Wiemy już w jaki sposób zmierzyć prędkości samolotu (pionową i poziomą) oraz wysokość lotu. Przy użyciu central areometrycznych określimy dodatkowo kilka innych parametrów. Warto także znać orientację samolotu względem Ziemi. Tego niestety nie możemy określić przy użyciu przyrządów ciśnieniowych. Należy wykorzystać urządzenia, zwane giroskopami (żyroskopami).
Samolot podczas lotu wykonuje wiele manewrów. Trzy podstawowe to odchylenie, przechylenie i pochylenie.
 |
| Rys. 1 - Manewry samolotu [1] |
Przyjmując układ odniesienia związany z samolotem, odchylenie to obrót wokół osi z, przechylenie – wokół osi x, a pochylenie to obrót wokół osi y.
Określenie te wprowadzono prawdopodobnie po to, aby łatwiej można było
rozmawiać i pisać o ruchu samolotu.
Aby łatwiej zrozumieć te manewry – kolejny eksperyment
myślowy. Stojąc na równej powierzchni, patrząc w wybrany punkt na wysokości
naszych oczu, obróćmy się w prawo i popatrzmy na inny punkt, również na
wysokości naszych oczu. Wykonaliśmy manewr
odchylania. Teraz popatrzmy w górę i w dół, pochylając tułów razem z głową
i powróćmy do początkowej pozycji. Tym razem pochylaliśmy się. Określenie pochylanie jest tutaj bardzo naturalne
ponieważ mówimy, że człowiek pochyla się, gdy wykonuje obrotowy ruch tułowiem w
dół. Następnie obróćmy tułów w prawo i w lewo. Naturalnym będzie, jeżeli
powiemy, że przechylaliśmy się na
prawo i na lewo.
Myślę, że dwa ostatnie manewry, czyli pochylanie i przechylanie są bardzo intuicyjne. Należy jedynie
zapamiętać, że odchylanie to zmiana
kierunku w płaszczyźnie poziomej. Lecąc
samolotem, chcielibyśmy wiedzieć o ile stopni samolot się odchylił, przechylił
i pochylił. Stosuje się do tego żyroskopy,
których działanie można doświadczalnie zbadać. Do tego najlepszym narzędziem
będzie elektryczna przecinarka do metalu lub jakiekolwiek narzędzie z szybko
obracającą się tarczą. Ja sprawdzałem to na ręcznej przecinarce do płytek.
 |
| Rys. 2 - Testowanie żyroskopu [2] |
Weźmy niepracujące urządzenie do ręki i spróbujmy zmienić
płaszczyznę w której wirowałaby tarcza. Jeżeli jest ona ułożona pionowo,
spróbujmy narzędzie przechylić lub odchylić. Nie sprawia to większego problemu.
Teraz włączmy wirnik i ustawmy wirującą tarczę w pozycji pionowej. Przechylmy
lub odchylmy urządzenie. Tym razem czujemy wyraźny
opór przy próbie poruszania narzędziem.
Wnioskujemy, że do zmiany
płaszczyzny wirowania tarczy należy użyć siły. Gdyby tej siły nie było,
tarcza nadal wirowałaby w tej samej płaszczyźnie. Wyobraźmy sobie urządzenie, przedstawione na poniższym rysunku:
 |
| Rys. 3 - Żyroskop [2] |
Wirująca, złota tarcza pozostaje cały czas w swojej płaszczyźnie wirowania, ponieważ jest zamocowana w odpowiednich łożyskach. Umożliwiają one obracanie się obudowy, do której przymocowane jest urządzenie, bez wymuszania zmiany położenia tarczy.
Załóżmy, że urządzenie jest przymocowane do obudowy samolotu w ten sposób, że podczas lotu poziomego bez przechylenia tarcza jest równoległa do pokładu. Gdy samolot zaczyna się przechylać, tarcza żyroskopu cały czas pozostaje równoległa do powierzchni Ziemi (ściślej: pozostaje nieruchoma w układzie inercjalnym, którym Ziemia niestety nie jest). Dzięki temu, znajdując się w samolocie i nie widząc linii horyzontu wiemy, jak zorientowana jest nasza maszyna względem Ziemi.
Właściwości żyroskopu wykorzystuje przyrząd zwany sztucznym horyzontem. Wskazuje on kąty przechylenia i pochylenia. (błąd Kardana uniemożliwia poprawne mierzenie kąta pochylenia w locie z przechyleniem i odwrotnie).
 |
| Rys. 3 - Sztuczny horyzont [3] |
Błąd Kardana jest jednym z wielu problemów, które należy rozwiązać podczas budowy sztucznego horyzontu, ale jest na materiał na osobny artykuł.
Źródła:
1. www.wikipedia.pl
2. www.allegro.pl
3. http://saung-elmu.blogspot.com