Wenn ich lange genug eine ausgeglichene Kurve fliege, zeigt die KI an, dass ich gerade bin?

Ein gyroskopischer Lageanzeiger baut keine langfristigen Fehler auf, einfach wegen seines Aufrichtungsmechanismus in einer ausgedehnten koordinierten Kurve. Alle Gyroskope akkumulieren jedoch mit der Zeit Fehler, die auf irgendeine Weise korrigiert werden müssen.

Eine gyroskopische KI zeigt einen Drehfehler von 3-5 Grad bei einer 180-Grad-Kurve an. Diese Präzession wird jedoch in den zweiten 180 Grad einer Drehung umgekehrt, sodass nach 360 Grad die Präzession eliminiert wird und die KI wieder korrekt ist.

Um zu erklären, warum dies so ist, betrachten Sie zunächst das Design des Lageanzeigers: Die Pendelflügel üben eine aufrichtende Kraft aus, wenn der Kreisel in Bezug auf die Abwärtsbeschleunigung nicht vertikal ist.

^{(FAA AC 65-15A)}

Dies führt dazu, dass sich der Kreisel im Laufe der Zeit aufrichtet, und dies tatsächlich falsch tun würde, wenn das Flugzeug auf einem konstanten Kurs gehalten würde (wenn es beispielsweise unkoordiniert auf einem konstanten Kurs geflogen würde).

In einer koordinierten Drehung dreht sich jedoch das Gehäuse der KI (einschließlich der Pendelflügel) um den Kreisel. Für die erste Hälfte der Kurve richtet sich der Kreisel in eine bestimmte Richtung auf. Wenn sich die Pendelflügel jedoch um mehr als 180 Grad um den Kreisel bewegen, fügen sie einen Fehler entgegen der ursprünglichen Richtung hinzu – wodurch der ursprüngliche Fehler entfernt wird.

Beachten Sie, dass damit Abbiegefehler zwar langfristig behoben werden, andere Fehlerquellen aber weiterhin vorhanden sind. Eine Präzession, die dadurch verursacht wird, dass die Gyroskop-Gimbals nicht perfekt reibungsfrei sind, was bei jedem einzelnen Instrument unterschiedlich sein wird, wird dennoch auftreten - und das Erektionssystem kann dies nicht korrigieren, da es zu beschäftigt ist, seinen eigenen Fehler zu verursachen und zu beseitigen .

Ein Ringlaser-Kreisel würde den gleichen Problemen unterliegen, da er noch irgendeinen Korrekturprozess haben muss. Alle Kreisel, auch perfekte, unterliegen einer scheinbaren Präzession:

Ein sich frei drehender Kreisel neigt dazu, seine Achse in einer konstanten Richtung im Raum zu halten, eine Eigenschaft, die als Starrheit im Raum oder Kreiselträgheit bekannt ist. Wenn also die Drehachse eines Kreisels auf einen Stern gerichtet wäre, würde er weiterhin auf den Stern zeigen. Eigentlich bewegt sich der Kreisel nicht, aber die Erde, die sich darunter bewegt, gibt ihm eine scheinbare Bewegung. Diese scheinbare Bewegung wird scheinbare Präzession genannt. Die Größe der scheinbaren Präzession hängt vom Breitengrad ab. Die horizontale Komponente Drift ist gleich 15° pro Stunde mal dem Sinus des Breitengrads, und die vertikale Komponente Kippen ist gleich 15° pro Stunde mal dem Kosinus des Breitengrads.

^{(FAA Flight Navigator Handbuch , S. 3-7)}

Jeder Kreisel, ob Ringlaser, MEMS oder Kreisel, zeigt in einer koordinierten Kurve eine scheinbare Präzession und muss im Laufe der Zeit korrigiert werden, wenn seine einzige Korrekturquelle die Beschleunigung ist.

Nein, denn in einer Reihe ändert sich das lokale „Niveau“ ständig.

Angenommen, Sie fahren nach Norden und biegen rechts ab. Ihr Boden ist also nach Osten geneigt und der Kreisel sammelt auch eine Neigung nach Osten an. Aber nachdem Sie 90° gemacht haben, steuern Sie nach Osten und Ihre Bank ist jetzt nach Süden, so dass der Kreisel eine Neigung nach Süden ansammelt, während die Neigung nach Osten bereits abnimmt. Der Kreisel zeigt also nie die exakt richtige Höhe an, aber er zeigt niemals die Höhe in der Kurve an.

Ob sich der Ringlaserkreisel genauso verhält, ist etwas komplizierter. Die Ausrichtung des Kreisels ist keine inhärente Eigenschaft des Kreisels. Es wird hinzugefügt, um die Krümmung und Rotation der Erde zu kompensieren . Ein Gyroskop, das nicht dazu gemacht ist, sich selbst auszurichten, behält die gleiche Rotationsachse relativ zu entfernten Sternen bei . Aber wenn Sie entlang der gekrümmten Erdoberfläche fliegen und sich die Erde mit Ihnen dreht, werden verschiedene Sterne in den Zenit gelangen. Das Gyroskop muss also ständig an die lokale Ebene angepasst werden.

Wenn Sie ein einzelnes Gyroskop zur Verwendung als Lageanzeiger haben, benötigt es einen Richtmechanismus, egal ob es sich um einen mechanischen oder einen Ringlaser handelt, und dieser Mechanismus verursacht abwechselnd die gleiche Art (und ähnliche Größe) von Fehlern.

Ein vollständiges Trägheitsnavigationssystem kann jedoch die Genauigkeit verbessern. Ein solches System weiß, wie Sie sich bewegen, und kann daher berechnen, wie sich die lokale Ebene relativ zu entfernten Sternen von der ursprünglichen unterscheidet, und kann diese Korrektur enthalten. Es wird immer noch etwas aufrichten, indem es die durchschnittliche Beschleunigung verwendet, um die Drift zu korrigieren, aber es kann den Durchschnitt über längere Zeit nehmen, sodass der Fehler abwechselnd langsamer wächst.