De/Autopilot Bendix/King KAP140

Das Bendix/King KAP 140 Zwei-Achsen-Autopilot System mit Höhenvorselektion ist der Autopilot des Flightgear Standardflugzeugs Cessna 172, welches das the Höhen- und Querruder kontrolliert.

Kurzanleitung

1. Der AP Konpf aktiviert den Autopiloten im Modus "waagerechte Flügel" (ROL) und Vertikalgeschwindigkeit (VS). Der Autopilot wird versuchen, die Flügel waagerecht und die vertikalgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Aktivierung zu halten. Benutze die Tasten UP und DN um die Vertikalgeschwindigkeit anzupassen.
2. Mit aktiviertem Autopilot kannst du mittels des HDG-Knopfes zwischen dem ROL und dem Kurswahl-Modus (HDG) umschalten. Im HDG-Modus versucht der Autopilot den am HSI ausgewählten Kurs zu halten.
3. Mit dem NAV-Knopf kannst du zwischen dem Navigationsmodus (NAV) und dem ROL-Modus umschalten. Der NAV-Modus fliegt auf das im NAV1 eingestellte VOR-Funkfeuer oder ein GPS signal zu (bzw. folgt dem darüber eingestellen Radial).
4. Der APR-Knopf schaltet zwischen NAV und Anflugmodus (APR) um; er folgt einem VOR, GPS und ILS-Signal (Lokalizer und Glideslope = horizontale und vertikale Signale für Pfad und Gleitewinkel). Dies ist der für Instrumentenanflug empfohlene Modus.
5. Der REV-Knopf ermöglicht den Rückkursmudos, bei dem der Autopilot über das ILS-Signal von der Startbahn weggfliegt. Der Modus entspricht dem APR-Modus, allerdings fliegt er vom Lokalizer weg und ignoriert das Signal für den Glideslope.
6. Benutze den ALT Knopf um zwischen dem VS-Modus und dem Höhe-halten-Modus (ALT) umzuschalten. Im ALT-Modus hält der Autopilot die Höhe, die Knöpfe UP und DN ändern die Zielhöhe um 20ft je Aktivierung.
7. Der ARM-Knopf schaltet die Höhenvorselektion scharf, die mit dem Drehknopf eingestellt wurde (Prozedur siehe unten). Nochmalige Betätigung deaktiviert die Scharfschaltung wieder.
   1. Stelle am Autopiloten den aktuellen Athmosphärendruck ein, indem du den BARO-Knopf drückst und dann den Knopf drehst.
   2. Wird der Knopf nicht mehr bewegt, übernimmt der Autopilot nach kurzer Zeit die Einstellung. Prüfe, dass nun wieder die Höhenselektion angezeigt wird.
   3. Durch Drehen des Knopfes kann nun die Höhe vorgewählt werden.
   4. Mit den Knöpfen UP und DN kann nun die gewünschte Steig-/Sinkggeschwindigkeit eingestellt werden (VS Modus)
   5. Durch Drücken von ARM wird die Selektion scharf geschalten (prüfen; i.d.R. erfolgt die Scharfschaltung bereits durch drehen des Einstellknopfes)
8. Der BARO-Knopf ermöglicht die Eisntellung des Athmosphärendrucks, wie eben dargestellt.
9. Durch Drücken des Knopfes AP kann der Autopilot wieder deaktiviert werden. Die horizontalen und vertikalen Modi können nicht unabhängig voneinander aktiviert werden (es sind immer beide aktiv).

Bitte lies auch das vollständige Handbuch (unten verlinkt).

Limits

• Nicht zugelassen für die Verwendung unter 200ft AGL, unter 80 oder über 160 Knoten IAS oder wenn der alternative Statik-Port in Benutzung ist
• Nur bei eingefahrenen Flaps aktivieren
• Den Autopiloten nicht manuell übersteuern, stattdessen kurzzeitig für manuelle Korrekturen deaktivieren
• Aktiviere den Autopiloten nicht in der Nähe des Bodens (Start, Landung, Tiefflug) oder bei langsamen Fluggeschwindigkeiten: Es wird wahrscheinlich zum Absturz führen, weil der Autopilot durcheinander kommt.
• Er hat keine Fähigkeit zur automatischen Landung d.h. er kann das Flugzeug nicht eigenständig anhand eines ILS-Signales landen.
• Aktiviere ihn nicht, wenn sich das Flugzeug in einer instabilen oder fehlgetrimmten Fluglage befindet. Er wird zwar versuchen, das Flugzeug zu stabilisieren, dies ist aber unsicher.
• Der Autopilot kan dich nicht aus einem Strömungsabriss retten. Bitte beobachte unter Automatischem Flug stets den Geschwindigkeitsmesser. Der Autopilot wird bei abnehmender Geschwindigkeit versuchen, die Anweisung des VS/ALT Modus zu befolgen, was dazu führt, dass er die Nase immer weiter hochnimmt, was zu einem Strömungsabriss führt. Deaktiviere den Autopiloten und stabilisiere den Flug von Hand.
• Die Höhenvorselektion einzufangen funktioniert nur, wenn auf die eingestellte Höhe zugeflogen wird. Bist du beispielsweise auf 1500ft und hast 2000ft vorselektiert, wählst beim VS-modus aber eine Sinkrate, wird dich der Autopilot in den Bode fliegen. Umgedreht, wenn die Vorselektion niedriger ist und du versehentlich Steigflug anwählst, wird dein flugzeug bis zur Dienstgipfelhöhe steigen und dort in einen Strömungsabriss geraten. Der "ALT ARM"-Modus bedeutet nicht "bringe mich auf diese Höhe".
• Genauso wie bei der Höhe, funktioniert auch das Abfangen eines VOR- oder ILS Signales nicht im NAV-Modus, wenn der Kurswähler des HSI nicht korrekt positioniert wurde oder wenn ein falscher manueller Winkel geflogen wird (NAV-Modus aus ROL-Modus aktiviert).

Höhenalarm (Piepsgeräusch)

Eine praktische Funktion für den unterstützten manuellen Flug ist die Höhenalarmierung. Dabei handelt es sich um ein Piepsgeräusch, wenn du in die Nähe der Höhenvorselektierung steigst/sinkst:

• Wenn du näher als 1000ft zur Vorselektion kommst, ertönt ein fünfmaiger Piepton, im Display des Autopiloten erscheint ein ständig leuchtender Hinweis "ALERT" unter der Höhenangabe.
• Sobald die vorgewählte Höhe bis auf 200ft erreicht wird, erlöscht der ALERT-Hinweis. Beim Erreichen der vorselektierten Höhe blinkt ALERT kurz auf, um anzuzeigen, dass der Abweichungsalarm scharf geschalten wurde.
• Weicht man nun um mehr als 200ft von der Vorselektion ab, ertönt erneut ein Piepton und ALERT blinkt auf.

Die Funktion wird aktiviert, indem man mittels BARO den aktuellen Druck des Höhenmessers eingibt und dann mittels Drehknopf eine Höhe vorwählt. Dementsprechend ist diese Funktion auch aktiv, wenn man die vertikalen Autopilotmodus mit Höhnvorselektion benutzt.

Beispielablauf

Das folgende Beispiel versucht, die Autopiloteinstelung anhand gängiger Situationen zu erläutern. Es gibt noch fortgeschrittenere Techniken, die allerdings den Rahmen dieses Einsteigerartikels sprengen würden. Sie können im 'KAP 140 Pilot's Guide' nachgeschlagen werden, der unten verlinkt ist.

Um sich mit dem KAP140 Autopiloten besser vertraut zu machen, empfehlen wir, die folgenden Beispiele innerhalb des Simulators nachzuvollziehen.

Bemerkung  Achtung, die Prozeduren sind anders, wenn das FLugzeug statt dem Directional Gyro ein Horizontal Situation Indicator (HSI) eingebaut hat: In diesem Fall wird der KAP 140 keinen automatischen 45°-Abfangkurs fliegen, wenn du vom HDG-Modus in den NAV/APR/REV Modus wechselst. Stattdessen musst du am HSI mit dem Headingbug den gewünschten Abfangkurs manuell einstellen.

Vorbereitungen vor dem Start

• Für den HDG/NAV-Modus ist es wichtig, das HSI mit dem Magnetkompass abzugleichen (bei laufendem Motor, damit das HSI Energie hat): Lies die aktuelle Richtung am Magnetkompass ab und kalibiere das HSI so, dass der abgelesene Kurts oben an der Marke abgetragen wird (benutze dazu den Kurswahlanzeiger, er macht es am Anfang etwas leichter). Wenn das HSI nicht kalibiert wird, zeigt das HSI nicht den richtigen Kurs und in der folge fliegt man nicht dahin, wo man hin möchte.
• Für den ALT-Modus ist es wichtig, dass der Atmosphärendruck des Autopiloten mit dem des Höhenmessers abgeglichen wird: Lies aus dem Kollsmannfenster des Höhenmessers den eingestellten Druck ab, drücke am Autopiloten den BARO-Knopf und drehe den runden Knopf auf die gleiche Einstellung. Vergisst man die Kalibrierung, wird der Autopilot icht auf der richtigen Höhe herauskommen, sondern zu tief oder zu hoch fliegen.
• Falls du nach dem Start dem Kurs der Startbahn folgen möchtest, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, den Kurswahlanzeiger am HSI darauf einzustellen.
• Falls du nach dem Steigflug auf einer bestimten Höhe fliegen und durch den Autopiloten halten möchtest, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, mit dem Drehknopf diese Höhe einzustellen.

Nach dem Start: Kurs halten, Steiggeschwindigkeit halten

Es ist nicht ratsam, den Autopiloten direkt für den Start zu aktivieren, da er mit langsamen Geschwindigkeiten nicht zurecht kommt. Stelle eine stabile Steigfluglage ein und trimme das Flugzeug entsprechend.

Sobald nach dem Staarten ein stabiler Steigflug besteht kannst du den Autopiloten mittels "AP"-Knopf aktivieren. Er aktiviert sich im Grundmodus ROL/VS und wird demnach die Flügel gerade sowie die Steigrate halten, die beim Aktivieren vorlag. Er zeigt dazu im Display die Hinweise AP, VS und auf der rechten Seite die aktuell eingestellte Steigrate für einige Sekunden an. Prüfe stets, dass der Autopilot die Einstellungen anzeigt, die du erwartest!

Falls noch nicht geschehen, drehe jetzt den Kurswähler des HSI auf deinen gewünschten Kurs, bevor du den HDG-Modus aktivierst.

Sobald du mit Druck auf den HDG-Knopf den HDG-Modus aktivierst, folgt der Autopilot dem eingestellten Kurs. Sobald du den Kurswähler veränderst, wird das Flugzeug in die Kurve gehen, um den neuen Kurs anzusteuern (dabei wird die Standardwenderate benutzt).

Auf vorgewählte Höhe steigen und dan halten (Höhe abfangen)

Der Autopilot sollte nun im Modus HDG/VS sein. Prüfe am Autopiloten die aktuelle Steigrate und stelle sie auf deine gewünschte Rate mit den UP und DN-Knöpfen ein.

Um den Autopiloten anzuweisen, eine gewünschte Höhe abzufangen und zu halten, stellst du diese mit dem Drehknopf auf der rechten Seite ein. Das Drehen des Knopfes schaltet das Höhenabfangen üblicherweise schon scharf (er zeigt "ALT ARM" an), was anzeigt, dass er darauf wartet, die entsprechende Höhe zu erreichen. Falls er nicht automatisch scharf geschalten wurde, hole dies nun durch Druck auf den "ARM"-Knopf nach.

Das Flugzeug wird nun auf die gewählte Höhe weitersteigen. Sobald du näher als 1000ft steigst, wird der Autopilot darauf durch einen Piepton aufmerksam machen. Sobald die Höhe erreicht wurde, setzt der Autopilot die Steigrate auf Null, was zum Halten der Höhe führt: Dies wird durch erlöschen von "ALT ARM" und Wechsel in den ALT-Modus angezeigt. Falls du nun nicht auf der korrekten Höhe bist, hast du vermutlich die Kalibierung der BARO-Einstellung vergessen.

Steigen/Sinken während des Reiseflugs

Falls du die aktuell gehaltene Höhe ändern möchtest, git es dazu zwei Möglichkeiten:

1. Kleine Änderungen können mittels Druck auf die Knöpfe UP/DN eingestellt werden. Jeder Knopfdruck entspricht einer Änderung um 20ft. Beachte, dass wir im ALT-Modus sind und die UP/DN Knöpfe Absolute Höhenänderungen auslösen, statt die Steigrate zu verändern!
2. Für größere Änderungen wählt man mit dem Drehknopf die neue Höhe aus. Der Autopilot zeigt nun wieder "ALT ARM" an. Sobald du bereit zum Steigen oder Sinken bist, wechsle den Modus durch Drücken des ALT-Knopfes auf VS. Drücke nun den UP bzw. DN-Knopf und stelle die gewünschte Steig-/Sinkrate ein; alles andere ist wieder genauso, wie beim initialen Steigflug oben beschrieben. Sobald die gewählte Höhe erreicht wird, wechselt der Autopilot wieder in den AP-modus und hält diese Höhe (was die Auswirkung der UP/DN-Knöpfe ebenfalls wieder ändert!).
3. Für andere Fälle kann man auch ohne Vorselektion einfach mit dem VS-Modus sinken oder steigen. Sobald man auf einer Höhe ist, die einem besser passt, aktiviert man durch Druck auf den ALT-Knopf die Höhenhaltefunktion. Der Autopilot zeigt sofort "ALT" im Display an. Falls die Steig-/Sinkgeschwindigkeit etwas höher war, kann es passieren, dass an etwas über das Ziel hinausschießt, was der Autopilot aber nach kurzer Zeit wieder ausgleicht.

Beachte, dass diese Techniken mit den horizontalen Modus ROL, HDG und NAV kombiniert werden können.

VOR Radial abfangen (NAV Modus)

Für längere Flüge ist es nützlich, den Autopiloten ein VOR-Radial verfolgen zu lassen. Im Vergleich zum HDG-Modus hat das den Vorteil, dass der Autopilot Winddrift automatisch ausgleicht, da er versucht, die CDI-Nadel zentriert zu halten.

Um den NAV-Modus zu benutzen, muss man auf dem NAV1-Funkempfänger die Frequenz des gewünschten VOR-Funkfeuers einstellen und dann mit dem OBS-Knopf des CDI1 das gewünschte Radial auswählen. Nun kann der Autopilot das Radial abfangen, hierzu gibt es zwei Methoden:

1. Ausgehend vom HDG-Modus: Wähle das Radial auch am Kurswahlanzeiger des HSI aus (das Flugzeug wird nun parallel zum Radial zu fliegen). Dann wähle durch Drücken des NAV-Knopfes den NAV-Modus aus, der Autopilot zeigt nun "NAV ARM" im Display und signalisiert die Abfangbereitschaft. Das Flugzeug geht nun auf einen 45°-Abfangkurs, bleibt aber ansonsten im HDG-Modus. Sobald man nahe genug am Radial ist, wird der NAV-Modus scharf ("NAV ARM" erlischt, "NAV" erscheint anstelle von HDG) - das Flugzeug folgt nun dem Radial.
2. Ausgehend vom ROL-Modus: (freier Abfangwinkel): Funktioniert wie der HDG-Abfangmodus, aber sobald man den NAV-Knopf drückt, versucht der Autopilot das Radial mit dem aktuell geflogenen Kurs abzufangen. Um diesen Kurs voreinzustellen, flieght man das Flugzeug entweder manuell oder mit dem HDG-Modus auf den gewünschten Kurs und aktiviert dann den ROL-Modus.

Beide Methoden zeigen im Display einen blinkenden "HDG"-Hinweis, der dich daran erinnert, auf jeden Fall den HSI-Kurswähler auf den Kurs des Radials zu setzen (der Autopilot benutzt diese Einstellung zum Berechnen des Zielkurses!)

ILS unterstützter Landeanflug (APR Modus)

Der NAV- und APR-Modus ähneln sich im Prinzip sehr, aber APR folgt zusätzlich zum Radial auch dem Gleitwinkelsignals einer ILS-Landeeinrichtung. Ein ILS-Signal hat außerdem ein fixiertes Radial (der Lokalizer; ignoriert also die OBS-Stellung des CDIs!).

Das Abfangen funktioniert analog zum NAV-Modus, wie es oben beschrieben ist. Sobald man den APR-Knopf drückt, wird der Autopilot anfangen, das Signal abzufangen (Anzeige "APR ARM"; bei ROL=freier Winkel, oder HDG=45° Abfangkurs). Beachte auch wieder den blinken HDG-Hinweis, der dich erinnert, den HSI-Kurswähler auf den Anflugkurs des ILS einzustellen.

Bis zum Moment des Abfangens zeigt das Display "APR ARM". Sobald der Lokalizer (horizontales Signal) des ILS abgefangen wurde, erlischt der "APR ARM"-Hinweis und wechselt auf "APR" - der Anflugmodus ist nun aktiv und der Autopilot folgt dem Lokalizer.

Wenn APR aktiv wird, wird versucht, den Gleitwinkel für die vertikale Navigation abzufangen. Solange dies nicht geschehen ist, weil man noch unterhalb des Signals ist, zeigt das Display "GS ARM". Sobald der GS abgefangen ist, erlischt der Hinweis und das Flugzeug folgt dem Gleitwinkel nach unten.

Achtung! Das ist gefährlich, weil dich der Autopilot in den Boden fliegen wird, falls du ihn nicht rechtzeitig deaktivierst. Der KAP140 ist nicht in der Lage dich automatisch zu landen, er kann dich lediglich nahe an die Landebahn heranführen. Sobald du in der Nähe der Landebahn bist, musst du den Autopiloten deaktivieren und von Hand landen.

Gegenrichtung eines VOR oder ILS Kurses fliegen (REV mode)

Der REV modus erlaubt dir, von einem VOR oder ILS Lokalizer wegzufliegen (beachte dass das GS-Signal ignoriert wird). Der REV modus funktioniert genau wie der NAV bzw. APR; nur in der Gegenrichtung. Das ist zB. beim starten hilfreich, wenn man genau der Landebahn folgen will.

Genau wie beim NAV oder APR modus kann das Radial sowohl aus dem ROL- oder HDG-Modus abgefangen werden. In beiden Fällen muss der OBS- und Headingbug des HSI auf den *eingehenden Kurs* eingestellt werden (beim ILS also die normale Landerichtung, beim VOR der Kurs dorthin). Der Autopilot fliegt automatisch den Gegenkurs hierzu.

Siehe auch

• Joystick Autopilot Bindings Snippets for joystick.xml file that allow control of most of the autopilot functions using the joystick.

Links

• Bendix/King KAP 140 Pilot's Guide download link (PDF, 6.8 MB), Honywell, rev. 3, Nov 2005.