Ұшқыш аспаптары: Жағдай индикаторы (AI) ұшақтың көкжиекке қатысты бағытын көрсетеді. Бұл аспап ұшқыштарға бағдар беруде маңызды, әсіресе нашар көріну жағдайында.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ұшу құралы, әуе кемесінің Жер көкжиегіне қатысты бағытын көрсетеді. Қатынас көрсеткіші (AI), бұрын гирофоралық көкжиек немесе жасанды көкжиек деп аталатын, ұшқышқа әуе кемесінің Жер көкжиегіне қатысты бағытын хабарлайды және ең кішкентай бағыт өзгерісін дереу көрсетеді. Миниатюралық ұшақ және көкжиек сызығы ұшақтың нақты көкжиекке қатысты орналасуын бейнелейді. Бұл аспаптық метеорологиялық жағдайда ұшу үшін маңызды құрал болып табылады. Бағыт әрқашан градус (° ) бірлігінде пайдаланушыларға көрсетіледі. Дегенмен, сенсорлар, деректер және есептеулер сияқты ішкі механизмдер градустар мен радиандардың араласуын қолдануы мүмкін, себебі ғалымдар мен инженерлер радиандармен жұмыс істеуді ұнатады.
Flight instrument which displays the aircraft's orientation relative to Earth's horizon
The attitude indicator (AI), formerly known as the gyro horizon or artificial horizon, is a flight instrument that informs the pilot of the aircraft orientation relative to Earth's horizon, and gives an immediate indication of the smallest orientation change. The miniature aircraft and horizon bar mimic the relationship of the aircraft relative to the actual horizon. It is a primary instrument for flight in instrument meteorological conditions. Attitude is always presented to users in the unit degrees (°). However, inner workings such as sensors, data and calculations may use a mix of degrees and radians, as scientists and engineers may prefer to work with radians.
Тарих
Авиация пайда болғанға дейін, жасанды көкжиектер астронавигацияда қолданылды. Гироскоптарға немесе айналмалы ойыншықтарға негізделген мұндай құрылғылар туралы ұсыныстар 1740 жылдарға дейін жетеді. Кейінірек жасалғандары, сондай-ақ көпіршікті көкжиектер деп те аталатын, көпіршік деңгейлеріне негізделген және секстантаға бекітілді. 2010 жылдары HMS Erebus кемесінің құлау оқиғасынан сұйық сынапты қолданатын жасанды көкжиектің қалдықтары табылған.
Before the advent of aviation, artificial horizons were used in celestial navigation. Proposals of such devices based on gyroscopes, or spinning tops, date back to the 1740s. Later implementations, also known as bubble horizons, were based on bubble levels and attached to a sextant. In the 2010s, remnants of an artificial horizon using liquid mercury were recovered from the wreck of HMS Erebus.
Қолдану
ЖА-ның негізгі компоненттері – көкжиекке қатысты ұшып бара жатқандай етіп орнатылған символдық шағын ұшақ. Ұшқыштың көру сызығын ескере отырып, реттеу тұтқасы ұшақты жоғары және төмен жылжытып, оны көкжиек сызығымен сәйкестендіреді. Құралдың жоғарғы жартысы аспанды бейнелеу үшін көк, ал төменгі жартысы жерді бейнелеу үшін қоңыр түсті. Жоғарғы жақтағы бұрыш көрсеткіші ұшақтың еңкейісін көрсетеді. Ортадағы анықтамалық сызықтар көкжиекке қатысты ұшақтың жоғары немесе төмен қарай бұрылу дәрежесін көрсетеді. Батыс және Ресейлік жүйелердің біріктірілген нұсқасы түсініктірек болар еді, бірақ ол кеңінен қолданылмады.
The essential components of the AI include a symbolic miniature aircraft mounted so that it appears to be flying relative to the horizon. An adjustment knob, to account for the pilot's line of vision, moves the aircraft up and down to align it against the horizon bar. The top half of the instrument is blue to represent the sky, while the bottom half is brown to represent the ground. The bank index at the top shows the aircraft angle of bank. Reference lines in the middle indicate the degree of pitch, up or down, relative to the horizon. A proposed hybrid version of the Western and Russian systems would be more intuitive, but has never caught on.
Операция
AI-дың негізі – гироскоп (гироскоп), ол электр қозғалтқышынан немесе оның шетінде орналасқан роторлық қанаттарға ауа ағыны арқылы жоғары жылдамдықпен айналады. Ауа ағынын вакуумдық сорғы немесе вентуримен басқарылатын вакуумдық жүйе қамтамасыз етеді. Вентуридің ең тар бөлігі арқылы өтетін ауаның қысымы Бернулли принципі бойынша төмендейді. Гироскоп екі қос гимбалға орнатылған, бұл ұшақтың көтерілуі мен домалауына мүмкіндік береді, ал гироскоп тік күйде қалады. Өзін-өзі тіктеу механизмі, ауырлық күшімен іске қосылады, подшипниктердің үйкелісінен туындайтын кез келген прецессияға қарсы әрекет етеді. Ұшақ қозғалтқышын алғаш қосқаннан кейін, гироскопты тік күйге келтіру механизміне бірнеше минут уақыт қажет болуы мүмкін. Көрсеткіштер аспапты ауырлық күші бағытына қатысты теңгерілген күйде ұстайтын механизмдерге ие. Құрал ұзақ мерзімді үдеу, тежеу, бұрылу кезінде немесе ұзын сапарлардағы жердің қисықтығына байланысты көтерілу және бұрылыс бойынша шағын қателерге ұшырауы мүмкін. Бастапқыда, олардың төменгі жағында салмақ сәл артық болады, сондықтан ұшақ жерде тұрғанда олар тегіс болады, демек, іске қосылғанда да тегіс болады. Бірақ іске қосылғаннан кейін, төменгі жақтағы салмақ оларды тегістемейді, егер олар тегіс болмаса, керісінше, оның тартылуы гироскоптың прецессиясына себеп болады. Гироскоптың жұмыс істеу кезінде ауырлық күші бағытына қарай өте баяу бағытталуын қамтамасыз ету үшін, ротор корпусында ауа тесіктерін жартылай жабатын кішкентай маятниктер болады. Гироскоп ауырлық күші бағытына қатысты тегіс болмаса, маятниктер ауырлық күші бағытына қарай иіліп, тесіктерді ашады немесе жабады, соның салдарынан ауа тесіктерден шығуына немесе шығуына кедеріс жасайды, осылайша гироскопты ауырлық күші бағытына қарай бағыттайтын шағын күш қолданылады. Электр қуатымен жұмыс істейтін гироскоптар ұқсас нәтижеге жету үшін басқа механизмдерді қолдануы мүмкін. Ескірген AI-лар төзімділіктерімен шектелген. Бұл шектерден асып кету гироскоп корпусының гимбалдарға тиюіне және прецессиялық күш пайда болуына байланысты гироскоптың құлауына әкелуі мүмкін. Бұған жол бермеу үшін, егер көтерілу 60°-тан асса және домалау 100°-тан асса, гироскопты құлыптау механизмі қажет болды. Қазіргі заманғы AI-ларда мұндай шектеулер жоқ, сондықтан құлыптау механизмі қажет емес. FDAI Жерге немесе жұлдыздарға қатысты белгілі орналасуларды пайдалану үшін конфигурациялануы мүмкін, соның арқасында инженерлер, ғалымдар және астронавттар ғарыш аппаратының салыстырмалы орны, бағыты және орбитасы туралы ақпарат бере алады.
The heart of the AI is a gyroscope (gyro) that spins at high speed, from either an electric motor, or through the action of a stream of air pushing on rotor vanes placed along its periphery. The stream of air is provided by a vacuum system, driven by a vacuum pump, or a venturi. Air passing through the narrowest portion of a venturi has lower air pressure through Bernoulli's principle. The gyro is mounted in a double gimbal, which allows the aircraft to pitch and roll as the gyro stays vertically upright. A self erecting mechanism, actuated by gravity, counteracts any precession due to bearing friction. It may take a few minutes for the erecting mechanism to bring the gyros to a vertical upright position after the aircraft engine is first powered up. Attitude indicators have mechanisms that keep the instrument level with respect to the direction of gravity. The instrument may develop small errors, in pitch or bank during extended periods of acceleration, deceleration, turns, or due to the earth curving underneath the plane on long trips. To start with, they often have slightly more weight in the bottom, so that when the aircraft is resting on the ground they will hang level and therefore they will be level when started. But once they are started, that pendulous weight in the bottom will not pull them level if they are out of level, but instead its pull will cause the gyro to precess. In order to let the gyro very slowly orient itself to the direction of gravity while in operation, the typical vacuum powered gyro has small pendulums on the rotor casing that partially cover air holes. When the gyro is out of level with respect to the direction of gravity, the pendulums will swing in the direction of gravity and either uncover or cover the holes, such that air is allowed or prevented from jetting out of the holes, and thereby applying a small force to orient the gyro towards the direction of gravity. Electric powered gyros may have different mechanisms to achieve a similar effect. Older AIs were limited in the amount of pitch or roll that they would tolerate. Exceeding these limits would cause the gyro to tumble as the gyro housing contacted the gimbals, causing a precession force. Preventing this required a caging mechanism to lock the gyro if the pitch exceed 60° and the roll exceeded 100°. Modern AIs do not have this limitation and therefore do not require a caging mechanism. The FDAI can be configured to use known positions relative to Earth or the stars, so that the engineers, scientists and astronauts can communicate the relative position, attitude, and orbit of the craft.
Артқы және бағдарлық анықтама жүйелері
Артқа қарай және бағытталған анықтамалық жүйелер (AHRS) сақиналы лазерлік гироскоптарға негізделген үш осьті ақпаратты ұсынуға қабілетті, бұл ақпарат ұшақтағы бірнеше құрылғылармен, мысалы, "шынылы кабина" негізгі ұшу дисплейлерімен (PFD) бөлісе алады. Айналмалы гироскопты пайдаланудың орнына, қазіргі заманғы AHRS қатты күйдегі электрониканы, төмен құнмен инерциялық сенсорларды, жылдамдық гироскоптарын және магнитометрлерді қолданады.
Attitude and Heading Reference Systems (AHRS) are able to provide three axis information based on ring laser gyroscopes, that can be shared with multiple devices in the aircraft, such as "glass cockpit" primary flight displays (PFDs). Rather than using a spinning gyroscope, modern AHRS use solid state electronics, low cost inertial sensors, rate gyros, and magnetometers.
Санаты бойынша бағыт көрсеткіші
Attitude Direction Indicator (ADI) немесе Flight Director Indicator (FDI) – Flight Director System (FDS) жүйесімен интеграцияланған AI. ADI құрамында AHRS сияқты навигациялық жүйеден ақпаратты қабылдайтын және ұшқышқа қажетті траекторияны сақтау үшін осы ақпаратты өңдеп, 3D ұшу траекториясының көрсеткішін ұсынатын компьютер бар. Көрсеткіш V тәрізді бағыттағыш жолақтар түрінде болады. Ұшақ дельта символымен бейнеленеді және ұшқыш оны V бағыттағыш жолақтарының ішінде дельта символы орналасуы үшін басқарады.
The Attitude Direction Indicator (ADI), or Flight Director Indicator (FDI), is an AI integrated with a Flight Director System (FDS). The ADI incorporates a computer that receives information from the navigation system, such as the AHRS, and processes this information to provide the pilot with a 3 D flight trajectory cue to maintain a desired path. The cue takes the form of V steering bars. The aircraft is represented by a delta symbol and the pilot flies the aircraft so that the delta symbol is placed within the V steering bars.