Измеритель вертикальных скоростей

Содержание

Вариометры. Конструктивная схема

Эксплуатация манометрических и барометрических приборов

Погрешности прибора

Некоторые данные прибора ДА-30 и лицевая панель типичного вариометра

Барометрические измерители вертикальной скорости. Вариометры

Для измерения вертикальной скорости самолета наиболее широкое применение получили вариометры. Принцип действия измерителей вертикальной скорости полета - вариометров основан на измерении разности атмосферного давления и давления в корпусе прибора, соединенного с атмосферой через гидравлическое сопротивление (капиллярную трубку).

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 - трубка на оси стрелки; 17 - рукоятка (кремальера) для установки стрелки на нуль

В качестве чувствительного элемента используется манометрическая коробка, внутренняя полость которой сообщается непосредственно с магистралью статического давления. Внутренняя полость герметичного корпуса прибора сообщается с магистралью статического давления через капилляр.

Если самолет летит горизонтально, то статическое атмосферное давление р внутри манометрической коробки и давление pv внутри корпуса прибора будут одинаковы и, следовательно, разность между ними равна нулю.

В зависимости от высоты полета изменяется статическое давление р. Внутри манометрической коробки это давление устанавливается практически мгновенно, а в корпусе прибора, вследствие сопротивления капилляра, давление р отличается от статического. Чем больше вертикальная скорость полета самолета, тем больше разность давлений. Под действием этой разности давлений манометрическая коробка деформируется. Деформация коробки через тягу, зубчатый сектор и трубку передается на стрелку, которая отклоняется от среднего положения вверх при наборе высоты, вниз -- при снижении. По шкале определяют величину вертикальной скорости.

Применяют и другие способы получения затухающей шкалы. Например, у вариометров с большим пределом измерения затухание шкалы достигается тем, что деформация манометрической коробки при измерении скоростей до ±20 м/с непосредственно преобразуется в перемещение стрелки, а при измерении больших скоростей коробки преодолевают противодействующее усилие пружины.

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

Эксплуатация манометрических и барометрических приборов

Основными рабочими характеристиками манометрических и барометрических приборов являются: основная погрешность, вариация показаний, плавность хода стрелок при прямом и обратном ходе, герметичность корпусов и чувствительных элементов.

При выполнении подготовки к полету анероидно-мембранных приборов без снятия их с ЛА проверяется герметичность систем полного и статического давлений и работоспособность приборов, присоединенных к этим системам. Для этого в трубопроводах полного давления со стороны ПВД с помощью установки КПА-ПВД (КПУ-3) создается избыточное давление, соответствующее вертикальной скорости 10-30м/с по шкале контрольного указателя скорости; при этом уменьшение/превышение показаний стрелки указателя скорости не должно превышать 0,5-1м/с. На одной или двух точках сверяются показания проверяемых указателей с показаниями контрольного прибора.

При изменении величины разрежения проверяется работоспособность вариометров высотомеров и указателей высоты и перепада давлений. При этом стрелки приборов должны перемещаться плавно, без скачков и заеданий.

Погрешности вариометров

Вариометру присущи как методические, так и инструментальные погрешности. Однако инструментальными погрешностями можно пренебречь. Рассмотрим здесь только методические погрешности.

К основным методическим погрешностям вариометра относятся запаздывание показаний (динамическая погрешность) и температурная погрешность. Запаздывание показаний вариометра происходит из-за того, что при переходе от горизонтального полета к набору высоты или снижению разность давлений, измеряемая прибором, устанавливается не сразу, а нарастает с течением времени, приближаясь к установившемуся значению. При переходе к горизонтальному полету разность давлений также не сразу становится равной нулю, а постепенно.

Приходится считаться также с методической температурной погрешностью вариометров, которая возникает вследствие того, что в реальных условиях процесс вытекания воздуха через капилляр не изотермичен в отличие от условий, при которых. градуируется вариометр.

В начале полета температура воздуха внутри корпуса равна температуре воздуха у земли. По мере подъема самолета температура Т внутри корпуса вследствие плохой теплопроводности корпуса изменяется медленно. Воздух, вытекающий из капилляра, охлаждается до температуры окружающей среды. Неодинаковость температур воздуха внутри корпуса прибора и наружного воздуха и приводит к возникновению методической температурной погрешности, так как прибор градуируется при условии, когда эти температуры одинаковы.

Рассмотрим погрешности системы воздушных сигналов. Все погрешности СВС делятся на статические и динамические.

Статические погрешности обусловлены непостоянством температуры элементов системы, неточностью вычислительных устройств и трением в подвижных элементах.

Температурные погрешности датчиков устраняются термостатированием, а температурные погрешности решающих устройств уменьшаются до допустимых пределов путем выбора материала потенциометров.

В СВС преобладают погрешности, вызванные неточным моделированием вычислительных операций с помощью функционала ных потенциометров. Существенное уменьшение этих погрешностей достигается регулировкой отдельных узлов и применением корректирующих устройств.

Погрешности, вызванные трением в подвижных элементах системы, не имеют существенного веса в связи с тем, что в СВС применяются следящие системы. По этой же причине не оказывают существенного влияния на точность СВС колебания напряжения и частоты тока источников питания.

Динамические погрешности СВС возникают вследствие запаздывания датчиков, вычислительных устройств и воздействия на элементы конструкции вибраций и перегрузок. Для уменьшения динамической погрешности, вызванной запаздыванием в передаче давления от приемников давления к датчикам, увеличивают диаметр и уменьшают длину трубопроводов и уменьшают объем датчиков. Влияние вибраций и перегрузок на динамическую погрешность уменьшают динамической балансировкой подвижных элементов, сокращением их массы и применением амортизации блоков. Для повышения надежности работы СВС упругие чувствительные элементы анероидных и манометрических датчиков изготавливают из высококачественных материалов, усилители выполняют на полупроводниковых элементах, а следящие системы -- на бесконтактных элементах. Стабильность характеристик достигается термостатированием блоков, применением амортизаторов и специальных влагопоглотителей.

Методическая температурная погрешность вариометра зависит, таким образом, от отношения температур и может достигать 30% от установившегося значения вертикальной скорости. Эта погрешность убывает по абсолютной величине по мере уменьшения вертикальной скорости, а при горизонтальном полете самолета становится равной нулю.

Если в горизонтальном полете будет изменяться температура воздуха внутри корпуса прибора из-за его нагрева, то воздух будет вытекать через капилляр и вариометр покажет некоторую скорость подъема. При охлаждении корпуса прибора вариометр покажет некоторую скорость снижения. Для уменьшения этой погрешности корпус вариометра обычно изготовляется из материала с хорошими теплоизоляционными свойствами, например, из бакелита.

В некоторых конструкциях вариометров предусмотрена компенсация методической температурной погрешности путем применения чувствительных элементов, которые в зависимости от температуры изменяют размеры капилляра.

Основные данные прибора ДА-30

Прибор ДА-30 предназначен для измерения вертикальной скорости самолета, указания горизонтального полета, указания правильного выполнения разворота вокруг вертикальной оси

1. Диапазон измерения вертикальной скорости подъема или спуска, м/сек от 0 до 30

2. Напряжение питания переменного тока частотой 400 8 Гц, в 36 ± 1,8

3. Ток, потребляемый каждой фазой при нормальных условиях, не более, А2

4. Высотность, м до 8000

Лицевая панель прибора