Radiokompas

Et radiokompas , også ADF ( automatisk retningsfinder ), RDF ( radioretningsfinder ) eller radiokompas er et indbygget modtagelsessystem til radionavigering ved hjælp af radioretningsfinding til et ikke-retningsbestemt radiofyr (NDB) eller til anden radio sendere, som også er i frekvensområdet 190– Send 1750 kHz. ADF'en bruges til positionsbestemmelse i skibsfart og luftfart som en støtte til flyvekontrol og bruges til instrumentindflyvninger. Det giver også yderligere oplysninger om andet navigationsudstyr såsom VOR (roterende radiofyr) og DME (afstandsfinder). Et radiokompas bruges også i jordbaseret , anvendt geofysik . Det fungerer ikke som et normalt kompas (visning af den retning, køretøjet kører i øjeblikket), men til at sigte mod en delvis destination.

konstruktion

Radiobølgerne fra NDB'er (ikke-retningsbestemte fyrtårne, ikke-retningsbestemte radiofyrlygter), der transmitterer i lang- og mellembølgeområdet, har et relativt stort interval. De modtagne signaler evalueres i ADF-displayenheden. ADF'ens komplette indbyggede system består af antennesystemet med modtageantenner, modtageren med kontrolpanel og den separate displayenhed.

Antennesystem

For at undgå tvetydighed i retning kræves to forskellige antennetyper til radiokompasset.

1. En roterbar ferritstang antenne ( sløjfe , tidligere en løkke antenne , H -feltet antenne) opfanger radiobølgerne udsendes af en NDB. Magnetfeltet , der kommer fra senderen, inducerer en spænding i det, hvis størrelse og faseposition afhænger af retningen, hvorfra bølgerne kommer. Dette resulterer imidlertid i en 180 ° tvetydighed i retningen, fordi senderen også kan være i den modsatte retning.
2. Sidebestemmelsesantenne ( sense , en lang ledningsantenne , E- field-antenne) har ingen foretrukken retning, den modtager lige så godt fra alle retninger. Sammen med ferritstangantenne eliminerer den 180 ° tvetydighed ved magnetisk leje.

I fly er ferritstangantenne monteret i et fladt hus under skroget. Rorantennen, der tidligere var en lang trådantenne strakt fra skroget til spidsen af ​​rorenheden, eller som løb på jorden, er nu også anbragt i huset.

funktionalitet

I de tidlige dage med at flyve blev en sender (NDB) set ved at dreje en sløjfeantenne med en lodret akse, indtil den inducerede rammespænding har et minimum ( minimumsleje ). Antennen drejes på en sådan måde, at det modtagne signal ankommer modtageren så svagt som muligt, da et minimumsleje kan være meget skarpere end et maksimalt leje. Nøjagtigheder på 3 til 5 grader kan opnås uden ekstern interferens. Der er 180 ° tvetydighed i retningen, fordi senderen også kan være i den modsatte retning.

For at løse denne tvetydighed bruger man den spænding, der leveres af hjælpeantennen (E-feltantenne) fra den elektriske komponent i det elektromagnetiske felt. En klar udbredelsesretning for radiobølgerne kan kun bestemmes ved at overlejre feltstørrelserne på begge antenner med en 90 ° faseforskydning.

Det tilstødende billede viser spoleaksen for loop-antenne A i NS-retning; Maksimal spænding induceres, når senderen enten er i øst eller i vest. Modtagelsesdiagrammet har form som en vandret 8.

Modtagelsesdiagrammet for trådantennen er en cirkel uden foretrukken retning. Hvis du tilføjer begge diagrammer i den korrekte fase, er den samlede spænding, den resulterende, særlig stor, hvis senderen er i øst og især lille, hvis den er i vest. Resultatet er en hjertekurve ( kardioid ), som nu har et klart minimum. En servomotor roterer sløjfeantennen, så signalet kombineret fra begge antenner når minimum. Indikatornålen til radiokompasset er koblet til servomotoren, så dens position svarer til den mindste modtagelse bestemt af antennesystemet.

Den beskrevne evaluering fungerer optimalt i vandret plan og mislykkes, hvis antennerne er over NDB. Det er årsagen til stilheden .

Modtager og kontrolenhed

Afhængigt af enhedsproducenten leveres lang- og mellembølgemodtagere med forskellige kontrolpaneler (engl. Kontrolpanel ). Frekvensområdet strækker sig fra 190 til 1799 kHz i et frekvensgitter på 0,5 kHz. Derfor kan du også lytte til radiostationer i lang- og mellembølgeområdet og bruge dem til retningsbestemmelse. Ved brug af radiosendere til navigationsformål, dog tilrådes forsigtighed, da disse sendere ofte arbejder på forskellige steder på samme frekvens i såkaldt single frekvens drift . Stationer, der betjenes med andre stationer i samme bølgetilstand, bruges muligvis ikke til retningsfinding, da ingen anvendelig retningsfinding er mulig, især i områder med forvirring, hvor signalet kommer fra flere steder med tilsvarende høje feltstyrker.

Under anden verdenskrig , mens fjendtlige bombefly enheder fløj over Tyskland, blev radiostationerne skiftet til enfrekvent operation, så de ikke kunne bruges af bombefly som en radionavigationshjælp.

Vis enheder

Displayenheden er anbragt i cockpittet separat fra kontrolpanelet. Forskellige displayenheder kan bruges med ADF-modtageren. Alle viser et leje (engl. Leje ) i forhold til betjeningsenheden indstillet i senderen (NDB). Spidsen af nålen peger i retning af senderen og vender en gradueringsrosa .

Der er tre typer displayenheder:

RBI ( relativ lejeindikator )

RBI er den klassiske ADF-displayenhed. Skalaen på 360 ° kan ikke justeres på RBI, nulgradsmærket er øverst i retning af flyets længdeakse. Nålen på RBI peger på radiofyret (NDB). Vinklen mellem flyets længdeakse og retningen til NDB læses af skalaen. Denne vinkel er sidelejet ( relativ leje ).

Med denne relative pejling aflæst kender piloten sin retning til NDB, baseret på hans flys længdeakse. For at komme til stationen, dvs. for at få en QDM til NDB, skal du tilføje den flyvede overskrift (MH, magnetisk overskrift) og den relative pejling (RB) ifølge følgende formel:

MH + RB = MB (= QDM)

Mere moderne enheder har en manuelt drejelig (MDI) og kan således justeres til kursen eller en automatisk styret af et gyrokompas (RMI) kompasrosa . Der er ingen konvertering her, og QDM (magnetisk retning til senderen) kan læses direkte.

MDI ( indikator for bevægelig drejeknap )

MDI svarer til RBI, men skalaen kan justeres manuelt ved hjælp af justeringshovedet (HDG eller SET). Du skal indstille den flyvede overskrift (MH) i henhold til gyroen på MDI, så kan du aflæse QDM ved nålens spids.

RMI ( radiomagnetisk indikator )

Den senest udviklede RMI tilbyder en række fordele i forhold til de to andre enheder. RMI er en kombineret displayenhed bestående af et radiokompas og et magnetisk kompas. Som med MDI er skalaen (i det følgende benævnt kompasrosen) også bevægelig på RMI. Det roterer dog af sig selv ved hjælp af et fjernkompas, der er placeret i spidsen af flyvingen. Så det er en kurstop, som du ikke behøver at justere under flyvning. En synkro fungerer som en modtager til at drive RMI's kompasrose . En synkro, der fungerer som en sender, er koblet til kompassgyroen og er elektrisk forbundet til modtageren.

Ud over gyrofunktionen har RMI to markører, der kan tildeles signaler fra andre radionavigationsmodtagere, for eksempel enten to VOR eller en ADF og en VOR. Normalt er NAV-1-modtageren forbundet til RMI. Der er også enheder, der tillader skift fra NAV-1 til NAV-2.

Der er også en synkronisering i enheden til at køre markørerne. Da markørerne sidder på aksen for kompassrosen, er de forbundet med markørerne med et 1: 1 gear.

RMI forsyner piloten med tre oplysninger, der gør enheden ideel til krydsleje :

1. Kompasrose: magnetisk retning (MH), over under kursmærket (rød trekant i den tilstødende figur)
2. Markør 1 (bred, gul markør på billedet): magnetisk leje (QDM) til den første indstillede jordstation, dvs. VOR eller NDB
3. Markør 2 (smal, grøn markør på billedet): magnetisk leje (QDM) til den anden indstillede jordstation, dvs. VOR eller NDB

Læsning

• Læsning af radialer / QDR'er

I slutningen af ​​nålen, som QDM viser for det indstillede VOR eller NDB, kan du aflæse radialen eller QDR direkte.

• Læsning af QDM

I dit sind projicerer du ADF-nålen på skalaen til banetoppen. Så du kan læse QDM direkte på gyroen.

Digitale efterfølgere

Analoge pointerinstrumenter er ikke længere tilgængelige i moderne passagerfly. I stedet vises billeder, der svarer til de sædvanlige displayinstrumenter på to computerskærme . De krævede signaler leveres hver af en digital navigationscomputer.

Problemer og fejl

Det er værd at nævne dette systems høje modtagelighed for interferens: I tusmørke og om natten betyder den naturlige stigning i rækkevidden i lang- og mellembølgebåndet, at sendere med samme frekvens kan modtages, hvilket kan interferere med modtagelse og i høj grad falske displayet. Regn og især stærke tordenvejr kan få retningsnålen til at pege på tordenvejrets centrum i stedet for den valgte station. Selv når vejret er godt, er fejl på grund af refleksion og bøjning af bølgerne på bjergene mulige.

Optimal modtagelsesydelse kan kun opnås med et antennesystem, der er teknisk korrekt designet og korrekt installeret på det rigtige sted i flyet. Ydelsestab opstår i tilfælde af korrosion, bøjning, løs fastgørelse (vibration), skygge fra flyets komponenter og gensidig interferens mellem antennerne.

De DF-fejl, der kan opstå på grund af atmosfæriske forstyrrelser og støjafbøjning over jorden, er ikke direkte relateret til antennesystemets funktion. Men de fejl, der opstår som følge af forvrængninger i marken i nærheden af ​​DF-antennen, og dem, der skyldes ændringer i stien til antennesystemets referenceakse i forskellige flyvepositioner.

• Kvadrantfejl (Engl. Quadrantal-fejl )

Dette har sin årsag i afbøjningen af ​​radiobølgerne på flyets ydre hud sammen med resultatet af blandingen af ​​reflekterede bølger med de nyligt ankomne bølger. Dette inkluderer også den afbøjning, som radiobølgerne oplever fra flyets eget magnetfelt. Impulsforstyrrelser forårsaget af tændingssystemet, generatoren, eventuelle servomotorer, der kan være til stede og uskærmede, interferensudsatte forsyningsledninger fra omformere har også en negativ effekt på modtagelsen.

Størrelsen på kvadrantfejlen afhænger af radiobølgernes indfaldsretning og intensiteten af ​​flyets eget magnetfelt. Denne fejl kan kompenseres mekanisk og / eller elektrisk, forudsat at den er en fast fejlkilde og fejlstørrelse. En eksisterende kvadrantfejl forfalsker lejerne i retning af flyets længdeakse. Fejlen er størst, når radiobølgen kommer fra kvartcirklerne i forhold til flyets længdeakse - dvs. med sidelejer på 045 °, 135 °, 225 ° og 315 °.

• Vipningsfejl (Engl. Error dip )

Det sker under flyvning, når positionen afviger fra det vandrette (klatring, faldende, drejning). Hvis flyet kun hælder længdeaksen ( rulle ) eller den tværgående akse ( tonehøjde ), er effekten den samme som kvadrantfejlen i kvartcirkelretningerne.

Ved at vippe flyet, f.eks. B. i kurven bringes sløjfeantennen ud af sin MINIMUM-position. Ved automatisk at dreje DF-antennen til den aktuelle MINIMUM-position er displayet forkert. Denne effekt er især stærk i nærheden af ​​senderen. Fejlen reduceres med større afstande til NDB. I lighed med det magnetiske kompas kan lejer kun tages i en vandret lige-frem-flyvning i en vis afstand fra NDB.

Historie og applikationer

DF-metoder til bestemmelse af retning ved hjælp af elektromagnetiske bølger er blandt de ældste metoder til radioplacering. Heinrich Hertz gjorde de første forsøg på at bestemme retningen for en hændelsesbølge med dipoler og sløjfer i slutningen af ​​det 19. århundrede . En pioner inden for brugen af ​​radiokompasset til søfart var Frederick A. Kolster på tidspunktet for første verdenskrig .

litteratur

• Peter Dogan: Instrument Flight Training Manual. 1999, ISBN 0-916413-26-8 .
• Jeppesen Sanderson: Studievejledning til privatpilot. 2000, ISBN 0-88487-265-3 .
• Jeppesen Sanderson: Privat pilotmanual. 2001, ISBN 0-88487-238-6 .
• Wolfgang Kühr: Den private pilot. Technology II, bind 3 1981 ISBN 3-921270-09-X .
• Luftfahrt-Bundesamt (LBA): ADF-navigation. 1991.
• Rod Machados: Instrument Pilot's Survival Manual. 1998, ISBN 0-9631229-0-8 .
• Jürgen Mies: Radionavigation. 1999, ISBN 3-613-01648-6 .
• US Department of Transportation, Federal Aviation Administration: Instrument Flying Handbook. AC61-27C, 1999.

Individuelle beviser

1. ↑ Automatic Direction Finder ( Memento fra 23. oktober 2006 i internetarkivet )