方位指示器

真空ポンプ（左）とベンチュリ（右）を使用した真空システム

方位指示器（HI ）は、方向ジャイロ^[1]（DG）または方向指示器（DI）^[2]^[3]^[4]^[5]とも呼ばれ、航空機の操縦士に航空機の方向を知らせるために使用される飛行計器です。

使用

ほとんどの小型飛行機で方位を定める主な手段は磁気コンパスですが、地球の磁場の「傾斜」または下向きの傾斜によって生じる誤差など、いくつかの種類の誤差があります。傾斜誤差があると、飛行機が傾いているときや加速または減速しているときに磁気コンパスの読み取りが不正確になり、加速していない、完全にまっすぐで水平な飛行状態以外の飛行状態では使用が困難になります。これを改善するために、パイロットは通常、ジャイロスコープ方位計が傾斜および加速誤差の影響を受けないため、方位計を参照して飛行機を操縦します。パイロットは定期的に方位計を磁気コンパスに表示されている方位にリセットします。^[4]^[6]^[7]^[8]

手術

方位指示器は、航空機のヨーイング面、すなわち航空機の縦軸と水平軸によって定義される面に対して、起立機構によって結合されたジャイロスコープを使用して機能します。そのため、航空機のヨーイング面の構成が現地の地球の水平方向と一致しないと、表示エラーが発生します。方位指示器は、度単位で目盛りが付けられた円形のコンパスカードで構成されるディスプレイをジャイロ軸で駆動するように配置されています。ジャイロスコープは、電気的に回転するか、航空機のエンジンで駆動される吸引ポンプ(高高度航空機では圧力ポンプの場合もあります)からの濾過された空気の流れを使用して回転します。地球は自転しており (ω、1 時間あたり 15°、見かけのドリフト)、ジャイロの不完全なバランスによって小さな誤差が蓄積されるため、方位指示器は時間の経過とともにドリフトし (実際のドリフト)、定期的に磁気コンパスを使用してリセットする必要があります。^[4]^[a] 見かけのドリフトはω sin 緯度によって予測されるため、極地で最大になります。地球の速度ドリフトの影響に対抗するには、緯度ナットを（地上でのみ）設定し、ジャイロスコープに（できれば等しく反対の）実際のドリフトを誘発することができます。そうしないと、通常の飛行中のチェック中に、10～15分ごとに方向指示器を手動で再調整する必要があります。これを怠ると、新人パイロットの間でナビゲーションエラーが発生することがよくあります。別の種類の見かけのドリフトは、航空機の移動と極に向かう子午線の収束によって引き起こされる輸送ドリフトの形で存在します。これは、大円（正距円筒図法）飛行経路に沿ったコース変更に相当します。 ^[9]

バリエーション

より高価な方位指示器の中には、フラックスゲートと呼ばれる磁気センサーに「従属」しているものもあります。フラックスゲートは地球の磁場を継続的に感知し、サーボ機構が方位指示器を常に修正します。^[4] これらの「従属ジャイロ」は、10分から15分ごとに手動で再調整する必要がなくなるため、パイロットの作業負荷を軽減します。

1 時間あたりのドリフトの予測は次のとおりです。

ドリフトを予測することは可能ですが、ジンバルエラー (航空機をローカル水平面から離れた位置で操作する) などにより、この基本モデルから若干の変動が生じます。ここでの一般的なエラーの原因は、緯度ナットの不適切な設定 (たとえば、反対側の半球への設定) です。ただし、この表により、インジケータが期待どおりに動作しているかどうかを判断でき、磁気コンパスを参照して行われた再調整修正と比較できます。輸送時のふらつきは、見かけ上のドリフトの望ましくない結果です。

参照

航空電子工学における頭字語と略語
アースインダクタコンパス
ジャイロコンパス、基本的なジャイロ効果ではなくジャイロ歳差効果に依存するコンパス
水平状況表示
慣性航法システム、加速度計も使用するジャイロスコープのはるかに複雑なシステム

参考文献

脚注

^ 方位指示器が古くなり、ボールベアリングが摩耗して騒音が発生し、摩擦が増加すると、ドリフトの傾向が高まります。

注記

^ グラマン F11F タイガーパイロットの飛行操作手順。アメリカ海軍。2008 年 9 月 1 日。51 ページ。ISBN 978-1-935327-46-2. 2022年2月17日閲覧。
^ 回転翼航空機飛行ハンドブック FAA-H-8083-21A連邦航空局 2012年 p.12-3。
^ ケルストロム、ビョルン;エルギン、カリーナ・シェルストロム（2009年12月9日）。地図とコンパスのエキスパートになりましょう。ジョン・ワイリー＆サンズ。 p. 73.ISBN 978-0-470-40765-3. 2022年2月17日閲覧。
^ abcd ボウディッチ、ナサニエル。American Practical Navigator、Paradise Cay Publications、2002年、93-94ページ、ISBN 978-0-939837-54-0。
^ 「アメリア・イアハートのベガのコックピット内部」airandspace.si.edu 2019年2月25日。 2022年2月17日閲覧。
^ NASA NASAコールバック：トラブルに直面、NASAコールバック安全速報ウェブサイト、2005年12月、第305号。2010年8月29日閲覧。
^ 計器飛行ハンドブック、FAA-H-8083-15B (PDF)。米国運輸省、FAA。2012年、p.5-19、5-20。
^ パイロットの航空知識ハンドブック、FAA-H-8083-25B (PDF)。米国運輸省、FAA。2016年、p.8-19、8-20。
^ Peck, James LH (1944年3月)。「航空機計器の仕組み」。ポピュラーサイエンス。第144巻第3号。ニューヨーク、ニューヨーク：ポピュラーサイエンス出版会社。119ページ。 2023年1月31日閲覧。

[9] 方位指示器が古くなり、ボールベアリングが摩耗して騒音が発生し、摩擦が増加すると、ドリフトの傾向が高まります。

[1] グラマン F11F タイガーパイロットの飛行操作手順。アメリカ海軍。2008 年 9 月 1 日。51 ページ。ISBN 978-1-935327-46-2. 2022年2月17日閲覧。

[2] 回転翼航空機飛行ハンドブック FAA-H-8083-21A連邦航空局 2012年 p.12-3。

[3] ケルストロム、ビョルン;エルギン、カリーナ・シェルストロム（2009年12月9日）。地図とコンパスのエキスパートになりましょう。ジョン・ワイリー＆サンズ。 p. 73.ISBN 978-0-470-40765-3. 2022年2月17日閲覧。

[Bowditch-4] ボウディッチ、ナサニエル。American Practical Navigator、Paradise Cay Publications、2002年、93-94ページ、ISBN 978-0-939837-54-0。

[5] 「アメリア・イアハートのベガのコックピット内部」airandspace.si.edu 2019年2月25日。 2022年2月17日閲覧。

[NASA-6] NASA NASAコールバック：トラブルに直面、NASAコールバック安全速報ウェブサイト、2005年12月、第305号。2010年8月29日閲覧。

[FAA2-7] 計器飛行ハンドブック、FAA-H-8083-15B (PDF)。米国運輸省、FAA。2012年、p.5-19、5-20。

[FAA1-8] パイロットの航空知識ハンドブック、FAA-H-8083-25B (PDF)。米国運輸省、FAA。2016年、p.8-19、8-20。

[10] Peck, James LH (1944年3月)。「航空機計器の仕組み」。ポピュラーサイエンス。第144巻第3号。ニューヨーク、ニューヨーク：ポピュラーサイエンス出版会社。119ページ。 2023年1月31日閲覧。