Der Künstliche Horizont (Attitude Indicator, AI) zeigt die Lage des Flugzeugs relativ zum natürlichen Horizont — die Hauptreferenz für Instrumentenflug. Anzeige: Pitch (Nick) und Bank (Querneigung) des Flugzeugs.
Anzeige — was der AI zeigt
Der Künstliche Horizont zeigt Pitch und Bank-Attitude ("the indicator shows pitch and bank attitude"):
- Pitch: Winkel zwischen Flugzeug-Längsachse und Horizont (nose-up / nose-down).
- Bank: Querneigung des Flugzeugs (links/rechts gebankt).
Was der AI NICHT zeigt
Die Steig- oder Sinkrate (rate of climb or descent) kann nicht direkt vom Künstlichen Horizont abgelesen werden — Begründung: der AI zeigt nur die Pitch-Lage, nicht die tatsächliche Vertikal-Geschwindigkeit. Ein Flugzeug kann mit Nase-hoch fliegen und trotzdem sinken (z.B. bei Stall), oder mit horizontaler Lage steigen (in starker Aufwindzone).
→ Vertikalgeschwindigkeit aus dem Variometer (VSI) ablesen, nicht aus dem AI.
Rotationsachse — vertikal zur Erdoberfläche
Die Rotationsachse des Künstlichen Horizonts ist vertikal zur Erdoberfläche ("vertical to the surface of the earth") ausgerichtet:
- Der Kreisel rotiert um eine vertikale Achse relativ zur Erde.
- Eine Pendelmechanik (Erection System) sorgt dafür, dass die Achse trotz Bewegung des Flugzeugs stets nach unten (zur Erdmitte) zeigt.
- Damit bleibt der Kreisel "vertikal" und der Horizont-Balken bleibt parallel zum echten Horizont.
Aufbau
| Element | Funktion |
|---|---|
| Vertikalachsen-Kreisel | Behält die Vertikale relativ zur Erde bei (Pendelmechanik richtet ihn auf das Schwerefeld aus) |
| Horizontzeichen (Horizon Bar) | Bewegt sich relativ zum Flugzeug-Modell |
| Flugzeug-Modell (Miniature Aircraft) | Fest mit Cockpit; bewegt sich nicht |
| Bank-Index oben | Zeigt Querneigung (0°, 10°, 20°, 30°, 60°-Markierung) |
| Pitch-Skala | Zeigt Nicklage in Grad |
| Gimbal-Aufhängung (Gimbal Mounting) | Erlaubt freie Rotation des Kreisels in allen drei Achsen, bewahrt die Vertikal-Ausrichtung |
Antrieb
- Vakuum-System (klassisch) — Drehzahl typisch 12 000–24 000 RPM.
- Elektrisch (häufiger in moderner Avionik).
- AHRS (Glas-Cockpit) — keine mechanische Mechanik, MEMS-Sensoren.
Vakuum-AI bei Engine Failure — unzuverlässig
Ein vakuum-getriebener AI wird in einem Engine-Failure-Szenario unzuverlässig, weil:
- Die Vakuumpumpe ist motorgetrieben — bei Engine-Failure sinkt die Drehzahl, die Pumpe liefert kein Vakuum mehr.
- Der Kreisel läuft aus und neigt sich aufgrund der Lagerreibung und Schwerkraft — die Anzeige driftet weg von der wahren Lage.
- Nach wenigen Minuten ist der AI komplett unbrauchbar.
→ Bei Engine-Failure muss der Pilot auf alternative Lagereferenzen umsteigen: Magnetkompass + Höhenmesser + VSI + Turn Coordinator (oft elektrisch betrieben, von Engine Failure unbeeinflusst).
Gimbal-Aufhängung — Fehler bei längeren Kurven
Der Künstliche Horizont hat eine gimballierte Aufhängung (gimbal mounting), die ihm freie Rotation in allen drei Achsen erlaubt. Bei länger anhaltenden Kurven sind allerdings Anzeige-Fehler (gimbal error) möglich:
- Während einer Kurve wirkt Zentrifugalkraft auf die Pendelmechanik → diese verlagert den Aufrichtungs-Mechanismus aus der echten Vertikale.
- Resultat: AI zeigt nach längerer Kurve eine falsche Lage an, oft eine scheinbar zu wenig gebankte oder zu viel gebankte Position.
- Nach Rückkehr in den Geradeausflug richtet sich der AI selbst wieder aus (Erection System), aber das dauert Sekunden bis Minuten.
→ Pilot ist sich dieser Fehlerquelle bewusst — bei steileren oder längeren Kurven (z.B. 60° Bank für 2 Minuten) kann der AI nach Beenden der Kurve eine fehlerhafte Anzeige haben.
Andere Fehler des klassischen Vakuum-AI
| Fehler | Ursache | Wirkung |
|---|---|---|
| Beschleunigungsfehler | Pendelmechanik wird durch Längsbeschleunigung verlagert | Beim Beschleunigen (Take-off-Roll) — AI zeigt scheinbares Steigen + leichten Rechts-Bank. Beim Verzögern — scheinbares Sinken + Links-Bank. |
| Spin-up-Zeit | Kreisel braucht Zeit, um auf Drehzahl zu kommen | Nach Anlassen 5-10 Min. warten, bevor AI vollständig zuverlässig ist |
ADI — Attitude Director Indicator (kombiniertes Display)
Ein Attitude Director Indicator (ADI) ist eine kombinierte Anzeige, die die Informationen vom Künstlichen Horizont (Attitude Indicator) UND vom Flight Director vereint ("ADI combines information provided by the attitude indicator and the flight director").
- Standard-AI: nur Pitch + Bank.
- ADI: Pitch + Bank + Flight-Director-Commando-Bars (Steuerempfehlung von Autopilot oder Flight Computer).
- Pilot folgt den Director-Bars für automatischen Anflug oder Autopilot-Eingriff.
→ ADI ist typisch für IFR-Flugzeuge mit Autopilot; in modernen Glass-Cockpits ist das ADI Teil des PFD.
AHRS-AI
Moderne Glas-Cockpit-AI nutzen MEMS-Beschleunigungs- und Drehratensensoren mit Software-Filterung. Vorteile: keine Mechanik, sofort betriebsbereit, keine Beschleunigungs- oder Erection-Fehler in spürbarer Größe. Nachteil: Stromabhängig (Batteriebackup notwendig).