11.4. Вариометры

Принцип действия измерителей вертикальной скорости полета вариометров (рис.11.5) основан на измерении разности атмосферного давления и давления в корпусе прибора, соединенного с атмосферой через гидравлическое сопротивление (капиллярную трубку). Принцип действия вариометра основан на пневмомеханическом дифференцирования статического давления, изменяющегося при изменении высоты полета. В герметичный корпус прибора статическое давление р подается через капилляры 8, а в манометрическую коробку 9 непосредственно.

Рис.11.5. Кинематическая схема вариометра с затухающей шкалой: 1— стрелка; 2 — рычаг; 3 — ось рычага; 4 — балансир; 5 — поводок; 6 и 15 — спиральные пружины- 7— тяга; 8 — капилляры; 9 — манометрическая коробка; 10 — трубка для подвода давлений Рс; 11 — корпус прибора; 12 — поводок; 13 — эксцентрик; 14 — зубчатое колесо с прорезью; 16 — трибка на оси стрелки; 17 — рукоятка (кремальера) для установки стрелки на нуль

При изменении высоты полета изменяется статическое давление. Внутри коробки давление р устанавливается почти мгновенно, а в корпусе прибора, вследствие сопротивления капилляра, давление отличается от статического. Чем больше вертикальная скорость полета, тем больше разность р—р₁. Под действием этой разности коробка деформируется и деформация передается на стрелку1 вариометра. При полете на постоянной высоте разность давлений будет равна р—р₁=0.

Чувствительность S вариометра рассчитывается по формуле (11.35)

, (11.35)

где η – коэффициент вязкости жидкости, υ – объем корпуса прибора,

заполняемого через капилляр, l и D – длинна и диаметр капилляра, R – постоянная Больцмана.,T₁ – температура воздуха внутри обьема υ

Вариометру свойственны статические и динамические погрешности. Для уменьшения динамических погрешностей необходимо уменьшать постоянную времени τ = -S/γ_к (γ_к – плотность воздуха в капилляре). Это может быть достигнуто уменьшением длинны капилляра l и объема прибора υ и увеличение диаметра D. Однако при уменьшении τ падает чувствительность прибора, как видно из формулы (11.35). При измерении переменных вертикальных скоростей самолета динамические погрешности вариометра достигают больших значений.

Для уменьшения температурной (статической) погрешности, вызванной непостоянством температуры T₁, корпус прибора изготавливают из бакелита, являющимся хорошим теплоизолятором. Кроме того, размещение вариометра на приборной доске в герметичной кабине, где колебания температуры не превышает 17±6 градусов, также способствует поддержанию T₁ = const. Статические погрешности возникают также из-за изменения чувствительности S при изменении вязкости η.

Серийные вариометры типа ВАР (ВАР-30, ВАР-75, ВАР-150, ВАР-300) имеют унифицированный механизм и различаются только шкалами, количеством и длиной капилляров.

11.5. Погрешности указателей скорости и числа м

Погрешности указателей приборной скорости и числа М обусловлены:

– неточным измерением полного и статического давления с помощью ПВД, что вызывается несовершенством конструкции, местом установки приемника, влиянием углов атаки и скольжения.

– неточным преобразованием сигналов в измерительной цепи прибора.

Погрешности, обусловленные неточным преобразованием сигналов в измерительной цепи , имеют ту же природу, что и высотомерах.

Иногда указатель приборной скорости используется для измерения истинной воздушной скорости, однако при этом возникают погрешности:

, (11.36)

где Т₀ и р₀, Т₁ и р₁ – температура и давление воздуха за бортом и в приборе.