Z tym sercem to może przesada, bo w oparciu o pomiary tradycyjnej instalacji OCP działają zaledwie trzy przyrządy, jednakże są to przyrządy najważniejsze.
Schemat OCP przedstawiony jest na poniższym rysunku. Zadaniem tej instalacji jest pomiar ciśnienia statycznego i całkowitego powietrza. Wyjaśnię te pojęcie obrazowo, bez definicji. Jeżeli jest taka potrzeba, definicję można znaleść w każdej książce do mechaniki płynów lub aerodynamiki.
 |
| Rys. 1 - schemat OCP [1] |
Ciśnienie statyczne powietrza, w którym porusza się samolot, w tym przypadku jest ciśnieniem atmosferycznym, które zmienia się wraz z wysokością lotu. Jeżeli pogodynka podaje, że jutro ciśnienie będzie wynosić 1000 hPa, oznacza to, że ciśnienie statyczne na wysokości 0m (czyli na powierzchni Ziemi) wynosi dokładnie 1000hPa.
 |
| Rys. 2 - ciśnienie standardowe [2] |
Rysunek 2 to pokazuje zmianę ciśnienia atmosferycznego przy zmianie wysokości. Jest to zależność dla tzw. atmosfery wzorcowej. Z danego wykresu wnioskować można, że niezależnie od pogody (temperatury, wilgotności) ciśnienie jest stałe. W rzeczywistości jest to całkowitą nieprawdą, gdyż ciśnienie zmienia się przez cały czas.
Dlatego postanowiono stworzyć model atmosfery (atmosferę wzorcową), według którego przyjmuje się, że ciśnienie na danej wysokości jest stałe. Jak to działa? Nikt nie wie jakie jest prawdziwa wysokość, ale przyrządy pokładowe na pokładzie dwóch samolotów, lecących na tej samej wysokości, mierzą to ciśnienie z błędem, wynikającym z zastosowania opisywanego modelu.
Jeżeli samoloty te są odpowiednio blisko siebie (kilka kilometrów od siebie) to ciśnienie statyczne powietrza wokół nich jest takie samo. Na podstawie jego wartości, z podanego wykresu odczytywana jest wysokość. Zgadza się, nie jest to odległość w linii prostej samolotów od powierzchni Ziemi, ale wiadomo czy samoloty zderzą się czy nie ;-)
Ciśnienie dynamiczne. Siedzimy w zaparkowanym samochodzie, a na zewnątrz jest bezwietrznie. Jeżeli wystawimy rękę za szybę nie poczujemy żadnej siły, oddziałującej na nią. Natomiast, gdy samochód zacznie się poruszać, zaczniemy odczuwać, że nasza ręka jest wypychana w kierunku przeciwnym do kierunku jazdy. Skoro my poruszamy się wzgldem nieruchomego powietrza (jest bezwietrznie) to równie dobrze możemy powiedzieć, że powietrze porusza się względem nas (wynika z definicji ruchu). Ta siła jest wynikiem ciśnienia dynamicznego, oddziałującego na powierzchnię ręki.
(1)
Jak widać, ciśnienie dynamiczne zależy od prędkości V poruszającego się obiektu względem powietrza. Jego dokładną wartość obliczamy ze wzoru 1, wynikającego z energii kinetycznej strumienia powietrza.
Przeprowadźmy eksperyment myślowy (uwielbiam takie eksperymenty, bo można je przeprowadzać za darmo ;-)). Posiadamy urządzenie do pomiaru ciśnienia atmosferycznego i znajdujemy się w samochodzie opisywanym powyżej. Zastanówmy się, jakie będzie wskazanie ciśnieniomierza ustawioninego na zewnątrz prostopadle do osi wzdłużnej pojazdu, gdy samochód nie porusza się. Urządzenie będzie wskazywało wartość ciśnienia atmosferycznego. czyli w tym przypadku nasze ciśnienie statyczne. Prędkość samochodu wynosi 0, więc wartość ciśnienia dynamicznego również jest równa 0.
Zaczynamy przyspieszać. Jakie są aktualne wskazania urządzania pomiarowego? Wartość zwiększa się. Po osiągnięciu stałej prędkości, wartość ciśnienia jest stała, większa od wcześniej zmierzonego ciśnienia statyczengo. Następnie, gdy samochód zatrzyma się, ciśnieniomierz znów wskaże wartość ciśnienia statycznego. Wniosek z naszego eksperymentu jest następujący:
Ciśnienie wskazywane przez urządzenie w trakcie jazdy było sumą ciśnienia dynamiczengo i statyczengo. Jest ono nazywane ciśnieniem całkowitym.
(2)
Mając dwa czujniki ciśnienia, jeden z nich ustawiamy prostopadle a drugi równolegle do osi wzdłużnej pojazdu. Pierwszy będzie mierzył ciśnienie całkowite, a drugi - statyczne. Dzięki tym dwum pomiarom możemy obliczyć ciśnienie dynamiczne.
Ciśnienie statyczne zależy tylko od wysokości (dla modelu atmosfery), a ciśnienie dynamiczne tylko od prędkości. I to jest klucz :-) Znając ich wartości możemy obliczyć prędkość i wysokość lotu. To jest właśnie zadanie odbiorników ciśnienia powietrza - pomiar ciśnienia statycznego i dynamicznego (za pośrednictwem ciśnienia całkowitego).
Na podstawie pomiaru ciśnienia statycznego działa jeszcze jeden przyrząd - wariometr. Wskazuje on prędkość pionową samolotu, czyli prędkość wznoszenia. Jest ona obliczana poprzez różniczkowanie wartości wyżej wspomninego ciśnienia.
Odbiorniki ciśnień powietrza, stosowane w nowoczesnych centralach aerometrycznych obliczają dodatkowo wiele innych parametrów lotu, jednakże na tym zakończymy artykuł.
Każda wasza opinia, sugestia czy wskazówka jest dla nas cenna. Zapraszamy do komentowania artykułu.
Źródła
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Pitot-static_system
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_pressure
3. Polak Z, Rypulak A., Awionika, przyrządy i systemy pokładowe