tej linii oba bieguny są wyrównane i nie ma zmienności.

Latając na przykład w rejonie Waszyngtonu, zmienność wynosi 10° na zachód. Jeśli pilot chce latać prawdziwym kursem na południe (180°), należy dodać do tego zmienność, co skutkuje magnetycznym przebiegiem 190° do lotu. Latając w rejonie Los Angeles w Kalifornii, zmienność wynosi 14° na wschód. Aby przelecieć tam prawdziwym kursem 180°, pilot musiałby odjąć zmienność i przelecieć kursem magnetycznym 166°. Błąd zmienności nie zmienia się wraz z kursem statku powietrznego; Tak samo jest wszędzie wzdłuż linii izogonskiej. Odchylenie: magnesy w kompasie wyrównują się z dowolnym polem magnetycznym. Lokalne pola magnetyczne w statku powietrznym spowodowane przez prąd elektryczny przepływający w konstrukcji, w pobliskim okablowaniu lub jakiejkolwiek namagnesowanej części konstrukcji, kolidują z polem magnetycznym Ziemi i powodują błąd kompasu zwany odchyleniem.

Odchylenie, w przeciwieństwie do zmienności, jest różne w każdym nagłówku, ale nie ma na nią wpływu położenie geograficzne. Błąd zmienności nie może być zmniejszony ani zmieniony, ale błąd odchylenia można zminimalizować, gdy AMT wykonuje zadanie konserwacji znane jako „Swingowanie kompasu”.

Większość lotnisk ma różę kompasową, która jest serią linii zaznaczonych na rampie lub na obszarze rozbiegu konserwacji, gdzie nie ma zakłóceń magnetycznych. Linie zorientowane na północ magnetyczną są malowane co 30°, jak pokazano na rysunku 7-33.

AMT wyrównuje statek powietrzny na każdej pozycji magnetycznej i dostosowuje magnesy kompensacyjne, aby zminimalizować różnicę między wskaźnikiem kompasu a rzeczywistym kursem magnetycznym samolotu. Każdy błąd, którego nie można usunąć, jest rejestrowany na karcie korekcji kompasu, jak na rysunku 7-34, i umieszczany w posiadaczu karty w pobliżu kompasu. Pilot może taksować samolotem do róży kompasu i manewrować samolotem do nagłówków określonych przez AMT; Jednak tylko AMT może wyregulować kompas lub uzupełnić kartę korekty kompasu.

Korekty zmienności i odchylenia muszą być zastosowane we właściwej kolejności, zaczynając od pożądanego przebiegu. Krok 1: Określ kurs magnetyczny. Przebieg prawdziwy (180°) ± zmienność (+10°) = kurs magnetyczny (190°).

Przebieg magnetyczny (190°) jest kierowany, jeśli nie ma błędu odchylenia, który należy zastosować. Krok 2: Określ kurs kompasu. Kurs magnetyczny (190°) ± odchylenie (–2°, od karty korekty) = kurs kompasu (188°). Dlatego, aby sterować prawdziwym kursem 180°, pilot miałby podążać za kompasem 188°.

Aby znaleźć prawdziwy kurs, który jest wykonywany, gdy znany jest kurs kompasu: kurs kompasu ± odchylenie = kurs magnetyczny ± zmienność = kurs prawdziwy. Błędy zanurzania: uważa się, że linie strumienia magnetycznego opuszczają Ziemię na magnetycznym biegunie północnym i wchodzą na magnetyczny biegun południowy. W obu lokalizacjach linie są prostopadłe do powierzchni Ziemi. Na równiku magnetycznym, który znajduje się w połowie między biegunami, linie są równoległe do powierzchni. Magnesy w kompasie wyrównują się z tym polem, a w pobliżu biegunów zanurzają lub przechylają pływak i karta. Pływak jest wyważany z małą masą kompensującą zanurzenie, aby tłumić efekty zanurzenia podczas pracy na średnich szerokościach półkuli północnej. Ten spadek (i waga) powoduje dwa bardzo zauważalne błędy: błąd skrętu na północy i błąd przyspieszenia.

Naciąganie pionowej składowej pola magnetycznego Ziemi powoduje błąd skrętu na północ, który jest widoczny na kierunku północ lub południe. Kiedy samolot lecący na kierunku północ skręca w kierunku wschodnim, samolot skręca w prawo, a karta kompasu przechyla się w prawo. Pionowa składowa pola magnetycznego Ziemi ciągnie północny koniec magnesu w prawo, a pływak obraca się, powodując obrót karty w kierunku zachodnim, w kierunku przeciwnym do kierunku skrętu. [Figure 7-35]

Jeśli skręt jest wykonywany z północy na zachód, samolot przechyla się w lewo, a karta kompasu przechyla się w dół po lewej stronie. Pole magnetyczne ciągnie się na końcu magnesu, co powoduje, że karta obraca się w kierunku wschodnim. To wskazanie jest ponownie przeciwne do kierunku, w którym jest wykonywany skręt. Zasadą tego błędu jest: podczas rozpoczynania skrętu z kursu na północ, wskazanie kompasu pozostaje w tyle za zakrętem.

Kiedy samolot leci w kierunku południowym i rozpoczyna skręt w kierunku wschodnim, pole magnetyczne Ziemi przyciąga koniec magnesu, który obraca kartę w kierunku wschodnim, w tym samym kierunku, w którym odbywa się skręt. Jeśli skręt jest wykonywany z południa na zachód, pociągnięcie magnetyczne zaczyna obracać kartę w kierunku zachodu – ponownie w tym samym kierunku, w którym odbywa się zakręt. Zasadą tego błędu jest: podczas rozpoczynania skrętu z kursu na południe, wskazanie kompasu prowadzi turę.

W przypadku błędu przyspieszenia ciężar korekcji zapadu powoduje, że koniec pływaka i karta oznaczona N (koniec poszukiwania południa) jest cięższy niż przeciwny koniec. Gdy samolot leci ze stałą prędkością na kierunku wschodnim lub zachodnim, pływak i karta są równe. Efekty zanurzenia magnetycznego i waga są w przybliżeniu równe. Jeśli statek powietrzny przyspieszy w kierunku wschodnim [Figure 7-36], bezwładność ciężaru utrzymuje jego koniec pływaka z powrotem, a karta obraca się w kierunku północnym. Gdy tylko prędkość samolotu się ustabilizuje, karta powraca do wschodniego wskaźnika. Jeśli podczas lotu w tym kierunku na wschód samolot zwalnia, bezwładność powoduje przesunięcie ciężaru do przodu, a karta obraca się w kierunku południa, aż prędkość ponownie się ustabilizuje.

Podczas lotu na nagłówek na zachód dzieją się te same rzeczy. Mnemonicą efektu błędu przyspieszenia jest słowo „ands” (przyspieszenie — północ, opóźnienie — południe). Przyspieszenie powoduje wskazanie w kierunku północnym; Zwalnianie powoduje wskazanie w kierunku południowym.

7.3.3 Błąd oscylacji #

Oscylacja jest kombinacją wszystkich innych błędów i powoduje, że karta kompasu kołysze się w tę iz powrotem wokół kursu. Podczas ustawiania wskaźnika kursu żyroskopowego, aby zgadzać się z kompasem magnetycznym, użyj średniego wskaźnika między wahaniami.

7.3.4 Kompas magnetyczny karty pionowej karty #

Kompas typu pływającego z magnesem nie tylko ma wszystkie opisane błędy, ale także nadaje się do zdezorientowanego odczytu. Łatwo jest rozpocząć skręt w złym kierunku, ponieważ jego karta pojawia się do tyłu. Wschód jest na tym, czego pilot spodziewał się, że będzie to West Side. Kompas magnetyczny z kartą pionową eliminuje niektóre błędy i zamieszanie. Tarcza tego kompasu jest stopniowana z literami reprezentującymi kierunki kardynalne, cyfry co 30°, a znaczniki co 5°. Tarcza jest obracana za pomocą zestawu kół zębatych z magnesu zamontowanego na wale, a nos symbolicznego samolotu na szkle instrumentu reprezentuje linię lubbber do odczytu kursu samolotu z tarczy. Prądy wirowe indukowane do kubka tłumiącego aluminium wilgoci lub zmniejszają oscylację magnesu. [Figure 7-37]

7.3.5 Opóźnienia lub przewody #

Podczas rozpoczynania zakrętu z kierunku północnego kompas pozostaje w tyle za zakrętem. Podczas rozpoczynania skrętu z kierunku południowego kompas prowadzi zakręt.

7.3.6 Tłumienie prądu wirowego #

Zmniejszona amplituda oscylacji przez oddziaływanie pól magnetycznych. W przypadku pionowego kompasu magnetycznego karty, strumień z oscylującego magnesu stałego wytwarza prądy wirowe w tarczy tłumiącej lub kielichu. Strumień magnetyczny wytwarzany przez prądy wirowe przeciwstawia się strumieniowi z magnesu trwałego i zmniejsza oscylacje.