Кіріспе
Авиацияда ұшақ компасымен бұрылыстар – ұшақта тек магниттік компастың көрсеткіштерімен бағытталған түрде жасалатын бұрылыстар.
Сипаттама
Ұшақтағы магниттік компас ұшақтың ағымдағы магниттік бағытын көрсетеді, яғни Жердің шамамен солтүстік-оңтүстікке бағытталған геомагниттік өрісіне қатысты ұшақтың бағытталған орналасуын. Компас бұрылыс аяқталғанда ұшақ қажетті бағытта қозғалып жатқанын тексеру үшін қолданылуы мүмкін. Аспаптың ерекшеліктері мен Жердің магниттік полюсінің орналасуы магниттік компасты навигация үшін пайдаланғанда бірнеше маңызды шектеулер тудырады. Осы шектеулерді білетін ұшқыш компасты тиімді пайдалана алады. Компас электрлік, вакуумдық немесе пито-статикалық жүйелердің істен шығуына қарамастан жұмыс істеуін жалғастырады. Магниттік компасты негізгі анықтама аспабы ретінде пайдаланатын «компаспен бұрылу» қазіргі заманғы ұшақтарда стандартты тәжірибе емес. Компаспен бұрылу әдетте бағытты анықтағыш гироскоптың немесе басқа навигациялық аспаптардың имитациялық немесе нақты ақаулары кезінде орындалады. Магниттік компас, компас қозғалмаса және жерде болғанда, қарапайым аспап болып табылады. Бірақ ұшаққа орнатылған магниттік компас ұшу кезінде компастың бұрылу қателігіне ұшырауы мүмкін. Ұшқыштар магниттік компасты пайдаланғанда осы қателіктерді ескеруі керек. Магниттік компастың бағыт көрсетудегі көптеген қателіктері оның құрылысына байланысты. Ұшақ компасы – магниттелген таяқша бекітілген инверттік (кері) ыдыстан тұрады. Ыдыс төмен үйкеліспен қозғалатын осьте тепе-теңдікте ұсталады. Ыдыс және ось жиынтығы қышқыл емес керосинмен толтырылған корпусқа орналасқан. Магниттелген таяқша жиынтықты жергілікті геомагниттік өріспен бағыттауға бейім. Таяқша компастың көрінетін ыдысын айналдырады. Ыдыстың сыртқы бетінде магниттік бағытты көрсету үшін белгілер бар. Ұшақ (және компастың корпусы) бұрылғанда, ыдыс магниттік тартылыс күшінің әсерінен Жерге қатысты белгілі бір деңгейде тұрақты болып қалады. Қорыта айтқанда, ұшақ тұрақты ыдыстың айнала бұрылуға болады. Гиростабилизацияланған компаспен (немесе бағыт көрсетушімен) ұшқан кезде магниттік компастың көрсеткіштерін тек тік және тегіс, жылдамдатылмаған ұшу кезінде оқу стандартты тәжірибе болып табылады. Осы көрсеткіш гиростабилизацияланған компасты орнату үшін қолданылады. Гирокомпас бұрылғанда дұрыс көрсетсе, магниттік компасты бұрылғанда дұрыс оқу мүмкін емес. Сондықтан ұшқыш бұрылғанда магниттік компасты назарға алмайды, бірақ тік және тегіс, жылдамдатылмаған ұшу кезінде оны мерзімді түрде тексереді.
Компас қателері
Егер ұшақ тұрақты, түзу және жылдамдығы өзгермейтін ұшу режимінде болмаса, магниттік компастың көрсеткіштеріне әртүрлі қателіктер әсер етеді.
Қисық шектері
Компас конструкциясының шектеуі – теңгерімдеу ыдысының тірегі, айналу нүктесіне жалғанған, көптеген компастарда ыдыстың корпустың қабырғасына тиіп бұрын шамамен 18 градусқа дейін еңкеюіне мүмкіндік береді. Мұндай жағдайда ыдыстың айналу мүмкіндігі жоғалады және компастың дұрыс жұмыс істеуі күмәнді болады.
Магниттік батырма
Екінші шектеу – магниттік батырма. Компас дискісі геомагниттік өріспен сәйкестеніп, солтүстік жарты шарда солтүстік магниттік полюске қарай, ал оңтүстік жарты шарда оңтүстік магниттік полюске қарай иелінеді. Экваторда бұл қателік мардымсыз. Ұшақ екі полюске жақындаған сайын батырма қатесі күшейеді, нәтижесінде компастың сенімділігі төмендеп, оның тіреу нүктесі 18 градустан асып кетеді. Магниттік батырма – магниттік полюстердің төмен қарай тарту күшінен туындайды және полюстерге жақын жерде ең жоғары болады. Бұл төмен қарайғы күштің әсерін азайту үшін компас дискісінің ауырлық орталығы тіреу нүктесінің астында орналасқан. Дегенмен, полярлық аймақтарда компастың қателіктеріне байланысты оны пайдалану дерлік мүмкін емес. Тұрақты, тік және тегіс ұшу кезінде магниттік батырманың әсері ескерілмейді. Бірақ, ұшақ жылдамдығын арттырғанда немесе жаңа бағытқа бұрылғанда келесі екі ереже қолданылады: Біріншіден, шығыс немесе батыс бағытында ұшақ жылдамдығын арттырса, дискінің ауырлық орталығы тіреу нүктесінен қалыс қалып, алға қарай иелінеді. Магниттік батырма салдарынан компас солтүстік жарты шарда солтүстікке қарай, ал оңтүстік жарты шарда оңтүстікке қарай бұрылғандай көрінеді. Ұшақ жылдамдығын азайтатын болса, компас солтүстік жарты шарда оңтүстікке, ал оңтүстік жарты шарда солтүстікке қарай бұрылғандай көрінеді. Ұшақ өз жылдамдығына жеткенде қателік жойылады және магниттік компас дұрыс бағытты көрсетеді. Солтүстік жарты шар ұшқыштары мұны ANDS есімдігімен есте сақтайды: жылдамдықты солтүстікке арттыру, оңтүстікке баяулату. Оңтүстік жарты шарда ұшу кезінде керісінше болады. Бұл қателік, ұшақ тікелей солтүстікке немесе оңтүстікке қарай жылдамдығын арттырғанда немесе азайтатын кезде жойылады. Екіншіден, солтүстік бағытында ұшақ шығысқа немесе батысқа бұрылса, магнит компас ұшақтың нақты бағытынан кейінірек көрсетіледі. Ұшақ шығысқа немесе батысқа жақындаған сайын бұл кейінірек қалу азайды және шығыс немесе батыс бағытында шамамен дұрыс болады. Ұшақ оңтүстікке бұрылса, магниттік компастың көрсеткіші ұшақтың нақты бағытынан алға шығады. Оңтүстіктен шығысқа немесе батысқа бұрылғанда компас ұшақтың нақты бағытынан алға шығады, ұшақ шығысқа немесе батысқа жақындаған сайын бұл алға шығу азайды, ал ұшақ солтүстікке бұрылғанда кейінірек қалады. Бұл үйлесімді бұрылыста ұшақтың және компастың бұрылуының нәтижесінде болады. Магниттің солтүстік полюсі бұрылыс кезінде Жердің магнит өрісіне тартылады. Бұл компастың бұрыштық орын ауыстыруына әкеледі. Алға/кейін қалу мөлшері ұшақтың ендігіне шамамен тең болады. (30° солтүстік ендіктегі ұшақ солтүстікке бұрылғанда 30° төмен, ал оңтүстікке бұрылғанда 30° жоғары көрсетуі керек). Бұл ереже стандартты жылдамдықпен бұрылуға емес, 15°-18° бұрышпен бұрылуға негізделген, бұл жеңіл ұшақтардың әдеттегі жылдамдықтарында стандартты жылдамдықпен бұрылуға тең келеді. Ұшқыштар қауымдастығы бұл ережені Солтүстік жарты шарда есте сақтау үшін UNOS (солтүстікке қарай төмендету, оңтүстікке қарай көтеру) есімдігін пайдаланады. Оңтүстік жарты шарда ONUS есімдігі қолданылады. Солтүстік жарты шарда қолданылатын басқа есімдіктер: NOSE (Солтүстік қарама-қарсы, Оңтүстік асыра айту), OSUN (Оңтүстікке асыру, Солтүстікке төмендету) және Оңтүстік алға шығады, Солтүстік кейін қалады. Бұл есімдіктер Оңтүстік жарты шарда кері қолданылады.
First, when on an easterly or westerly heading and the aircraft accelerates, the center of gravity of the bowl lags behind the pivot, making it tilt forwards. Because of magnetic dip the compass will show a false turn towards the north if in the northern hemisphere or vice versa a false turn towards the south if in the southern hemisphere. Also if the aircraft is decelerated the compass will show a false turn towards the south in the northern hemisphere and false turn towards the north in the southern hemisphere. The error is neutralized when the aircraft has reached its velocity and the magnetic compass will then read the proper heading. Pilots in the northern hemisphere remember this by the mnemonic ANDS: accelerate north, decelerate south. The opposite occurs when flying in the southern hemisphere. This error is eliminated while accelerating or decelerating on a heading of exactly North or exactly South. Second, when on a northerly heading and a turn towards the east or west is made, the magnet causes the compass to lag behind the actual heading the aircraft is flying through. This lag will slowly diminish as the aircraft approaches either east or west and will be approximately correct when on an east or west heading. When the aircraft turns further towards South, the magnetic compass needle will tend to lead the actual heading of the aircraft. When a turn is made from south to an east or west heading the compass will lead the actual heading the aircraft is flying through, it will diminish as the aircraft approaches either east or west, and it will lag as the aircraft turns further towards North. This happens in a coordinated turn because of the bank of the aircraft and resulting bank of the compass. The North seeking pole of the magnet is pulled towards the Earth's magnetic field in the turn. This results in an angular displacement of the compass. The magnitude of the lead/lag will be approximately equal to the aircraft's latitude. (An aircraft at 30° north latitude will need to undershoot 30° while turning directly north, and overshoot 30° while turning directly south). This guideline is based not on a standard rate turn, but on a bank angle of 15° 18°, which would equal a standard rate turn at the airspeeds typical of light aircraft. The pilot community uses the mnemonic UNOS (undershoot North overshoot South) to memorize this rule in the Northern hemisphere. In the Southern hemisphere the mnemonic ONUS is used. Other mnemonics used in the northern hemisphere are NOSE (North Opposite, South Exaggerates), OSUN (Overshoot South, Undershoot North), and South Leads, North Lags. These are reversed in the Southern hemisphere.
Стандартты бағамен компасты бұрауы
Стандартты бұрылу жылдамдығы – ұшақтың екі минут (120 секунд) ішінде 360 градусқа айналуын қамтамасыз ететін стандартталған жылдамдық. Стандартты бұрылу жылдамдығы бұрылыс координаторында немесе бұрылыс сырғанау көрсеткішінде (turn slip indicator) көрсетіледі. Аспаптық ережелер бойынша ұшу кезінде жасалатын барлық бұрылыстар стандартты бұрылу жылдамдығымен, бірақ 30 градустан аспайтын қисайтумен (bank) орындалуы тиіс. Вакуумдық аспаптардың (бағыттық гироскоп, күй индикаторы сияқты) істен шығуы жағдайында, жаңа бағытқа өту уақыты есептеледі: мысалы, ұшақ 060 градус бағытта ұшып бара жатса, және 360 градусқа бұрылу қажет болса, бұрылыс 60 градусқа тең болады. Стандартты бұрылу жылдамдығы 120 секундта 360 градусқа тең болғандықтан, ұшаққа сол жаққа 20 секундтық стандартты бұрылу жылдамдығы қажет. Бұрылыс координаторы немесе бұрылыс сырғанау көрсеткіші сияқты электрлік аспаптардың істен шығуы жағдайында, стандартты жылдамдықпен бұрылыс жасау үшін бұрылыс бұрышын анықтауға келесі формула көмектеседі: Стандартты жылдамдықпен бұрылыс бұрышын есептеу үшін әуе жылдамдығын білу қажет. Әуе жылдамдығын пайдалану ережесі бойынша, әуе жылдамдығының соңғы цифры алынып тасталып, 5 саны қосылады. Мысалы, егер әуе жылдамдығы 90 түйін болса, қисайту бұрышы (9+5=) 14 градусқа тең болады. 122 түйін үшін (12+5=) 17 градусқа тең болады. Географиялық ендік – компастың максималды алға немесе артқа қарай ығысуы. Келесі түсіндірмелер солтүстік жарты шарға қатысты. Мысалы, 45°С ендікте ұшып бара жатқан ұшақ, шығыстан немесе батыстан солтүстікке қарай стандартты жылдамдықпен бұрылыс жасаса, ұшқыш компас 45 градусқа жеткенде, сондай-ақ бұрылыс бұрышының жартысынан кейін бұрылыстан шығуды бастауы керек. (Шығыстан солтүстікке қарай 90 түйінде 0+45+7=52) Ұшқыш компас 52 градусты көрсеткенде, тура ұшуға және солтүстік бағытына өтуді бастайды. (Батыстан солтүстікке қарай 90 түйінде (360-45-7=308) жылдамдығымен. Ұшқыш ұшақты компастан алынған 308 градусқа қарай бұра бастайды, солтүстік бағыты бойынша ұшады. Батыстан оңтүстікке қарай бұрылыс жасағанда, ұшқыш компас 45 градус минус жарты бұрыш көрсеткенде ұшақты бұрылыстан шығаруы керек (батыстан оңтүстікке қарай 90 түйінде 180-45+7=142, шығыстан оңтүстікке қарай 180+45-7=218). Мысалдардан көретініміздей, шығыстан немесе батыстан солтүстікке бұрылу кезінде, ұшақтың бұрылыстан шығу уақытын есептеу үшін қолданылатын бұрылыс бұрышы солтүстіктен ең алыс нүктеден басталуы керек. Керісінше, шығыстан немесе батыстан оңтүстікке бұрылу үшін бұрылыс бұрышы оңтүстікке жақын немесе оңтүстікке қарай бұрылу үшін градус санын азайту үшін есептеледі. Әдетте, ұшқыштар осы бұрылыстарды жартылай стандартты бұрылыстармен орындайды. Бұл қисайту бұрышын есептелген қисайту бұрышының жартысына дейін азайтады. Бұрылыстар жартылай стандартты жылдамдықпен жасалса, ендік компастың қателігін тек жартылай ғана арттырады. Біздің жаңа есептеуіміз жартылай стандартты бұрылу жылдамдығын қолдана отырып, келесідей: (шығыстан солтүстікке қарай 90 түйінде 0+22.5+3.5=26) компастан оқылған жетекші бұрылыс бағыты солтүстік бағытында ұшу үшін 26 градусқа тең болады. (Батыстан солтүстікке қарай 360-22.5-3.5=334) Компастан алынған жетекші бұрылыс бағыты 334 градусқа тең болады. Басқа бағытта жасалған бұрылыстар интерполяциялануы тиіс. Мысалы, батыстан оңтүстік-шығысқа (SE) қарай жасалған солға бұрылу. Компас бастапқыда дұрыс бағытты көрсетеді, бірақ бұрылыс оңтүстікке жақындаған сайын, компас ең үлкен қателік бағытын көрсетеді, ал ұшақ оңтүстіктен өткен кезде қателік азаяды және кішірейеді. Ұшақ оңтүстік-шығысқа ұшып келгенде, қателік оңтүстікке қарай ұшып бара жатқанда болған қателіктен жартылай ғана болады. Егер бұрылыс жартылай стандартты жылдамдықпен 90 түйінде жасалса және ұшуға қажетті SE бағыты 135 градус болса, онда бұрылыстан шығу бағыты 135-11.25+3.5=127 градусқа тең болады. Сондықтан, компастан алынған 127 градус бұрылыс бағыты 135 градус бағытымен ұшу үшін қолданылады.