Alai

Několik letových přístrojů využívá ke své činnosti vlastnosti gyroskopu. Nejběžnějšími přístroji obsahujícími gyroskopy jsou koordinátor zatáček, ukazatel kurzu a ukazatel polohy. Pochopení fungování těchto přístrojů vyžaduje znalost systémů napájení přístrojů, gyroskopických principů a principů činnosti jednotlivých přístrojů.

Gyroskopické principy

Každý rotující objekt vykazuje gyroskopické vlastnosti. Kolo nebo rotor navržený a namontovaný tak, aby tyto vlastnosti využíval, se nazývá gyroskop. Dvěma důležitými konstrukčními vlastnostmi přístrojového gyroskopu jsou velká hmotnost vzhledem k jeho velikosti neboli vysoká hustota a otáčení vysokou rychlostí s ložisky s nízkým třením.

Existují dva obecné typy upevnění; použitý typ závisí na tom, které vlastnosti gyroskopu se využívají. Volně nebo univerzálně namontovaný gyroskop se může volně otáčet v libovolném směru kolem svého těžiště. Říká se, že takové kolo má tři roviny volnosti. Kolo nebo rotor se může volně otáčet v libovolné rovině vzhledem k základně a je vyváženo tak, že při klidovém stavu gyroskopického kola zůstává v poloze, ve které je umístěno. Omezené nebo polotuhé gyroskopy jsou takové, které jsou namontovány tak, že jedna z rovin volnosti je vzhledem k základně držena pevně.

Existují dvě základní vlastnosti gyroskopického působení: tuhost v prostoru a precese.

Tuhost v prostoru

Tuhost v prostoru se týká principu, že gyroskop zůstává v pevné poloze v rovině, ve které se otáčí. Příkladem tuhosti v prostoru je kolo jízdního kola. S rostoucí rychlostí se kola jízdních kol stávají stabilnějšími v rovině otáčení. Proto je jízdní kolo při nízkých rychlostech nestabilní a ovladatelné a při vyšších rychlostech stabilní a méně ovladatelné.

Připevněním tohoto kola neboli gyroskopu na sadu kardanových kroužků se gyroskop může volně otáčet v libovolném směru. Pokud se tedy kardanové kroužky nakloní, natočí nebo jinak posunou, gyroskop zůstane v rovině, ve které se původně otáčel.

Precese

Precese je naklánění nebo natáčení gyroskopu v reakci na vychylovací sílu. Reakce na tuto sílu nenastává v bodě, ve kterém byla síla působena, ale nastává v bodě, který je o 90° později ve směru otáčení. Tento princip umožňuje gyroskopu určit rychlost otáčení snímáním velikosti tlaku, který vzniká změnou směru. Rychlost, s jakou gyroskop precesuje, je nepřímo úměrná rychlosti rotoru a úměrná vychylovací síle.

Na příkladu jízdního kola působí precese na kola, aby se kolo mohlo otáčet. Při jízdě běžnou rychlostí není nutné otáčet řídítky ve směru požadované zatáčky. Jezdec se jednoduše nakloní ve směru, kterým chce jet. Protože se kola při pohledu z pravé strany kola otáčejí ve směru hodinových ručiček, nakloní-li se jezdec doleva, působí síla na horní část kola vlevo. Tato síla ve skutečnosti působí o 90° ve směru otáčení, což má za následek působení síly na přední část pneumatiky, která způsobuje pohyb kola doleva. Při nízkých rychlostech je potřeba otáčet řídítky kvůli nestabilitě pomalu se otáčejících gyroskopů a také kvůli zvýšení rychlosti otáčení.

Precese může u některých přístrojů způsobit i drobné chyby. Precese může způsobit, že volně se otáčející gyroskop se vlivem tření ložisek apod. posune ze zamýšlené roviny otáčení. Některé přístroje mohou vyžadovat korekční přestavení během letu, například ukazatel kurzu.

Zdroje napájení

V některých letadlech jsou všechny gyroskopy ovládány vakuově, tlakově nebo elektricky. V jiných letadlech zajišťují vakuové nebo tlakové systémy napájení ukazatelů směru a polohy, zatímco elektrický systém zajišťuje napájení koordinátoru zatáčení. Většina letadel má alespoň dva zdroje napájení, aby byl zajištěn alespoň jeden zdroj informací o náklonu, pokud jeden zdroj napájení selže. Podtlakový nebo tlakový systém roztáčí gyroskop tím, že nasává proud vzduchu proti lopatkám rotoru a roztáčí rotor vysokou rychlostí, podobně jako je tomu u vodního kola nebo turbíny. Velikost podtlaku nebo tlaku potřebná pro provoz přístroje se liší, ale obvykle se pohybuje mezi 4,5 a 5,5 Hg.

Jedním zdrojem podtlaku pro gyroskopy je lopatková vývěva poháněná motorem, která je namontována na skříni příslušenství motoru. Kapacita vývěvy se v různých letadlech liší v závislosti na počtu gyroskopů.

Typický podtlakový systém se skládá z vývěvy poháněné motorem, pojistného ventilu, vzduchového filtru, manometru a trubek potřebných k dokončení spojení. Manometr je namontován na přístrojové desce letadla a ukazuje velikost tlaku v systému (podtlak se měří v palcích rtuti nižších než okolní tlak).

Jak je znázorněno na obrázku 8-20, vzduch do vakuového systému nasává vakuová pumpa poháněná motorem. Nejprve prochází filtrem, který zabraňuje vniknutí cizích látek do vakuového nebo tlakového systému. Poté vzduch prochází ukazateli polohy a kurzu, kde způsobuje otáčení gyroskopů. Přetlakový ventil zabraňuje tomu, aby podtlak neboli sání překročil předepsané meze. Poté je vzduch vypuštěn přes palubu nebo použit v jiných systémech, například k nafukování pneumatických odmrazovacích bot.

Je důležité sledovat tlak podtlaku během letu, protože indikátory polohy a kurzu nemusí poskytovat spolehlivé informace, když je tlak podtlaku nízký. Na manometru podtlaku neboli sání je obvykle vyznačen normální rozsah. Některá letadla jsou vybavena výstražnou kontrolkou, která se rozsvítí, když podtlak klesne pod přijatelnou úroveň.

Pokud podtlak klesne pod normální provozní rozsah, mohou se gyroskopické přístroje stát nestabilními a nepřesnými. Rutinní křížová kontrola přístrojů je dobrým návykem, který je třeba si osvojit.

Letecká gramotnost doporučuje

Příručka soukromého pilota Roda Machada -Letecká gramotnost doporučuje produkty Roda Machada, protože to, co je obvykle suché a nudné, přetváří svým charakteristickým humorem, což pomáhá udržet pozornost a déle si uchovat informace. (viz všechny produkty Roda Machada).