Конструкции и характеристик манометрического вариометра

Вариометром называется прибор, предназначенный для измерения вертикальной скорости полета.

Принцип действия механического манометрического вариометра основан на измерении мембранной коробкой разности между атмосферным давлением, поступающим в ее внутреннюю полость, и давлением внутри корпуса прибора, запаздывающим по отношению к атмосферному из-за наличия капиллярных трубок.

Характеристика манометрического вариометра определяется как зависимость измеряемой разности давления Р от вертикальной скорости V_В , исходя из веса воздуха внутри корпуса, управления состояния этого воздуха и его весового расхода через капилляры при ламинарном течении :

 (6)

где η - коэффициент динамической вязкости воздуха, кг с/м;

l - длина капилляра, м;

V - объем корпуса прибора, м ;

T_k - средняя абсолютная температура воздуха внутри капилляра, К;

d - диаметр капилляра, м;

R - газовая постоянная, равная 29,27 м/град;

T_в - температура воздуха внутри корпуса, К;

T_H - абсолютная температура воздуха вне самолета, К.

На рис.4 представлена кинематическая схема вариометра. Чувствительным элементом вариометра является манометрическая коробка 1, которая через трубопровод 2 и штуцер 17 связана со статической проводкой самолета, соединенной через ПВД с атмосферой. С изменением высоты (например, с ее уменьшением) будет изменяться (увеличиваться) атмосферное давление, поступающее во внутреннюю полость

коробки. Ввиду того, что это изменение давления будет поступать в корпус 3 прибора с запаздыванием из-за наличия капиллярных трубок 4, то на коробку будет действовать разность давлений ΔР, которая приведет к перемещению верхнего центра 18.

Подвижный центр 18 коробки механически связан с помощью тяги 5 и кривошипа 7 с осью 8, на которой укреплен сектор 10, находящийся в зацеплении с трибкой 15. Трибка 15 связана со стрелкой 12. Тогда при движении центра вверх через передаточно-множительный механизм произойдет поворот оси 8 по часовой стрелке, а стрелка 12 покажет по циферблату 21 спуск летательного аппарата.

На оси 8, помещенной в опорах 11 и 22, укреплены волосок 6 для выбирания люфтов и противовес 9 для балансировки подвижного механизма. Эксцентрик 16 предназначен для приведения стрелки 12 к нулевой отметке в случае ее смещения. поворот эксцентрика производится юстировочным винтом 19 через ось 23 и пару зубчатых колес 24, 25.

При подъеме самолета атмосферное давление непрерывно уменьшается и воздух из корпуса вытекает через капилляр 4 наружу. Давление в корпусе падает, однако оно отстает от изменения давления внутри коробки. Под влиянием образовавшейся разности давлений манометрическая коробка 1 сжимается и передвигает через передаточно-множительный механизм стрелку 12 вверх от нуля. как только подъем самолета прекратится, атмосферное давление перестает изменяться, давление внутри корпуса сравняется с атмосферным, и стрелка возвратится на нуль.

Первоначальная установка стрелки прибора на нулевую отметку производится ручкой 34 кремальеры через ось 25, шестерни 35, 24 и 14, на которой крепится эксцентрик 22. При вращении эксцентрик 22 перемещает в вертикальной плоскости закрепленную одним концом на кронштейне 27 винтом 12 пружину 10 вместе с манометрической коробкой 1. Стекло 29 ставится в корпус прибора на прокладке 30 и зажимается гайкой 31.

Составляющими методической погрешности вариометра являются:

1. Динамическая погрешность от запаздывания изменения давления внутри корпуса.

2. Температурные погрешности от непостоянства температуры внутри корпуса, а также от неодинаковости температур наружного воздуха, в капилляре и корпусе.

Для уменьшения первой составляющей погрешности необходимо уменьшать постоянную времени, однако при этом уменьшается рабочий перепад давлений Р, что ведет к снижению чувствительности прибора. Для уменьшения температурных погрешностей является улучшение термоизоляции корпуса, также применение специальных термокомпенсаторов.

Инструментальные погрешности механических вариометров имеют ту же природу, что и у барометрических вариометров.

Допустимые погрешности современного вариометра при температуре 20 С имеют следующие значения (таблица 2).

                                                                                                                                        Таблица 2

В настоящее время используются вариометры с равномерными или затухающими шкалами до 10 м/с, 30м/с, 50м/с, 75м/с, 150м/с, 300м/с, массой не более 700 г.

"Исследование механических и анероидно-манометрических

измерителей высоты и вертикальной скорости"

Экспериментальная часть