Elektroniskt gyro

I moderna LCD-instrument finns ju oftast ett slags horisontgyro med som funktion. Jag vet inte vilka specar som gäller för sådana, men förmodligen är de inte godkända att användas vid instrumentflygning.

Nu undrar jag två saker:

1. Hur fungerar de? Jag tvivlar på att det sitter ett litet mekaniskt gyro inuti instrumentet och snurrar. Min gissning är att det är nåt slags accelerometerlösning, där man genom att mäta accelerationer runt de tre axlarna kan räkna ut hur man vridit sig, med hjälp av "död räkning", så att säga. Är det så? Och hur kalibrerar man dem i så fall - man måste ju veta när planet är i våg, för att ha en referens.

2. Hur exakta är de? Om man jämför med ett vanligt mekaniskt gyro, håller de måttet eller tappar de bort sig efter en tid? Är de rentav godkända för IFR?

 

Hej !

Vilken typ av flygplan är det ?

Jag jobbar som flygmekaniker på Malmö Aviations RJ100, där vi har IRS system. Skärmarna är av typen CRT , men moderna flygplan har LCD skärmar för att spara vikt. LCD skärmen är ju tunnare och lättare, har även lägre strömförbrukning.

Jag kommer ihåg att SK60 hade en liten LCD skärm med reserv horisontgyro....

Om man har ett IRS system så kan du tänka dig att systemet fungerar så här:

Du har en IRS eller två IRS lådor i planet, dessa känner av jordens rotation och kan räkna ut possitionen på jorden med hjälp av att känna av accelerationerna (var. med var på jorden man är). Detta kan ta några minuter, ex. 6-7 min här i sverige.

IRS en genererar en signal till en symbolgenerator som i sin tur skickar signaler till din "gyro LCD" där du ser info.

 

Trevligt att få lite besked från ett proffs!

Ja, jag kanske borde specat flygplanstyp också för att det ska gå att säga hur det funkar - själva displayen är ju ointressant. Fast egentligen undrar jag hur det funkar generellt med "elektroniska gyron". Men det konkreta fall som fick mig att börja fundera är i en ultralätt av typen Dynamic. Man kan kolla på:
http://www.swedishultraflyers.se/eurocub.htm
för att få se hur det ser ut och lite data.
Det flygplanet är ju inte godkänt för IFR överhuvudtaget och av den anledningen är säkert inte instrumentet godkänt för det heller, men jag gissar att det funkar enligt samma principer som dyrare varianter. Eller?

Jag förstod inte riktigt resten av det du skrev. Vad är IRS? Och hur kan man bestämma positionen på jorden genom att känna av accelerometrar? Jag förstår att man kan känna av rotationsriktningen, och därmed väderstrecken, på samma sätt som man gör med en gyrokompass, men positionen?

I de plan du jobbar med, är det ett mekaniskt gyro som är referens till CRT-horisontgyrot eller är det accelerometrar? Eller något annat? Och är det godkänt för instrumentflygning eller bara ett hjälpinstrument?

 

Jomen sådana är självklart godkända för all flygning, även IFR.
Det är väl kanske en av de viktigaste navigationsinstrumenten som finns ombord på dagens trafikflygplan då man får väldigt exakta värden på positionen. INS betyder Inertial Navigation System och bygger på att man har tre stycken gyron och accelerometrar i vardera axel på en plattform för att känna av accelerationen i någon viss riktning och sedan kompensera för gyroprecissionen som är oundviklig efter ett tag.
Men nogrannheten avtar ju såklart med tiden, så det gäller att man har rätt värde från början. Det finns också ett nyare system IRS, Inertial Reference System vilket såklart också är mycket bättre då det består av lasergyron som inte har några rörliga delar överhuvudtaget. Men så är de också mycket dyrare.

Men INS/IRS tror jag bara är vanliga i tung kommersiell trafik. I lättare kommersiell trafik använder man sig av andra saker, inga vanliga kursgyron utan magnetisk referens utan förbättrade sådana som ställer in sig efter magnetiska fältet och kompenserar för gyrodriften.
Kan vara rätt skönt om man flyger single pilot IFR att slippa tänka på sådant!

 

för en IRS så måste man ange postion med koordinater i början. Dvs om man står på fältet så anger man fältets postionet, eller planets rättare sagt.. oftast har man en update av detta när man är vi banan klar för T/O för att en sista gång "nollställa" rätt position. Detta systemet fungerar bra, men har en drift och efter c:a 3 timmar blir den oexakt.

använd en Iphone och ladda hem horisontgyro )))) fungerar säkert för en UL ))) men flyg inte in i moln och liknande bara.. men kul att testa..

 

accelerationen på jorden, eller gravitations kraften i folkmun varierar beroende på var på jorden man står, dvs. i vilken lattitud man är på... här i sverige är den 0,98 vid ekvatorn är den mer. på så sätt.. väldigt känsliga instrument.

 

Har Eurocub inget gyro? Nu blev det lite OT, fast jag blev lite fundersam, flög den faktiskt i början av 2007 en gång, men sen minns jag inte så mycket mer...

 

Näpp, inget gyro. Bara kompass, höjdmätare, variometer och fartmätare (Förutom motorinstrumenten dårå). Och variometern är inte obligatorisk om man inte flyger sjöflyg.

 

Eller mörker

 

IRS och INS finns alltså endast på tunga trafikflygplan?

Då undrar jag ju förstås var det är för något som sitter i billiga horisontgyroinstrument för privatplan, t.ex. i Dynamicen jag länkade till ovan. Är det någon som vet? Och hur fungerar de?

Om det är en ren accelerometerlösning, hur nollställer man den då? Och hur noggrann är den lösningen?

Är det för övrigt någon som vet om "Horisontgyro" för iPhone fungerar som ett horisontgyro, eller kan den bara peka ut vilken riktning accelerationen/gravitationen har just nu? Ungefär som ett lod skulle göra, dvs endast fungera så länge man stod still.

 

En liten fysisk korrigering bara: Tyngdaccelerationen ("gravitationen" ) g är i Sverige ca 9.82 m/s^2. Varierar beroende på avståndet till jordens mittpunkt, så att ju större avstånd desto mindre acceleration.
Newtons gravitationslag + Newtons andra lag ger för godtycklig planet g=G*m/r^2, där G är gravitationskonstanten, m är planetens massa och r avståndet till planetens mitt.

 

Det där är väl just gravitationslagen? Nestons andra lag handlar ju om acceleration och ska du jämställa gravitation med acceleration måste du blanda in Einstein...

För övrigt vill jag förtydliga att när jag pratar om accelerometrar så menar jag inte att man skulle mäta tyngdaccelerationen (gravitationen) utan förändringar i accelerationen längs de olika axlarna. Det kan användas för att detektera rotation, och på så sätt fungera ungefär som ett gyro.

 

och sen när fick man flyga mörker med UL??

 

Nu är det stor OT-varning:
Newtons gravitationslag F=G*m1*m2/r^2 definierar den "tunga" massan m1, medan Newtons andra lag F=mg definierar den "tröga" massan. Egentligen alltså två olika massor, men alla undersökningar (och Einstein) tyder på att de är ekvivalenta. Om man då sätter dessa massor m1 och m lika får vi sambandet i mitt tidigare inlägg. EOF

 

satt och kollade lite på svaren.
antar att de system som ger attitydsinformation till EFIS-displayerna i de mindre sofistikerade flygplanen innehåller ungefär samma typ av komponenter som finns i IRS-system fast saknar den precision som krävs för att kunna användas för att bestämma en position.

Jag antar att de använder accelerometrar som referens för att bestämma det ursrungliga läget på "horisonten" genom att mäta riktningen på gravitationen, vanligen sker detta då man slår på elen på marken.

någon form av lasergyron eller troligtvis någon annat typ av elektroniskt gyro (som är enklare och billigare) används sedan för att mäta rotation kring de olika axlarna och kunna ge attitydsinformation även under maövrering i luften trots laterala accelerationer.


Jag har flugit en del Garmin 1000 EFIS, vilket givetvis är godkänd för IFR men efter att ha testat ett och annat har jag upptäckt en del "buggar".
Jag misstänker att detta system använder GPS som hjälpmedel för att mer effektivt kunna omkalibrera attityd/heading info även under flygning (t.ex. ifall omstart av elsystemet görs i luften).D etta gör att när man flyger med GS nära noll (vid demonstation av stark motvind) försvinner heading info, och i enstaka fall även Attityd info.

Jag har även varit med om att tappa attitydsinfo efter att ha legat i spin men detta brukar ju kunna hända även mekaniska gyroinstrument. efter detta tar det någon minut för den att starta upp sig på nytt igen i planflykt.

 

Dina slutsatser stämmer ungefär med det jag har föreställt mig. Men det jag fortfarande undrar över är hur detta "elektroniska gyro" fungerar, rent tekniskt. Finns det såpass billiga lasergyron att man kan ha dem i små privatplan? Och om inte, vad är det för en mojäng som håller reda på orienteringen istället?

Om Heading info försvinner vid låg GS så kanske det innebär att det inte är Heading utan Track som visas - den blir ju svårbestämd vid låg GS. Är du säker på att attitydinfot också försvinner vid låga farter? Det skulle ju indikera, precis som du skriver, att den är beroende av GPS. Men ett horisontgyro som är beroende av GPS kan jag inte tänka mig skulle vara godkänt för IFR...

 

Moderna "glascockpit"-instrument använder elektroniska gyron, s.k. Vibrating structure gyroscope.

http://www.dynonavionics.com/docs/D6_Feature_ADAHRS.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Vibrating_structure_gyroscope

 

Vet du att det är just vibrating structure? Jag försökte läsa på lite på Dynons hemsida tidigare, men det enda jag hittade var att det handlade om "MEMS-type angular rate sensors", inte vilken princip de använde. Jag hittade även wikipediasidan du länkade till (och en del andra). Men det skulle vara intressant att veta vilken variant som sitter där - det fanns ju ett gäng olika såvitt jag förstår.

Eftersom det inte står något om att instrumenten skulle vara godkända för IFR på Dynons hemsida antar jag att de inte är det. Frågan är hur tillförlitliga de är - är det bara certifieringen som saknas eller är de opålitliga? Nån som vet?

 

"MEMS gyroscope
Relatively inexpensive (less than US$10 per part as of 2009) vibrating structure gyroscopes using MEMS technology are available. These can be implemented as the tuning fork resonator, vibrating wheel or (planar) wine glass resonator."

http://en.wikipedia.org/wiki/Vibrating_structure_gyroscope#MEMS_gyroscope

 

Okej, jag trodde MEMS i detta fall stod för vilket som helst mikroelektromekaniskt system. Men det kanske är så att alla MEMS-"gyron" är av typen vibrating structure. I så fall är saken klar!

Sen är nästa fråga hur exakta dessa är. Är det någon som vet? I vilka lägen kan man lita på dem och i vilka kan man inte göra det?