Gyrodrift

[Daidalos]

Hi,
ich fliege mit dem FS2000.
Ich habe festgestellt, dass bei aktivierter Gyrodrift in den Realitätseinstellungen der A/P mein Flugzeug auf eine sanfte aber stetige Kurve zwingt, wenn ich einen voreigestellten Kurs verfolgen möchte.
Ist dieses Verhalten normal bzw. realistisch? Ich dachte eigentlich, dass ich mit A/P und Headinghold stur gerade aus fliege.

Gerald

[Peterle]

Hallo Daidalos,

Wenn's um die Kreiselkompass-Drift geht und nicht um das linksdrehende Kreiselmoment des Flugzeuges selbst (ist etwas missverstaendlich im FS2000):

Ein Kreiselkompass wandert langsam, aber sicher von der urspruenglichen Anzeige weg, zeigt also einen wachsenden Fehler, besonders "einfache" Geraete in kleinen Flugzeugen (die sind aber immer noch ein paar Tausend Emm teuer
). Also muss man alle paar Minuten (15 oder so) die Kreiselkompasseinstellung mit Hilfe der Anzeige des magnetischen Kompasses wieder korrigieren.

Warum dann ueberhaupt ein Kreiselkompass? Weil der magnetische Kompass ein kleines asymmetrisches Ausgleichsgewicht zur Kompensation der Inklination des Magnetfeldes hat, und dieses reagiert bei Kurvenflug und allen anderen Beschleunigungen des Flugzeugs natuerlich ganz hektisch, wodurch die Magnetkompassanzeige dann gewaltig falsch wird.

Die Magnetkompassanzeige ist tatsaechlich nur gueltig fuer ruhigen Levelflight, und nur dann darf man seine Einstellung auf den Kreiselkompass uebertragen.

Der Kreiselkompass ist gegen solche Beschleunigungskraefte (fast) unempfindlich, deshalb ist er zum Fliegen viel besser als der magnetische - muss nur ab und an korrigiert werden.

Warum der Kreiselkompass auswandert? Weil die schnell drehende Kreiselmasse nicht reibungsfrei gelagert werden kann (unter anderem). Dadurch gibt es schwache Kraefte (Praezession, Nutation), die die Anzeige langsam immer mehr verfaelschen. Naja, genug von den Details

Also, alle 15 Minuten oder oefter Level fliegen und Gyro nach Magnetkompass korrigieren.

Puh - das war wieder lang ... aber der FS2000 ist da tatsaechlich recht realistisch. Da meist AP-Heading am Gyro haengt, fliegt er bei festem Heading wirklichkeitsgetreu eine langsame Kurve.

Viele Gruesse
Peterle


[Diese Nachricht wurde von Peterle am 11-09-2000 editiert.]

[hpfranzen]

Also, Peterle und Gerald,
hatte eine Antwort schon vor gut zwölf Stunden in Arbeit und bin dann unsicher geworden ob ich nicht Unsinn schreiben würde und bin deswegen erst mal zum Dienst gefahren.
Ein Kreisel driftet nämlich aus mindestens zwei Gründen: Erstens: weil er nicht ganz reibungsfrei gelagert ist, und zweitens: weil seine Achse raumstabil ist (deswegen wird er ja benutzt) und sich die Erde unter ihm hinwegdreht! Wenn ich mich recht erinnere, nennt man dies auch die scheinbare Drift. Hierfür kann man dem Gyro natürlich keine Schuld geben.
Aber richtig gestolpert bin ich bei der Frage, ob der Autopilot deswegen im Heading Hold Modus eine Kurve fliegt. Ich glaube nicht! Fliegt man über der Erdoberfläche immer genau geradeaus, entsprechend einer gleichbleibenden Kurskreiselanzeige, so ändert sich trotzdem das Heading. Das Heading ist ja nur der Winkel zwischen Flugzeuglängsachse und dem Längengrad der gerade überflogen wird. Weil die Längengrade aber nicht parallel verlaufen, sondern zu den Polen hin zusammenlaufen, ändert sich auch der Schnittwinkel zwischen Flugzeuglängsachse und dem jeweiligen Längengrad. D.h. obwohl man genau geradeaus geflogen ist, hat man permanent sein Heading geändert. Zwei Ausnahmen: man fliegt genau auf Nord- bzw. Südkurs bzw. genau dem Äquator entlang auf West- bzw. Ostkurs.
Anders herum: Man fliegt im Heading Hold Modus keine Kurve, aber man fliegt ständig ein anderes Heading. Wenn das nicht verwirrend ist. Zum navigieren ist also ein Kurskreisel nur bedingt zu gebrauchen.

Auch wenns jetzt etwas länger wird, hier noch ein kleines Anekdötchen: Auf meinem ATPL-Prüfungsflug, das sog. Airwork (Stalls in verschiedenen Konfigurationen, Steilkurven usw.) war gerade beendet, sollte ich die Navigation zum Zielflugplatz wieder aufnehmen. Der Kurskreisel war durch die vorangegangenen Manöver und wegen der vergangenen Zeit natürlich ganz schön "weggelaufen" (was ich aber im Eifer des Gefechts ausser Acht gelassen hatte). Ich suchte ganz verzweifelt nach eindeutigen Landschaftsmerkmalen um mich wieder zu orientieren, aber nichts paßte so richtig mit der Landkarte überein. Der (nette) Prüfer gab mir den Tipp, daß der Kreiselkompaß ja jetzt weggelaufen sein könnte. In der Freude über die Lösung des Problems drehte ich an dem vermeintlichen Einstellknopf und versuchte meine Navigationskünste erneut. Leider erneut ohne Erfolg. Nach einer Standortbestimmung mit VOR/DME kam dann der erlösende Hinweis des (wirklich netten) Prüfers: "Bis jetzt haben Sie ja auch nur am Heading Bug gedreht!"

Das war eine meiner lehrreichsten "Nummern"! Erstens: nicht aufgeben oder sich wegen eines Fehlers mit Selbstvorwürfen überhäufen und dabei das Fliegen vernachlässigen - sondern so gut es irgendwie geht weiterfliegen und sich auch darauf konzentrieren. Zweitens: Bei allem was man anfaßt im Flugzeug sich selbst auf die Finger schauen.

Happy landings!

HP


[Diese Nachricht wurde von hpfranzen am 12-09-2000 editiert.]

[Peterle]

Danke HP, da sieht man's mal wieder

Ich war, wie bei mir ueblich, auf die Kurzstreckennavigation fixiert (Kleinflugzeuge in erweiterter Platzrunde ), wo die Erde noch praktisch eine Scheibe ist.... so ist das mit den fliegerischen Laien ...

Der Kurskreisel ist natuerlich nur vom Weltraum aus gesehen lagestabil, in Bezug auf die rotierende Erde wandert er (die scheinbare Drift). Insofern sind "geradeaus" und "Kurve" ja sowieso ein unpassender Ausdruck auf einer Kugeloberflaeche - fliege ich auf einem Grosskreiskurs geradeaus? Vom Weltraum aus gesehen, vielleicht. Im Flugzeug muesste ich dauernd den Kurs aendern... in der Realitaet abschnittsweise.

Irgendwo tauchen da aus meinem mentalen Nebel die schoenen Worte "Orthodrome" und "Loxodrome" auf... Mist, ich sollte das doch mal wieder auffrischen - bin wohl im Flusi viel zu lange Piper Cub VFR geflogen - wird mal Zeit fuer eine Langstrecke

HP, kannst Du darueber noch was sagen? (Ich sehe heute abend auch mal in meinen vergilbten Unterlagen nach).

Deine Anekdote und die Schlussfolgerungen daraus gefallen mir sehr... kann man sehr gut auch fuer den Flusi gebrauchen

Viele Gruesse
Peterle

[hpfranzen]

Hi,
wenn ich mich so aus dem Stand recht erinnere ist die sog. Orthodrome der Grosskreis. Das ist die auf der (gekrümmten) Erdoberfläche verlaufende kürzeste Verbindung von einem Punkt zu einem anderen. Jeder Längengrad und auch der Äquator z.B. ist eine Orthodrome. Wenn man nicht an Luftstrassen gebunden ist und den Windeinfluss jetzt mal ausser Betracht lässt, fliegt man am schnellsten auf dem Grosskreis von "A" nach "B".
Die Loxodrome ist die Kursgleiche. Auf dieser Linie fliegt man ständig mit konstantem Kurs. Wenn man genau an einem Längengrad oder am Äquator entlang fliegt, fliegt man also ständig nach Norden oder Süden bzw. nach Osten oder Westen. Fliegt man an einem beliebigen Punkt der Erde mit konstantem Kurs (ausser Nord/Süd), so endet man letztlich aber auch nur am Nordpol oder Südpol. Die Kursgleiche ist zum Navigieren also auch nicht unbedingt nützlich. Frage mich bitte niemand, warum man das alles in Navigation lernen muss!

Happy landings!

HP

[hpfranzen]

Hallo Daidalos!
Jetzt hast du als Neuling hier im Forum "mal eben" eine eigentlich einfache Frage gestellt und trittst damit eine solch erschreckende Theorielawine los. Herzliches Beileid!!!
Ich hoffe, du lässt dich nicht von weiteren Fragen abhalten. Wenn die eine oder andere Erklärung unverständlich war oder deiner Frage nicht entspricht, melde dich bitte wieder. Es gibt keine dummen Fragen - aber jede Menge dumme Antworten.
In diesem Sinn also herzlich willkommen hier!

Happy landings!

HP

PS: Im Heading Hold Modus sollte kein Autopilot eine Kurve fliegen, auch nicht im FS 2000! Trotzdem ist dieser Modus mit grosser Vorsicht zu geniessen. Man fliegt letztlich entlang einer Linie, die, auf eine Karte übertragen, gekrümmt ist. Aber nur, weil alle Karten die gekrümmte Erdoberfläche in eine ebene Darstellung zwingen und deswegen immer verzerrt sind.

[Peterle]

Hallo HP,

Du hast es wieder praezise gesagt - hoffentlich ist Daidalos jetzt nicht von all der Theorie total frustriert das war bestimmt nicht beabsichtigt, ganz im Gegenteil.

Also Daidalos: Meld' dich, und wenn Deine Frage im Navigations-Chinesisch versackt ist, dann lass mal einen dicken oeffentlichen Verriss auf die Sch...-Theoretiker los (wie mich, HP ist Berufspilot und kann das alles auch in der Praxis) - die haben's dann wieder mal nicht geschafft, verstaendlich zu antworten. Mit der Ortho-Dingsbums ist mir halt die Neugier durchgegangen, sorry

Trau Dich

Viele Gruesse
Peterle



[Diese Nachricht wurde von Peterle am 12-09-2000 editiert.]

[Daidalos]

Hi HP, hi Peterle,

danke für Eure Antworten. Die theoretischen Erläuterungen haben mich keineswegs erschreckt, ich finde die Sache eher recht interessant.

Hm, wenn ich's richtig auf der Reihe habe müsste ich bei konstanter Anzeige auf dem Kurskreisel, eine Strecke abfliegen, die auf eine Mercatorkarte projiziert geradlinig verläuft. Auf einer winkeltreuen Karte stellt sich der Kurs dann doch als Kurve dar, ich fliege also einen Umweg. Soweit ist mir auch bereits klar gewesen, daß der Kreisel geometrisch bedingt scheinbar driftet.
Wie gross ist im Verhältnis zur scheinbaren Drift die Drift, die durch die physikalischen Kräfte entsteht? Und wenn durch die Präzession und Nutation der Kreisel auf Wanderschaft geht, resultiert das nicht letzlich doch in einem sanften Kurvenflug?
Jedenfalls ist es bei mir in der Simulation so, dass das Flugzeug beim Start in Frankfurt mit Kurs 135° irgendwann mit Kurs 315° auf Warschau zufliegt. Und das irritiert mich.

Viele Grüsse
Gerald

P.S. Ich hatte bis grade einfach noch keine Zeit ins Forum reinzuschauen. Sooo chinesich
seid Ihr doch garnicht.

[Peterle]

Hallo Daidalos, nur ganz kurz:

Jetzt steh' ich tatsaechlich im Nebel... Frankfurt-Warschau und fast 200 Grad Abweichung!?! und... 315 Grad Heading ist ja Nordwest! Und 135 ist Suedost.... und Warschau liegt doch irgendwie nordoestlich Frankofurti??? Egal - ich flieg's heute abend einfach am FS nach und rechne dann ein bischen ... vielleicht haben die von Mikrosschrott ja einen Billig-Kreisel eingebaut

Shame on me: Ich hab aus lauter Faulheit seit langer Zeit Kurskreiseldrift abgeschaltet - "meine" Piper J3 Cub hat ohnehin nur einen herumwackelnden magnetischen Kompass.

Viele Gruesse
Peterle

P.S. Hmm, meiner Meinung nach ist die Mercator-Projektion winkeltreu, wenn Du da eine (Kurs-)Gerade mit 45 Grad draufzeichnest, schneidet sie richtigerweise die 90-Grad-Breite (den Nord/Suedpol) - im Unendlichen (bei polstaendiger Projektionslage) ... ach was, genug der Begriffsklopperei, wir probieren's einfach aus


[Diese Nachricht wurde von Peterle am 12-09-2000 editiert.]

[Peterle]

Guten Morgen,

hier ein kleiner Testflugbericht zum Nachfliegen, Thema: Driftender Kreiselkompass (Directional Gyro DG):
FS2000 Cessna 172, kein Wind, keine Turbulenzen, 5/8 Kumulus Basis 10000ft.

Start ab Frankfurt EDDF Rwy 7R, DG nach Magnetkompass eingestellt. Nach Abheben Linkskurve auf DG 045 Grad, steigen 700ft/min auf 3000ft. Hier Levelflight: 120kts, Pitch einigermassen 0 Grad (das ADI ist sehr ungenau). Heading jetzt 042 Grad magn., 045 Grad DG. Kurskreisel nach Magnetkompass korrigiert.
Nun 15 Minuten manuell genauer Levelflight 3000ft, Heading 045 Grad DG. Ergebnis danach: 045 Grad DG, 039 Grad magn., Standort etwa 1 Min nach Lauterbach EDFT. Auf dem GPS ist der Flight-Track eine schwache Linkskurve.

DG nicht korrigiert. Heading-Bug auf 045 Grad, Autopilot an, Heading hold. Nach weiteren 15 Minuten Ergebnis: DG 045 Grad bei 032 Grad magn., der Autopilot ist dem driftenden Kurskreisel mit Fortsetzung der schwachen Linkskurve gefolgt.

Die im FS2000 zu erwartende Kurskreisel-Drift auf dieser geografischen Breite bei 45 Grad Heading liegt also im Bereich 25 Grad rechtsdrehend pro Stunde. Der Autopilot der Cessna 172 folgt dem driftenden Kurskreisel, der Groundtrack ist eine sehr langgezogene Linkskurve.

Das Sim-Verhalten erscheint mir persoenlich recht realistisch.

Ach so, noch das Ende des Testfluges: Das freundliche GPS zeigt einige Landeplaetze in Reichweite, Rechtskurve auf 076 Grad magn., nach etwa 20nm direkte Landung Rwy 11 EDCO (Obermehler/Schlotheim - Himmel, WO BIN ICH???), Cessna im Gebuesch versteckt und auf Schleichwegen den Haeschern der Flugsicherung gerade noch entkommen (Unangemeldeter Flug im kontrollierten Luftraum EDDF, keine Platzrunde in EDCO, Controller gleich rudelweise kollabiert und seitdem in psychotherapeutischer Behandlung....).

Flug Frankfurt-Warschau EDDF -> EPWA wegen fortgeschrittener Nachtzeit auf heute abend verschoben.
Flugplan: FS2000 737-400, der Grosskreis EDDF-EPWA schneidet Frankfurt unter einem anfaenglichen Steuerkurs von 070 Grad. Geschwindigkeit ueber Grund 426kts, Flugflaeche 290, Flugzeit etwa 1h28' (1h08' ohne Anteil Start/Landung). Modus: Durchgehend AP Heading-Hold 070 Grad.

Man kann erwarten, dass man wegen des leicht nach rechts biegenden Grosskreises einige nm noerdlich EPWA landet, wenn dazu der DG der 737 auch driftet nochmal einige zehn nm noch weiter noerdlich...

Natuerlich fliegen wir restlos unrealistisch - kein vernuenftiger Pilot wird ohne Not freiwillig 90 Minuten lang nach Koppelnavigation (Heading und Zeit) fliegen. Wozu gibt's Funkfeuer? Und ueber dem Atlantik, wo die naturgemaess rar sind, hat auch in Prae-GPS-Zeiten kein Navigator nur gekoppelt, sondern ist immer wieder in den Astrodom geklettert (sowas hatten die Fluchzeuge damals), hat mit dem Sextanten die Sterne "geschossen" und damit immer wieder eine halbwegs genaue Position errechnet.

Heute abend also: EDDF->EDPA mit festgeschraubtem Heading-Hold - ich hoffe, jemand schickt mir ein Fresspaket in den Knast, wenn ich die Strafe fuer vorsaetzliche Luftverkehrsgefaerdung absitze

Viele Gruesse
Peterle

[Diese Nachricht wurde von Peterle am 13-09-2000 editiert.]