1. Het nut van instrumenten   

Hoe ziet het instrumentenbord van de toekomst er uit? Dat lijkt me een mooi onderwerp voor NZD-007. Wanneer Loek Boermans de weerstand van de vleugel en de romp zo ver heeft weggewerkt dat we zweefvliegtuigen krijgen met een glijgetal van 100 en hoger, zitten we dan nog tegen een mechanische snelheidsmeter aan te kijken of krijgen we een beeldscherm en invalshoekmeters?

Bij de zweefvliegclubs wordt elk winterseizoen les gegeven aan zweefvliegers die het theorie-examen voor het GPL willen halen. Om zelf ook een beetje bij te blijven, geef ik  bij mijn club elk jaar een ander vak. Dit jaar is dat het vak instrumenten. Instrumenten lijkt het gemakkelijkste vak, maar daar kun je je lelijk in vergissen. Het is het enige vak waar ik een keer voor gezakt ben (zie praatje aan een zweefvliegbar). Weet ik zelf wel voldoende van de (nieuwste) instrumenten?

	Op de NZD-06 heb ik met extra belangstelling naar de instrumenten van de zweefvliegtuigen die daar stonden gekeken. Allereerst die van de splinternieuwe Antaris. Een mooi en overzichtelijk instrumentenbord. De snelheidsmeter centraal in het midden en twee grote vario's ernaast. Dat zullen dus wel de belangrijkste instrumenten zijn. Alle zweefvliegtuigen hebben een flarm, maar de flarm, de radio, de hoogtemeter en het bolkompas zitten op een minder belangrijke plaats. Verder hebben al deze zweefvliegtuigen een houder voor een IPAQ.
	Elk zweefvliegtuig heeft een eigen indeling van het instrumentenbord. Wat me verder opvalt is dat ik geen Bohli-kompassen meer zie. Het Bohli-kompas is het beste en duurste kompas. Mijn eigen is vorig jaar gesneuveld. Reparatie kostte 400 euro en aangezien ik sinds ik een IPAQ gebruik bijna nooit meer op het kompas kijk, heb ik hem vervangen door een goedkoop bolkompas. Ook valt me op dat flarm het wint van de transponder. Flarm is niet verplicht maar daar zijn al duizenden van verkocht en de transponder die volgend jaar verplicht wordt, laten zweefvliegers links liggen.

Na de NZD heb ik een reisje in de cockpit van een Cityhopper meegemaakt. Op de terugreis begon ik de meeste instrumenten enigszins te herkennen. Het meest vertrouwd  waren de mechanische instrumenten waar ik op de foto een cirkel om gezet heb. 'Oh daar kijken we bijna nooit naar', zei de captain. 'Die gebruiken we pas als het beeldscherm uitvalt'. Krijgen we dat  bij het zweefvliegen in de toekomst ook; één beeldscherm met alle informatie?

Het boek Theorie voor het zweefvliegen is al weer 23 jaar oud. Op het instrumentenbord is in al die jaren nogal wat veranderd. Boordcomputers, ipaq, flarm, Bohli-variometer en transponders staan daar niet in. Voor me zelf is het hoog tijd dat ik dat op een rijtje zet. Wat is het nut van al die instrumenten? Laat ik maar bij het begin beginnen.

Waren er eerst vliegtuigen of waren er eerst vlieginstrumenten? Dat lijkt een eenvoudige vraag. Kijk maar eens naar Otto Lilienthal in 1891.

De eerste zweefvliegtuigen hadden geen instrumenten. Je kunt best zweefvliegen zonder instrumenten. Er zijn zelfs zweefvliegclubs die DBO-ers eerst zo’n vijftien starts laten maken met afgeplakte instrumenten. Zo proberen ze te voorkomen dat zweefvliegers te veel  op de instrumenten zitten te staren.

Wat was er nu eerder? Het kompas bestond al eeuwen voor het zweefvliegtuig. De vlieginstrumenten komen voort uit de zeevaart. De Vikingen voeren nog zonder kompas naar Amerika. Maar meten is weten en daarom had Columbus met het kompas voor de koers, het knopentouw voor de snelheidsmeting en het sextant voor de plaatsbepaling het  een stuk gemakkelijker. In de hele luchtvaart spreken we nog altijd over knopen en miles. Alleen bij zweefvliegen gebruiken we eenheden als meter per seconde en kilometer per uur. 

Je vliegt beter en veiliger wanneer je slechts af en toe even een blik op de instrumenten werpt. Aan de hand van de horizon en de stand van het vliegtuig krijg je voldoende informatie om het vliegtuig te besturen. Iedereen kent de oefening vliegen met afgeplakte instrumenten. Het komt in de praktijk een enkele keer voor dat de instrumenten het niet doen of foute informatie geven doordat - bijvoorbeeld na het winteronderhoud - de slangen verkeerd zijn aangesloten of verstopt zijn. Je moet zonder instrumenten kunnen vliegen. De belangrijkste informatie tijdens het vliegen komt van buiten en instrumenten zijn wel heel handige hulpmiddelen, mits je er niet te veel op zit te kijken.

Op deze afbeelding zie je een ESG (Erste Schull Gleiter). Wanneer je iets langer kijkt, zie je één van de eerste instrumenten. Een horizontaal stokje dat informatie geeft over de stand van het vliegtuig ten opzichte van de horizon. De eerste zweefvliegtuigen herken je o.a. aan het geringe aantal instrumenten.

Op de eerste instrumentenborden zie je vaak niet meer dan een snelheidsmeter, een hoogtemeter, een variometer en een kompas. Voor zweefvliegen kun je dat de basisinstrumenten noemen. Aan deze instrumenten wordt in dit hoofdstuk de meeste aandacht geschonken.  Aangezien de elektronische instrumenten tegenwoordig ook ruim aanwezig zijn, komen die daarna aan de orde.

Het nut van instrumenten 

Ik vlieg liever in een zweefvliegtuig met een iets slechter glijgetal en goede instrumenten dan in een iets beter zweefvliegtuig met slechtere instrumenten. Zweefvliegen met goede en juiste instrumenten maken het vliegen een stuk veiliger en aangenamer.

Een goede snelheidsmeter vertelt:

-          of je voldoende snelheid hebt om een ongewilde overtrek of vrille te voorkomen

-          met welke snelheid je bij verschillende weersomstandigheden moet landen

-          bij welke snelheid de toegestane krachten op het vliegtuig te hoog worden

-          met welke snelheid je zonder water en met water optimaal vliegt

Een snelheidsmeter die onbetrouwbare informatie geeft is gevaarlijk en laat je niet optimaal vliegen.

Ook een juist aanwijzende hoogtemeter is van groot belang:

-          waarschuwt je tijdig zodat je niet te hoog doorstijgt tot in verboden luchtruim

-          is belangrijk voor het berekenen of je het veld nog wel haalt

Enige eisen waar goedwerkende zweefvlieginstrumenten aan moeten voldoen:

-          een betrouwbare aanwijzing

-          duidelijke informatie

-          goed afleesbaar

-          rustige aanwijzing

-          klein en licht van gewicht

-          niet afhankelijk van een accu

-          ongevoelig voor bijvoorbeeld temperatuursschommelingen

In de praktijk wordt nooit volledig aan alle eisen voldaan. Zweefvlieginstrumenten zijn nooit 100% nauwkeurig. Ze mogen een kleine afwijking hebben. We noemen dat de tolerantie. Daarmee bedoelen we het  toegestane verschil tussen de aanwijzing van het instrument en de werkelijke waarde. Voor de hoogtemeter en de snelheidsmeter wordt een tolerantie van maximaal 1% van de eindwaarde geaccepteerd. De gemeten tolerantie wordt in een tabel weergegeven en dan wordt bekeken of de tolerantie toelaatbaar is.  Voor een hoogtemeter ziet zo’n tabel er ongeveer zo uit:

Luchtdrukverschillen

Om de aarde heen zit een kilometers dikke luchtlaag. Lucht is een mengsel van gassen waarin de moleculen bewegen. Hoe hoger je komt, hoe ijler de lucht wordt en hoe lager de luchtdruk is. Op zeeniveau is de gemiddelde luchtdruk 1013,12 hPa. Op 5500 m is de luchtdruk gehalveerd.

Wanneer we op zeeniveau een beker met water met een papiertje op de kop houden, dan zien we dat het water door de zwaartekracht naar beneden wil en het papiertje door de luchtdruk omhoog gedrukt wordt. Blijkbaar is de luchtdruk sterker dan de zwaartekracht. Wanneer we een glas van 11 m in een bak zetten dan drukt de luchtdruk het water omhoog en dan blijft er ongeveer 10 meter water in de buis staan. Het bovenste stuk is dan luchtledig. Op een berg van 5500 m zakt het waterniveau tot ongeveer 5 m. Door gewenning merken we niets van de luchtdruk om ons heen. Alleen wanneer we in een zweefvliegtuig in een sterke thermiekbel snel omhoog gaan of van grote hoogte snel naar beneden gaan, merken we de veranderde luchtdruk op onze oren.

Luchtdruk kun je meten met een buis water van 11 meter. Dit is niet handig en daarom deed men dit al vrij snel met kwik. Kwik heeft een soortelijke massa van 13,6 kg/dm³. De luchtdruk op aarde op zeeniveau kan ongeveer 76 cm kwik dragen. Ongeveer, want de juiste hoogte is afhankelijk van of we ons net in een lage- of hogedrukgebied bevinden. Op 5500 m is de kwikkolom nog ongeveer 38 cm hoog.

Zo’n kwikbarometer zou je als een hoogtemeter kunnen gebruiken, maar zo’n buis, met het giftige kwik, is niet geschikt aan boord van een zweefvliegtuig. Veel handiger is een hoogtemeter volgens het principe van de drukbarometer. Dit is een gewone barometer, maar nu geeft de wijzer niet een bepaalde luchtdruk weer maar de hoogte in meters die bij die luchtdruk hoort.

Statische druk

Een barometer geeft de luchtdruk om ons heen aan in hPa. Vroeger zei men in millibar (1 millibar is gelijk aan 1 hPa). Een zweefvliegtuig dat bij windstil weer op het veld staat, ondervindt op dat moment alleen de krachten van de luchtdruk. We noemen die druk de statische druk. Op zeeniveau kan de luchtdruk variëren tussen 960 hPa en 1040 hPa. Er is afgesproken dat de standaard atmosfeer (ongeveer de gemiddelde druk) 1013,2 hPa is bij 15°C op zeeniveau. Aan de hand van deze afgesproken standaard atmosfeer worden onze instrumenten geijkt.

Energiedruk

Wanneer je in een stilstaande auto je hand uit het raam steekt voel je door de gewenning de statische druk niet. Wanneer de auto 100 km/h rijdt en je steekt je hand uit het raam dan voel je duidelijk de kracht van de luchtstroming tegen je hand.

Om de snelheid van een zweefvliegtuig te bepalen maken we gebruik van deze twee krachten. Het verschil tussen de statische druk (de druk van de oorspronkelijke, ongestoorde stroming) en de druk veroorzaakt door de snelheid waarmee de luchtmoleculen tegen je hand botsen geven we weer met een snelheidsmeter. Hij meet dus het verschil tussen statische druk en de energiedruk (de totale druk in een stuwbuis waar de luchtstroming geheel tot stilstand wordt gebracht).

Stuwdruk

Wanneer een zweefvliegtuig vliegt, ondervindt het twee drukken. De statische druk en de stuwdruk. Wanneer de luchtstroming op een plaats tegen het zweefvliegtuig tot stilstand wordt gebracht treedt daar een verhoging van de druk op. Die verhoging neemt toe met de snelheid. van het vliegtuig. Op dat moment is er dus sprake van statische druk en stuwdruk. De statische druk en de stuwdruk noemen we de totale druk of energiedruk. De energiedruk min de statische druk is de stuwdruk. Ook de stuwdruk kunnen we meten. We doen dat in een stuwbuis. Die is uitgevonden door Pitot en daarom noemen we het ook wel de pitot-buis. Dat is een buisje in de vliegrichting waarin de luchtstroming tot stilstand komt. Dat afremmen (stuwen) van de lucht geeft een verhoogde luchtdruk op die plaats. Het verschil tussen de energiedruk en de statische druk is de snelheid. Dat verschil geven we weer met een relatieve drukmeter (een meter die het verschil tussen twee drukken weergeeft) en dat is de snelheidsmeter.

Datum laatste update 01-06-07

dirk.corporaal

startpagina