Das Pitot-Static-System treibt Flugzeuginstrumente an

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Ihre Fluggeschwindigkeitsanzeige funktioniert? Die Antwort liegt in einem Basissystem namens Pitot-Static-System, das den Stauluftdruck misst und mit dem statischen Druck vergleicht, um die Geschwindigkeit des Flugzeugs durch die Luft anzuzeigen. Und das ist noch nicht alles. Das gleiche statische Luftsystem gibt uns unsere Höhe an und gibt an, wie schnell wir in Fuß pro Minute auf- oder absteigen. Das Pitot-Static-System versorgt drei grundlegende Luftfahrzeuginstrumente mit Strom: die Fluggeschwindigkeitsanzeige, den Höhenmesser und die vertikale Geschwindigkeitsanzeige.

Komponenten

• Staurohr und Leitung: Das Staurohr ist ein L-förmiges Gerät an der Außenseite des Flugzeugs, mit dem die Fluggeschwindigkeit gemessen wird. Es hat eine kleine Öffnung an der Vorderseite des Rohrs, durch die Stauluftdruck (dynamischer Druck) in das Rohr eintritt, und eine Ablauföffnung an der Rückseite des Rohrs. Einige Typen oder Staurohre haben ein elektronisches Heizelement im Inneren des Rohrs, das verhindert, dass Eis das Lufteinlass- oder -ablaufloch blockiert.
• Statische Ports und Leitungen: Der statische Anschluss ist ein kleiner Lufteinlass, der sich normalerweise an der Seite des Flugzeugs befindet und bündig mit dem Rumpf abschließt. Der statische Anschluss misst den statischen (sich nicht bewegenden) Luftdruck, der auch als Umgebungsdruck oder Luftdruck bezeichnet wird. Einige Flugzeuge haben mehr als einen statischen Anschluss, und einige Flugzeuge haben einen alternativen statischen Anschluss, falls einer oder mehrere der Anschlüsse blockiert werden.

• Instrumente: Das Pitot-Static-System umfasst drei Instrumente: die Fluggeschwindigkeitsanzeige, den Höhenmesser und die vertikale Geschwindigkeitsanzeige. Statische Leitungen sind mit allen drei Instrumenten verbunden, und der Stauluftdruck aus dem Staurohr ist nur mit der Geschwindigkeitsanzeige verbunden.
• Alternativer statischer Port (falls installiert): Ein Hebel im Cockpit einiger Flugzeuge betätigt einen alternativen statischen Anschluss, wenn der statische Hauptanschluss blockiert ist. Die Verwendung des alternativen statischen Systems kann zu geringfügig ungenauen Messwerten an den Instrumenten führen, da der Druck in der Kabine in der Regel höher ist als die in der Höhe gemessenen statischen Hauptöffnungen.

Normale Operation

Das Pitot-Static-System misst und vergleicht die statischen Drücke und im Fall der Fluggeschwindigkeitsanzeige sowohl den statischen als auch den dynamischen Druck.

• Fluggeschwindigkeit: Die Fluggeschwindigkeitsanzeige ist ein versiegeltes Gehäuse, in dem sich eine Aneroid-Membran befindet. Das die Membran umgebende Gehäuse besteht aus statischem Druck, und die Membran wird sowohl mit statischem als auch mit dynamischem Druck beaufschlagt. Wenn die Luftgeschwindigkeit zunimmt, nimmt auch der dynamische Druck im Inneren der Membran zu, wodurch sich die Membran ausdehnt. Durch mechanische Verbindung und Getriebe wird die Fluggeschwindigkeit durch einen Nadelzeiger auf der Vorderseite des Instruments dargestellt.
• Höhenmesser: Der Höhenmesser dient als Barometer und wird auch von den statischen Anschlüssen mit statischem Druck versorgt. In dem versiegelten Instrumentenkoffer befindet sich ein Stapel versiegelter Aneroidmembranen, auch Wafer genannt. Diese Wafer sind mit einem auf 29,92 Zoll Hg (29,92 Zoll Hg) oder Normaldruck kalibrierten Innendruck verschlossen. Sie dehnen sich aus und ziehen sich zusammen, wenn der Druck im umgebenden Instrumentenkoffer steigt und fällt. Ein Kollsman-Fenster im Cockpit ermöglicht es dem Piloten, das Instrument zu kalibrieren die lokale Höhenmessereinstellung, um den nicht standardmäßigen Luftdruck zu berücksichtigen.

• VSI: Die vertikale Geschwindigkeitsanzeige hat eine dünne, versiegelte Membran, die mit dem statischen Anschluss verbunden ist. Der umgebende Instrumentenkoffer ist ebenfalls versiegelt und wird mit statischem Luftdruck mit einem dosierten Leck auf der Rückseite des Koffers versorgt. Dieses dosierte Leck misst die Druckänderung langsamer, was bedeutet, dass sich der Druck bei weiterem Steigen des Flugzeugs nie ganz einholt, sodass Rateninformationen auf der Vorderseite des Instruments gemessen werden können. Sobald sich das Flugzeug nivelliert, gleichen sich die Drücke sowohl des gemessenen Lecks als auch des statischen Drucks aus dem Inneren der Membran an, und das VSI-Einstellrad kehrt auf Null zurück, um einen ebenen Flug anzuzeigen.

Fehler und fehlerhafter Betrieb

Das häufigste Problem mit dem Pitot-Static-System ist eine Verstopfung des Pitot-Rohrs oder der statischen Anschlüsse oder beider.

• Wenn das Staurohr verstopft ist und das Ablassloch frei bleibt, wird die Fluggeschwindigkeit auf Null gesetzt.
• Wenn das Staurohr und sein Abflussloch blockiert sind, verhält sich die Fluggeschwindigkeitsanzeige wie ein Höhenmesser und zeigt höhere Fluggeschwindigkeiten mit zunehmender Höhe an. Diese Situation kann gefährlich sein, wenn sie nicht sofort erkannt wird.
• Wenn die statischen Anschlüsse blockiert werden und das Staurohr funktionsfähig bleibt, funktioniert die Fluggeschwindigkeitsanzeige kaum und die Anzeigen sind ungenau. Der Höhenmesser friert an der Stelle ein, an der die Blockierung aufgetreten ist, und der VSI zeigt Null an.

Ein weiteres Problem mit dem Pitot-Statik-System ist die Metallermüdung, die die Elastizität der Membranen verschlechtern kann. Zusätzlich können Turbulenzen oder plötzliche Manöver zu fehlerhaften statischen Druckmessungen führen.