Der Kurskreisel (Directional Gyro, DG; Heading Indicator, HI) zeigt die Steuerrichtung — eine stabilere Anzeige als der Magnetkompass, weil er nicht den Kompassfehlern unterliegt (Beschleunigungs-, Schiebe-/Drehfehler).
Funktion
- Horizontalachsen-Kreisel mit hoher Raumsteifigkeit.
- Der DG misst keine Richtung — er wird mit dem Magnetkompass im Geradeausflug abgeglichen und behält dann diese Referenzrichtung bei.
- Anzeige typisch über eine Kompassrose mit Lubber Line (Steuerstrich).
Rotationsachse — parallel zur Erdoberfläche
Die Rotationsachse des Kurskreisels ist parallel zur Erdoberfläche ("the axis of the directional gyroscope is parallel to the surface of the Earth"):
- Anders als beim Künstlichen Horizont (Achse vertikal zur Erde), liegt die Kreiselachse des DG horizontal.
- Diese Anordnung erlaubt die Messung von Drehungen um die vertikale Achse (Yaw / Heading) durch Präzession.
Drift — zwei Quellen
| Quelle | Mechanismus | Größenordnung |
|---|---|---|
| Mechanische Drift (Real Drift) | Lagerreibung erzeugt Präzession → langsame Verschiebung der Anzeige | typisch ~3°/15 min |
| Scheinbare Drift (Apparent Drift) | Die Erde dreht sich unter dem raumfesten Kreisel → der DG scheint sich relativ zur Erde zu drehen | bis ~15°/h am Äquator, 0 am Pol (geographische Funktion) |
Ursachen der scheinbaren Drift
Erdrotation und Flugzeugbewegung sind die Ursachen der scheinbaren Drift eines Kurskreisels ("Earth rotation and aircraft movements are the causes for apparent drift of a directional gyroscope"):
- Erdrotation: die Erde dreht sich in 24 Stunden um 360° um ihre Achse → ein im Inertial-Raum stabiler Kreisel scheint sich relativ zur Erde zu drehen.
- Flugzeugbewegung: bei einem Flug nach Osten/Westen verändert sich die geographische Position → die effektive "Drehung" der Erde unter dem Kreisel wirkt unterschiedlich.
"Apparent Drift" — Definition
"Apparent Drift" (scheinbare Drift) bedeutet eine Abweichung der Kurskreisel-Anzeige ("a deviation of the directional gyroscope") gegenüber dem Magnetkompass — sie ist nicht real (der Kreisel bleibt im Raum stabil), sondern entsteht durch die Erdrotation und die Flugzeugposition relativ zur Erdfläche.
Reliabilitäts-Grenze — 60° Pitch und Bank
Standard-Kurskreisel arbeiten zuverlässig nur bis zu 60° Pitch- und Bank-Lage ("standard directional gyroscopes operate reliably only up to 60° of pitch and bank attitudes as a basic guideline"):
- Über 60° hinaus erreicht die Gimbal-Mechanik ihre Grenze.
- Der Kreisel kann "umkippen" (Gimbal Lock) oder seine Lage verlieren.
- Bei Wiedererreichen der Normallage muss der DG manuell mit dem Magnetkompass synchronisiert werden.
Gimbal-Fehler
Der Kurskreisel ist von Gimbal-Fehlern (gimbal error) betroffen — Anzeigefehler entstehen durch die Begrenzung der Gimbal-Mechanik und die Wechselwirkung mit Beschleunigungen / Kurven. Symptome:
- Bei steileren oder längeren Kurven kann der DG eine fehlerhafte Anzeige haben.
- Korrektur: gegen Magnetkompass synchronisieren nach Rückkehr in den Geradeausflug.
DG-Einstellung — gegen Magnetkompass
Der Kurskreisel wird auf die Kompass-Anzeige eingestellt ("the directional gyroscope is set to the compass indication"). Verfahren:
- Stabiler Geradeausflug ohne Beschleunigung.
- Magnetkompass-Anzeige ablesen.
- DG-Drehknopf vorsichtig drehen bis die DG-Anzeige der Kompass-Anzeige entspricht.
- Empfehlung: alle ~15 Minuten wiederholen.
Spin-up — Bereitschaft 3 Minuten nach Start
Der Vakuum-getriebene Kurskreisel ist ca. 3 Minuten nach Engine Start betriebsbereit ("the directional gyro driven by a vacuum pump is ready for operation about 3 minutes after engine start"):
- Die Vakuumpumpe braucht Zeit, um den Kreisel auf Drehzahl zu bringen.
- Vor Ablauf dieser Spin-up-Zeit ist die Anzeige unzuverlässig.
- → Vor Take-off: DG-Spin-up und initiale Synchronisation mit Kompass abwarten.
Erection (Aufrichtung)
Der DG hat eine Aufrichtungseinrichtung, die sicherstellt, dass die Rotationsachse horizontal bleibt — sonst würde die Schwerkraft präzessions-induzierte Drift erzeugen.
Horizontal Situation Indicator (HSI)
Der Horizontal Situation Indicator (HSI) ist ein kombiniertes Instrument, das einen Heading Indicator (Kurskreisel) mit Navigationsanzeigen (typisch VHF-Receiver — VOR / ILS) in einer einzigen, benutzerfreundlichen Anzeige kombiniert:
- Heading-Anzeige: Kompassrose vom Kurskreisel.
- Course Deviation Indicator (CDI): Linke/Rechte Abweichung von der gewählten VOR-Radialen oder ILS-Localizer.
- Glide Slope (bei ILS): Vertikale Abweichung.
- TO/FROM-Anzeige: ob das VOR vor oder hinter dem Flugzeug liegt.
→ HSI ist Standard in IFR-Cockpits und reduziert den Pilot-Workload, weil Heading und Course-Tracking auf einer Anzeige sind.
Glas-Cockpit / AHRS
Moderne AHRS-Systeme nutzen ein Magnetometer zusätzlich zur Kreiselrate-Messung — die Anzeige bleibt automatisch synchron mit dem Magnetfeld, kein manuelles Nachstellen nötig.