C-152 / C-172
אופק מלאכותי
1. ציר אנכי הניצב לכדור הארץ, בעל מנגנון יישור עצמי, המופעל ע"י משאבת ווקום. תפקיד מנגנון היישור העצמי, לשמור על מישור הגלגל מקביל לפני כדור הארץ בכל מצבי הטיסה.
2. מכשיר הג'ירו מציג אינפורמציה המתייחסת למרחב, ולא לכדור הארץ, ועל כן קיים מנגנון היישור – הניצב לפני כדור הארץ כאמור. כידוע, כדור הארץ הינו אליפטי, ועל כן הוא עקמומי (ולא שטוח) גם במקומות שאינם נראים כך כאשר טסים בגובה נמוך יחסית. את עקמומיות
כדור הארץ אפשר לראות החל מגבהים של כ- 15,000 רגל ויותר. על כן, יש צורך במתקן יישור עצמי, על מנת שהציר האנכי של האופק המלאכותי יהיה תמיד ניצב לכדור הארץ.
3. מכשיר הג'ירו מופעל ע"י משאבת ווקום המפעילה טורבינת אויר, שזרם האוויר שלו מסובב את הגלגל במהירויות של כ- 12000 סל"ד.
4. בתחתית התקן הגלגל (הציר האנכי) קימות 4 דלתיות עם משקולות. שתי דלתיות המופעלות על ציר העלרוד, ושתי דלתיות מופעלות על ציר הגלגול.
5. כמו כן, בתחתית התקן הגלגל, ישנו תא המכיל אויר כלוא – המסופק ע"י טורבינה, דרך משאבת הווקום.
6. כאשר נגרמת הטיה (על הצירים עלרוד – גלגול ) תוך כדי טיסה במרחב, - המשקולת הרלוונטית גורמת לדלתית להפתח, ואז האויר הכלוא פורץ החוצה דרך הפתח שנפתח. בעת היציאה, נוצרת תנועה נגדית לכיוון זרימת האויר, (ניוטון 3) הגורמת למכשיר לחזור למצבו המאוזן,
קרי – ניצב לכדור הארץ. במצב זה, נסגרת הדלתית על הפתח שנפתח – מכח הכובד העצמי שלה.
האמור לעיל איננו נכון כאשר מדובר במכשיר ג'ירו שאיננו נע במרחב , אפילו יתגלגל לכל הכיוונים האפשריים .
הליקופטר שמתמרן תוך כדי ריחוף לדוגמא.
מנגנון היישור העצמי יכול שלא לעבוד כתוצאה ממשאבת ווקום פגומה, שאיננה מצליחה לספק מספיק מהירות (סל"ד) לציר הגלגל המסתובב, ואז כאשר תתבצע הטיה ע"י המטוס, המכשיר לא יראה אותה, ו/או יראה הטיה קטנה מההטיה האמיתית, דבר מסוכן לכשעצמו, היות והטייס ינסה להגדיל את ההטיה עוד יותר, בחושבו שההטיה הנראית לו במכשיר – איננה נכונה – ו/או שאיננה מספיק חדה, פעולה היכולה להכניסו למצבים מסוכנים מאוד.
ישנם מטוסים המספקים למכשירי הג'ירו שלהם לחץ אויר במקום ווקום, אולם עקרון הפעולה הוא אותו עקרון.
אחרי הפעלת המנוע, יש לחכות כמה דקות על מנת שמשאבת הווקום המפעילה את הטורבינה שמפעילה את גלגל הג'ירו – תביא את גלגל הג'ירו למספר סיבובים כזה (כ- 12,000 סל"ד) שיהיה כשיר לעבודה. זמן ההמתנה הוא כ- 5 דקות, עד שהציר האנכי של הג'ירו מזדקף ומוכן לפעולה. בעת האצה, בהמראה בעיקר בשלב הניתוק, המכשיר יראה מצב של אף המטוס מעט למעלה ובפניה ימינה, וזאת בעקבות הפרצסיה.
TURN AND SLIP INDICATOR
מכשיר זה כמו ה- TURN COORDINATOR - הינו מכשיר ג'ירו חשמלי, שאינו תלוי במשאבת הווקום, וזאת על מנת להוות גיבוי למקרה תקלה במכשירי הג'ירו האחרים.
המכשיר בנוי על ציר אופקי השומר על מיקומו במרחב. ה- TURN AND SLIP INDICATOR כמו ה TURN COORDINATOR – הינם המכשירים היחידים במטוס העובדים על עיקרון הפרצסיה של מכשיר הג'ירו. המכשיר הינו "מוגבל קפיץ" בניגוד למכשירי הג'ירו האחרים במטוס.
המכשיר הנ"ל סופר את המעלות על האופק ביחידת זמן. יחידת הזמן הנמדדת – הינה פונקציה ישירה של הקפיץ הקיים במכשיר – קפיץ בעל מתיחות מותאמת לספירה של פניית ° 360 ב- 1 דקה (rate 2 ). אנו משתמשים בפניית rate 1 - שהינה פניה של ° 360 בשתי דקות.
TURN COORDINATOR
מכשיר ג'ירו חשמלי כאמור, הבנוי על ציר אופקי – ומורכב על גלגל הג'ירו בזוית של ° 45 . צורת הרכבה זו של המכשיר, באה על מנת שכאשר המטוס נמצא בסיבסוב – תוך כדי הטיית כנף – נוכל לראות בנוסף לספירת המעלות על האופק – ועל פי זמן, גם את האינדיקציה של הטיית הכנף על המכשיר, דבר שאיננו קיים ב- turn and slip coordinator .
גם במכשיר זה מורכב קפיץ בעל מתיחות מותאמת לספירת המעלות על האופק על פי זמן.
ובנוסף – הקפיץ מונע את מטוטלת המחט.
הכדור
מכשיר הנמצא בתוך ה- turn וה- slip indicator – אולם נפרד מהם בפעולתו, ואיננו קשור אליהם במכניזם של עבודתו כלל וכלל. מכשיר זה (הכדור) מציין את העובדה שהמטוס נמצא במצב של החלקה.
כלל ברזל – היכן שהכדור נמצא – שם ההחלקה. החלקה הינה המצב בו נמצא זנב המטוס. הכדור מצוי בתוך מבחנה הנמצאת בתחתית מכשירי ה- turn וה- slip indicator . המבחנה בנויה בצורת בננה, וזאת על מנת שכאשר המטוס ימצא במצב של תיאום ואיזון (ללא החלקה) הכדור יתמקם במרכז המבחנה, שם הנקודה הנמוכה ביותר. בתוך המבחנה ישנו נוזל (קרוסין).
הכדור נע בתוך הנוזל שבמבחנה על פי כח הגרביטציה והכוח הצנטרפוגלי הפועלים עליו.
בתוך המבחנה ישנה בועת אויר, הבאה לפצות על לחות ו/או התכווצות והתרחבות המבחנה, וזאת על מנת לאפשר את תנועתו החופשית של הכדור בתוך המבחנה.
ג'ירו כיוון
המכשיר מבוסס על גלגל ג'ירו בעל ציר אופקי עליו הוא מסתובב במהירות שבין 10,000 ל – 12,000 סל"ד. המכשיר אינו מושפע מהאצה, האטה ו/או פניות, וכמו כן איננו מושפע משדות מגנטיים.
המכשיר שומר על יציבות ביחס למרחב ולא ביחס לכדור הארץ, והביטוי לכך הוא סחיפה מדומה, כלומר, לצופה על הג'ירו מכדור הארץ – נראה כאילו הופעל על הגלגל כח צידי. התופעה מחריפה ככל שמתכנסים מקו המשווה אל הקטבים.
אפשר לאמר שכאשר המטוס מגלגל לצד כלשהו – הוא כאילו מגלגל על ציר ג'ירו שאיננו זז ממקומו – היות והינו שומר על יציבותו ביחס למרחב. פועל יוצא מן הכתוב הוא – שסקלת הכיוונים הנמצאת בתוך המטוס,הנה סקלה שאיננה זזה בעצם, ואנו עם תנועת המטוס – תוך כדי גלגול ימינה ו/או שמאלה – נעים עליה.
נוסחת חישוב סטיית הג'ירו היא: שיעור הסחיפה = 15 Hr sin lat
בישראל קו הרוחב הוא כ - ° 32 , על כן הסחיפה היא כ- ° 8 לשעת טיסה - כיוונים הולכים וקטנים
