Mecanism de Variometru

Capitolul 1. - Consideratii generale

Aparatele de bord sunt destinate masurarii, conversiei, transmiterii la distanta si afisarii marimilor fizice care caracterizeaza evolutia aeronavelor si a agregatelor de bord. Dispozitive similare aparatelor de bord, dar care nu asigura afisarea informatiilor, ci elaboreaza la iesire semnale electrice se numesc transmitatoare. Se poate spune ca atât aparatele de bord cât si transmitatoarele sunt dispozitive dinamice care asigura conversia marimii de masurat, numita marime de intrare xt, într-o alta marime fizica numita marime de iesire yt, care poate fi perceputa de om prin organele de simt sau care poate fi utilizata direct pentru comanda aeronavei sau a agregatelor aflate în alcatuirea acesteia. În componenta aparatelor de bord intra elemente sensibile ES, traductoare T, scheme de masurare SM, amplificatoare A, si dispozitive de afisare sau indicare DA.

În afara de semnalul util xt - presiuni, temperaturi, viteze, etc.- asupra aparatului actioneaza si semnale parazite ht numite si zgomote, care cauzeaza aparitia erorilor. Între aceste marimi exista relatia:

ys = Ys xs + Y1shs

în care Ys si Y1s sunt functiile de transfer ale aparatului în raport cu semnalul util xs si respectiv, în raport cu zgomotul sau perturbatia.

Functionarea aparatelor de bord mai este influentata si de parametrii ai mediului ambiant si ai interactiunii cu aeronava, parametrii care provoaca, de asemenea, aparitia unor erori de masurare. Totalitatea componentelor unui aparat de bord care contribuie la masurarea marimilor fizice se numesc în general elemente de masurare. Numarul (precum si natura acestora) poate fi mai mic sau mai mai mare în functie de metoda si principiul de masurare adoptate. Din acestea fac parte elementele sensibile, traductoarele, mecanismele de transmisie si multiplicare, dispozitivele de afisare etc..

Elementele sensibile care intra în componenta aparatelor de bord asigura conversia (transformarea) unei marimi fizice de natura mecanica în alta marime fizica de aceeasi natura. Din aceasta categorie fac parte elementele sensibile clasice (membranele, capsulele, tuburile Bourdon, arcurile bimetalice, etc.).

Traductoarele asigura conversia unei marimi de orice natura într-o marime adaptata scopului masurarii. La intrarea traductoarelor se aplica o marime de intrare (marimea de masurat sau o marime intermediara), iar la iesire se obtine o marime de iesire care poate fi chiar marimea masurata.

Variometrul este aparatul care asigura masurarea vitezei verticale Vv a aeronavelor. El face parte din categoria aparatelor de pilotaj, dar este utilizat si ca transmitator de viteza verticala, în sisteme de comanda automata a zborului, sub forma de semnale electrice. Viteza verticala se masoara prin metode indirecte, cum ar fi derivarea altitudinii de zbor, integrarea componentei verticale a acceleratiei de transport etc.. Desi aceste metode au importanta practica directa, totusi de cea mai larga raspandire se bucura in prezent metoda barometrica. Faptul ca Vv este o functie de p(H), daca se tine seama ca

Vv = dH/Dt si

dp = rgdH

se poate scrie :

Vv = -(dp/rgdt).

Semnul minus exprima faptul ca Vv este pozitiva atunci cand presiunea descreste în timp, adica atunci când altitudinea creste. Aceasta metoda mai are la baza si liniaritatea dependentei dintre viteza de curgere a gazelor prin tuburi capilare si caderea de presiune de-a lungul acestora exprimata prin legea lui Hagen - Poiseuille.

Capitolul 2. - Stabilirea schemei de principiu a aparatului

2.1 Rolul aparatului:

Masurarea vitezei verticale.

2.2 Principiul de functionare:

Se considera o capsula manometrica (1) care comunnica printr-o conducta cu un vas termostat (2). Cele doua recipiente sunt în legatura cu atmosfera printr-un tub capilar din sticla (3). De centrul rigid al capsulei este articulat mecanismul (4), de indicare, si un cadran cu 0 la mijlocul scarii. Daca acest ansamblu (fig.1) este ridicat cu viteza Vv, inaltimea H creste, presiunea atmosferica p scade, dar presiunea p1 din interior nu se egalizeaza cu p din cauza caderii de presiune pe capilar, astfel ca p1>p. Prin urmare se stabileste o diferenta de presiuni Dp care deformeaza capsula (Dp=p1-p), facând sa-i creasca volumul.

La coborare , p>p1, iar Dp schimba semnul. De aceea capsula se turteste, actionând mecanismul în sens opus cazului precedent. În zbor orizontal p1=p si deci Dp=0.