Primary flight display (PFD) — långa versionen
OBS! Nördvarning!

Inledning

Nedan använder jag till stor del de engelska namnen på de olika begrepp som diskuteras. Dels för att engelska är det normala språket i flygets värld och dels för att det inte finns svenska ord för alla olika flygtekniska termer (och finns det svenska ord handlar det ofta om direkta försvenskningar av engelska ord).

Jag utgår i föreliggande artikel från ett av de allra viktigaste flyginstrumenten i ett modernt trafikplan, Primary Flight Display. Avsikten är att illustrera begreppen velocity vector, pitch vector, pitch angle, flight path angle och angle of attack (AoA), men också att ge läsaren en liten inblick i den avancerade instrumentering som finns i cockpit, eller som man ofta säger idag, på flight deck. För definition av pitch vector etc hänvisar jag till min huvudartikel "Varför flyger flygplan?". Nedan gå jag igenom stora delar av symbologin på PFD. Jag tänker mig att detta t ex kan vara av intresse för simulatorpiloter, som gillar att flyga "heavies", men också för den allmänt flygintresserade. Artikeln är som synes lång, eftersom det som är komplicerat kräver utrymme för att förklaras (så att den som läser verkligen har möjlighet att förstå). Den som bara vill öka sin förståelse av pitch vector etc kan läsa min förkortade artikel i ämnet (om du inte redan gjort det).

(Ett litet tips för simulatorpiloter: För att det skall bli realistiskt anser jag att man måste ha ett bra ATC-program. Även om det finns en slags ATC inbyggd i FS9, FSX, P3D och X-Plane, så är dessa alltför orealistiska för att vara intressanta. Jag rekommenderar Radar Contact 4, som jag själv använder. Det finns också en del andra ATC-simulatorer men jag kan inte uttala mig om dem. Omdömena om dessa på nätet varierar. Radar Contact är gjord av profesionella trafikledare, vilket torde garantera att simuleringen är så realistisk som möjligt — kodningen av de olika simulatorerna begränsar vad som är möjligt att göra med add-on-program.)

I texten förekommer stycken som inte direkt handlar om Primary Flight Display, men som innehåller värdefull information relaterad till det som diskuteras (dvs mer allmän flygkunskap) och som gör det lättare för läsaren att förstå sammanhangen. Dessa stycken är markerade med indrag.

 

Lite allmänt om trafikflyg
(för att underlätta förståelsen av den följande texten)

Först lite om manuell flygning kontra autopilot. Ett flygplan kan i princip kontrolleras på tre sätt:

1. Manuellt (en av piloterna kontrollerar planet med hjälp av joystick/yoke, pedaler och throttlekontroller ("gashandtagen").
2. Genom autopiloten, där piloterna talar om för autopiloten önskad fart, kurs och höjd. Det är således autopilotsystemet som kontrollerar de olika rodren och motorernas dragkraft. För att kontrollera autopiloten använder piloterna den s k MCP (Master Control Panel), vilken normalt, på trafikplan, sitter under vindrutan mellan piloterna. Med rattar och knappar ställer man in önskad fart etc (se bild 1).
Bild 1: MCP på en Boeing 737. Oavsett plantyp är MCP sig ganska lik (av naturliga skäl). Med hjälp av MCP talar piloterna om för autopiloten hur planet skall flygas (kurs, höjd, stighastighet, fart och en del andra saker).
IAS/MACH anger farten och den är inställd på 200 knop. Denna inställning är aktiv, vilket visas av att SPEED-knappen under lyser (två lysande punkter). HEADINGEN (kursen) är inställd på 220° men är inte aktiv, eftersom knappen under (HDG SEL=Heading Select) är släckt. Autpiloten fungerar så att om man inte valt HDG SEL så bibehåller autopiloten den kurs man hade när t ex HDG SEL avaktiverades. Hade flygdatorsystemet kontrollerat kursen hade knappen LNAV (Lateral Navigation, dvs navigering i sidled) lyst (till höger om 220). ALTITUDE (höjden) är inställd på 10 000 ft, men motsvarande knapp lyser inte. Just nu så kontrolleras höjden av VERT SPEED (vertical speed). vilket visas av att motsvarande knapp (V/S) lyser. Detta fönster visar -2400 ft, vilket innebär att planet skall sjunka med 2400 ft/min (regleras med den infällda ratten under fönstret (DN och UP betyder down respektive up). Planet befinner sig över 10 000 ft och sjunker med 2400 ft/min och när planet närmar sig 10 000 ft så kommer autopiloten att minska sjunkhastigheten och plana ut på den valda höjden. Till höger om VERT SPEED ser vi 4 knappar, varav den övre, vänstra, "CMD A" lyser (se nästa stycke för förklaring av de två nedre knapparna CWS A och B). CMD A betecknar autopilot A (Boeing 737 har två autopiloter). Man kan använda vilken man vill, men oftast använder kaptenen A och styrmannen B (beroende på vem som flyger). Vid autolandning används båda autopiloterna. COURSE-fönstren (007° och 359°) anger riktningar relaterade till VOR-fyrar eller Localizers. Strömbrytarna längst ner och längst till vänster och höger, betecknade med F/D, kontrollerar kaptenens och styrmannens Flight Director. Den stora strömbrytaren (A/T ARM) mellan 007- och 200-fönstren används för att aktivera autothrottlesystemet (eftersom indikatorlampan lyser så är systemet aktivt). Under LNAV-knappen har vi knappen VOR/LOC, som aktiveras när autopiloten skall flyga planet mot eller från en VOR/Localizer. APP-knappen (står för Approach) slutligen, aktiveras när autopiloten skall flyga en ILS-landning. Om flygdatorsystemet kontrollera höjd och fart, lyser VNAV-knappen (Vertical Navigation) och fartfönstret (200) är släckt. Alla dessa begrepp förklaras i den följande texten.
Under knapparna CMD A och CMD B (mellan siffrorna -2400 och 359) ser vi två knappar CWS A respektive CWS B. CWS står för Control Wheel Steering och finns på vissa flygplan, bl a Boeing 737. I CWS-mode kontrollerar man autopiloten med hjälp av yoke (spaken), dvs i stället för att skruva på headingratten när man vill ändra kurs eller höjdratt och V/S när man vill ändra höjd, så gör man detta med hjälp av spaken. CWS är en submode till autopiloten och fungerar som FBW (Fly By Wire). När CWS aktiveras så manövreras planet i relation till hur piloten rör spaken. Skillnaden mot vanlig handflygning är att om piloten i CWS-mode "släpper spaken" (dvs inte anbringar något tryck på den) så bibehåller planet sin attityd (dvs ligger man i vänstersväng med 30° bankning så fortsätter planet att svänga med denna bankning). Till skillnad från den typ av yoke som används av de flesta simulatorpiloter, vilken är fjäderlätt att manövrera (alldeles för lätt), så går det åt ganska stora krafter för att manövrera ett riktigt trafikflygplan (detta är avsiktligt). Kraften svarar ungefär mot tyngden av en 10 kg vikt. En 180° sväng med en Boeing 747 tar runt tre minuter och att hålla en 10 kg vikt i handen i 3 minuter är minst sagt tröttsamt. Med CWS går man in i svängen och kan sedan släppa spaken och planet fortsätter att svänga med bibehållen höjd (om det är en sådan sväng man vill göra). Med CWS kan man alltså flyga planet med autopiloten men i stället för att kontrollera planet genom MCP så kontrolleras det med spaken. CWS används ofta under climb efter att man tagit in klaffar och slats och upp till höjden 10 000 ft då man går över till CMD mode. Vid flygning i stark turbulens används ofta CWS, eftersom den vanliga autpilotmoden (CMD) ofta kopplas ur av sig själv i sådana situationer.
3. Genom autopiloten, där flygdatorsystemet kontrollerar autopiloten. För att flygdatorsystemet skall kunna flyga planet måste man mata in rutten, data om flygplanet (vikt, bränsle, tyngdpunkt och mycket annat), väderinformation, startbana, landningsbana på destinationsflygplatsen etc, etc. Detta görs av en av piloterna före och delvis under flygningen och kontrolleras sedan av den andra piloten. Inmatningen görs via CDU (Control Display Unit) — se bild 7.

Alternativ 2 är ett mellanting mellan 1, dvs helt manuell flygning (där piloterna flyger planet genom spak, pedaler och throttle och 3, dvs att datorn sköter om flygningen och flyger planet mellan A och B och själv väljer kurs, höjd och fart (givetvis under piloternas övervakning). Flyger man med hjälp av MCP (alternativ 2), och t ex vill ändra kurs, så vrider man helt enkelt på headingratten (i bild 1 ovan är headingen inställd på 220°) etc. Att handflyga ett jetplan på hög höjd är svårt (pga av att den tunna luften ger dålig roderverkan). Man får hela tiden koncentrera sig. På lägre höjd är flygningen lättare, men då är det å andra sidan ofta mer stressigt (i samband med start och landning) och den som flyger kan inte släppa kontrollerna mer än en kort sekund. Flygsäkerheten ökar betydligt när man låter autopiloten göra en del av jobbet eller i kombination med flygdatorsystemet, hela jobbet. Detta rekommenderas av de flesta flygbolag. Då kan båda piloterna ägna sig åt navigering, radiotrafik, förbereda landningen på nästa flygplats etc.

Det finns också ytterligare möjligheter. Man kan exempelvis manuellt kontrollera höjden via MCP och låta flygdatorn sköta kurs och fart. Man kan till och med flyga manuellt med spak och pedaler och låta datorn sköta om farthållningen (vilket är ganska vanligt).

En flight kan delas in i olika faser: taxning (från gaten till banan), start (take off), climb (när planet efter start stiger), cruise (själva förflyttningen som kan ske på konstant höjd, eventuellt vid långa flygningar så ökar man höjden stegvis allt eftersom planet blir lättare pga att bränsle förbrukas), descent (när planet går ned), landning och slutligen taxning (från banan till gaten).

I flygsammanhang används ofta begreppet blocktid för att ange varaktigheten hos en flygning. Ett parkerat flygplan har ofta s k block vid hjulen för att hindra planet att rulla. Parkeringsbromsen används bara precis innan man skall påbörja taxning eller när planet anlänt till gaten, innan blocken anbringats av markpersonalen. Med blocktid menas tiden mellan att blocken tas bort i samband med att planet taxar ut för att starta och till dess att blocken sedan anbringas på den flygplats där planet landar.

I texten nedan nämns ATC några gånger. Detta betyder Air Traffic Control och är det nät av markstationer över hela världen, som övervakar alla flygningar i kontrollerat luftrum.

Ett flygplan kan manövreras kring tre axlar:

Pitch handlar om att höja och sänka nosen, dvs planet roterar/vrider sig kring en axel som är parallell med vingarna. I pitchled används höjdrodret (elevator), vilket manövreras genom yoke (ratt) eller joystick (vilka rörs mot eller från piloten). Höjdrodret (höjdrodren) sitter normalt på (den "horisontella") stabilisatorn (de små vingarna längst bak på planet).
Roll innebär att planet roterar kring sin längdaxel, dvs lutas åt höger eller vänster. För manövrering i rolled (roll-led) används skevrodren (ailerons), vilka oftast sitter långt ut på vingarna. Stora trafikplan har ofta flera skevroder på varje vinge plus att man vid låg fart använder spoilers asymetriskt för att förstärka skevroderverkan — det senare sker automatiskt. Det finns t o m flygplan (Mitsubishi MU-2) som helt saknar skevroder och enbart använder spoilers i rolled. Skevrodren (eller deras motsvarighet) manövreras genom att vrida yoken (ratten) eller röra joystick i sidled. Vissa flygplan, t ex deltavingar, har ofta kombinerade höjd- och skevroder, s k elevons. Vissa plan har kombinerade klaffar (flaps) och skevroder, vilket kallas flaperons.
Yaw innebär att flygkroppen vrids åt höger eller vänster, dvs rotation av flygkroppen kring en axel vinkelrät mot vingplanet (eller golvet i flygplanet för att uttrycka det enkelt). När planet står på marken är denna axel vertikal, men generellt kan ju ett flygplan ha vilken attityd som helst och även flyga upp och ned, så begreppen vertikal/horisontell blir meningslösa i sammanhanget. Vid yaw använder man sidorodret (rudder), som är beläget i stjärtfenan (den "vertikala" delen av stabilisatorn). Detta kontrolleras med roderpedalerna (vilka också kontrollerar hjulbromsarna — man rör dem fram- och tillbaka för att styra rodret och vickar på dem för att kontrollera hjulbromsarna). Vid små, långsamma propellerplan använder man alltid sidoroder när man svänger. På snabba jetplan används sidorodret sällan under normal flygning. Det räcker med skevroder och höjdroder (det senare används också när man svänger, eftersom man då lutar planet, varvid höjdrodret delvis kommer att verka i sidled och sidorodret delvis i höjdled). Vid landning i sidvind är emellertid sidorodret viktigt även på jetplan, eftersom man flyger snett in mot banan (detta diskuteras nedan) och sedan måste räta upp planet i sidled (så att flygkroppen blir parallell med banan) innan man sätter ner det på banan.
Egentligen finns det också en fjärde axel, nämligen fartaxeln. Enligt relativitetsteorin kan man se rummet som fyrdimensionellt (tre rumsaxlar och en tidsaxel). Man kan säga att pitch, roll och yaw handlar om tre rumsaxlar. Men sedan har vi farten, som på cruise regleras genom att variera dragkraften hos motorerna. Dragkraften kontrolleras med throttlehandtagen. Farten kan kopplas till tidsaxeln (farten bestämmer ju när vi kommer fram). Analogin ligger nära för en fysiker som jag. Men oavsett hur man ser på detta så utgör throttlarna en viktig del av ett flygplans manövrering.

Förr i världen var det kaptenen som flög och styrmannens/andrepilotens uppgift var huvudsakligen att beundra kaptenen och helst tillbe honom som en gud, och även servera kaptenen kaffe och liknande. Jag överdriver givetvis. Men det råder ingen tvekan om att många styrmän såg upp till kaptenen så till den milda grad att de aldrig ifrågasatte vad kaptenen gjorde (detta gällde/gäller speciellt vissa kulturer). En hel del flygolyckor har tyvärr orsakats av detta. Oavsett om jag överdriver eller ej så var det ändå så att styrmannen inte flög speciellt mycket. Om då kaptenen plötsligt fick en hjärtinfarkt, skulle planet således flygas och landas av en person som inte var speciellt van att flyga. Inte bra! Ett plan måste förvisso ha en befälhavare och det är kaptenen (utifrån erfarenhet och skicklighet). Kaptenen är högsta beslutsinstans ombord, och så måste det vara. Men flygmässigt flyger numera kapten och styrman lika mycket. Man talar om PF (pilot flying) och PNF (pilot not flying). Varannan flight är kaptenen PF och styrmannen PNF. Nästa flight är rollerna ombytta. PF är den som flyger planet från start till landning. PNF assisterar PF genom att på order ta in eller ut landningsställ och klaff och göra andra saker som måste göras i olika moment av flygningen. PNF sköter också radiotrafiken, för loggbok och mycket annat. PNF skall också övervaka PF. Kontrollera farten (speciellt vid landning, där man har låg fart) och överhuvudtaget kontrollera att PF manövrerar planet på rätt sätt. Båda piloterna dubbelkollar att man matat in rätt data i flygdatasystemet etc. Det är alltid kaptenen som kör planet vid taxning från gate till bana och tvärtom medan styrmannen håller uppsikt så man inte kolliderar med andra flygplan. På marken styrs planet via noshjulet, vilket kontrolleras, dels via sidoroderpedalerna (som alltså har en tredubbel funktion; kontrollera sidorodret, manövrera hjulbromsarna och styra noshjulet) dels via en liten ratt eller spak. Denna sitter oftast till vänster om kaptenen (som alltid sitter i vänstra stolen), dvs styrmannen kan inte komma åt denna ratt. Pedalerna kan bara vrida noshjulet några grader, vilket är tillräckligt för att vid start kunna hålla sig kvar på banan innan sidorodret börjar verka (det krävs ju en viss fart innan ett roder ger någon effekt). Vid landning styrs planet initialt via sidorodret men när farten gått ner så att detta roder inte har någon effekt, styrs det med noshjulet. Om styrmannen gjort landningen tar kaptenen över innan man svänger av från banan. Styrratten för noshjulet kan vrida detta 60-90° (beroende på plantyp). När ett plan skall parkera vid en gate är det ofta trångt och man måste kunna svänga skarpt. Kommunikationen mellan piloterna följer ett strikt protokoll, dvs de olika kommandona är reglerade (för att undvika missförstånd — åtskilliga allvarliga flygolyckar har orsakats av missförstånd mellan piloterna). Om t ex styrmannen landat planet och kaptenen skall ta över kontrollen säger denne, "My controls" eller "My pedals" och styrmannen kvitterar med att säga "Your controls" eller "Your pedals". Allt som sägs av den ene piloten måste kvitteras av den andre piloten för att man skall veta att denne uppfattat rätt.

Alla moment före, under och efter en flygning görs via checklistor. Även om en av piloterna mycket väl skulle kunna starta motorerna utan att titta i en checklista, måste båda piloterna tillsammans gå igenom "pre engine start checklist". Punkt för punkt. Man har en checklista för varje moment av flygningen (preflight checklist, before engine start checklist, after engine start checklist, before taxi checklist, pre takeoff checklist, after takeoff checklist etc). Numera är checklistorna ofta datoriserade och när man går igenom dessa bockar man av varje steg på dataskärmen. Även om, som sagt, rutinerade piloter skulle kunna göra allt utan checklistor, anses det dålig professionalitet att göra så. Och det är dessutom strängt förbjudet. Hur duktig en pilot än må vara, så är vederbörande i alla fall en människa. Och människor kan göra fel. Och kommer förr eller senare att gör fel! Det är därför man har två piloter, checklistor, automatiserade system som skall förhindra fel etc. Många, många flygolyckor med dödlig utgång har orsakats av att man slarvat med checklistorna (ofta på grund av stress eller att man blivit distraherad av något oväntat — ca 70% av alla flygolyckor orsakas av pilotfel).

Till sist; jetplan använder inte bensin som bränsle! Jetmotorer går på en speciell typ av fotogen, kallad flygfotogen (jet fuel). De vanligaste varianterna är Jet A och Jet A-1 (de flesta jetplan kan använda båda — skillnaden ligger bl a i att den senare har något lägre fryspunkt).

 

Primary Flight Display

Bilden nedan (bild 2) visar det som kallas Primary Flight Display (PFD) på ett modernt trafikflygplan, som den kan se ut några minuter efter start. PFD, som utan tvekan är det viktigaste flyginstrumentet, presenterar de viktigaste data som rör ett flygplans manövrering (attityd, fart, höjd, kurs, mm) och utgörs av en datorskärm (antingen CRT eller LCD), vilken får sin information från ett datorsystem (FMC=Flight Management Computer — ibland används beteckningen FMS=Flight Management System), vilket i sin tur får information från olika sensorer. PFD är en vidareutveckling och syntes av flera instrument av äldre typ (mekaniska eller elektromekaniska), vilka tidigare var separata: gyrohorisont, girindikator, fartmätare, höjdmätare, variometer och kompass, plus att även en hel del övrig information presenteras på skärmen. Ofta har man reservinstrument av den äldre typen (eller mer moderna, integrerade), om fel skulle uppstå på PFD-systemet. PFD kan skilja sig åt en aning mellan olika flygplanstillverkare och modeller, men i stort sett så är systemen ganska lika, vilket inte är konstigt, eftersom de skall presentera samma information till piloten (bilden visar displayen på en Boeing 737 600-900 serien). Man har normalt tre uppsättningar flyginstrument, en för kaptenen, en för styrmannen och så reservinstrument, som finns mellan piloterna. Dessa tre system är helt oberoende av varandra. De får sin strömförsörjning från olika källor. Varje instrumentuppsättning får indata från var sitt separat datorsystem och det finns tre uppsättningar sensorer för allting, vilka oberoende av varandra mäter planets fart, lufttryck etc.

Bild 2: Primary Flight Display hos Boeing 737-600/700/800/900 (600-900 betecknar olika modeller av Boeing 737 Next Generation — det som skiljer dem åt är det maximala antalet passagerare).
Eftersom större delen av texten nedan referar till denna bild, rekommenderar jag läsaren att högerklicka på denna länk (Obs!!! Högerklicka!) och sedan välja "Öppna länk i nytt fönster" (formuleringen kan skilja sig något mellan olika webbläsare). Du skall alltså inte välja "Öppna länk i ny flik" eller "ny tab"! Skulle du av misstag råkat öppna en ny flik, kan du allra högst upp, där flikens namn (PFD Bild) visas, högerklicka och välja "Flytta till nytt fönster" (så heter det i Firefox, det bör heta något liknande i andra webbläsare). Förminska nu det nya fönstret med musen så att det blir ungefär lika stort som bilden och dra det ut på skrivbordet och placera det till höger om fönstret med själva texten (dvs det fönster du just nu läser på). Nu kan du scrolla igenom hela artikeln och samtidigt se bilden.
Tyvärr går det inte i html (det språk man använder för att konstruera hemsidor) att tvångsöppna ett nytt fönster. Detta kan visserligen göras med lita programmering i Java. Dessvärre finns en del problem med detta språk. Java är avstängt i många webbläsare (av säkerhetsskäl) och alla har dessutom inte Java installerat. Därför tvingas jag tyvärr göra på detta sätt. Beklagar.

I mitten av PFD ser vi det som tidigare kallades gyrohorisonten. Den vita symbolen, ungefär i mitten av gyrohorisonten, vilken ser ut som ett litet flygplan sett bakifrån, hoppar vi över just nu (den kallas velocity vector). Vi återkommer till den senare. Övre delen av gyrohorisonten är, som synes, blå och den under delen brun. Blått representerar himlen och brunt marken (jordytan). Mellan dessa fält finns en vit linje, vilken representerar horisonten. Sänker man nosen blir det bruna fältet större och det blå mindre. Dyker man brant försvinner det blå fältet helt och hållet, och hela bakgrunden blir brun. Motsvarande gäller om man höjer nosen (vid riktigt hög nos så är hela bakgrunden blå). Exakt i mitten finns en liten vit kvadrat och på sidorna av denna kvadrat två liggande L (alla har vit ram och är svarta inuti). Denna symbol representerar flygplanet. Observera att dessa symboler är fixa på skärmen (de rör sig inte, vilket är logiskt, eftersom den som använder PFD:n befinner sig i planets referenssystem, dvs är en del av planet och inte av omgivningen). Det som rör sig, när man sänker eller höjer nosen, eller svänger, eller lutar planet, är horisontlinjen. När planet lutar i sidled (rollar) lutar horisontlinjen (se bild 4). Hade planet flugit med nosen vågrät hade horisontlinjen delat skärmen i två lika stora delar. Nu ser vi att det blå fältet är något större än det bruna, vilket beror på att planet har nose up (vi återkommer strax till detta).

På flygplan tillverkade i Sovjet/Ryssland har det hittills varit tvärtom, dvs horisonten är orörlig medan symbolen för flygplanet rör sig. Detta har dessvärre lett till några svåra flygolyckor. Det har då handlat om piloter, utbildade på det ryska systemet, som sedan flugit flygplan med västerländsk instrumentering. I stressfulla situationer har dessa piloter, några gånger, misstolkat PFD:n och flugit planet i backen. Under svår stress tenderar man ju att gå tillbaka till det man lärde sig allra först. Det är ju det som sitter i ryggraden.

De två L:en på var sin sida om den lilla kvadraten kan ses som planets vingar och kvadraten som planets nos. Kvadraten representerar bore sight eller pitch vector och visar hur planets nos pekar (i förhållande till piloten pekar ju nosen alltid rakt fram och därför ligger kvadraten fixerad i mitten av gyrohorisonten). Ligger kvadraten inom det blå har vi nos upp (nose up) och ligger den inom det bruna har vi nos ned (nose down). Och ligger den exakt på horisontlinjen (även "vingarna" ligger då på denna linje) har vi pitch angle lika med 0, dvs nosen (och flygkroppen) är horisontell. Vi har också en skala (vita, olika långa horisontella linjer) så vi kan se hur mycket nos upp eller ner vi har, uttryckt i grader. Varje skalstreck svarar mot 2,5°. De längsta strecken representerar 0°, ±10°, ±20° etc. Negativa vinklar betyder att de ligger under horisonten. Vi avläser i figuren drygt 7,5° nos upp (horisonten representerar 0°). Denna skala används bl a vid start. När man drar åt sig spaken, vilket kallas att "rotera" (detta sker när man uppnått Vr — kallas rotationshastigheten och beräknas före start och beror bl a på hur mycket klaff man använder och hur tungt planet är) börjar den vita kvadraten och L-en att röra sig uppåt. Höjer man nosen för mycket riskerar man att skrapa i stjärten, vilket inte är bra (kan bli dyrt för flygbolaget). Hur mycket man skall lyfta nosen vid start beror på flygplanstyp. Det kan röra sig om upp till 8-12°. Vid Vr drar man således åt sig spaken och lyfter nosen (ca 3°/s) tills man uppnått den aktuella vinkeln och sedan väntar man på lift-off, dvs att planet lättar. På vissa PFD finns en symbol som visar vid vilken vinkel stjärten skrapar i (se bild 5, vilken visar PFD hos en Boeing 747-400).

Till vänster på PFD presenteras fartdata och olika parametrar som är kopplat till detta.

Läsaren kanske noterar att jag säger fart och inte hastighet. Orsaken är att hastighet är en vektor med både riktning och storlek. Farten är hastighetens storlek (km/h eller knop — 1 knop = 1 nautisk mil/h och en nautisk mil = 1852 m). Det man i dagligt tal kallar hastighetsmätare är med andra ord i själva verket en fartmätare, eftersom den inte presenterar hastighetens riktning. Man kan säga att fartmätare plus kompass tillsammans utgör en hastighetsmätare (i det fall att flygplanet rör sig horisontellt; om planet dessutom stiger eller sjunker blir det ännu mer komplicerat).

Vi ser att farten är 203 knop (i trafikplan, i Västvärlden, mäter man alltid farten i knop — 1 knop ≈ 1,9 km/h). Högst upp står 235 i magentafärg (en variant av lila).

I flygets värld måste allting definieras exakt. När det gäller vilka färger som representerar vad på ett flygplans instrument, så måste dessa vara exakt definierade. En konstruktör kan inte välja någon godtycklig lila eller violett nyans (däremot kan man givevis välja godtyckliga lila nyanser till stolarna i första klass, om man vill), eftersom detta skulle kunna leda till osäkerheter. Den lila nyans som används på flyginstrument kallas "magenta" och den gula nyansen kallas "amber" (amber är bärnsten på engelska) och den blå nyansen "cyan" (som har lite dragning åt grönt). Grönt och rött heter grönt (green) och rött (red) även på flyginstrument, men inte heller här accepterar man godtyckliga nyanser. Exakt varför vissa färger fått speciella namn, vet jag inte. Det finns säkert någon förklaring. Kanske är en del varianter av dessa färger svårare för vissa människor att identifiera (trots att de har fullgott färgseende). Och då har man valt nyanser som har minst sannolikhet att förväxlas (när man exempelvis är trött är det lättare att se och tänka fel). I bilderna nedan stämmer förmodligen inte färgerna fullt ut med den färgstandard som används på flyginstrument (även om själva bilden är korrekt — vilket inte är helt säkert — så måste en bildskärm kalibreras för att färgerna skall vara korrekta).

Vi ser också en pilliknande symbol i magenta intill fartskalan vid 235 knop (pilen pekar åt vänster). Denna kallas "speed bug". Det är det värde som är inställt på autopilotpanelen (MCP =Master Control Panel) av piloterna eller den fart som datorsystemet bestämt. Den gröna, uppåtriktade pilen visar att farten ökar (kallas speed trend vector och visar vad farten kommer att vara om 10 sekunder), eftersom autopilotsystemet vill öka farten till 235 knop (här är det inte piloterna som bestämmer farten utan datorsystemet, vilket framgår av symbolen "N1" allra högst upp, till vänster om mitten — diskuteras senare). Det gula strecket och de röda fyrkanterna på nedre delen av fartskalen visar vilka farter man inte får underskrida. Kommer man in på de röda fyrkanterna stallar (uttalas "stålar" med långt å-ljud) planet. Förändrar man klaffläget ändras denna skala, eftersom man då kan flyga långsammare (om man ökar klaffläget) eller måste flyga snabbare (om man tar in klaff). Motsvarande varning finns för max tillåten fart, men dessa symboler ser man inte just nu, eftersom de befinner sig utanför skalan (max tillåten fart är t ex 340 knop för Boeing 737-800).

Bild 3, 4 och 5 nedan visar PFD med indikeringarna för både max och min fart synliga. Den gula linjens översta del, i nedre delen av fartskalan, indikerar minimum maneuvering speed och de röda fyrkanterna indikerar minimum speed (dessa indikeringar ändras om man fäller ut klaff, eftersom man då kan flyga långsammare). Flyger man långsammare än minimum speed stallar (viker sig) planet. Minimum maneuvering speed är i praktiken minsta tillåtna fart, dvs den gula linjen fungerar som en säkerhetszon. Motsvarande gäller i övre delen av fartskalan, dvs den gula linjens nedersta del indikerar maximum maneuvering speed. Överskrider man denna fart (kommer in på gula området) kommer man in i s k buffeting (tryckstötar pga höga mach-tal). De röda små fyrkanterna (nedre delen av dem) i övre delen av fartskalan indikerar Vmo (maximal operativ fart) eller Mmo (maximalt operativt mach-tal). Mach-talet innebär hur snabbt man flyger i förhållande till ljudets hastighet, uttryckt i procent (diskuteras nedan). Vid utfällt landningsställ eller klaff så anpassar sig den gula linjen och de röda fyrkanterna på fartskalans övre del till detta. Om farten överskrider Vmo eller Mmo äventyras flygplanets struktur och planet riskerar att brytas sönder. Och överskrider man max fart för utfälld klaff (beror på klaffläget) eller landningsställ riskerar dessa att skadas.

Vi ser också att det står "UP" vid 220 knop. Det är den fart när man kan fälla in det sista steget av klaff (flaps) och slats (dessa fälls in stegvis och tidigare har man förmodligen redan reducerat klaff/slats i flera steg — hur mycket klaff etc man startar med beror på hur lång banan är, på vinden, höjden över havet och en del andra faktorer). Under fartskalan står "GS 199". GS betyder ground speed, dvs här presenteras farten i förhållande till marken.

Den fart som avläses på fartmätaren (203 knop i vårt fall) kallas indikerad fart (IAS = Indicated Air Speed). Denna är inte helt korrekt på grund av diverse felkällor. Det är t ex ofta omöjligt att hitta en perfekt placering av pitotrör och statiska portar (se nästa stycke), vilket ger mätfel plus att själva mätinstrumentet kan ge avvikelser etc. Temperaturen påverkar också fartangivelsen. Farten korrigerad för alla dessa felkällor kallas kalibrerad fart (CAS = Calibrated Air Speed). Förr i världen fick piloterna räkna fram CAS med hjälp av tabeller, grafer, räkneskivor etc. På moderna flygplan, med en Primary Flight Display som matas från en Flight Management Computer, kan man direkt presentera CAS på fartskalan. Ofta säger piloter på moderna trafikplan, lite slarvigt, att fartmätaren visar IAS fast de menar CAS (enkla fartmätare på små privatplan visar dock IAS).

Indikerad fart (IAS) är inte lika med den verkliga farten genom luften annat än på havsytans nivå vid en temperatur av 15°C och ett lufttryck av 1013 hPa. IAS skiljer sig från den verkliga (sanna) farten, True Air Speed (TAS), mer och mer allt eftersom höjden ökar (även temperatur och lufttryck spelar som sagt in). Givaren till fartmätaren (kallas pitotrör) mäter det dynamiska trycket — dvs vindens farttryck (vilket också skulle kunna kallas fartvinden — klicka här för en närmare beskrivning av pitotrör). Ju högre man flyger desto tunnare är luften, vilket innebär att farttrycket vid en viss, given fart (TAS) blir lägre med ökande höjd (i absolut vakuum blir ju farttrycket noll oavsett fart). Med ökande höjd visar (indikerar) således fartmätaren allt lägre fart i förhållande till den verkliga farten genom luften. På exempelvis 37 000 ft höjd kanske indikerad fart är 272 knop, medan den verkliga farten är 480 knop (den exakta relationen beror på lufttemperaturen och -tryck).
Obs, man måste skilja mellan att lufttrycket sjunker med ökande höjd och att lufttrycket varierar på grund av meteorologiska faktorer (hög- och lågtryck). När höjden ökar blir TAS allt större i förhållande till IAS. Men det exakta sambandet mellan dessa två farter påverkas förutom av höjden också av det meteorologiska lufttrycket vid markytan (det senare påverkar lufttrycket på den aktuella höjden). Och dessutom av lufttemperaturen på den aktuella höjden. Vid markytan är standardtemperaturen 15°C och standardlufttrycket 1013,25 hPa. På 37 000 ft är t ex standardtemperaturen (kallas ISA = International Standard Atmosphere, där utgår man från en standardmodell av atmosfären) -56,5°.
Läsaren kanske tycker det verkar underligt att man har en fartskala som inte visar verklig fart. Speciellt nu för tiden, när man har datorer, vore det ju en struntsak att räkna fram den verkliga farten oavsett höjd, och presentera denna på en display. Och det är precis vad man gör. Men på en helt annan display. IAS är den relevanta farten när det gäller flygplanets manövrering, medan TAS är den relevanta farten när det gäller planets navigering. Därför visas IAS på PDF medan TAS visas på navigeringsdisplayen, kallad Horizontal Situation Indicator (HSI) — se bild 6 (högst upp till vänster ser vi att TAS i detta fall är 335 knop).
Läsaren inser givetvis att det måste finnas ett gott skäl till varför man valt att presentera IAS och inte TAS på planets fartmätare. Skälet är följande: Ju tunnare luft (lägre lufttryck, högre höjd, högre temperatur) desto fortare måste ett plan flyga (uttryckt i verklig fart) för att få samma lyftkraft. På hög höjd stallar därför planet vid en betydligt högre fart (TAS) än på havsytans nivå. Om fartmätaren visade TAS skulle man inte direkt kunna se hur nära stallgränsen man ligger (vilket vore förenat med livsfara). I så fall skulle man behöva slå i tabeller eller använda ett datorprogram. Detta skulle inte vara acceptabelt. Vid landning balanserar man ju på gränsen till stall och alla flygplatser ligger inte på havsytans nivå och det är inte alltid 15°C varmt med lufttryck 1013,25 hPa (där IAS och TAS är lika). Flygplatsen i Cusco (Peru) ligger exempelvis på mer än 11 000 ft (3397 m) höjd. Ett flygplan som skall hålla 132 knop TAS vid landning på havsytans nivå, måste hålla farten 161 knop TAS vid landning på Cusco (vid 132 knop TAS, på Cuscos höjdnivå, kommer planet garanterat att stalla och sedan krascha). Det fina är att uttryckt i IAS så är det 132 knop som gäller även för Cusco (och överallt, oavsett på vilken höjd flygplatsen ligger). IAS, är direkt relaterad till luftens densitet och indikerar därför "fartvinden" och i och med detta lyftkraften. Om t ex clean speed (den fart när man måste börja fälla ut klaff för att inte stalla) är 220 knop vid havsytan (beror på plantyp, vikt etc) så är denna fart betydligt högre, uttryckt i verklig fart (TAS), på högre höjder. Men uttryckt i IAS är clean speed alltid 220 knop (i detta fall) oavsett höjd och lufttryck och lufttemperatur. Därför är indikerad fart (IAS) betydligt mer relevant för planets säkerhet, och speciellt då vid start och landning.
Den verkliga farten är givetvis den intressanta i samband med navigering, och används av navigeringsdatorsystemet. Men detta diskuterar vi inte just nu. Av exemplet jag tog nyss framgår, att trots att planet förflyttar sig med 480 knop (TAS) svarar luftmotståndet på cruise mot en fart av 272 knop (IAS, vilken är direkt relaterad till fartvinden, dvs luftmotståndet). Detta är orsaken till att man flyger på så hög höjd som möjligt. Luftmotståndet (som är proportionellt mot hastigheten i kvadrat blir då dramatiskt mycket mindre). Om ett trafikplan skulle försöka flyga över Atlanten på 3000 ft höjd (ca 914 m) i stället för 37 000 ft, skulle samma bränslemängd, som nu räcker för hela sträckan, bara räcka ca en tredjedel av sträckan [(480/272)2≈3].

I figuren ser vi att GS (fart i förhållande till marken) och indikerad fart i stort sett är samma (199 respektive 203 knop) beroende på att vi befinner oss på låg höjd (2270 ft). Har vi mot- eller medvind kommer detta givetvis att påverka GS. Om verklig fart är 290 knop och vi har 30 knop motvind, blir GS lika med 260 knop (290-30=260). Vid 30 knop medvind blir GS i stället 320 knop (290+30=320). Det säger sig självt att man försöker välja rutter och höjder (om det går) med så mycket medvind (eller så lite motvind) som möjligt. Under flygning över Nordatlanten, från Amerika till Europa, kan man ibland ha 200 knop medvind! Ofta kan det löna sig att välja en rutt som är betydligt längre för att få mindre motvind, eller mer medvind.

Medan vi talar om fart kan jag nämna att det finns en fartrestriktion som gäller nästan överallt i världen och det är att under 10 000 ft så är max fart begränsad till 250 knop. Eftersom det runt flygplatser är väldigt mycket trafik vill man inte ha plan som flyger med väldigt olika farter. Detta ökar kollisionsrisken och gör det dessutom svårt att få ett jämnt flöde av plan som startar och landar (flyger man under 10 000 ft har man antingen nyligen startat eller skall strax landa och befinner sig därmed nära en flygplats). "Heavies", dvs jumbojet som är tungt lastade och skall flyga långt (en Boeing 747-400 kan ta upp till 176 ton jet fuel), kan i samband med start, i de flesta länder, få dispens från 250 knopsgränsen, eftersom de annars skulle behöva ha klaff och slats ute upp till 10 000 ft. Detta skulle öka luftmotståndet avsevärt och därmed kosta väldigt mycket i extra bränsle, vilket är negativt för både miljön och flygbolaget. 250-knopsbegränsningen finns inprogrammerad i FMC.

På högra sidan av PFD har vi höjdmätaren, vilken just nu visar på 2270 ft (i trafikplan mäts höjden i fot och det går 3,3 fot på en meter). Allra längst till höger finns variometern, som visar hur mycket planet stiger eller sjunker (mätt vertikalt), uttryckt i fot/minut. Enligt skalan stiger vi just nu med drygt 1000 ft/min (1 betyder här 1000). Ovanför variometerskalan står siffran 1100 i vitt. Det är den "exakta" (inga mätningar är exakta — digital presentation kan lura oss att tro att ett värde är mer exakt än vad det är) stigfarten, dvs 1100 ft/min, presenterad digitalt (själva skalan är analog och svårare att läsa av exakt). Ovanför höjdskalan står 5000 i magenta. Detta är den höjd piloterna ställt in på MCP (autopilotpanelen). Högst upp, alldeles under 5000, ser vi nedre delen av den s k "altitude bug" (magenta), som också visar 5000, men eftersom 5000 på höjdskalan är utanför synfältet, ser vi bara nedre delen av denna markör (att den är högst upp antyder att den inställda höjden är över den aktuella höjden och ligger utanför den del av skalan som syns). Buggarna försvinner aldrig helt, även om de egentligen ligger långt utanför skalan. Genom att vi ser en del av dem, vet vi om vi skall öka eller minska fart eller höjd eller om vi skall svänga vänster eller höger. Vi befinner oss således på 2270 ft höjd, stiger med 1100 ft/min och är på väg mot 5000 ft, där autopiloten kommer att sänka nosen så att planet sedan flyger på denna höjd (tills datorsystemet eller piloterna ställer in en annan önskad höjd). Stighastigheten (V/S = Vertical Speed) kan antingen bestämmas av piloterna (via MCP) eller av flight management systemet FMC (flygdatorsystemet). När det gäller höjd så föreslår FMC lämpliga höjder, men piloterna måste tillåta att planet ändrar höjd (genom MCP). Ytterst är det ATC (trafikkontrollen) som anger vilka höjder man skall flyga på (för att undvika kollisioner — det kan också finnas andra skäl till att ändra höjd; turbulens, motvind, bränsleekonomi etc). Under höjdmätarskalan står "1024 HPA". Detta är det som inom flygets värld kallas QNH, vilket är det lufttryck man ställt in för att höjdmätaren (som mäter lufttryck och sedan konverterar detta till höjd) skall visa höjd över havet.

"HPA" betyder hektopascal (egentligen skrivs detta hPa) och är SI-enheten för lufttryck (1013,25 hPa är normalt lufttryck). Normalt inom civilflyget så använder man höjd över havet (kallas "altitude"). I militära sammanhang används ibland höjd över marken, t ex flygfältets nivå (kallas "height"). QNH får man från tornet, strax innan man skall starta (lufttrycket ändras ju hela tiden). Om man i stället begär att få QFE från tornet (eller själv räknar om QNH till QFE) och ställer in detta värde på höjdmätaren, kommer denna att visa höjden över flygplatsen (och inte över havet). Dvs när planet står uppställt för start visar höjdmätaren i detta fall 0 ft. Detta är ovanligt inom trafikflygsammanhang.

Längst ned på gyrohorisonten (i mitten av bild 2) finns en svart rektangel, i vilken det står med stora, vita bokstäver "2260". Detta är höjden mätt med radarhöjdmätaren, dvs höjden över marken (height). Radarhöjdmätaren (som sänder radarpulser mot marken och sedan mäter tiden tills ekot tas emot — fungerar således ungefär som ett ekolod) kan bara mäta höjd upp till några tusen fot (den är bara intressant när man är nära marken, dvs vid start och landning). Kommer man upp över några tusen fot (beroende på plantyp) försvinner detta fönster (vid 2500 ft på Boeing 737). Eftersom höjdmätaren visar 2270 ft (vilket är höjden över havet — altitude) och radarhöjdmätaren visar 2260 ft, ligger marken således ca 10 ft (2270-2260=10) över havet, dvs det handlar om låg terräng.

Längst ned på PFD ser vi en del av en kompassros. Den ger oss information om planets nosriktning och kurs. Den nedåtriktade, vita pilspetsen, fylld med svart (som ser ut som en upp och nedvänd triangel) ovanför kompassrosen, är rosens skalstreck (nollstreck — fast det inte är ett streck utan en pil) och visar planets nosriktning i horisontell led (heading). Vi kallar denna pil för nollpilen. Denna är fixerad på skärmen (rör sig således inte), vilket är självklart, eftersom nosen alltid pekar framåt. Den långa, vita linjen nedanför triangeln, med ett kort tvärstreck en bit ner, anger planets verkliga kurs, dvs hur planet rör sig i förhållande till jordytan, även kallat "track" (som således beskriver planets rörelse på kartan). Detta streck kallar vi för tracklinjen. I figuren sammanfaller nollpil och tracklinje, vilket visar att vi inte har någon sidvind. Vid sidvind kommer tracklinjen inte att peka rakt fram utan snett.

I figuren är flygplanets (flygkroppens) riktning ca 304° just nu (enligt nollpilen) och planet flyger också i denna riktning (enligt tracklinjen). Både nollpil och trackstreck sammanfaller. Detta visar, som nyss nämnts, att vi inte har någon sidvind, eftersom i så fall planet skulle driva åt höger eller vänster (varvid tracklinjen kommer att ligga till höger eller vänster om nollpilen). Jag återkommer strax till detta. Symbolen i magenta till vänster om triangeln kallas "heading bug" (ser ut som ett liggande B i runskrift) och visar att autopiloten (via MCP) ställts in på 300°. Detta är den kompasskurs man önskar flyga om MCP (dvs piloterna) bestämmer kursen. Om flygdatorn styr planet (vilket normalt är fallet under större delen av flygningen) har denna bug ingen funktion. I det aktuella fallet är det dock MCP som bestämmer kursen, vilket framgår av att det står "HDG SEL" i grönt högst upp (vi återkommer även till detta strax). Altitude bug, speed bug och heading bug har ungefär samma principiella funktion, dvs att på respektive skala (höjd, fart och kurs) ange inställningarna på MCP alternativt den höjd eller fart som datorn vill hålla. Heading bug utgör ett undantag och styrs enbart av MCP.
Till höger på kompassrosen står "MAG" i grönt. Det betyder att alla kurser anges som "magnetisk kurs".

Magnetisk kurs är det normala i flygets värld (utom på höga latituder, dvs nära polerna, där magnetiska kompasser ger mycket stora fel). Magnetisk kurs är kursen i förhållande till magnetisk nord. Denna kurs definieras som vinkeln mellan planets nosriktning (heading) eller kurslinje (track) och riktningen till den magnetiska nordpolen, vilken ligger i norra Kanada. Den s k sanna kursen mäts i förhållande till den geografiska nordpolen och är kursen i förhållande till meridianerna på kartan. Skillnaden mellan magnetisk kurs och sann kurs kallas missvisning (ostlig missvisning är positiv och västlig negativ). För att räkna ut sann kurs med hjälp av vad kompassen visar (vi bortser här från deviationen — orsakad av störningar från metallföremål och elkablar ombord — som alltid är bortkompenserad på flygplan), måste man addera missvisningen (med hänsyn taget till tecknet — västlig missvisning är negativ och subtraheras därför). Missvisningen är olika på olika ställen på jorden och förändras dessutom med tiden (kan uppgå till 20° eller mer — runt Sverige ligger den för närvarande runt 2-4° och förändras med tiden). Eftersom allt i flygets värld är tidspressat (ett fartyg rör sig kanske med 12 knop medan ett flygplan som är på väg att landa håller 250 knop — farten minskas sedan inför finalen till ca 120-140 knop), vill man bespara piloterna den extra arbetsbördan att hålla på och trassla med missvisningen, när man kanske är stressad inför en landning i dåligt väder (förr i världen fick man leta i kartor för att hitta missvisningen, dvs man måste ta fram kartan, veckla upp den, hitta den plats där man är, och så kanske det visar sig att man tog fram fel karta, då skall man vika ihop denna och ta fram nästa etc, etc, och sedan skall man till slut försöka läsa vad det står där). När det gäller moderna flygplan skulle man givetvis lätt, med den datorkraft som finns ombord, kunna låta instrumenten visa sann kurs, men i alla kartor etc, etc förekommer magnetiska kurser och bäringar och det skulle innebära oerhört mycket arbete att ändra på allt detta. Och eftersom det inte spelar någon roll, kan man lika gärna fortsätta att använda magnetiska kurser.

Låt oss nu återvända till detta med sidvind.

Det är, som nämnts ovan, inte alls säkert att planet flyger i riktning 304° bara för att nosen pekar dit. Har vi sidvind får vi en avdrift åt höger eller vänster. Ju starkare sidvinden är och ju lägre fart planet håller, desto större blir avdriften. Om vi har sidvind från vänster, kommer planet att driva åt höger, bort från den tänkta kurslinjen (tracken) och vice versa. Det betyder att även om vi ställt in 304° på autopiloten (och nosen pekar i den riktningen) kanske vi förflyttar oss med kursen 319° (om vi har 15° avdrift åt höger, dvs vinden från vänster). Då måste vi hålla upp mot vinden för att kompensera för sidvinden annars kommer vi inte dit vi vill (ungefär som en båt som skall korsa en flod med stark ström). Kontrollerar piloterna kursen, görs detta manuellt genom att vrida på headingratten på MCP. Flygdatorsystemet kompenserar automatiskt för sidvind.

"300 H" i magenta betyder "300° heading" och visar helt enkelt vilken kurs vi ställt in på MCP (dvs visar samma sak som headingbuggen, men mer noggrant och lättavläst). Är det flygdatorsystemet som flyger planet, har som sagts ovan headingbuggen ingen funktion. Headingratten på MCP är då deaktiverad och datorn bestämmer kursen.

Låt oss säga att vi har stark sidvind från höger. Planet kommer då att driva åt vänster. Nollpilen på kompassrosen (nosriktningen) pekar givetvis alltid rakt framåt (dvs rakt uppåt på PFD). Antag att planets nosriktning är 98°. Då kommer nollpilen att peka på 98° på kompassrosen. Antag vidare att avdriften är 12° (åt vänster, eftersom vinden kommer in från höger sida). Då kommer den verkliga kursen (tracken) som planet flyger att vara 98°-12°=86° (vid avdrift åt vänster subtraherar man avdriften från headingen för att få den verkliga kursen och vice versa). Tracklinjen kommer då vara riktat till vänster om nollpilen och peka mot 86°.

Antag nu att vi vill flyga på kurs 98° (detta är den track vi måste flyga för att komma till destinationen). Då måste vi hålla upp mot vinden ungefär lika mycket som avdriften är, dvs 12°. Vi vrider alltså nosen 12° åt höger (mot vinden). Nosriktningen blir då 98+12= 110°. Dvs nollpilen (den upp och nedvända pilspetsen) kommer då att peka mot 110° (vilket är nosriktningen). Men förflyttningen kommer att ske i riktning 98°, dvs tracklinjen kommer att ligga till vänster om nollpilen och peka mot 98°. I praktiken är detta mycket enkelt. Man vrider helt enkelt headingratten på MCP tills tracklinjen pekar mot den kurs man vill flyga, vilket i detta fall är 98° (i bild 5 ser vi hur PFC på en Boeing 747-400 kan se ut vid stark sidvind).

Allra högst upp på displayen ser vi tre fält i vilka står "N1 HDG SEL TO/GA". Dessa fält anger hur planet kontrolleras när det gäller fart, kurs och höjd (dvs i vilken "mode" systemen befinner sig när det gäller fart-, kurs- och höjdhållning). Fälten har samma ordning (från vänster till höger) som instrumenten nedanför; fartskala, kompassros och höjdskala.

Det vänstra fältet har med farthållningen att göra. Den bild vi diskuterar (dvs bild 2, som förhoppningsvis läsaren nu har vid sidan om textfönstret, enligt anvisningarna som gavs inledningsvis) visar hur PFD kan se ut under "climb", ett par minuter efter take off. Symbolen "N1" betyder att datorsystemet, med hjälp av throttlarna (gasreglagen), håller motorpådraget (dragkraften) konstant. N1 är varvtalet hos den s k turbofläkten (uttryckt i procent av ett tänkt max varvtal) och utgör ett mått på en jetmotors dragkraft. N1 beräknas före flygningen och väljs så att man bl a får bra bränsleekonomi och minimalt slitage på motorerna (se diskussionen om ekonomifaktor nedan). Datorsystemet beräknar också optimal climb speed, dvs vilken fart man skall hålla under climb (ju tyngre planet är, desto högre fart håller man normalt). Autopiloten ser i denna mode till att hålla den beräknade farten, inte genom throttlarna (de används bara för att hålla N1 konstant) utan genom att sänka eller höja planets nos (pitch), dvs genom att använda höjdrodret. Här regleras således farten genom höjdrodret medan motorpådraget hålls konstant. Sjunker farten sänks nosen, varvid planet ökar farten och vice versa. Detta är den normala moden hos nästan alla trafikplan under climbfasen. Efter att man kommit upp på marschhöjden och går över till cruisefasen, växlar symbolen "N1" över till "FMC SPD" (flight management computer speed — se följande bild), vilket indikerar att flygdatorsystemet nu bestämmer farten genom att öka eller minska N1 (genom throttlarna). Höjden hålls samtidigt konstant genom höjdrodren.

Bild 3: PFD:n ovan (Boeing 737) visar hur det kan se ut under cruise. Flyghöjd är 38 000 ft och IAS 248 knop. Här ser vi på fartskalan både lägsta (ca 219 knop) och högsta (ca 261 knop) tillåtna farter (till skillnad från bild 2, där vi bara såg den undre gränsen — maxfarten låg ju i detta fall utanför skalan). 219 knop kallas i detta fall "clean speed", vilken innebär lägsta fart för att flyga "clean", dvs utan att fälla ut slats/klaffar (då man blir "dirty").
På höjder över ca 30 000 ft använder man normalt mach-talet i stället för IAS för farthållningen. Detta anger farten i procent av ljudets hastighet (ca 340 m/s vid havsytan). Mach 0.8 betyder således 80% av ljudets hastighet. Ljudet går långsammare med minskande lufttryck, dvs med ökande höjd (även luftens temperatur påverkar). Ljudhastigheten på 30 000 ft är ca 303 m/s och på 40 000 ft ca 294 m/s. Vid lägre farter visas inte mach-talet på PFD, eftersom det då är ointressant, men under climb, när farten och höjden ökar, kommer PFD att också presentera mach-talet, eftersom detta blir en alltmer viktig parameter. Stallfarten är inte så intressant under senare delen av climbfasen och på cruise, eftersom man då ofta ligger långt från denna, samtidigt som man ligger ganska nära max tillåtet mach-tal.
Varje flygplan har ett maximalt tillåtet mach-tal (för Boeing 747-400 ligger detta på 0.92, dvs 92% av ljudhastigheten = 1126 km/h vid havsytan). Överskrider man detta (oavsett IAS) kommer man in i något som kallas buffeting, där chockvågar bildas, vilka kan ge så starka tryckstötar att vingarna allvarligt skadas. I värsta fall kan planet brytas sönder och störta. Under cruise ligger moderna trafikplan på mellan mach 0.70 och mach 0.86 (beroende på plantyp och hur ekonomiskt man vill flyga).
Normalt håller man, som nyss nämnts, under climb en viss IAS (indikerad fart), t ex 295 knop (en tungt lastad Boeing 747 kan ligga på 350 knop). Detta gör man upp till ca 30 000 ft. Observera att den verkliga farten (TAS) ökar med höjden om man håller konstant IAS (enligt diskussion ovan). Planet accelererar således hela tiden (uttryckt i verklig fart).
Eftersom man håller IAS konstant när höjden ökar så ökar mach-talet, dels eftersom TAS ökar och dels eftersom ljudhastigheten minskar. Någonstans runt 30 000 ft går man över till att stiga med konstant mach-tal i stället. Flygdatorn har beräknat detta mach-tal (t ex mach 0.78) i förväg utifrån liknande kriterier som när climb speed uttryckt i IAS beräknas (se ovan!). Den höjd där mach 0.78 är lika med 295 knop IAS kallas mach crossover altitude (dessa värden är typiska för Boeing 737, Airbus 320 och liknande plan). Vid dessa siffror blir mach crossover altitude 30 091 ft, men kan ligga betydligt lägre eller högre än 30 000 ft beroende på vilket mach-tal och vilken indikerad climb speed som valts (vi diskuterar här ett visst, speciellt exempel). Vid IAS=340 knop och mach-tal=0.82 (dessa siffror är ganska typiska för en tungt lastad MD-11) blir mach crossover altitude runt 25 000 ft.
För att sammanfatta: Före take off har man beräknat ett lämpligt värde på N1 (varvtalet på lågtrycksturbinen i motorerna), en lämplig IAS och ett lämpligt mach-tal för climb. Detta görs utfrån vilket plantyp det handlar om, vilken typ av motorer planet har, hur tungt det är lastat, vind- och temperaturförhållanden och hur ekonomiskt man vill flyga (i ekonomiaspekten ingår både bränsleförbrukning och motorslitage — underhåll av stora jetmotorer är svindlande dyrt, en enda motor till en Boeing 747 kostar mer än 100 miljoner kronor, och då hör till saken att jetmotorer antagligen säljs med förlust — det man tjänar pengar på är reservdelsförsäljningen). Under hela climbfasen håller man konstant dragkraft på motorerna, varvid man låter N1 vara ett mått på dragkraften (här skiljer det sig mellan olika motortillverkare — ibland används i stället EPR, vilket betyder Exhaust Pressure Ratio). N1/EPR hålls normalt konstant genom autothrottle-systemet (som styrs från FMC, dvs flygdatorsystemet). Den önskade farten (295 knop IAS) hålls genom att man höjer eller sänker nosen. När planet stiger med konstant IAS, ökar TAS hela tiden. Flygplanet närmar sig nu det förberäknade mach-talet (0.78), eftersom TAS ökar och ljudhastigheten (uttryckt i knop) samtidigt minskar med ökande höjd (de möts så att säga). Från början stiger vi med 295 knop (enligt exemplet) medan mach-talet kanske är 0.4. När vi kommit upp på 20 000 ft håller vi fortfarande IAS 295 knop, men machtalet är nu kanske 0.64. Vid 28 000 ft håller vi fortfarande 295 knop IAS men machtalet har nu ökat till, låt oss säga 0.74 (gissningsvis). Och slutligen, vid mach crossover altitude (31 091 ft) är farten 295 knop och mach-talet är nu uppe i 0.78.
Vid mach crossover altitude, där 295 knop är lika med mach 0.78, skiftar datorsystemet över (alternativt att piloterna gör detta via MCP) och håller nu i stället konstant mach-tal (0.78 i vårt exempel) under resten av climbfasen, genom att höja eller sänka nosen. I figuren ovan (bild 3) ser vi ".78" i magenta ovanför fartskalan och ".784" i vitt under denna skala. Värdet i magenta är det värde som flygdatorn (FMC) eller piloterna vill hålla (bör-värdet) och värdet i vitt (under fartskalan) är det verkliga mach-tal vi flyger med just nu (är-värdet). Motsvarande färgsystem för bör-värde och är-värde gäller också höjdpresentationen (se höjdskalan ovan).
När man efter crossover, under den fortsatta stigningen, håller konstant mach-tal, kommer den indikerade farten (IAS) att minska (eftersom 78% av ljudhastigheten minskar i takt med att ljudhastigheten minskar). Under cruise på låt oss säga 38 000 ft kanske IAS är 248 knop samtidigt som mach-talet är 0.78 (som i bilden). Eftersom IAS minskat har vi nu närmat oss stallhastigheten, och när man flyger nära ett flygplans maxhöjd är det kanske bara några tiotal knop mellan min och max tillåten fart. I figuren ovan ser vi att intervallet är drygt 40 knop (219-261 knop). Detta intervall kallas "coffin corner" (kisthörnan). Ju högre man flyger, desto mindre blir detta intervall. På det amerikanska höghöjdsspaningsplanet U-2 var coffin corner ca 5 knop på 70 000 ft, som var den höjd man normalt opererade på. Där gällde det verkligen att hålla koll på farten. Minskade farten med 2,5 knop stallade man och ökade den med 2,5 knop tappade man vingarna (lite drastiskt uttryckt). Observera, U-2 hade ingen autothrottle! Att manuellt hålla farten inom ±2,5 knop i kanske 12 timmar (så länge kunde uppdragen vara) krävde sin man/kvinna. U-2 anses allmänt vara ett av de mest svåflugna plan som någonsin funnits.
Av figuren ovan framgår att vi har ca 2,5° nose up trots att planet flyger utan att stiga eller sjunka (variometern längst till höger visar på noll). Normalt har man en viss nose up under cruise. På detta sätt bidrar flygkroppen till att ge lyftkraft (genom att skyffla luft nedåt). Detta förklaras i huvudartikeln (se länk i slutet av föreliggande artikel).

Låt oss nu lämna bild 3 och återvända till bild 2. Nästa fält högst upp (det i mitten) anger hur planet styrs i sidled (fälten visar i vilken mode autopilotsystemet arbetar). "HDG SEL" betyder helt enkelt heading select, dvs "vald nosriktning". Här är det piloterna som ställer in i vilken kompasskurs som nosen skall peka, via MCP (har vi sidvind kommer planet inte att röra sig i denna kurs, dvs tracken blir till höger eller vänster om headingen, vilket diskuterats tidigare). Hade datorn styrt planets navigation hade det stått "LNAV" (lateral navigation), vilket betyder att en av navigationsdatorerna kontrollerar kursen (Boeing 737 har normalt två separata, av varandra oberoende, flight management computers och två autopiloter — Boeing 747 har tre av varje). I datorsystemet finns hela färdplanen inmatad med alla s k waypoints och eventuella höjd- och fartrestriktioner.

Piloterna matar in (förutom en massa andra uppgifter som planets vikt, tyngdpunktens läge, färdplan etc, etc) en s k ekonomifaktor i datorsystemet när flygningen förbereds, och denna bestämmer hur "aggressivt" planet kommer att flyga. Ju högre ekonomifaktor, desto högre fart håller planet under climb och cruise. Och desto snabbare kommer planet fram till destinationen. Men detta kostar extra i bränsle och motorslitage. Ekonomifaktorn bestäms av flygbolaget. Om FMC bestämmer farten anges detta med "FMC SPD" i vänstra mode-fältet (se bild 3 ovan). Skulle piloterna vilja välja en annan fart än vad flygdatorsystemet ställt in (ibland kan man t ex få fartrestriktioner från ATC), så matar man in denna via IAS/MACH-ratten på MCP (se bild 1) och trycker sedan på Speed-knappen för att tala om att det är MCP och inte datorsystemet som skall bestämma farten. Texten i vänstra mode-fältet växlar då över till "MCP SPD" (se bild 4).

Tredje fältet visar vilken höjdmode planet flyger i. "TO/GA" betyder "take off/go around". Detta anger att planet förmodligen alldeles nyss har startat."Take off" är start och "go around" är om man är på väg att landa och måste avbryta landningen på grund att man inte ser banan (pga dimma) eller att tornet rapporterar att det finns en älg på banan etc. Alldeles efter start håller datorn (om den kontrollerar planet) en låg fart (150-170 knop) för att planet skall kunna stiga brant (autopiloten kopplas ofta in på 500 - 1000 ft höjd). Sedan, på en förinställd höjd (ca 2 000 fot), sänker autopiloten nosen och planet accelerar så att man kan börja ta in klaff och slats. Efter att dessa tagits in ändras normalt TO/GA-moden till "PITCH"-mode, vilken beskrivits alldeles nyss (farten hålls där med höjdrodren medan motorerna har konstant dragkraft). Efter att man kommit upp på cruising altitude ändras moden normalt till "VNAV PTH" (vertical navigation path), dvs datorn håller höjden. Datorsystemet räknar ut vilken flyghöjd som är optimal (ju lättare planet är desto högre flyger man — vid längre flygningar används "step climb", dvs planet stiger stegvis allt eftersom bränsle förbrukas och planet blir lättare — när man har startat från Arlanda mot New York kanske man flyger på 30 000 ft men när man börjar närma sig New York, och planet väger ca 80 ton mindre, ligger man kanske på 38 000 ft). Piloterna måste alltid, via MCP, ge systemet tillstånd att ändra höjd och måste själva få tillstånd/order från ATC (markkontrollen) att ändra höjd.

 

Pitch Angle, Flight Path Angle och Angel of Attack (AoA)

Nedanstående text i fetstil finns redan i den förkortade artikeln om PFD. Har du läst denna artikel har du således redan läst de följande styckena.

Vi återvänder nu till bild 2.
Låt oss tillämpa våra kunskaper och se hur pitch angle, flight path angle och AoA (vilka diskuterades i min huvudartikel "Varför flyger flygplan?") presenteras på PFD. På så sätt får läsaren en ökad förståelse för hur dessa begrepp är relaterade.

Boresight (dvs nosriktningen), representeras av den lilla vita kvadraten mellan "vingsymbolerna" (de två liggande "L:en" på gyrohorisonten), och visar pitch angle, dvs nosens höjd över (eller under) horisonten. I figuren är pitch angle något mer än 7,5°. Så länge den vita lilla fyrkanten befinner sig i det blå området har vi nose up.

På skärmen, nära mitten, mellan horisontlinjen och bore sight (den lilla kvadraten), ser vi något som ser ut ungefär som ett litet flygplan sett bakifrån. Symbolen består av en vit cirkel. Klockan 9 och klockan 15 på cirkeln har vi korta, horisontella vita streck (som symboliserar vingarna) och klockan 12 ser vi ett kort, vertikalt vitt streck (som representerar stjärtfenan). Denna symbol kallas "velocity vector" och visar denna vektor (vilken också kallas flight path vector), dvs den visar vart flygplanet är på väg. Om bore sight ligger över horisonten (i det blå som på bild 2) betyder inte detta nödvändigtvis att planet stiger. Vi har ju tidigare visat att ett landande jetflygplan, trots att det sjunker, ändå har hög nos (över horisonten). Velocity vector visar däremot planets verkliga rörelse (avläsningen sker i cirkelns mittpunkt). Om denna vektor ligger över horisonten, ja då stiger planet och befinner sig den under så sjunker planet (punkt slut). I figuren ser vi att planets verkliga stigning (flight path angle) är drygt 2,5° (även om nosen pekar 7,5° upp).

Angle of attack (anfallsvinkel = AoA) är vinkeln mellan nosens riktning och planets rörelseriktning och är, som tidigare framkommit, lika med skillnaden mellan pitch angle och flight path angle (dessa vinklar mäts vinkelrätt mot vingarnas plan, dvs vertikalt om planet flyger utan att banka). I detta fall är således AoA lika med 7,5 - 2,5° = 5°. Men, det finns en ytterligare symbol på skärmen (i form av en inte full vit cirkelbåge med skalstreck och en visare). Denna ligger ovanför själva gyrohorisonten, i det svarta fältet, till höger nära höjdskalan och strax under fältet "TO/GA". Detta är anfallsvinkelinstrumentet (AoA), som får sin information från en särskild anfallsvinkelgivare (en liten vindflöjel, vilken sitter på sidan om nosen och svänger runt en axel som ligger i samma plan som vingarna — se bild i den förkortade artikeln om PFD, vilken länkas till i slutet av föreliggande artikel). Instrumentet visar som synes 5,2°. Uppskattningen ovan, som gav resultatet ca 5°, var ju ungefärlig (analog). AoA-instrumentet ger ett mer exakt, och framför allt mer lättavläst, värde.

Beträffande velocity vector så visar den även planets verkliga rörelse i sidled (horistontellt). Vid avdrift pga sidvind ligger velocity vector således till höger eller vänster om mitten på gyrohorisonten. Vid landning i stark sidvind pekar planets nos rejält till höger eller vänster om banan, vilket kallas "crabbing" (en krabba springer ju på tvären). Vi manuell flygning får piloten själv bedöma hur mycket man skall hålla upp mot vinden. Vid ILS-landning, där planet styrs av autopiloten (utifrån radiostrålar som anger om planet ligger rätt i höjd- och sidled) kompenserar autopiloten automatiskt för sidvinden.

Tekniken vid sidvindslandning är att man krabbar (enligt ovan), dvs håller upp mot vinden. Eftersom man flyger förhållandevis långsamt strax före landningen, får sidvinden större betydelse än under cruise, och vid stark sidvind blir krabbningen avsevärd (kan vara 10° eller mer). Varje flygplanstyp har en maximalt tillåten sidvind vid landning (och även start). Eftersom de flesta plan inte kan sättas ned på banan snett (det skulle bli enorma påfrestningar på däck och hjul — speciellt gäller detta stora trafikplan som har boggie; Boeing 777 har f ö trippelboggie, där bakersta hjulen styr vid skarpa svängar), rätar man upp planet strax före sättningen med hjälp av pedalerna (dvs sidorodret). För att man inte skall börja driva iväg i sidled bort från banan, lutar man nu planet mot vinden. Dvs man sänker den vinge som är vänd mot vinden tills avdriften i sidled upphör. Sedan sätter man ned planet på det hjul som är vänt mot vinden (detta hjul befinner sig ju närmast marken, eftersom planet lutar åt detta håll). Och sedan sätter man ned det andra hjulet och så till sist noshjulet (denna video utgör en tydlig illustration av denna teknik).
Som kuriosa kan nämnas att det svenska stridsplanet J35 Draken kunde landa snett. USA:s strategiska bombplan B-52 har alla sina hjul under flygkroppen (och sedan stödhjul ute vid vingspetsarna). Eftersom B-52 har extremt långa vingar, kan man inte luta planet mot vinden vid landning i sidvind. Därför vrider man i stället alla hjulen i sidled så att planet kan landa snett (se denna video som visar detta — notera att planet har nose down vid inflygningen, vilket är unikt när det gäller jetplan).

 

Ytterligare om PFD

Det finns en ytterligare, mycket viktig information på PFD, nämligen de två korsande, magentafärgade, ganska långa linjerna ungefär lite ovanför mitten av gyrohorisonten. Den ena linjen är horisontell och ligger på runt 7,5° nose up (den går genom bore sight) och den vertikala linjen ligger lite till vänster om mitten. Linjerna korsar varandra något till vänster om bore sight. Dessa linjer visar information från "flight director" (FD). Det står f ö "FD" i grönt, precis ovanför det blå fältet (vilket visar att FD är aktiv — man kan stänga av den om man vill). FD får sin information från flight management computer och visar hur man skall flyga planet (både i höjd- och sidled). Förutsättningen för att FD skall fungera fullt ut är att rutten finns inprogrammerad i datorsystemet. I allmänhet när man flyger manuellt (vilket man ofta gör efter start och ibland inför landning), så tittar man inte ut för att få referenser utan flyger helt och hållet ledd av FD. Målet är att hålla boresight (den lilla vita kvadraten) över den punkt där FD-linjerna korsar varandra (man "jagar" så att säga korset med boresightkvadraten). Anser flygdatorn (FMC) att planet skall svänga eller ändra höjd flyttar sig FD-linjerna, och därmed deras skärningspunkt, och piloten (eller autopiloten) försöker följa denna punkt med boresight (här gäller det att vara mjuk med kontrollerna och inte överkompensera). I bild 2 ligger flygplanet rätt i pitch-led (bore sight symbolen ligger på det horisontella strecket), men det vertikala strecket är lite till vänster om bore sight, vilket ger informationen att man skall styra planet till vänster, ända tills strecket är centrerat och går genom bore sight symbolen (observera: bore sight pekar i planets nosriktning och är fixerad på PFD-skärmen och för att placera bore sight över FD-linjernas skärningspunkt måste man ändra planets nosriktning horisontellt/verktikalt). I det fall att autopiloten flyger planet så följer denna helt enkelt FD. Självklart kan en pilot flyga utan FD (men det kan inte autopiloten), precis som man gjorde förr i världen. Skulle FD sluta fungera måste man förstås flyga helt manuellt. Det är inte på något sätt farligt och det förekommer att piloter gör detta för att öva. Detta tränas också i de regelbundnda simulatorträningar (PFT = Periodic Flight Training) som professionella piloter måste göra flera gånger om året.

Högst upp på gyrohorisontdelen av PFD (i det blå fältet), under bokstäverna "FD" finns en cirkelformad skala i vitt. Den anger planets lutning (i rolled). Skalstrecken betyder 0° (rakt upp), 10°, 20°, 30°, 45° och 60° (åt båda hållen). Läsaren är säkert medveten om att flygplan lutas (bankas) när de svänger (annars skulle planet inte svänga utan mer "kasa" i sidled, dvs flygkroppen skulle vridas åt höger eller vänster men ändå fortsätta i stort sett rakt fram). Denna skala är viktig för att man skall skall ha kontroll på hur mycket man lutar planet. Ett plan kan luta väldigt mycket (40° eller t o m mer) utan att det är farligt, men sådant tycker många passagerare är obehagligt. Därför har flygbolagen satt begränsningar för hur mycket piloterna får banka. Gränsen brukar gå vid 25°. Ju skarpare sväng, desto mer måste planet bankas för att man skall få en ren sväng (där man inte kasar/glider i sidled). Högst upp på skalan, precis under "FD", finns en nedåtpekande pil (triangel), som är fylld med vitt. Den visar flygplanets "vertikala" axel (uppåt i förhållande till piloterna) och är alltid riktad vertikalt uppåt (på PFD), dvs är fixerad. Under denna pil ser vi en uppåtpekande, ofylld pil (de två pilspetsarna står i bild 2 mot varandra) och under denna en smal rektangel (ofylld). Den ofyllda pilen visar vad som är rakt upp, sett från horisonten (fungerar som ett vattenpass). Den smala rektangeln under den ofyllda pilen (kallas slip/skid indicatorglidindikator på svenska) visar om planet kasar (driver/glider i sidled) när man svänger. Vid en s k "ren sväng  ligger slip/skid indicator i mitten (under den ofyllda pilen). Den här delen av PFD svarar mot den gamla hederliga girindikatorn/glidindikatorn, som bl a hade ett böjt glasrör med en kula i (läsaren har kanske sett sådana instrument i gamla flygfilmer) och vid sväng gällde det att hålla kulan i mitten med hjälp av skevroder och sidoroder (bild 4 nedan visar hur PDF kan se ut när planet bankar och även kasar). För den intresserade läsaren har jag skrivit en artikel, där jag ganska ingående förklarar glidindikatorns funktion och de krafter som verkar på ett svängande flygplan (klicka här!)

Egentligen var tanken med föreliggande artikel att ge en övergripande förklaring till pitch angle etc. i form av ett exempel. Målet var inte att gå igenom PFD utan att illustrera dessa vinklar med hjälp av PFD. Men det ena gav det andra. Och eftersom vi nu gått igenom nästan hela symboliken på PFD, kan jag ju lika gärna ta det enda som återstår (i bild 2). Till höger, under gyrohorisonten, står i grönt "BARO 650", vilket står för "barometer 650 ft". Varje bana på ett flygfält har en s k beslutshöjd, antingen en "decision altitude (DA)" eller "en decision height (DH)". Dessa två är inte samma sak, vilket strax kommer att förklaras. De finns angivna på de kartor som används vid landning. Om man inte har visuell kontakt med banan när man befinner sig på beslutshöjden måste landningen avbrytas (man gör en go around). "Baro" står för att man valt höjd över havet ("Baro" syftar på barometer — en vanlig höjdmätare är ju en slags barometer, fast graderad i höjd). Höjd över havet kallas i flygets värld för "altitude". 650 ft är alltså decision altitude för den aktuella banan. I det här fallet måste man avbryta landningen om man kommit ner på 650 ft (över havet) och inte ser banan (eller banljusen). Orsakerna till detta kan vara dimma, snöfall eller kraftigt regn. Det andra alternativet, decision height (DH), innebär att man uttrycker beslutshöjden i höjd över den banända man skall landa på. Denna mäts ofta med radarhöjdmätaren. Ligger beslutshöjden på t ex 350 ft över banan, står det "RA 350", där RA syftar på Radar Altimeter (radarhöjdmätare). Ofta, på större flygplatser, utan stora terränghinder i omgivningen, som har radioinflygningssystem som leder planen både i höjd, och sidled (kallas ILS=Instrument Landing System), så är DH 200 ft.

Moderna plan har ett röstvarningssystem som vägleder piloterna. När man närmar sig beslutshöjden (ett par hundra fot över denna) säger en röst (det skiljer något mellan olika system) "approaching minimum" och när man precis passerar denna höjd säger rösten "minimum". Dagens flygplan har också möjligheter att göra landningar i väldigt dålig sikt, s k cat II, cat IIIa och cat IIIb (cat står för category = kategori). Det finns också cat I, vilket är en vanlig ILS-landning med 200 ft DH (oftast) och minst 550 m horisontell sikt (den horisontella sikten är givetvis också en faktor). Sådana landningar kan göras av en liten Cessna med ILS-mottagare. Vid cat II är DH 100 ft och det krävs 300 m horisontell sikt. För cat IIIa är DH 50 ft och minimum horisontell sikt 180 m. Cat IIIb, slutligen, har DH 0 ft och minimum horisontell sikt 46 m (vid mindre horisontell sikt blir det svårt att hitta var man skall köra av banan och ännu svårare att hitta till gaten). Cat IIIb-landningar görs normalt som autolandning (flygplan som har en s k HUD kan dock landas manuellt även i cat IIIb), dvs FMC flyger planet ända ner till banan, planar ut, drar av motorerna och sätter planet och börjar bromsa planet och styr dessutom planet på banan (inte alla banor har den sistnämnda funktionen). Det finns även cat IIIc utan några begränsningar alls (kräver ett system som guidar planen till gaten), men så vitt jag vet är detta inte implementerat någonstans (ännu). Vilken kategori som är tillåten beror på utrustningen ombord på planet och på marken och vad piloterna är certifierade för. Cat III kräver att planet har flera autopiloter och separata ILS-mottagare och en del annan utrustning. Den minst kvalificerade piloten avgör vilken kategori man har rätt att använda.
Det säger sig självt att flygbolagen vill kunna använda så hög kategori som möjligt. Då blir ju risken liten att planen inte kan landa på grund av dåligt väder, vilket är ett stort problem i vissa områden i världen, t ex Nordnorge vintertid. Och även Alaska. Om ett plan inte kan landa trots att man kanske gjort flera försök, återstår att gå till alternativflygplatsen (som man alltid har — ibland vid osäkra väderförhållanden kan man ha flera alternativflygplatser). Där måste kanske passagerarna bokas in på hotell, de skall ha middag etc, etc. Och så skall de dagen därpå flygas till sin destination. Plus att de kanske skall kompenseras ekonomiskt. Det kan bli en dyr historia för flygbolaget. Alltså är det, speciellt i vissa delar av världen, en stor fördel för flygbolagen om deras plan och besättningar är godkända för så hög kategori som möjligt.

Vi har sett ovan att PFD integrerar ett flertal instrument, vilka tidigare var separata, ofta mekaniska/elektromekaniska. Piloterna matas via PFD med all information som behövs för att manövrera planet säkert. Fördelen med en datorskärm är att det inte finns någon gräns för hur den kan användas. Och vill man implementera nya funktioner behöver man inte byta instrument på panelen utan bara ändra mjukvaran. När man t ex använder ILS-systemet vid landning, dyker ytterligare ett antal symboler upp (se bild 5). Hamnar man i ett kritiskt läge (stall, brant dykning eller liknande) försvinner automatiskt många symboler från skärmen (symboler som inte behövs för att rädda planet) så man inte belastas med onödig information (som kan förvirra). Ofta har moderna plan flera olika skärmar (se bild 7). Om t ex kaptenens PDF-skärm går sönder, kan man flytta denna funktion till någon av de andra skärmarna. Och blir det fel på styrmannens FMC (flygdator), kan styrmannens PFD etc få sin information från kaptenens FMC. Etc.

 

Några exempel

Nedan följer två bilder som visar PFD i andra situationer. Allt för att öka läsarens förståelse:

Bild 4: PFD hos en Boeing 737 under en stigande vänstersväng

Bild 4 visar hur PFD kan se ut när planet svänger åt vänster. Det framgår att planet rollar (lutar) åt vänster (ca 22° enligt skalan), samtidigt som det stiger något (enligt velocity vector och enligt variometern). Vi ser att bore sight (den pyttelilla, vita kvadraten) fortfarande ligger i mitten av gyrohorisonten och att de tillhörande vingsymbolerna (liggande L på var sin sida om bore sight) är horisontella. Bore sight med vingsymboler är ju fixerade (notera att bore sight och L:en ligger över horisontlinjen, dvs planet har nose up). Plansymbolen (velocity vector), som också ligger över horisontlinjen (ligger mellan horisont och bore sight), lutar inte heller. I stället är det horisonten som lutar (sett från planet är det precis så det förhåller sig). Inställd fart (magenta) är 180 knop och aktuell fart (i vitt) är 181 knop. Vi ser att speed buggen står mitt för det fönster där aktuell fart presenteras (dvs planet håller den inställda farten). På höjdskalan ser vi nu hela altitude buggen (till skillnad från i bild 2), eftersom planet börjar närma sig den inställda höjden (3000 ft). På glidindikatorn, även kallad slip/skid indicator (högst upp och lite till höger under bokstäverna "CMD"), ser vi hur den lilla vita, ofyllda, smala rektangeln (som utgör själva slip/skid indicator, och som svarar mot kulan på mindre flygplan) under den nedre, ofyllda, vita, uppåtpekande pilspetsen (triangeln), nu är förskjuten något i sidled (åt vänster), jämfört med bild 3, vilket visar att planet kasar lite utåt i svängen (nosen pekar utåt i svängen — kallas "slip"). Svängen är således lite oren (inte koordinerad). Detta kan motverkas genom att planet lutas mindre (via skevrodren), vilket ökar girradien, eller att man, vid lägre farter, trampar vänster sidoroder (minnesregeln är att man trampar på den sidoroderpedal som är på samma sida som förskjutningen av den lilla rektangeln). Slip och skid etc förklaras närmare i min artikel om hur svänger ett flygplan?. Gå till bild 5 i denna artikel för att läsa om slip.

Genom att jämföra bild 4 med bild 2 (och även bild 3 och 5) kan läsaren förhoppningsvis få en bättre uppfattning av PFD:s funktion. De små siffrorna till höger om höjdskalan (1, 5, 15, 30) anger minifarter för de olika klaffstegen. "UP" anger vid vilken fart det sista klaffsteget (1 på en Boeing 737 — olika flygplantyper har olika klafflägen och olika sätt att ange dessa) tas in. De gula linjerna på högra delen av fartskalan (den övre börjar vid 200 knop och fortsätter uppåt och den nedre börjar vid ca 124 knop och fortsätter nedåt) anger (som tidigare nämnts) max och min tillåten fart. Flyger man, med planets nuvarande konfiguration, långsammare än 124 knop börjar man närma sig stall och flyger man snabbare än 200 knop riskerar man att skada eventuellt utfällda klaffar eller t o m flygplanet självt (datorsystemet anpassar dessa linjer efter flygplanets konfiguration, t ex hur mycket klaff man har ute och huruvida landningsstället är utfällt eller ej).
I modefältet högst upp står till vänster "MCP SPD", vilket betyder att farten bestäms av MCP (piloterna har där ställt in önskad fart till 180 knop). "LNAV" (Lateral Navigation) innebär att kursen bestäms av flygdatorn, som alltså navigerar planet. "ALT ACQ" (ALTitude ACQuired) betyder att autopiloten håller på och "fångar upp" den inställda höjden, dvs är på väg att plana ut på 3000 fot. Att piloterna i detta fall valt farten och inte FMC kan bero på att man fått fartrestriktioner från ATC för att t ex undvika konflikter (typ kollisioner) med andra flygplan. Eller man kanske håller farten nere för att få en skarpare sväng (dvs en liten svängradie).

Bild 5: PFD hos en Boeing 747-400 under finalen i stark sidvind

Bild 5 visar PFD på en Boeing 747-400 under final (strax före landning). Av symboliken framgår att det handlar om en ILS-landning. Vi ser att PFD ser något annorlunda ut än i de tidigare bilderna. Men det mesta är sig ganska likt. Farten är 173 knop och är på väg mot 167 knop (speed bug och siffran 167 högst upp ovanför fartskalan). Variometern och höjdmätaren visar att planet sjunker med 950 ft/min och att höjden just nu är 1940 ft. Beslutshöjden (DA=Decision Altitude, dvs beslutshöjden uttryckt i höjd över havet — anges med BARO) är 1700 ft (om DH=Decision Height, dvs beslutshöjden uttryckt i höjd över banan, är 200 ft, vilket är mycket vanligt, ligger banan således på 1500 ft höjd — men det kan också vara så, kanske pga terrängförhållanden, att DH är betydligt högre än 200 ft). Vi ser också att beslutshöjden finns angiven på höjdskalan (högerpilen och strecket vid 1700 ft). Lufttrycket (QNH) är 1020 hPa. Av kompassrosen framgår att vi har kraftig sidvind. Planets nos pekar i riktning 176° (men är inställd att peka i riktning 175° enligt heading bug), medan tracklinjen visar på 184°, vilket är den kurs planet flyger just nu (relativt kartan). Vi har alltså sidvind in från vänster och planet håller därför upp 9° mot vinden för att inte driva bort från tracken (landningsbanans riktning är således 184° — hur vi vet det kommer alldeles strax att förklaras). "V/S" i högra modefältet betyder "Vertical Speed" och visar att piloterna, på MCP, ställt in den vertikala sjunkhastigheten (950 ft/min). "HDG HOLD" i mitten betyder att planet flyger rakt fram på den kurs som hölls när någon av piloterna tryckte in Heading Hold-tangenten på MCP. Piloterna kontrollerar tydligen både kurs och höjd via MCP (detta är inte så vanligt när man gör en ILS-inflygning, då låser man normalt autopiloten på ILS-strålen). En förklaring till detta kan vara att ILS-strålarna är väldigt instabila (vilket kan förekomma på vissa avstånd från banan vid kuperad terräng) och att man vill undvika att planet gör plötsliga korrigeringar, som kan upplevas obehagliga av passagerarna). ILS, VOR etc beskrivs mer i detalj i denna artikel.

På själva gyrohorisonten ser vi nu en del information som inte fanns på de tidigare bilderna. Vi ser bl a två skalor, en vertikal och en horisontell (längst ned och längst till höger på gyrohorisonten), bestående av ett kort streck i mitten med två små cirklar (med en punkt i mitten) på var sin sida (allt i vitt). Strecken är nollstreck och cirklarna visar avvikelse från nollstrecken. De två "rutersymbolerna" i magenta, vilka ligger på de respektive nollstrecken, får sin information från ILS-systemet (det radionavigeringssystem som leder planet ner mot banan). Den vertikala skalan visar hur planet ligger i förhållande till glidbanan (dvs om det ligger rätt eller för högt eller för lågt) medan den horisontella skalan visar motsvarande i sidled. Hade t ex rutersymbolen på den vertikala skalan legat nedanför nollstrecket så hade detta inneburit att planet ligger för högt och måste sjunka snabbare. Ligger rutersymbolen på andra cirkeln från nollstrecket eller ännu mer fel (ovanför eller under eller till vänster eller höger) ligger man så fel att landningen måste avbrytas och man måste göra en go around. Det är absolut förbjudet att försöka rätta till sådana här saker i sista fasen av landningen. Erfarenheten visar att risken för att något skall gå galet är alldeles för stor.

Ovanför gyrohorisonten till vänster står i vitt, "VPB DME 5.8". VPB är ILS-systemets igenkänningssignal. En flygplats har ofta flera banor och dessutom kan man oftast landa från båda hållen av en bana, dvs en flygplats kan ha flera ILS-system och var och en av dessa har oftast sin egen frekvens och sin egen igenkänningssignal. Att ställa in fel frekvens kan sluta med katastrof. "DME 5.8" betyder att avståndet till banan (eller ILS-sändaren) är 5.8 nautiska mil (avstånd i trafikflygets värld mäts normalt i nautiska mil ≈ 1852 m, vilket är ganska naturligt, eftersom knop och nautiska mil är direkt relaterade (1 knop = 1 nautisk mil/tim) och nautisk mil i sin tur är direkt relaterad till latitud/longitud).

Förr i världen fick man via ILS-mottagarens (gäller självklart också VOR, DME och NDB — dessa fyrar behandlas nedan) högtalare eller headset kontrollera att det var rätt station man ställt in genom att lyssna på morsesignalen från fyren, som alltså oavbrutet, i exemplet ovan, sänder ut "VPB, VPB, VPB ..." (VPB på morse är "dit-dit-dit-da    dit-da-da-dit    da-dit-dit-dit", där "dit" står för korta och "da" för långa). Klicka här för att lyssna på hur fyren WON låter (första bokstaven, dvs W, saknas första gången signalen sänds). WON blir på morse "dit-da-da    da-da-da    da-dit". En pilot var alltså tvungen att kunna lite morse (koden sänds väldigt långsamt så man behövde inte vara någon driven telegrafist). Numera (det flyger givetvis fortfarande gamla plan, där man måste lyssna manuellt) avkodar datorsystemet morsesignalerna och presenterar detta på skärmen, vilket vi ser här. DME (Distance Measuring Equipment) är ett system som används inom flygnavigering för att med radiovågor bestämma avstånd. Apparaten ombord på planet sänder ut en radiosignal som tas emot av DMA-systemet på marken. Detta sänder tillbaka en signal till planet och eftersom man vet hur snabbt signalerna rör sig (ljushastigheten ≈ 300 000 km/s) och hur lång svarstiden är hos markstationen (fördröjningen mellan att systemet tar emot signalen från planet tills det sänder ut svarssignalen) kan datorn ombord på planet räkna ut avståndet.
Man inser lätt att DMA-avståndet inte är lika med avståndet på kartan (mellan planets positionen på kartan och fyrens position på kartan) utan avståndet med flygplanets höjd inräknad (det blir en rätvinklig triangel, där DME-avståndet är hypotenusan och flygplanets höjd och avstånd till fyren på kartan är kateter). DME-avståndet är således något längre än kartavståndet (det senare är det som är intressant ur navigeringssynpunkt). Ju högre planet flyger och ju närmare radiofyren planet befinner sig, desto större blir DME-avståndet i förhållande till kartavståndet. Ett plan som flyger på höjden 35 000 ft och som passerar en radiofyr med DME kommer t ex att mäta ett DME-avstånd på 5,8 nm (35000 ft = 5,8 nm), samtidigt som kartavståndet till fyren är noll (flygplanet befinner sig ovanför fyren)!

Vi ser också i bild 5, i mitten av det blå fältet på gyrohorisonten, två små vita "fjädrar" strax ovanför 10°-strecket. Dessa visas bara när man har klaff ute (eller planet flyger väldigt långsamt utan klaff) och markerar nose up-läget när man kommer farligt nära stall. Ju långsammare man flyger, desto större anfallsvinkel (AoA) har ett flygplan. Eftersom AoA och nose up (pitch angle) hänger ihop så räknar FMC ut nose up vid stall. Man brukar säga att fjädrarna anger nose up när den s k "stick shakern" aktiveras.

Alla flygplan har en stallvarnare (ljudsignal och varningslampa) men trafikplan har dessutom en stick shaker. När mindre plan, där kontrollerna är direkt kopplade till rodren genom vajrar (linor), närmar sig stall börjar spaken/ratten att skaka (beroende på turbulens kring rodren). Hos moderna trafikplan manövreras rodren hydrauliskt eller elektriskt, varför piloterna inte känner när rodren börjar skaka. Därför har man byggt in en liten elmotor i spaken/ratten och när man närmar sig stall börjar spaken/ratten att skaka ganska kraftigt. Fjädrarna anger således nose up med en viss marginal till stall (vilket självklart är meningen).

På fartskalan står i gult "REF" vid ca 161 knop. Detta är den s k Vref (referenshastigheten), vilket är den fart man håller i sista fasen av finalen (eventuellt lägger man på ett antal knop vid vissa vindförhållanden). Längst ned på höjdskalan ser vi "25/161". Detta innebär att vi kommer att landa med 25° klaff och att Vref vid denna klaffsättning är lika med 161 knop (det senare värdet finns ju också angivet på fartskalan).

Förutom ILS så finns det ytterligare några typer av "radiofyrar", VOR (Very high frequency Omnidirectional Radio beacon), NDB (Non-Directional Beacon) och Loc (Localizer). NDB-fyrar är dock på väg att försvinna och även många VOR-fyrar tas bort (och ersätts med GPS-navigering). Flygplan har normalt, förutom ILS-mottagare, också flera VOR/NDB-mottagare. ILS används enbart i samband med landning (den guidar ju planen både i höjd- och sidled — med stor noggrannhet). Localizer, som också används vid landning) har samma noggranhet som ILS, men leder bara planet i sidled (och inte i höjdled). Men eftersom localizers alltid kombineras med en DME, som anger avståndet till banan, kan piloten själv kontrollera glidbanan (landningskartorna anger vilka höjder man skall hålla på olika avstånd). Noggrannheten blir dock betydligt sämre än hos en ILS och ger högre minima (vilket ökar risken att man inte kan landa vid dålig sikt). Räckvidden för en ILS eller localizer ligger runt 20 nautiska mil (nm). I bergig terräng blir ibland ILS och localizers opålitliga på vissa avständ och måste användas med försiktighet.
VOR och NDB används framför allt för navigering. Frekvenserna finns angivna på flygkartor och de speciella kartor som används vid start och landning och ställs in manuellt (i moderna trafikplan används fyrarna för att kontrollera och uppdatera de andra navigeringssystemen och då ställer FMC in frekvensen). VOR- och NDB-fyrar kan ha räckvidder på 200 nm eller mer. Förr baserades navigeringen till stor del på dessa typer av fyrar. Numera används GPS (Global Positioning System, dvs satellitnavigering) och tröghetsnavigering också kallat INS (det senare finns enbart på stora trafikplan på grund av kostnaderna — se närmare förklaring i stycket efter bild 7). VOR och NDB sänder ut (olika typer av) radiosignaler som flygplanen följer. Precis som ILS så har dessa fyrar en igenkänningssignal (morsekod), som man tidigare var tvungen att lyssna på för att bekräfta att man ställt in rätt fyr (VOR och NDB har lång räckvidd och ibland ligger flera fyrar med samma frekvens inom varandras täckningsområden, så det har hänt att man använt fel fyr med katastrofala resultat), men numera avkodar datorn morsekoden (om man inte flyger ett gammalt plan med gamla elektromekaniska instrument). Många VOR-fyrar är kombinerade med DME (vilken anger avstånd till fyren — se ovan). Genom att man vet både riktning och avstånd, vet man sin position. Det finns också radiofyrar som inte anger riktning utan bara anger avstånd (kallas DME-fyr). Genom att mäta avstånd till flera DME-fyrar får man en mycket noggrann position (vilken ges av skärningspunkten mellan två eller flera cirklar). Detta används av FMC för att kontrollera den position som GPS eller tröghetsnavigeringssystemet ger.

Kostnaden för den högre precision som ges av ILS, dvs glideslope plus localizer, eller bara localizer och DME, är hög och inte ekonomiskt försvarbar på mindre flygplatser, där kanske bara några plan per dygn landar (i Nordnorge och på en del andra platser har man localizer/DME även på de mindre flygplatserna på grund av att dåligt väder är det normala — det skulle inte gå att upprätthålla kommersiell flygtrafik på sådana platser utan localizer/DME eller ILS). Ibland används därför VOR och/eller NDB som ersättning för ILS. En VOR (oftast i kombination med en DME) leder då planet in mot banan. I princip fungerar det som en localizer, fast med betydligt sämre precision. Vid en VOR-inflygning och dålig sikt är det inte ovanligt, när man väl får syn på banan, att man ligger vid sidan av banans förlängning och därför måste dra på och gå om. Man får därför betydligt högre minima (beslutshöjd) i detta fall. DH (beslutshöjden) kan här röra sig om 2000 ft, dvs ser man inte banan när man är på 2000 ft höjd över banan, måste man avbryta landningen. Detta är inte så bra om det ofta är dåligt väder på en flygplats, eftersom man då måste göra en go-around och efter några fösök att landa kanske flyga till alternativflygplatsen. Idag finns en del nya navigationssystem (t ex RNP och RNAV), vilka använder redan existerande fyrar och GPS, men som ger betydligt lägre minima (i paritet med ILS). Dessa system förutsätter speciell utrustning ombord och att piloterna är certifierade för denna typ av landning. Eventuellt kommer dessa system på sikt att ersätta ILS (läs mer om radionavigeringssystem genom att klicka här).

Det finns en ytterligare viktig detalj som vi måste gå igenom för att komplettera ovanstående:

Lufttrycket avtar med höjden enligt kända lagar. En höjdmätare är i princip en barometer som graderats i fot (eller meter). Som nämnts i den tidigare texten så måste man ställa in det lokala lufttrycket för att en höjdmätare skall visa rätt. Detta tryck får man från ATC eller tornet. Det finns i huvudsak två varianter. Ställer man in QNH på höjdmätaren kommer denna att visa höjd över havet. Detta är det normala inom trafikflyget. Begär man i stället att få QFE och ställer in denna siffra på höjdmätaren, kommer den att visa höjden över det lokala flygfältet. Man kan själv räkna om QNH till QFE och vice versa. Höjd över havet kallas altitude och höjd över marken height. Problemet är att det lokala lufttrycket varierar både i tid och rum. Eftersom ett modernt jetplan kan röra sig med över 1000 km/h i förhållande till marken, skulle man behöva ändra på lufttrycksinställningen på höjdmätaren hela tiden. En av piloterna skulle vara helt upptagen med att flera gånger i minuten uppge sin position och få det lokala trycket från ATC. Men inte ens det skulle fungera, eftersom vi inte har tillräckligt tätt med mätstationer på marken för att hela tiden ge flygplanen rätt QNH, där planet befinner sig. Därför har man löst detta på ett helt annorlunda sätt. Alla flygplatser har en definierad s k transition altitude (TA). Denna bestäms utifrån olika grunder, t ex terrängförhållanden runt en flygplats. I många länder har man samma TA överallt i andra varierar den från flygfält till flygfält. I Sverige, Danmark och Tyskland är den 5 000 ft (med vissa undantag). I Norge är den ofta 7 000 ft. I USA och Canada är TA alltid 18 000 ft. När man startar har man ställt in QNH och höjdmätaren visar höjd över havet (altitude). När man vid climb passerar transition altitude ställer man om höjdmätaren till standardtrycket 1013 hPa (oavsett vad det verkliga lufttrycket är). På Boeing 737 och 747 sker detta genom att man trycker på den ratt varmed QNH ställs in. På PFD skiftar då lufttrycksangivelsen uttryckt i siffror (t ex 1024 som i bild 2) till STD (standard pressure). Det senare framgår av bild 3. Höjdmätaren visar då inte längre höjd över havet (om inte det lokala lufttrycket råkar vara just 1013 hPa). På högre höjd än TA kallas "höjderna" för flight levels och anges i hundratal "fot". "Flight level 380" betyder således 38 000 någonting, och innebär att höjdmätaren visar 38 000. Men det är inte längre fot utan det handlar om en trycknivå. Man kan säga att ovanför transition altitude så följer planen en tryckkurva (eller snarare tryckyta). Beroende på det lokala lufttrycket kommer denna att ibland ligga på 38 000 ft (om det lokala trycket råkar vara 1013 hPa), och ibland ligger den kanske 500 ft över eller under 38 000 ft. Eller mer. Eftersom alla plan gör likadant ökar inte kollisionsrisken. Piloterna märker lufttrycksförändringar på att autothrottlesystemet ibland drar på och ibland drar av, eftersom tryckytan planet följer har uppförs- och nedförsbackar.
När planet är på väg ner för att landa, finns för varje flygplats en definierad transition level (där övergångsnivån anges i flight level, vilket är logiskt). Om TA är 5000 ft kanske transition level är flight level 65 (höjdmätaren visar då siffrorna 6500). Transition level ligger alltid något högre än transition altitude för att det inte skall uppstå konflikter. När man passerar transition level (uppifrån) ställer man om höjdmätaren från 1013 hPa till det QNH man får från ATC (som naturligtvis ibland råkar vara 1013 hPa). Fortsättningsvis kommer höjdmätaren nu att visa höjd över havet.

Kommersiella flygplatser har så gott som alltid visuella landningshjälpmedel (PAPI, VASI etc), vilka optiskt visar om planet ligger på eller ovanför/under glicbanan. Dessa används ofta under slutfasen av en landning (även om planet använt en ILS för anflygningen. Klicka här för att läsa mer om detta.

 

Horizontal Situation Display (addendum)

Avslutningsvis visar jag, för fullständighetens skull, en bild (bild 6) på den s k Horizontal Situation Indicator (HSI) hos Boeing 737-600/700/800/900. PFD och HSI är de primära instrumenten när det gäller själva flygningen (hanterandet av flygplanet och navigationen). PFD presenterar alla viktiga data relaterade till själva manövreringen av planet. HSI handlar framför allt om flygplanets navigering och är grundläggande (i sin primära mode — kartmode) en elektronisk karta som visar den track (med waypoints) som planet skall flyga och var planet i realtid befinner sig på denna karta. Förutom kartmode så har HSI-displayen en VOR- och en ILS-mode plus en mode som används vid planering av en flygning. I kartmode kan man delvis välja vilken information som skall visas; t ex radiofyrar, alla flygplatser i området vilka har en banlängd längre än t ex 2000 m (ett litet flygfält med en 500 m lång grusbana är knappast intressant för en Boeing 737, som av någon anledning snabbt måste landa — brand ombord, akut sjukdom etc). Dessutom presenteras data från väder-/markradarn och terrängvarningssystemet (GPWS = Ground Proximity Warning System) på HSI (väderradarn visar åskmoln och områden med turbulens och GPWS varnar om man är på väg att flyga in i terränghinder, t ex ett berg). Längst till vänster en bit nedanför mitten finns texten "WX+T, +5", vilket betyder att väder- (WX=Weather) och markradarn (T=Terrain) är på och att antennen är riktad 5° uppåt (+5).

Bild 6: Horizontal Situation Indicator.

Rakt upp på HSI-displayen är normalt planets nosriktning (man kan också välja att tracken är rakt upp eller att nord är rakt upp). Att vi har nosriktningen (heading) rakt upp visas av att det står "HDG" högst upp (till vänster om kursen 160°). "MAG" betyder precis som tidigare att kurser etc anges som magnetiska kurser (kurs i förhållande till magnetiska nordpolen). Man kan också välja "sann kurs", vilket används på höga latituder). Det egna planet är den ganska stora, vita, ofyllda triangeln med spetsen uppåt i den nedre delen av skärmen. Flygplanets exakta position är vid spetsen av triangeln. Vi ser en liten cyanfärgad cirkel längst ner och något till vänster, intill vilken står EGCC. Detta är en flygplats. EGCC är ICAO-koden för Manchester (i UK). Vi ser också en ytterligare flygplats EGNX (East Midlands). En tredje skymtar nära mitten, EGBB (Birmingham — EG är skymt bakom annan information men vi ser BB tydligt). Längst till vänster på displayen, strax under mitten, står "ARPT". Detta visar att man ställt in HSI för att visa relevanta (se texten före bilden) flygfält (airports) inom det område som representeras på skärmen.

ICAO står för International Civil Aviation Organization. ICAO har tilldelat varje flygplats en kod, som alltid är fyrställig, dvs består av 4 bokstäver (ibland förekommer också siffror i koden). De två första bokstäverna i koden anger landet. För flygplatser i UK börjar normalt ICAO-koden på EG (t ex EGCC för Manchester och EGGL för London Heathrow). Svenska flygplatser börjar med bokstäverna ES (ESSA är Arlanda, ESSB är Bromma etc). De två sista bokstäverna har ibland en direkt koppling till flygplatsens namn (vilket bl a används i Norge). Norska flygplatser börjar på EN. Gardemoen har då kod ENGM medan Værnes (Trondheim) har kod ENVA. Det finns också en kortare, treställig flygplatskod, den s k IATA-koden (International Air Transport Association). IATA-koden för Arlanda är t ex ARN. Den treställiga IATA-koden används mest i samband med biljetter och av resebyråer och liknande, medan ICAO-koden är den kod som används av piloter i samband med flight plans och navigation.

Uppe i vänstra hörnet läser vi "GS350" och "TAS335". GS står för Ground Speed och är farten i förhållande till marken och TAS är True Air Speed (den verkliga farten genom luften). Om det är vindstilla är dessa lika. Har man medvind (som i bild 6) blir GS större än TAS (om TAS=440 knop och medvinden är 70 knop blir GS = 440 + 70 = 510 knop) och vice versa. Under GS och TAS står "283°/26. Detta anger vinden på den position och höjd där planet befinner sig. Vindriktningen är således 283° (den riktning varifrån vinder blåser) och vindstyrkan är 26 knop. Pilen under vindangivelsen visar vindriktningen i förhållande till kartan. Vi har alltså både medvind och sidvind. Att vi har medvind framgår också av att GS=350 knop medan TAS=335 knop (medvindskomposanten är således 350-335=15 knop). Att vi har sidvind (från höger) visas av att headingen (flygplanets nosriktning) är 160° medan trackens riktning (planets rörelseriktning) är ca 157° (tracken är den vita, räta linjen lite till vänster om den magentafärgade, streckade headinglinjen). Den streckade linjen utgör en del av heading buggen (den magentafärgade symbolen under 160°, som ser ut som ett liggande "b" i runskrift — denna har diskuterats i samband med att vi gick igenom PFD ovan). Heading buggen kontrolleras via MCP (se bild 1, där headingen är inställd på 220°).

Längst ned i högra hörnet står i grönt "VOR 2, HON, DME 48.4". Detta visar att navradiomottagare 2 är inställd på en radiofyr med igenkänningskoden HON och att fyren har en DME, som talar om att planet just nu är 48,4 nm (nautiska mil) från fyren. Ungefär vid 143° på kompasskalan ser vi en grön "visare". Den hör till Navradio 2 (vilket framgår av att den är "dubblerad") och visar riktningen till HON. På displayen finns denna fyr utsatt. Symbolen ser ut som ett väldigt tjockt, grönt y (till höger om denna symbol står HON). Det är mot denna fyr som den dubblerade visaren pekar (man ser bara spetsen på visaren uppe vid kompasskalan för att visaren inte skall skymma viktig information på "kartan"). I nedre vänstra hörnet ser vi i cyan "ADF 1, 349.5", vilket anger att navradiomottagare 1 är inställd på frekvensen 349,5 kHz (kilohertz) och att det handlar om en NDB-fyr (NDB-fyrar anges med cyan och VOR med grönt — ADF är ett annat namn på NDB-fyrar). Vid 170° på kompasskalan ser vi bakre delen av en enkelpil i cyan. Den visar kontrariktningen till den NDB som är inställd på navradio 1 (eftersom färgen är cyan är det en NDB och eftersom det är en enkelpil tar vi emot denna fyr på navradio 1). Själva pilspetsen ser vi inte, eftersom fyren är akter om planet (planet flyger bort från fyren. Riktningen till NDB-fyren är således 170° + 180°grad = 350°.

Tracken (den rutt som är inmatad i FMC) utgörs av en bruten, magentafärgad (lila) linje, som börjar längst ned och sedan går genom fyren HON där den viker av åt höger. Att linjen är magentafärgad beror på att det är den väg som planet borde flyga om det följde den planerade rutten (jämför motsvarande färgkod på PFD). Som vi ser så följer inte planet rutten utan verkar ta en genväg. Det kan finnas flera förklaringar till detta. Kanske har man fått order från ATC att ändra kurs för att undvika konflikt med annan trafik. Eller också har piloterna helt enkelt bett ATC om att få ta en genväg för att spara tid och bränsle. Detta är ganska vanligt (om det inte leder till konflikter med andra flygplan).

Högst upp till höger finns texten "HON, 1812.0z, 48.3 NM". Detta är information om den rutt som är inlagd i datorn (FMC). Det betyder att nästa waypoint (nästa punkt på rutten) är HON (dvs den VOR-fyr som vi talat om ovan — vad som helst kan vara en waypoint; en definierad waypoint, en VOR, en NDB, en flygplats eller en latitud/longtud). Avståndet dit är 48,3 nm (nautiska mil) och beräknad tid när planet anländer där är 18.12 GMT (z är en vanlig förkortning för GMT — egentligen heter GMT numera UTC, men rent praktiskt är UTC och GMT samma sak). Men som vi sett i föregående stycke så följer inte planet den planerade rutten, varför siffrorna här saknar betydelse.

GMT står för Greenwich (uttalas ungefär "grennitsch", w:et hörs inte) Mean Time medan UTC betyder Universal Time Coordinated. GMT definieras utifrån astronomisk tidsbestämning medan UTC definieras med hjälp av atomur. I de flesta praktiska fall har dessa två samma innebörd.

En route (rutt) består av en kedja av waypoints och flygplanen flyger från waypoint till waypoint (det finns också något definierat som heter "airways" men jag avstår från att gå in på detta). Förr i världen så utgjordes waypoints huvudsakligen av radiofyrar och flygplatser, dvs fysiska objekt. I och med GPS och tröghetsnavigering (se första stycket, dvs inte bildtexten, efter bild 7) kan man definiera godtyckliga punkter som waypoints (punkter som alltså inte har någon fysisk existens). Idag finns över hela världen hundratusentals waypoints definierade, vilka är utmärkta på flygkartor etc. Dessa betecknas ofta med fem bokstäver, t ex "KOLKI" eller "BOMSA". Vid flygningar över Nordatlanten, där det ofta blåser mycket starka vindar (jetvindar) från väst, vill man flyga rutter med så mycket medvind (när man flyger österut), respektive så lite motvind (när man flyger västerut) som möjligt. För varje dygn räknar meteorologer fram de mest gynnsamma rutterna i båda riktningarna. Varje dygn publiceras ett antal optimala tracks (det brukar vara runt 5 st). Detta kallas "Nort-Atlantic Organized Track System" (NAT OTS) och används av flygbolagen när de planerar kommande dygns flygningar. Här kan man inte ha fördefinierade waypoints, eftersom tracken är olika dag för dag. I detta fall definierar man varje dygn ett antal lämpliga waypoints utifrån latitud och longitud (de tilldelas inga namn utan heter helt enkelt något i stil med "N55W40", vilket betyder skärningen av lat nord 55 och long väst 40).

På HSI ser vi ett antal koncentriska, vita cirklar med centrum i symbolen för det egna planet (spetsen på den vita triangeln). Dessa är avståndscirklar. I figuren syns inte skalan, men man inser lätt att varje cirkel är 20 nm (20 nm till första cirkeln, 40 nm till nästa etc). Hela skärmen blir då 80 nm. Att inse att det är 20 nm mellan cirklarna gör vi genom att titta på radiofyren HON. Enligt både DME (längst ned till höger) och informationen om nästa waypoint (högst upp till höger) är det drygt 48 nm till HON. Mäter vi på avståndscirklarna ser vi att det är två cirklar (40 nm) plus knappt en halv cirkel (dvs mindre än 10 nm) till HON. Enligt avståndcirklarna är det således knappt 50 nm till HON (man kan uppskatta att det ligger runt 48). Enklast är förstås att titta på skalan till den ratt varmed man ställer in HSI-skalan (men den syns ju inte i bilden).

På HSI presenteras också TCAS data (äldre flygplan har ofta en separat skärm för TCAS). TCAS betyder "Traffic Collision Avoidance System" och är ett system som skall förhindra kollisioner mellan flygplan i luften. Alla trafikplan som kan ta mer än 19 passagerare måste ha TCAS installerad. Längst till vänster på skärmen, ganska långt, ner ser vi bokstäverna (i cyan) "TFC", vilka anger att TCAS-systemet är aktivt (TFC står för "TraFfiC). Strax till vänster och något ovanför det egna planet (den stora, vita triangeln), syns en vit rutersymbol med en uppåtriktad liten pil till höger och -19 under. Detta är ett annat plan. Uppåtpilen betyder att det andra planet befinner sig i climb (stigning). -19 innebär att det just nu befinner sig 1900 ft under det egna planet. Detta är inget radarsystem utan bygger på att alla plan sänder ut information om sin position, höjd, fart, kurs etc genom sin s k transponder (vilken sänder samma information till ATC-radarn). Om det andra planet kommer närmare det egna planet (i höjd och avstånd) blir den vita rutersymbolen fylld. Minskar avståndet mellan planen ytterligare blir symbolen en fylld, gul cirkel. Om systemet bedömer att kollisionsrisk finns (höjdskillnad mindre än 500 ft och planen närmar sig varandra), blir den gula symbolen en fylld, röd fyrkant. Systemet kommer nu automatiskt att befalla det ena planet att stiga och det andra att sjunka (detta sker dels med en röst som säger "climb, climb..." eller "descend, descend..." (till respektive plan), dels med olika tydliga symboler på PFD). Systemet visar även hur snabbt man måste stiga eller sjunka för att undgå kollision (systemet verkar således enbart i höjdled och ger inte order om undanmanöver genom att svänga). Om piloterna reagerar snabbt och följer anvisningarna från TCAS undviks kollision. Om ATC gör sitt jobb och piloterna ombord följer anvisningarna från ATC kommer normalt aldrig plan varandra så nära att TCAS utlöses.TCAS fungerar som en sista skyddsnivå mot kollisioner.

Sist men inte minst ser vi en grön cirkelbåge, som nästan nuddar den vita, ruterformade TCAS-symbolen. Den kallas "Altitude Range Arc" och visas enbart när eget plan stiger eller sjunker. Den anger var (hur långt framför nuvarande position) planet kommer att ha uppnått den höjd som ställts in på MCP (hänsyn tagen till planets TAS, vinden, stig-/sjunkhastigheten och höjdförändringen). Antag t ex att man ligger på 18 000 ft och ATC vill att man skall sjunka till 11 000 ft inom 30 nm. Det kan ju finnas trafikskäl (man vill undvika konflikter med andra flygplan) till en sådan begäran. Man ställer då in 11 000 ft på höjdratten (Altitude) på MCP (se bild 1) och trycker sedan på V/S-knappen (vertical speed) och skruvar V/S-ratten till låt oss säga -1200 ft/min (en erfaren pilot vet på ett ungefär vilken sjunkhastighet man måste ha i detta fall). Den gröna cirkelbågen dyker nu upp på HSI och kanske stabiliserar sig på avståndet 38 nm. Då sjunker man tydligen för långsamt och får skruva lite till på V/S-ratten så att sjunkhastigheten ökar (typ 1500 ft/min). Altitude Range Arc underlättar i hög grad arbetet för piloterna. Förr fick man slå i tabeller, använda räknesticka eller kalkylator (när dessa kom) för att få samma information.

 

Flight Deck

Bild 7: Och så, allra sist, visar jag en översiktlig bild på instrumentpanelen på en Boeing 737-600/700/800/900. För att ge läsaren ett helhetsintryck. Till vänster ser vi kaptenens ratt (yoke). Bakom denna finns kaptenens PFD och till höger om denna kaptenens HSI (det är ju dessa två instrument vi gått igenom ovan). Till höger i bilden syns andrepilotens motsvarande instrument. Mellan piloterna finns bl a två stora EICAS-skärmar (Engine Indicating och Crew Alert System), vilka visar motordata, bränslemängd ombord, varningsmeddelanden och en del annat. Till vänster och höger om den nedre EICAS-skärmen finns kaptenens respektive andrepilotens CDU (Control Display Unit, dvs tangentbord/bildskärm för kommunikation med flygdatorsystemet). Högst upp, ovanför den övre EICAS-skärmen (precis under vindrutan), ser vi MCP, dvs den panel som kontrollerar autopilotsystemet (se bild 1 ovan). Precis till höger om den övre EICAS-skärmen finns en lång spak med ett "hjul" längst ut. Det är reglaget för att fälla in och ut landningsstället. Det finns skäl till att detta reglage är så groteskt stort och har ett hjul längst ut, nämligen att det i princip skall vara så gott som omöjligt att av misstag fälla in eller ut landningsstället (fälls landningsstället ut under cruise kommer det att skadas allvarligt på grund av fartvinden och fälls det in när planet står på marken kan ju läsaren själv räkna ut konsekvenserna). Att reglaget för landningsstället befinner sig i sitt nedre läge, visar att detta är utfällt och av PFD framgår att planet står still (farten är ju enligt PFD lika med 45 knop, vilket är samma sak som 0 knop, eftersom fartmätaren på Boeing 737 aldrig visar lägre än 45 knop på grund av sin konstruktion — se min artikel om pitotrör). EICAS-skärmarna visar dessutom att motorerna inte är igång. I nedre delen av bilden, mellan piloterna, skymtar vi reglagen för spoilers (luftbromsar) och klaffar (det senare märkt "FLAP"). I högra, nedre hörnet ser vi reglagen för reversering av motorerna (man anar siffrorna 1 och 2, vilket anger motor 1 och 2, dvs vänster och höger motor), som är monterade på throttlehandtagen (syns inte i bilden)

Klicka här för att se en ca 15 min lång demonstration (på engelska) av en Boeing 737-800 cockpit (dvs den panel som diskuterats ovan). Videon handlar till en del om skillnaden mellan instrumenten hos Boeing 737-800 (Next Generation) och föregående generation Boeing 737-400 (Classic). Det finns således en annan video som går igenom den äldre versionen. Men även utan att ha sett denna så torde betraktaren förstå det mesta. Videon har bra bild och ljud, så det är lätt att uppfatta vad som sägs. Första halvan av videon (ungefär fram till 5.51 min) visar hur man startar upp ett plan från att det är "dark and cold" (kallt och mörkt) som man brukar säga (dvs alla system är avstängda — det är bara vid första flighten på morgonen som en pilot normalt behöver starta upp allting från noll). I andra halvan av videon går instruktören igenom de olika flyginstrumenten. När detta avsnitt börjar säger instruktören, "So the IRS alignment is complete". IRS står för "Inertial Reference Unit", vilket utgör en del av det tröghetsnavigeringssystem (INS = Inertial Navigation System) som de flesta stora trafikplan har som komplement till GPS-systemet. Normalt har man två eller tre sådana system. I systemet ingå accelerometrar, som mäter planets acceleration i alla tre dimensionerna (latitud, longitud och höjd), och genom att systemet känner till startpositionen (vilken matas in av piloterna i CDU — se bildtexten till bild 7 och inledningen av videon) så kan INS-systemet räkna ut var planet befinner sig hela tiden, enbart utifrån tröghetslagen.

För den fysikaliskt intresserade läsaren: Lite förenklat kan man säga att accelerationen i de tre dimensionerna; nordsydlig- (latitud), ostvästlig- (longitud) och höjdled mäts av tre accelerometrar (en smartphone innehåller f ö minst en accelerometer). Genom att integrera mätresultaten (man använder således den matematiska operationen integrering) får man hastigheten i dessa tre dimensioner. Genom att integrera ytterligare en gång får man lägesförändringen i latituds-, longituds och höjdled. Eftersom man lagt in startpositionen (lat/long/höjd) och kontinuerligt mäter accelerationen i de tre dimensionerna, kommer INS-systemet att hela tiden visa planets latitud, longitud och höjd (och även hastighet, dvs fart och kurs).
För den matematiskt intresserade läsaren: Derivata är ett mått på förändring. Derivatan av läget (positionen) med avseende på tiden är lika med hastigheten. Om positionen inte förändras (dvs derivatan är lika med noll) blir hastigheten givetvis noll. Acceleration är ett mått på hastighetens förändring, dvs deriverar man hastigheten med avseende på tiden får man accelerationen. Integrering är inversa operationen till derivering. Integrerar man accelerationen får man således hastigheten och genom en ytterligare integrering fås positionsförändringen.

Systemet ger således en serie positionsförändringar, och eftersom vi matat in den ursprungliga positionen, kan processorerna räkna fram planets aktuella position i realtid (även i höjdled). Alla mätningar är inexakta och eftersom den nya positionen bestäms utifrån föregående position, som i sin tur bestäms utifrån positionen innan denna etc så får vi ett ackumulerande (växande) fel (eftersom varje beräkning ger ett litet fel, vilket fortplantas till nästa beräkning). Detta växande fel kallas avdrift och hos ett modernt INS-system är denna ca 0,6 nm/tim (dvs efter 10 timmars flygning är felet ca 6 nautiska mil).

Fördelen med INS är att detta system, till skillnad från radionavigeringssystem som GPS och Loran, är oberoende av information utifrån — i en krigssituation skulle t ex USA kunna koda om GPS-systemet så att det endast kan användas av USA:s försvarsmakt. Man kan ju också tänka sig att terrorister eller fientligt sinnad makt genom datavirus slår ut GPS-systemet, helt eller delvis. En nackdel med INS är den nyss nämnda avdriften, vilken gör att osäkerheten i position ökar hela tiden, Systemet måste därför regelbundet uppdateras utifrån GPS, VOR eller andra system.
När man startar upp ett plan med alla system avstängda, samt efter varje längre flygning, måste IRS "alignas", vilket innebär att de gyron som finns i systemet måste "svänga in sig" (det allra första som sker i videon är att instruktören startar denna "alignment"). Detta tar mellan 4 och 12 minuter beroende på latituden (ju längre från ekvatorn, desto längre tid — på Arlanda tar det ca 9 minuter — befinner man sig norr om ca 70° nord, t ex på Spetsbergen, eller syd om ca 70° syd, så går det överhuvudtaget inte att svänga in gyrona). Under IRS alignment får inte planet flyttas, i så fall måste man börja från början igen.

Och klicka här för att se en video, vilken visar PFD och HSI på en Boeing 737-800 under en ILS-landning, och som på ett utmärkt sätt illustrerar mycket av det som sagts ovan. Utifrån genomgången ovan förstår läsaren det mesta av det som presenteras på dessa två skärmar under landningen. Inledningsvis är farten ca 172 knop (inställt värde på MCP är 165 knop) och höjden är ca 3800 ft. Variometern visar att planet sjunker med 1150 ft/min. Rutersymbolerna (magenta) på PFD (ILS-symbolerna) visar att planet ligger rätt i både höjd- och sidled. Ovanför gyrohorisonten till vänster ser vi att avståndet till ILS-fyren är 11,5 nm (fyrens identifikationssignal är CTN). Det framgår också av kompasskalan längst ned på PFD att vi har ganska stark sidvind från vänster (högst upp till vänster på HSI ser vi att den är drygt 20 knop — när höjden närmar sig 1500 ft vrider sig vinden och övergår till ren medvind, vilken strax före landningen är ca 10 knop). Högst upp på PFD läser vi från vänster MCP SPD (farten kontrolleras av MCP), VOR/LOC (autopiloten styrs i sidled av ILS-fyrens localizer) och G/S (Glide Slope, vilket visar att planet i höjdled är låst på glidbanan). Läsaren ser också att 2000 ft är inställd höjd (på MCP). Denna inställning har ingen betydelse just nu, eftersom höjden kontrolleras av ILS:en. 2000 ft är go-around-procedurens höjd, dvs den höjd man skall stiga till om man inte ser banan före beslutshöjden (som i det här fallet är 288 ft) och därför måste gå om. Denna höjd ställer man alltid in på finalen (om utifall att). På HSI ser vi ett stort område med olika färger (rött, gult och grönt). Denna information kommer från väderradarn och projiceras på HSI. Rött betyder stark turbulens och bör undvikas.
Vid ca 2.29 min, när höjden är 600 ft och farten 141 knop, hörs några kraftiga varningssignaler (tööt, tööt, tööt, tööt). Det är varningen när autopiloten kopplas ur. Här tar således den pilot som flyger (PF = Pilot Flying) över och handflyger landningen. Vi ser också att vid inbromsningen efter landningen så stannar fartskalan vid 45 knop (se min underartikel om pitotrör eller texten till bild 7 ovan). Fartmätaren visar aldrig mindre än detta värde (eftersom pitotrör inte fungerar vid låga farter). Högst upp till vänster på HSI ser vi dock att GS (Ground speed), vilken mäts med IRS-/GPS-systemen, ligger på runt 20 knop efter inbromsningen, vilket således är den fart planet taxar med.

Ja, det var det det. Pust! Den läsare som läst så här långt måste vara minst lika nördig som jag och är förmodligen i behov av akut psykiatrisk hjälp. Eller också kan det ju vara så att vederbörande helt enkelt är lika flygintresserad som jag.

Tillbaka till huvudartikeln "Varför flyger flygplan?"
Tillbaka till den förkortade artikeln om PFD
Tillbaka till Flygsimulatorer