Welche Instrumente hat ein Segelflugzeug?

Ein kurzer Blick ins Cockpit:

Zur Standardinstrumentierung in einem Segelflugzeug gehören der Fahrtmesser, der Höhenmesser, der Kompaß, das Funkgerät und der Faden. Das Variometer unterstützt den Segelflieger bei der Suche nach Thermik, indem es die Steig- oder Sinkgeschwindigkeiten anzeigt. Die Auswahl an Variometern reicht von der mechanischen Version, über das elektrische Variometer mit Sollfahrtgeber und Endanflugrechner bis hin zum Variometersystem mit GPS -Kopplung, welches Dank Satellitennavigation ständig Informationen über die momentane Position, die nächsten erreichbaren Flugplätze oder den Kurs, die Entfernung und die benötigte Höhe für einen Endanflug zum programmierten Ziel liefert. Im Wettbewerbssegelflug gehört auch das GPS inzwischen schon zur Standardausrüstung. Weitere Instrumente, die jedoch nicht zur Standardinstrumentierung eines Segelflugzeugs gehören, sind u.a. der Wendekoordinator, der Transponder und der künstliche Horizont u.v.m.

Der Höhenmesser

Der Höhenmesser ist im Prinzip nichts anderes als ein empfindliches Barometer zur Messung des Luftdrucks. Zur Anzeige der Höhe ist er in Fuß oder Meter über Normalnull (QNH) oder über Flugplatzhöhe (QFE) geeicht.

Funktionsweise: Der Höhenmesser ist an den statischen Druck (Statikport) angeschlossen. Der Luftdruck im Höhenmessergehäuse wird geringer, wenn das Luftfahrzeug steigt, und größer, wenn das Luftfahrzeug sinkt. Wenn der Druck beispielsweise abnimmt, dehnt sich ein hermetisch dichter Behälter aus; nimmt der Druck zu, zieht er sich wieder zusammen. Diese Volumenänderung wird über eine Mechanik auf die Anzeigenadel des Höhenmessers übertragen, die sich - ähnlich wie das Zifferblatt einer Uhr - auf einer in Fuß (oder Metern) geeichten Rundskala dreht.

Ablesen des Höhenmessers: Viele Segelflugzeuge sind mit Zweizeiger-Höhenmessern (siehe Grafik) ausgestattet, wobei die längere Nadel die Höhe in Einheiten von hundert und die kürzere die Höhe in Einheiten von tausend Fuß anzeigt. Wenn beispielsweise wie hier die lange Nadel auf 4 zeigt und die kurze genau zwischen den Ziffern 1 und 2 steht, fliegen Sie in 1.400 Fuß (427 m) Höhe.

Einstellen des Höhenmessers: Damit der Höhenmesser die richtige Höhe anzeigt, muß er auf den auf Meereshöhe (QNH) oder Flugplatzhöhe (QFE) bezogenen barometrischen Luftdruck eingestellt werden. Diese Einstellung erscheint in einem kleinen Fenster zwischen den Ziffern 7 und 8 auf der Skala. Vor dem Start muß der Pilot den Höhenmesser an einem Drehknopf auf den aktuellen Luftdruck einstellen. Anschließend zeigt der Höhenmesser bei richtiger Einstellung die Flugplatzhöhe (QNH), bzw. Null (QFE) an.

Der Fahrtmesser

Der Fahrtmesser ist ein Differenzdruckmeßgerät. Er mißt die Differenz zwischen dem Druck der in das Staurohr eintretenden Luft und dem statischen Druck der relativ unverwirbelten Luft, durch die sich das Luftfahrzeug bewegt. Über eine Nadel wird anschließend die Druckdifferenz als relative Geschwindigkeit zur Umgebungsluft angezeigt. Somit gehört der Fahrtmesser zu den wichtigsten Instrumenten an Bord eines Luftfahrzeuges.

Funktionsweise: Der Fahrtmesser ist das einzige Instrument, das sowohl an das Staurohr als auch an das Statikdrucksystem angeschlossen ist. Die Luft im Fahrtmessergehäuse stammt aus dem Statiksystem und liefert den Bezugsdruck für eine dehnbare Membran. Die Luft, von der das Staurohr im Flug angeströmt wird, gelangt ins Innere der Membran, die sich um so mehr ausdehnt, je größer der Staudruck (also die Fahrt) wird. Die Volumenausdehnung der Membran wird über eine Mechanik auf den Drehzeiger des Fahrtmessers übertragen, der nun die Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeugs anzeigt.

Farbmarkierungen: Die Farbmarkierungen kennzeichnen die Geschwindigkeitsbereiche des jeweiligen Segelflugzeuges. Es bedeuten:

Alle Geschwindigkeitsbereiche sind von Flugzeugmuster zu Flugzeugmuster unterschiedlich.

Das Variometer

Das Variometer zeigt die vertikale Steig- oder Sinkgeschwindigkeit (in m/s) des Segelflugzeuges relativ zur Umgebungsluft an.

Funktionsweise: Das Variometer ist an das Staurohr/Statikdrucksystem angeschlossen. Der Druck im Instrumentengehäuse wird also geringer, wenn das Luftfahrzeug steigt, und größer, wenn das Luftfahrzeug sinkt. Im Variometergehäuse ändert eine hermetisch dichte Druckdose, ähnlich der im Höhenmesser, ihr Volumen in Abhängigkeit vom statischen Druck. Diese Volumenänderung wird auf eine Anzeigenadel übertragen, die sich auf einer Kreisskala bewegt und anzeigt, mit welcher Geschwindigkeit das Luftfahrzeug steigt oder sinkt. Möglich wird dies, weil die Druckdose eine exakt dimensionierte Ausgleichsöffnung aufweist, über die die Luft zwischen Variometer und Umgebung hin- und herströmen kann. Dadurch gleichen sich Innen- und Außendruck langsam aus, und die Nadel zeigt schließlich den Wert der aktuellen Steig- oder Sinkgeschwindigkeit an.

Je nach Bauform unterscheidet man z.B. zwischen Dosenvariometern, Stauscheibenvariometern und Flüssigkeitsvariometern, die jeweils unterschiedliche Dämpfungseigenschaften und Anzeigegeschwindigkeiten (Zeitkonstanten) haben.

Elektrisches Variometer:

Das elektrische Variometer hat die gleiche Funktion wie das normale Variometer, hat jedoch darüber hinaus noch die Möglichkeit, dem Piloten die für die momentane Situation (steigende oder sinkende Luftmasse) günstigste Geschwindigkeit vorzuschlagen - dadurch kann die größtmögliche Leistung erzielt werden.

Moderne elektrische Variometer messen den Ausgleichsluftstrom zwischen dem äußeren statischen Druck und dem Ausgleichsgefäß mit Hilfe eines Hitzedrahtes. Im Vergleich zu den mechanischen Variometern sind sie besonders reaktionsschnell und bieten darüber hinaus die Möglichkeit, die angezeigten Steigwerte auch akustisch auszugeben. Dadurch kann sich der Pilot beim Thermikfliegen voll und ganz auf die Beobachtung des Luftraumes konzentrieren.

Einziger Nachteil: Es benötigt Strom, der beim Segelflugzeug ja nicht wie beim Auto durch die Lichtmaschine erzeugt werden kann, sondern mittels eines Akkus mitgenommen werden muß.

Das Funkgerät

Das Funkgerät dient der Verständigung zwischen Segelflugzeug und Bodenfunkstellen (z.B. Flugplatz, Startstelle, etc.) und zwischen Segelflugzeugen, beispielsweise auf Überlandflügen. Insbesondere dient es zum Einholen von Start-, Lande- und Wetterinformationen auf fremden Flugplätzen und zur Verständigung zwischen alleinfliegenden Flugschülern und dem Fluglehrer. Dies ist sehr wichtig, da Flugschüler ja sehr wenig Flugerfahrung besitzen und der Fluglehrer so Anweisungen über Funk erteilen kann. Weitere Anwendung findet das Funkgerät beispielsweise bei Flugzeugschlepps, hier dient es der Verständigung zwischen Segelflugzeug und Schleppflugzeug.

Um am Flugfunk teilnehmen zu dürfen, benötigt man ein spezielles Funksprechzeugnis für den Flugfunk, das sogenannte BZF, das Bestandteil der Ausbildung zum Segelflugzeugführer ist.

Der Wendekoordinator:

Der Wendekoordinator ist ein Kreiselinstrument und wird normalerweise elektrisch angetrieben. Er besteht eigentlich aus zwei Instrumenten. Der Teil mit dem Kreisel zeigt die Drehgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs an, d.h. die Geschwindigkeit, mit der das Luftfahrzeug seine Richtung ändert. Der andere Teil, das sogenannte "Inklinometer" oder auch "Slip/Skid-Anzeiger", ist ein Glasröhrchen mit einer Kugel, das als Neigungsmesser dient. Hierdurch ist eine Beurteilung möglich, wie sauber eine Kurve geflogen wird, d.h. wie gut der Kurvenflug "koordiniert" ist.

Der Wendekoordinator kommt im Segelflugzeug eigentlich nicht zum Einsatz (außer z.B. beim Wolkenflug). Er ist hauptsächlich in modernen Leichtflugzeugen und Motorseglern vorzufinden. Ältere Luftfahrzeuge sind häufig noch mit einem ähnlichen Instrument ausgestattet, dem sogenannten "Wendezeiger". Der Wendezeiger liefert dieselben Informationen wie der Wendekoordinator, wenn auch in einer anderen Darstellungsform: Hier wird die Drehgeschwindigkeit nicht über das Flugzeugsymbol, sondern in "Pinselbreiten" angezeigt.

Funktionsweise: Das Kreiselsystem im Wendekoordinator ist normalerweise unter einem Winkel von 30° eingebaut. Wenn das Luftfahrzeug eine Kurve fliegt, bewirken die dabei auftretenden Kräfte, daß der Kreisel präzediert. Je nach Kreiselpräzessionsrate neigt sich dabei das Flugzeugsymbol des Wendekoordinators nach links oder rechts. Je schneller die Winkelgeschwindigkeit ist, desto größer sind auch die Kreiselpräzession und die Querneigung des Flugzeugsymbols.

Normalkurve: Wenn eine Flügelspitze des Flugzeugsymbols auf einen der mit "L" und "R" gekennzeichneten Striche zeigt, fliegt das Luftfahrzeug eine sogenannte Normalkurve, bei dem die Winkelgeschwindigkeit ca. 3° pro Sekunde beträgt. Für einen 360°-Vollkreis benötigt das Luftfahrzeug somit genau zwei Minuten.

Die schwarze Kugel in der Libelle bleibt zwischen den beiden senkrechten Hilfslinien stehen, wenn sich die im Kurvenflug auftretenden Luftkräfte gerade ausgleichen und das Luftfahrzeug somit eine koordinierte Kurve fliegt. Wenn die Kugel jedoch zur Kurveninnenseite rollt, fliegt das Luftfahrzeug eine Rutschkurve; rollt sie zur Außenseite, fliegt das Luftfahrzeug eine Schiebekurve.

Der Faden:

Ein einfaches aber feines Instrument zum sauberen Fliegen ist ein dünner Wollfaden, der auf der Cockpithaube im freien Luftstrom angebracht ist. Zeigt er in Richtung Rumpflängsachse nach hinten, so fliegt man sauber, d.h. geradeaus. Weicht er nach links oder rechts aus, wird das Flugzeug seitlich angeblasen und schiebt (z.B. beim Slip). Dies ist sehr wichtig zu wissen, da bei niedrigen Geschwindigkeiten das Flugzeug in eine Trudelbewegung übergehen kann, wenn es seitlich angeblasen wird.

Das GPS (Global Positioning System):

Eine neue Technik, die erst vor drei bis vier Jahren Einzug in den Segelflugsport gehalten hat, ist das GPS (engl. global positioning system). Dieses vom amerikanischen Militär betriebene System ermöglicht mit Hilfe von Satellitennavigation eine Positionsbestimmung auf ca. 100 Meter genau. GPS-Empfänger gibt es sowohl als Einbaugerät (siehe Grafik) als auch als Handgeräte.

Moderne GPS-Geräte besitzen interne Datenbanken, in denen Flugplätze, Luftraumstrukturen usw. verzeichnet sind und dienen damit als exzellente Navigationshilfe. Mit Hilfe eines GPS-Empfängers lassen sich eine Vielzahl von Daten einfach abrufen, beispielsweise die momentane Position, die nächsten erreichbaren Flugplätze oder den Kurs, die Entfernung und die benötigte Höhe für einen Endanflug zum programmierten Ziel. Aufgrund dieser Vorteile entwickelt sich das GPS immer mehr zu einem Standardinstrument bei Wettbewerben, aber auch bei einfachen Überlandflügen. Zudem ist es mit sogenannten GPS-Loggern relativ einfach möglich, seinen Flugweg, die Höhen und Geschwindigkeiten aufzuzeichnen und so seine Flüge zu dokumentieren. Allerdings ist das GPS immer nur ein Zusatzinstrument zur normalen Navigation mit Kompaß und Karte - bei letzteren gibt es nämlich keine Batterien, die leer werden können.

Nähere Infos zum GPS-System gibt es direkt beim Betreiber, oder bei Garmin, einem Hersteller von GPS-Empfängern.