Künstlicher Horizont

Ein künstlicher Horizont ist ein Lagenanzeiger, der dem Piloten die Flugzeuglage relativ zum echten Horizont anzeigt, auch wenn dieser unsichtbar ist. Dazu erhält sich der Kreisel eine Referenz zur wahren Vertikalen und stellt die Flugzeugorientierung gegen eine Miniaturhorizontlinie auf dem Instrumentenzifferblatt dar. Der Pilot sieht ein kleines Flugzeugsymbol, das fest in der Mitte der Skala sitzt, mit einer beweglichen Horizontlinie dahinter. Wenn das echte Flugzeug nickt, scheint die Horizontlinie im Instrument zu sinken, und wenn es eine Kurve fliegt, neigt sich die Linie, um den Schräglagewinkel anzuzeigen.

Das Kernstück ist ein schnell rotierender Kreisel, meist elektrisch angetrieben, der Veränderungen seiner Rotationsebene widersteht. Frühe künstliche Horizonte verwendeten mechanische Kreisel in kardanischen Aufhängungen, die in Nick- und Rollachse frei präzedieren konnten. Moderne Ausführungen nutzen Laser-Ring-Kreisel oder Faseroptik-Kreisel in Glass Cockpits, die keine beweglichen Teile haben und deutlich weniger Drift über die Zeit aufweisen. Die Anzeige selbst hat sich von elektromechanischen Zeigern und Scheiben zu LCD-Bildschirmen in modernen Flugzeugen entwickelt, aber das zugrundeliegende Prinzip bleibt: Nutze eine stabile Kreiselreferenz, um einen virtuellen Horizont zu halten, wenn Wolken, Dunkelheit oder Desorientierung den echten unmöglich machen.

In der Instandhaltung ist Präzession, der langsame Drift der Kreiselreferenzebene im Laufe der Zeit, das Hauptproblem. Mechanische Kreisel können mehrere Grad pro Stunde driften und müssen vor dem Flug regelmäßig neu ausgerichtet werden. Elektrische Kreisel in zertifizierten Flugzeugen sind ausgelegt, den Drift unter 2 bis 3 Grad pro Stunde zu halten, erfordern aber trotzdem regelmäßige Errichtung und Kalibrierung. Am Boden lässt ein Mechaniker den Kreisel hochfahren und gewährt ihm Zeit zum Einstellen, bevor der Pilot die Anzeige für Instrumentenflug nutzen darf. Jede Vibration, Temperaturschock oder mechanischer Verschleiß beschleunigt den Drift und macht das Instrument unzuverlässig.

Der künstliche Horizont ist für den Instrumentenflugbetrieb (IFR) vorgeschrieben; er ist die Primärreferenz zur Lageregelung, wenn die Sichtflugbedingungen wegfallen. Ein ausgefallener oder driftender künstlicher Horizont ist einer der gefährlichsten Instrumentenausfälle, weil Piloten im Falle von Wolkenflug oder schlechter Sicht vollständig darauf angewiesen sind. Backup-Systeme umfassen Standby-Lageinstrumente mit separaten Stromquellen, und in modernen Glass Cockpits redundante Luftdaten-Computer, die Nick- und Rollwinkel mit Trägheitsmesseinheiten abgleichen.

Das Wort "künstlich" unterscheidet ihn von der echten Horizontlinie, die ein Pilot durch das Fenster sieht. Das Wort "Horizont" bezieht sich darauf, dass die Schwerkraft definiert, was waagerecht ist. Ein Kreisel allein kümmert sich nicht um Gravitation, aber der künstliche Horizont-Kreisel ist errichtet, das heißt, er ist mechanisch so eingerichtet, dass die Schwerkraft ihn während des Horizontalfluges zur wahren Vertikalen ausrichtet. Dieser Errichtungsmechanismus macht den Kreisel nützlich; ohne ihn würde der Kreisel in jede Richtung abdriften und für gerade Flüge unbrauchbar sein.