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GP 9

【心得】認識六大儀表

樓主 水花火舞 andrew0422
GP10 BP-
當我們在天空飛行時是處在三度空間之中
駕駛員坐在座艙裡必須要隨時瞭解航空器的動態
尤其惡劣天氣能見度不佳時
儀表是唯一能提供你航空器狀態的資訊來源

六大儀表是最重要的部分
它提供你航空器的姿態、高度、空速、趨勢等必要訊息
沒有掌握好的話...嘿嘿,別拿自己生命開玩笑啊 XD
這裡用FSX內建的Cessna 172SP來說明
這也是很多飛行學校常用的初級教練機

這是六大儀表的位置及名稱


這已是大部分航空器通用的儀表位置分配
最重要的姿態儀在中間
左空速,右高度,下方位

六個儀表分成兩大類:皮托管系儀表及陀螺儀系儀表

皮托管系儀表:空速指示器、高度指示器、垂直速度指示器

皮托管系統是一組包含動壓管(Pitot Tube)及靜壓管(Static Port)的壓力偵測系統,藉由這兩支管子取得航空器周遭氣壓的大小與差值,然後換算成速度與高度。這裡不解釋詳細原理,有興趣可以參考Wiki的說明。在這張照片中可以看到機翼前方有支L型的管子,那就是動壓管。Aeroperú Flight 603空難(中文版)就是和皮托管相關的空難。

空速指示器

這裡顯示出航空器當時的指示空速(IAS、就是指直接從空速指示器讀出來的數值)。

第二張圖是FSX的膝板所顯示的內建Cessna 172SP的Performance。

上面有一堆花花綠綠的顏色,我們大概來瞭解一下。
○在巡航時必須儘量要保持在綠弧線範圍。(48KIAS~129KIAS)
○如果不小心超過Vno(129KIAS)到黃弧線區,要儘速回到綠弧線區,否則可能會對機體造成損傷。
○降落時,最好到白弧線區才開始放襟翼,避免襟翼損壞。(40KIAS~85KIAS)
○沒有放襟翼時速度不能低於綠弧線底(Vs=48KIAS),襟翼全放時速度不能低於白弧線底(Vso=40KIAS)!低於這兩個速度時會造成失速。
○絕不能超過紅線(163KIAS),否則只能求神保佑啦!

高度指示器

高度指示器有三支指針標示出高度:
長針是百呎、短針是千呎、帶支小針的圓盤是萬呎。圓盤有個缺口,如果缺口下的斜線不見了就表示超過一萬英呎啦。
比如上圖,表示當時高度是4100feet。

高度指示器是偵測大氣壓力換算成高度的儀器。但大氣壓力會隨著高度及氣候狀況而改變,所以要利用高度撥定值調整鈕來調整氣壓值才能顯示正確的高度值。【註1】
而且當高度到某一程度後,空氣稀薄,大氣壓力變得無法做為換算參考,所以需要一套運作規則以避免航空器在空中因隔離不足而有撞機危險。下面就簡述一下實際上的運作程序。

首先要先說的是在飛行中會用到2個氣壓值
一個是QNE,表示為ISA(國際標準大氣),英制為29.92in.Hg,公制為1013hPa。
一個是QNH,表示所在空域的氣壓值,由ATIS或航管員處取得。

第二個是Transition Level(轉換空層、下降用)及Transition Altitude(轉換高度、爬升用)的觀念。
在FS裡不分國家及空域,Transition Level是FL180,Transition Altitude是18000feet(注意表示方法不一樣)【註2】。
而Flight Level術語是以QNE為高度撥定值所顯示的高度,FL180表示高度指示器應顯示18000。Altitude術語則是以QNH為高度撥定值所顯示的高度。

我們直接用例子說明吧:
我們準備在甲機場起飛,查詢後得知當地氣壓是30.18in.Hg。所以在起飛準備時要把高度撥定值調到30.18,顯示的才是正確的高度。這時航管員要求你達到的高度都會用Altitude表示,如"Climb and maintain 8000."(爬升到飛航高度8000英呎)。
當要往上爬升超越Transition Altitude時,航管員會改用Flight Level來表示高度,如"Climb FL230."(爬升到飛航空層230)。當高度指示器顯示超過18000時,高度撥定值就要調到ISA值(29.92in.Hg),然後繼續爬升至高度指示器顯示23000。
到乙機場準備下降了,航管員可能先下這類下降指令:"Descend and maintain FL200"(下降到飛航空層200)。
當下降高度低於Transition Level時,原本用Flight Level表示的方式就要改回Altitude的表示法。所以下面的下降指令就會變更了:"Descend and maintain 14000,QNH 28.74"(下降到飛航高度14000英呎,高度撥定值為28.74in.Hg。因為是第一次下降到Transition Level以下,通常航管員會主動告知當地QNH,若航管員忘了,請主動詢問)。當高度指示器下降低於18000(這時是FL180)時,高度撥定值要從29.92改成28.74,並繼續下降至高度指示器顯示14000。

垂直速度指示器(VSI)


這個儀表顯示航空器正在平飛、爬升或下降中,以及其速率多少。
指針在水平位置指在0上面時,表示航空器在平飛狀態(高度不變)。往上則爬升,往下為下降,上面有註明其單位:每分鐘100英呎。如圖為每分鐘700英呎速率爬升。

陀螺儀系儀表:姿態儀、水平狀態儀、迴轉協調儀

陀螺儀是把一個極高角速度旋轉的轉子,裝置在3個環上面而可以做三軸自由運動的裝置。
這是WIKI中的陀螺儀說明,下面的影片則表現出陀螺儀特性:YouTube影片 1YouTube影片 2

Cessna 172SP陀螺儀的旋轉動力來自發動機產生的高壓空氣,所以有一個監測這個高壓氣源的儀表,如下圖,左邊是Cessna 172的Vaccum Gauge,右上是Cessna 182的Suction Gauge。在你起動發動機後,請確認指針在綠色區,否則陀螺儀系相關儀表的運作會不正常。


姿態儀


這是一個很簡單的儀表,卻是最重要的一個。
無論任何情況,姿態儀是你第一個要看的儀表(尤其當你因夜航或天候等因素而失去所有外界視覺參考,或陷入空間迷向時),只有飛行姿態正確,才能有效建立速度及高度。
中間的可動部分連著陀螺儀的外環,可以保持對地面垂直。
上方藍色表示藍天,下方棕色表示地面,交界的白色線為人工地平線。
姿態儀能同時提供兩種資訊:Pitch(俯仰狀態)及Roll(滾轉狀態)。中間的橘點位置即對應於俯仰角度,左右橘線和正上方橘色小箭頭則對應我們滾轉時的坡度角度。
這裡請先參考FAA-H-8083-25 Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge書中第6-13頁,練習看一下儀表顯示相對於什麼樣的姿態。
很多人會搞混的是,儀表可動部分是表示外界狀態(因為是連著陀螺儀),所以人工地平線向左斜時,航空器是向右傾的,而不是向左傾,中間的W型橘色標示才是表示航空器本身呀!

水平狀態儀(HSI)


這個儀表要用看地圖(也就是俯視圖)的方式來看,我們自己相對於中間的飛機符號,中間圓盤則是羅盤刻度以表示周遭360度的方位。以N北為0度、E東為90度、S南為180度、W西為270度。每5度一個小刻度,每10度一個大刻度,每30度標示一組方位數字(僅標示到10位數)。
上下左右各有不動的橘色小刻度,相對我們前後左右。上方刻度所指的角度就是我們機鼻所指向的Heading(航向,不考慮側風時)。
右下角HDG旋鈕用來調整Course(方位),是用於AP(自動駕駛系統),駕駛員調整Course到想飛行的航向,AP就會將飛機的Heading航向轉到所設定的Course方位。
左下角校正鈕是用於校正羅盤的,所有航空器裡均有一個磁羅盤,在起飛前請先把HSI和磁羅盤做校正。在真實飛行中,通常每隔15分鐘就需要校正一次【註三】。另外,地球因為有真北極和磁北極的問題,中間的磁差角度均會標明在航圖裡,也可在校正時一併考慮。
HSI用來保持航空器直線飛行。

迴轉協調儀


在轉彎(假設要右轉)時,我們會打副翼右上左下,左副翼向下會增加升力使左翼上抬,右副翼向上會減少升力使右翼下壓,機身便向右傾斜使升力分出向右的向心力而向右轉(打右bank)。但升力增加,它的哥倆好-誘導阻力(induced drag)也會增加,這阻力會使左翼速度減慢而把機頭往轉彎的反側方向拉,這現象叫Adverse Yaw(反向偏航)。
迴轉協調儀下半部有顆球的部分叫針球儀(或叫傾角器)可以顯示偏航的狀況。以上例右轉時,針球儀裡的圓球會向右偏,我們需要踩右舵做修正,把圓球"踩"回中間,這個修正動作便叫做協調轉彎【註四】。這張照片顯示了未踩舵修正這張照片則有點修正過度

中間的飛機符號和"R""L"四條白線則是顯示"迴轉狀態"。有個名詞"標準轉彎速率",是指以每秒鐘3度的速率轉彎,轉360度就剛好需要2分鐘,這便是儀表上標示"2 MIN"的理由。當飛機傾斜剛好在標準轉彎速率上時,表示這個轉彎是安全且容易控制的。

【註1】高度撥定值有英制(in.Hg 英吋水銀柱)及公制(hPa 毫巴)兩種,比較先進的儀表都可以切換設定公制或英制。
【註2】在真實世界,各國民航主管機關會根據自己國家狀況訂定不同的數值。以台北飛航情報區為例,Transition Level是FL130、Transition Altitude是11000feet。如果你是參加VATSIM或IVAO等連線飛行組織,均是採用真實世界的高度參數。
【註三】陀螺儀有漂移誤差(Gyroscope Drift)的問題,所以需要時常修正。在FS的Realism選單裡,若有勾選"Enable gyro drift",則FS會模擬出漂移誤差。
【註四】FS在Realism選單裡有"Autorudder"選項,若有勾選,FS會自動幫你操作方向舵(Rudder)把針球儀修正到中間。但有時候我們必須讓圓球不在中間,比如側風降落時。所以若你有方向舵踏板,或一些搖桿把手有第3軸可以扭轉,可以把Autorudder取消(真實飛機的狀況),學習自己控制方向舵。

因篇幅有限,只能簡單介紹,關於儀表掃瞄的部分再另文討論!

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