أجهزة الطيران

يُظهر مقياس الارتفاع ارتفاع الطائرة فوق مستوى سطح البحر عن طريق قياس الفرق بين الضغط في مجموعة من الكبسولات اللاسائلة داخل المقياس والضغط الجوي المُقاس عبر النظام الساكن . وحدة قياس الارتفاع الأكثر شيوعًا عالميًا هي الهكتوباسكال (hPa)، باستثناء أمريكا الشمالية واليابان حيث تُستخدم بوصة زئبقية (inHg). ^{[ 2 ]} يُمكن ضبط مقياس الارتفاع وفقًا للضغط الجوي المحلي، والذي يجب ضبطه بدقة للحصول على قراءات دقيقة للارتفاع، وعادةً ما تكون بالقدم أو المتر. عند صعود الطائرة، تتمدد الكبسولات وينخفض ​​الضغط الساكن، مما يجعل مقياس الارتفاع يُشير إلى ارتفاع أعلى. ويحدث العكس عند الهبوط. مع تطور الطيران وزيادة سقف الارتفاع، كان لا بد من تعديل قرص مقياس الارتفاع ليُستخدم على الارتفاعات العالية والمنخفضة على حد سواء. لذا، عندما كانت المؤشرات تشير إلى ارتفاعات منخفضة، أي خلال أول دورة كاملة (360 درجة) للمؤشرات، كان يظهر نافذة صغيرة بخطوط مائلة تُنبه الطيار إلى اقترابه من الأرض. أُدخل هذا التعديل في أوائل الستينيات بعد تكرار حوادث الطيران الناجمة عن ارتباك الطيار. عند الارتفاعات العالية، تختفي هذه النافذة. ^{[ 1 ] : 3-3}

يُظهر مؤشر سرعة الهواء سرعة الطائرة بالنسبة للهواء المحيط. العقدة هي الوحدة الأكثر استخدامًا حاليًا، ولكن يُستخدم الكيلومترات في الساعة أحيانًا بدلاً منها. يعمل مؤشر سرعة الهواء عن طريق قياس ضغط الهواء الديناميكي في أنبوب بيتوت الخاص بالطائرة بالنسبة للضغط الساكن المحيط. يجب تصحيح سرعة الهواء المُشار إليها (IAS) لمراعاة الضغط ودرجة الحرارة غير القياسيين للحصول على سرعة الهواء الحقيقية (TAS). الجهاز مُرمّز بالألوان للإشارة إلى سرعات الهواء المهمة مثل سرعة التوقف، وسرعة الهواء التي لا يجب تجاوزها، أو سرعات تشغيل الرفارف الآمنة . ^{[ 1 ] : من 3-7 إلى 3-8}

يستشعر مؤشر الارتفاع الرأسي (VSI) (ويُسمى أحيانًا مقياس الارتفاع المتغير ، أو مؤشر معدل الصعود) تغيرات ضغط الهواء، ويعرض هذه المعلومات للطيار على شكل معدل صعود أو هبوط بالأقدام في الدقيقة، أو الأمتار في الثانية، أو العقدة. ^{[ 1 ] : من 3-8 إلى 3-9}

تُظهر البوصلة اتجاه الطائرة بالنسبة للشمال المغناطيسي. تشمل الأخطاء الانحراف المغناطيسي ، أو الفرق بين الاتجاه المغناطيسي والاتجاه الحقيقي، والانحراف الناتج عن الأسلاك الكهربائية في الطائرة، والذي يتطلب بطاقة تصحيح البوصلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن البوصلة عرضة لأخطاء الميل. على الرغم من موثوقيتها في الطيران الأفقي المستقر، إلا أنها قد تُعطي قراءات مُربكة عند الانعطاف أو الصعود أو الهبوط أو التسارع بسبب ميل المجال المغناطيسي للأرض. لهذا السبب، يُستخدم مؤشر الاتجاه أيضًا لتشغيل الطائرة، ولكن تتم معايرته دوريًا باستخدام البوصلة. ^{[ 1 ] : 3-9 إلى 3-13، 3-19}

يُظهر مؤشر الوضع (المعروف أيضًا بالأفق الاصطناعي) موقع الطائرة بالنسبة للأفق. ومن خلاله، يستطيع الطيار تحديد ما إذا كانت الأجنحة مستوية ( الدوران ) وما إذا كانت مقدمة الطائرة أعلى أو أسفل الأفق ( الميل ). ^{[ 1 ] : 3-18 إلى 3-19.} يُعرض الوضع دائمًا للمستخدمين بوحدة الدرجات (°). يُعد مؤشر الوضع أداة أساسية للطيران الآلي، وهو مفيد أيضًا في ظروف الرؤية الضعيفة. ويتدرب الطيارون على استخدام أدوات أخرى بالتزامن مع هذا المؤشر في حال تعطل هذا المؤشر أو انقطاع التيار الكهربائي عنه.

يعرض مؤشر الاتجاه (المعروف أيضًا باسم الجيروسكوب الاتجاهي) اتجاه الطائرة بنقاط البوصلة ، وبالنسبة للشمال المغناطيسي عند ضبطه بالبوصلة. يتسبب احتكاك الاتجاه في أخطاء انحراف ناتجة عن التبادر ، والتي يجب تصحيحها دوريًا بمعايرة الجهاز بالبوصلة المغناطيسية. ^{[ 1 ] : 3-19 إلى 3-20.} في العديد من الطائرات المتقدمة (بما في ذلك جميع الطائرات النفاثة تقريبًا)، يُستبدل مؤشر الاتجاه بمؤشر الوضع الأفقي (HSI) الذي يوفر نفس معلومات الاتجاه، ولكنه يساعد أيضًا في الملاحة.

تشمل هذه المؤشرات مؤشر الدوران والانزلاق، ومنسق الدوران، اللذين يشيران إلى الدوران حول المحور الطولي . كما تشمل مقياس ميل لتحديد ما إذا كانت الطائرة في حالة طيران منسق ، أو في حالة انزلاق أو انحراف . وتشير علامات إضافية إلى معدل دوران قياسي . ^{[ 1 ] : من 3-20 إلى 3-22.} يُعبر عن معدل الدوران عادةً إما بالدرجات في الثانية (درجة/ثانية) أو بالدقائق لكل دورة (دقيقة/دورة).

يتضمن جهاز مؤشر VOR مؤشر انحراف المسار (CDI)، ومحدد الاتجاه العام (OBS)، ومؤشر الانتقال من/إلى، وأعلامًا. يُظهر مؤشر انحراف المسار (CDI) الموقع الجانبي للطائرة بالنسبة لمسار شعاعي مُحدد. ويُستخدم للتوجيه، والتتبع من وإلى محطة، واعتراض المسار. ^{[ 1 ] : من 7-8 إلى 7-11.} على الجهاز، يُشير المؤشر الرأسي إلى الموقع الجانبي للمسار المُحدد. ويُمكّن المؤشر الأفقي الطيار من اتباع مسار الانزلاق عند استخدام الجهاز مع نظام الهبوط الآلي (ILS).

يمكن أن يكون مؤشر تحديد الاتجاه التلقائي (ADF) عبارة عن بطاقة ثابتة، أو بطاقة متحركة، أو مؤشر مغناطيسي راديوي (RMI). يرتبط مؤشر RMI عن بُعد ببوصلة جيروسكوبية بحيث يقوم بتدوير بطاقة السمت تلقائيًا لتمثيل اتجاه الطائرة. ^{[ 1 ] : 7-3 إلى 7-4.} في حين أن شاشات ADF البسيطة قد تحتوي على مؤشر واحد فقط، فإن مؤشر RMI النموذجي يحتوي على مؤشرين، متصلين بجهازَي استقبال ADF مختلفين، مما يسمح بتحديد الموقع باستخدام جهاز واحد.

معظم الطائرات الأمريكية المصنعة منذ أربعينيات القرن العشرين مزودة بأجهزة طيران مرتبة وفق نمط موحد يُعرف  بترتيب حرف T. ^{[ 3 ]} يقع مؤشر الوضعية في أعلى المنتصف، ومؤشر سرعة الهواء على اليسار، ومقياس الارتفاع على اليمين، ومؤشر الاتجاه أسفل مؤشر الوضعية. توضع البوصلة المغناطيسية مباشرة فوق مؤشر الوضعية، وفوق لوحة العدادات للحد من التداخل الكهرومغناطيسي. كان هذا الترتيب للأجهزة توصية من هوارد ستارك، الذي درّس الطيران الأعمى باتباع طريقته 1-2-3 في ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

أما المؤشران الآخران، وهما مؤشر الدوران ومؤشر السرعة العمودية، فيوجدان عادةً أسفل مؤشري سرعة الهواء والارتفاع، ولكنهما يتمتعان بمرونة أكبر في تحديد موقعهما. في الطائرات الحديثة المزودة بأجهزة قمرة قيادة زجاجية ، يتوافق تصميم الشاشات مع  الترتيب الأساسي على شكل حرف T.

في عام 1929، أصبح جيمي دوليتل أول طيار يُقلع بطائرة ويُحلّق بها ويهبط بها باستخدام أجهزة القياس فقط، دون رؤية من خارج قمرة القيادة. وفي عام 1937، اختار سلاح الجو الملكي البريطاني مجموعة من ستة أجهزة طيران أساسية ^{[ 7 ]} ، والتي ظلت اللوحة القياسية المستخدمة للطيران في ظروف الأرصاد الجوية الآلية (IMC) على مدى العشرين عامًا التالية. وهي:

• مقياس الارتفاع (بالقدم)
• مؤشر سرعة الهواء (عقدة)
• مؤشر الانعطاف والميل (اتجاه الانعطاف والتنسيق)
• مؤشر السرعة الرأسية (قدم في الدقيقة)
• الأفق الاصطناعي (مؤشر الاتجاه)
• مؤشر اتجاه الدوران / مؤشر الاتجاه (بالدرجات)

تم دمج هذا الترتيب للوحة في جميع طائرات سلاح الجو الملكي البريطاني التي تم بناؤها وفقًا للمواصفات الرسمية من عام 1938، مثل طائرات مايلز ماستر ، وهوكر هوريكان ، وسوبرمارين سبيتفاير ، وقاذفات القنابل الثقيلة ذات المحركات الأربعة من طراز أفرو لانكستر وهاندلي بيج هاليفاكس ، ولكن ليس في طائرة التدريب الخفيفة ذات المحرك الواحد تايجر موث ، وقلل من صعوبات تحويل النوع المرتبطة بالطيران الأعمى، حيث يمكن للطيار الذي تم تدريبه على طائرة واحدة أن يعتاد بسرعة على أي طائرة أخرى إذا كانت الأدوات متطابقة.

هذه المجموعة الأساسية المكونة من ستة عناصر، والمعروفة أيضًا باسم "حزمة الستة"، ^{[ 8 ]} اعتمدتها أيضًا صناعة الطيران التجاري. بعد الحرب العالمية الثانية، تم تغيير الترتيب إلى: (الصف العلوي) سرعة الهواء، الأفق الاصطناعي، مقياس الارتفاع، (الصف السفلي) مؤشر الانعطاف والميل، مؤشر الاتجاه، السرعة الرأسية.

في قمرات القيادة الزجاجية، تُعرض أدوات الطيران على شاشات. وتحتل شاشة عرض معلومات الطيران الأساسية ( PFD) موقعًا مركزيًا على اللوحة، لتحل محل الأفق الاصطناعي، وغالبًا ما يكون بجانبها مؤشر الوضع الأفقي أو مدمجًا معها. ويتم عرض سرعة الهواء المُشار إليها، ومقياس الارتفاع، ومؤشر السرعة الرأسية على شكل "أشرطة" متحركة، حيث تظهر سرعة الهواء المُشار إليها على يسار الأفق، بينما يظهر مقياس الارتفاع والسرعة الرأسية على يمينه، وذلك بنفس تصميم معظم قمرات القيادة القديمة ذات "الساعة".