| Fahrtmesserkontrolle mittels GPS | |||
Probleme bei der Kontrolle des Fahrtmessers mittles GPS In dieser Saison wurde in unserer Fluggruppe oft die Frage diskutiert, ob die Fahrtmesser der Segelflugzeuge richtig anzeigen würden. Diese Fragestellung ist im Zusammenhang mit dem Einsatz von GPS-Empfängern entstanden, welche ja erwiesenermassen relativ genau arbeiten (jeder kann es mit seinem Fahrzeug überprüfen). Es sei hier vorweggenommen: Die Kontrolle des Fahrtmessers mittels GPS ist uns nicht möglich. Folgendes Verfahren wurde für die Überprüfung des Fahrtmessers propagiert : "Fliege einen fixen Kurs, vergleiche die Fahrtmesseranzeige mit der auf dem GPS angezeigten Geschwindigkeit. Rechne die Windkomponente (W1) aus, merke Dir diesen Wert, wende um 180°, halte diesen Kurs, rechne diese Windkomponente (W2) aus. Wenn W1 und W2 gleich sind, stimmt der Fahrtmesser, sonst zeigt er falsch an." Dieses Verfahren beinhaltet eigentlich nur Fehlüberlegungen, daher möchte ich der Sache genauer auf den Grund gehen. Damit wir die Zusammenhänge verstehen können, müssen wir uns mit drei Problemkreisen beschäftigen. 1. Was messen wir mit dem Fahrtmesser? 2. Was messen wir mit dem GPS? 3. Was bewirkt der Windeinfluss? 1. Was messen wir mit dem Fahrtmesser?IAS: Indicated Airspeed (Angezeigte Geschw.) Vom Instrument angezeigte Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit ist mit folgenden Fehlern behaftet: a.) mechanischer Fehler (Instrument Error = IE) Mechanische Ungenauigkeit des Instrumentes, Reibung und Nachhinken der Anzeige (Hysteresis). b.) Abnahmefehler (Position Error = PE) Fehler verursacht durch ungenaue Abnahme des statischen Druckes. c.) Kompressibilitätseffekt Vc Abweichung der Luftkompressibilität gegenüber derjenigen auf Meereshöhe. Dieser Effekt ist bei Fluggeschwindigkeiten bis 200Kts in Flughöhen unter 20000ft klein, so dass er vernachlässigt werden kann. CAS: Calibrated Airspeed (kalibrierte Geschw.) Angezeigte Geschwindigkeit (IAS) korrigiert mit dem Positionsfehler (PE) und dem Instrumentenfehler (IE): CAS = IAS - PE - IE EAS: Equivalent Airspeed (equivalente Geschw.) Die EAS entspricht dem Staudruck, welcher für das aerodynamische Verhalten des Flugzeuges (für den Aerodynamiker wichtig) massgebend ist. Die EAS ist die kalibrierte Geschwindigkeit (CAS) korrigiert mit dem Kompressibilitätseffekt Vc: EAS = CAS - Vc TAS: True Airspeed (wahre Eigengeschwindigkeit) Die TAS ist die relative Geschwindigkeit zwischen dem Flugzeug und der umgebenden Luft. Die TAS ist für die Navigation wichtig. Die wahre Eigengeschwindigkeit kann mit der folgenden Formel aus der equivalenten Geschwindigkeit berechnet werden:
Da der Kompressibilitätseffekt bei langsamen Flugzeugen vernachlässigt werden kann, wird in der angegebenen Formel anstelle der EAS die CAS verwendet. Wenn wir die relative Geschwindigkeit zwischen dem Flugzeug und der umgebenden Luft ausrechnen wollen, damit wir sie mit der GS (Ground speed) vergleichen können, müssen wir also folgendermassen vorgehen: Berechnung der TAS aus IAS Die Berechnung der TAS erfolgt mit dem Navigationsrechner oder aus Tabellen im Flughandbuch (AFM) oder nach der Formel
Je nach Flughöhe (Temperatur und Luftdichte) und Flugart (Schieben, Anstellwinkel, geflogener Speed) kann eine Differenz zwischen IAS und TAS von bis zu 20km/h oder mehr entstehen. Die Differenz wird grösser, je schneller und höher man fliegt (daher ist diese Tatsache beim Landeanflug unkritisch und bei der empfohlenen Anfluggeschwindigkeit ohnehin vom Hersteller berücksichtigt). Da alle weiteren Überlegungen auf der TAS basieren, ist schon jetzt einsichtig, dass wir den Fahrtmesser nicht mit dem GPS überprüfen können, da wir die TAS im Segelflugzeug oder im Motorsegler nicht einfach ablesen können. Trotzdem wollen wir uns mit den Fragen 2 und 3 auseinandersetzen. 2. Was messen wir mit dem GPS?Das GPS errechnet die GS (Ground speed) selbst, indem es die Distanz zwischen zwei Positionsmesspunkten durch die Zeit rechnet. 3. Was bewirkt der Windeinfluss?Sehr vereinfacht sei hier ein Winddreieck gezeichnet:
Beispiel: Wind aus 20° mit 50km/h, TAS 100km/h, Kurs 80°, Gegenkurs 260°. Bei richtiger Anzeige aller Instrumente!! Auch wenn wir dieses Messverfahren genau machen könnten, wäre der Schluss W1-W2=Anzeigefehler des Fahrtmessers, wegen der Vektorgeometrie, unstatthaft. Fazit: Die Aussage: "Der Fahrtmesser eines Flugzeuges hat einen Anzeigefehler, ich habe es mit dem GPS getestet", ist also falsch und gefährlich, da diese Überprüfung auf verschiedenen Fehlannahmen und Fehlüberlegungen basiert. |
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