מחווני טיסה

מחווני טיסה (באנגלית: Flight Instruments) הם מכשירים המציגים לטייס נתונים בסיסיים על מצב כלי הטיס – גובה ומהירות הטיסה, האוריינטציה במרחב, קצב פנייה, מהירות אנכית וכדומה. ישנם שישה מחוונים בסיסיים הכוללים מד גובה, מד מהירות, מד מהירות אנכית, אופק מלאכותי, מד כיוון ומתאם פנייה. בנוסף בחלק מכלי הטיס מותקנים מחוונים נוספים העוזרים בשליטה בכלי הטיסו בניווט, ומאפשרים טיסה בתנאי מכשירים.

סוגי מחוונים עיקריים

נתוני אוויר

מד גובה 

מד הגובה מציג את גובה כלי הטיס מעל גובה פני הים באמצעות מדידת לחץ האוויר. הגובה הנמדד בשיטה זו אינו גובה אמיתי מעל פני הים כפי שמצוין במפות טופוגרפיות, אלא "גובה משוקלל לחץ ברומטרי". שיטת מדידה זו מאפשרת לקבל קריאת גובה אחידה בכל כלי הטיס הנמצאים במרחב פיקוח מסוים. לכן חייבים כל הטייסים במרחב זה לכייל את מדי הגובה באותו אופן בהתאם ללחץ הברומטרי המקומי במרחב (QNH). גובה לחץ האוויר המקומי נמסר לטייס על ידי פקח הטיסה עם כניסתו לתחום הפיקוח, או כאשר מתעדכנת מדידת הלחץ בתחומו.

מד מהירות 

מד המהירות מציג את מהירות האוויר המכשירית של כלי הטיס ביחס לגוש האוויר המקיף אותו על ידי מדידת הלחץ הדינמי בצינור הפיטו. המהירות המוצגת במחוון היא לא המהירות האמיתית של כלי הטיס בגוש האוויר והיא דורשת תיקון שגיאות אופייניות בשביל לקבל את המהירות האווירית האמיתית ואת המהירות הקרקעית.

מד מהירות אנכית 

מד המהירות האנכית (נקרא גם מד שיעור נסיקה והנמכה) מודד את קצב השינוי בלחץ האוויר ומציג את המידע לטייס כשיעור של טיפוס או הנמכה של המטוס.

מד זווית התקפה 
מחוון המציג את זווית ההתקפה של כלי הטיס. בכלי טיס סילוניים המחוון מאפשר לתאם את כל המרכיבים של נתוני הטיסה הנדרשים לנחיתה במהירות מסוימת בשביל לאפשר גישה מיוצבת ובטוחה. במטוסי קרב מחוון זווית התקפה יאפשר לטייס לראות את קרבתו לסף מעטפת הטיסה של המטוס. המחוון לעיתים מציג את הנתון במעלות (ערך מוחלט) או ביחידות זווית התקפה – חלוקה מחושבת בשיעור מסוים לטובת נוחות. בנוסף ייתכן מחוון נוסף הנקרא רמזור, המציג את זווית ההתקפה בשלושה מצבים, כאשר המצב האמצעי יהיה זווית התקפה בטווח רצוי, לרוב לנחיתה.

מחוון מאך 

מחוון מאך מציג לטייס את מספר המאך של המטוס. מאפיין מטוסי סילון ושימושי בעיקר בטיסות בגבהים רמים. לעיתים מחוון המאך משולב בתוך מחוון מהירות האוויר.

מחוונים גירוסקופיים 

מחוונים המציגים את האוריינטציה של כלי הטיס – הכיוון אליו הוא פונה. מדידת קצבים שונים מתבצעת בדרך כלל על ידי גירוסקופים. במטוסים קלים, כאשר משתמשים בגירוסקופים מכניים לרוב משלבים שתי מערכות; אחת היא מערכת ריק, והשנייה היא מערכת חשמלית. משאבת הריק מוּנעת ישירות על ידי מנוע המטוס. זה מתבצע במקרה שאחת המערכות כושלת. לרוב גירוסקופ אופק וגירוסקופ כיוון משתמשים במערכת הריק, ומד הפנייה והחלקה משתמש בגירוסקופ חשמלי.

לרוב, המטוס כולל גירוסקופ אופק המודד גלגול ועלרוד, וגירוסקופ כיוון המודד את כיוון אף כלי הטיס.

אופק מלאכותי 

מד האופק המלאכותי מציג את האוריינטציה של המטוס ביחס לקו האופק של כדור הארץ. מד האופק המלאכותי מציג את זווית העלרוד (זווית שיפוע קדמי ואחורי) ואת הגלגול (נטייה מצד לצד סביב ציר האורך). זהו מחוון הכרחי בעת טיסת מכשירים – טיסה בלילה ובמצבי ראות לקויה ביום. המחוון מחולק לרוב לשני צבעים הממחישים את האופק — כחול או אפור המייצג את השמים, וחום או שחור המייצג את הקרקע, והוא מיועד להיות אינטואיטיבי לשימוש.

מצפן ג'ירו 

מצפן הג'יירו (מאנגלית: Heading Indicator) הנקרא גם ג'יירו כיוון. את המחוון מכוונים על פי המצפן המגנטי לצפון גאוגרפי כלומר לאחר תיקון שגיאות מצפן. עקרון הפעולה הוא גירוסקופ מסתובב ולכן הוא נתון לטעויות של היסחפות ויש לבצע תיקוני כיוון מדי פעם על ידי כיול המד לפי המצפן המגנטי. במטוסים מתקדמים (לרבות רוב מטוסי הסילון), מד כיוון הטיסה הוחלף במחוון HSI (ראו בהמשך) אשר משלב נתוני ג'יירו כיוון ומערכות ניווט מכשירים.

מד פניה והחלקה, מתאם פניה 

מד הפניה והחלקה מציג את כיוון ושיעור הפניה. המד כולל שני מכשירים; האחד הוא מד החלקה הבנוי ממעין חרוז הנמצא בשפופרת הדומה לפלס. כאשר החרוז לא נמצא במרכז, אזי המטוס נמצא במצב לא מתואם ומחליק לצד אליו נוטה החרוז.

מד שיעור פנייה כולל מכשיר המחווה על כיוון הפנייה והקצב שלה. במחוונים מודרניים יותר, הנתון מוצג על ידי צללית של מטוס. שיעור הפנייה מוצג על ידי זווית הנטייה של הצללית; ישנן שנתות על גבי המסגרת של המחוון המציינים שיעור פנייה של 0 מעלות ושיעור פנייה של 3 מעלות לשנייה, המהווה את קצב הפנייה הסטנדרטי לטיסת מכשירים, שכן קצב זה מאפשר חישוב מדויק של פניות ותבניות דוגמת תבנית ריתוק.

לרוב מד פנייה והחלקה משתמש בגירוסקופ חשמלי.

מצפן מגנטי 

מצפן מגנטי מציג את כיוון המטוס ביחס לצפון המגנטי. במטוסים קלים הוא משמש כמכשיר הכיוון העיקרי. עם זאת, למצפן המגנטי מספר שגיאות אופייניות (כגון נטייה מגנטית) שצריך להתחשב בהן במהלך ניווט. כמו כן, המצפן דורש כיול יחסית לשטפים המגנטיים של הסביבה ושל כלי הטיס עצמו.

מערכות ניווט רדיו — מקור חיצון

מחוון VOR/ILS 

מחוון VOR (ראשי תיבות של VHF Omnidirectional Range) משתמש במשואה חיצונית לקביעת רדיאל יחסית למשואה. מחוון VOR לרוב גם מציג נתוני מערכת נחיתת מכשירים (ILS). במכשירי VOR מסוימים ניתן לקבל נתוני מרחק ממשואות DME. מחוון זה משמש בעיקר לניווט בתנאי טיסת מכשירים.

מחוון ADF 

מחוון ADF (ראשי תיבות של Automatic Direction Finder) משתמש במשואת NDB (ראשי תיבות של Non Directional Beacon) בשביל להפיק נתון כיוון למשואה, כלומר המערכת לא נותנת כיוון יחסי למשואה אלא רק מכווינה את המטוס אליה. המערכת נחשבת למיושנת בסטנדרטים מודרניים ונמצאת בשימוש במספר מצומצם של כלי טיס.

מחוון HSI 

מחוון HSI (ראשי תיבות של Horizontal Situation Indicator) מאגד נתוני מחוון מצפן ג'יירו ומחוון VOR/ILS וקיים בשביל להקטין את כמות מכשירי הטיסה המשמשים לטיסת מכשירים, בשביל להקטין את העומס על הטייס ולייעל את סריקת המכשירים שלו – האופן בו הוא קורא את המכשירים.

מחווני טיסה נוספים

מד גובה אלקטרוני 

מד הגובה האלקטרוני, המשתמש במכ"ם אנכי, מציג לטייס את הגובה בפועל של כלי הטיס מעל פני השטח (מעפ"ש), בניגוד למד גובה ברומטרי המבצע מדידה יחסית לנקודת ייחוס מסוימת. המכשיר אופייני למטוסים מתקדמים הטסים לרוב בתנאי טיסת מכשירים, וכן למסוקים.

מד ג'י – תאוצה אנכית 

במטוסי קרב ופעלולים מחוון ג'י מאפשר לטייס לראות את קרבת המטוס לסף מעטפת הטיסה שלו מבחינת עומס, ואת טיב התמרון המבוצע. המד מציג את נתוני התאוצה ביחידות של ג'י.

שעון – כרונוגרף 

מדידת זמנים היא קריטית בטיסות מכשירים ובניווט עיוור. לכן מטוסים יכללו לרוב כרונוגרף נגיש. בדרך כלל, השעון יכלול סוללה ויעבוד עצמאית ללא תלות בשאר מערכות המטוס. בכלי טיס מתקדמים השעון יהווה מחוון גיבוי, שכן התצוגות המתקדמות לרוב יבצעו את החישובים בעצמן ולא ידרשו מדידת זמנים מדויקת של הטייס.

סידור לוח המחוונים

בשנת 1937 בחר חיל האוויר המלכותי הבריטי סט של שישה מחווני טיסה בסיסיים כתקן בתא הטייס המודרני. סידור זה נשאר תקני במשך עשרים השנים הבאות.

השישיה הבסיסית אומצה גם על ידי התעופה האזרחית, אך לאחר מלחמת העולם השנייה הסידור שונה:
 בשורה העליונה: מד מהירות, אופק מלאכותי ומד גובה.
 בשורה התחתונה: מד פניה ושיפוע, מד כיוון הטיסה ומד מהירות אנכית.

ברוב המטוסים שנבנו לאחר 1953 ניתן למצוא ארבעה ממחווני הטיסה המסודרים באופן תקני בצורת T. מד האופק המלאכותי ממוקם במרכז למעלה, מד המהירות משמאלו, מד הגובה לימינו ומד כיוון הטיסה מתחתיו. שני המחוונים הנוספים, מד הפניה והשיפוע ומד המהירות האנכית, ממוקמים בדרך כלל מתחת למד המהירות ומד הגובה אך ניתן גם למקם אותם בצורה חופשית יותר בלוח המחוונים. המצפן המגנטי ממוקם מעל ללוח המחוונים, לרוב במרכז השמשה הקדמית. במטוסים חדשים יותר המצוידים בתא טייס מזכוכית, סידור התצוגה הדיגיטלי תואם לסידור ה-T הבסיסי.

תצוגות טיסה מתקדמות 

עם התקדמות טכנולוגיית האוויוניקה וכחלק מהקונספט של קוקפיט מזכוכית, החל שילוב במחוונים בצגים דיגיטליים המאפשרים ריכוזם וייעול סריקת המכשירים בטיסת מכשירים.

ישנם לרוב שני סוגי תצוגות: תצוגה רב-תכליתית (MFD) ותצוגת טייס או תצוגת טיסה עיקרית (PFD).

צג PFD ישלב את מרבית מחווני הטיסה העיקריים, ותמיד יציג את נתוני הטיסה הרלוונטיים, אפילו עם שינוי פורמט התצוגה. בעוד צג MFD יאפשר הצגת נתונים נוספים כגון נתוני מנוע, מפות, נתוני מכ"ם מערכות ניווט וכדומה. כמו כן צג ה-MFD יכול לכלול פונקציה לשכפול התצוגה של ה-PFD אם היא קיימת.

אחד היתרונות הבולטים בצגים דיגיטליים מתקדמים הוא שילוב של נתונים מחיישנים דיגיטליים. מחושבים כגון וקטור טיסה מהירות קרקעית וכדומה.

חלק מכלי הטיס משתמשים בתצוגה עילית כתצוגה עיקרית. זאת מאפשרת לטייס לקבל את נתוני הטיסה תוך כדי "שמירת ראשו של הטייס בחוץ" – כלומר מסתכל החוצה ומודע יותר לסביבתו. בעוד בטיסת מכשירים רגילה מרבית תשומת הלב של הטייס נמצאת בלוח המחוונים והוא לעיתים לא מודע למתרחש בחוץ.

מחווני גיבוי 

בגלל מרכזיותם של מחווני הטיסה העיקריים לרוב ישנם מחוונים משניים המהווים גיבוי. במטוסי נוסעים לרוב תצוגות הטייס והטייס משנה לרוב יכללו מחוונים המוזנים ממערכות שונות, כלומר נתוני האוויר יוזנו מצינורות פיטו וחרירים שונים, מחווני אופק מלאכותי וג'יירו כיוון יוזנו מג'יירואים שונים וכדומה.

במטוסים בעלי תצוגות PFD, בשל ריכוז המחוונים המרכזיים בצג אחד, הסיכון בכשל בצג עצמו או כשל חשמלי מהווים סכנה משמעותית לבטיחות טיסה ולכן במרבית המקרים המטוס יכלול מחווני גיבוי ייעודיים, לעיתים מחווני הגיבוי יהיו אנלוגיים, אבל לרוב ההעדפה היא לכלול מחווני גיבוי דיגיטליים.

מחוון גיבוי דיגיטלי יכול לשלב נתונים בדיוק כמו מסך PFD ובשל כך יכול להיות חבילת גיבוי הכוללת סוללה למקרה של כשל חשמלי. מסך כזה מכונה לעיתים GHD (באנגלית: Get Home Display).

קישורים חיצוניים

התקני פלט
רכיבי כלי טיס
אווירודינמיקה