[2] Wariometr jest przyrządem mierzącym prędkość pionową samolotu, czyli prędkości wznoszenia lub opadania.
Jest to bardzo ważny parametr lotu, szczególnie podczas lądowania. Istnieje kilka metod pomiaru omawianej prędkości. Skupimy
się na jednej, mianowicie na różniczkowaniu
ciśnienia statycznego.
Różniczkowanie to wyznaczanie przyrostu pewnej wielkości
(mówiąc nieoficjalnie). Prędkość mówi nam, o ile wzrośnie przebyta droga w
określonym czasie. Przykładowo, jadąc z prędkością 50 km/h oczywistym jest, że
za godzinę przejedziemy dokładnie 50
km .
Skoro wartość ciśnienia statycznego jednoznacznie określa wysokość lotu, zatem mierząc zmianę
tego ciśnienia (a zatem wysokości) w danym czasie możemy określić prędkość
wznoszenia lub opadania. W klasycznym wariometrze, różniczkowanie
przeprowadzane jest metodą pneumatyczno – mechaniczną (taka dziwna nazwa, którą
nie konieczne trzeba pamiętać).
Ideę przedstawia rysunek 1.
 |
| Rys. 1 - schemat działania wariometru [1] |
Ciśnienie statyczne
doprowadzane jest do puszki różnicowej
oraz do szczelnej obudowy przyrządu poprzez kapilarę. Lecąc na stałej wysokości ciśnienie w obudowie i w puszce
jest równe. Puszka nie odkształca się, a wskazówka jest ustawiona na wartości
0. Samolot zmniejsza wysokość. Ciśnienie
statyczne zwiększa się. Powietrze o ciśnieniu atmosferycznym na danej
wysokości jest dostarczane do puszki bez opóźnienia, natomiast ciśnienie w
obudowie wyrównuje się wolniej, gdyż powietrze przepływa przez cienką kapilarę.
Wyobraźmy sobie następującą sytuację: mamy dwa pojemniki ze
sprężonym powietrzem. Jeden z nich posiada zawór o bardzo małej średnicy (kilka
milimetrów), natomiast z drugim pojemniku jest on zdecydowanie większy (kilka
centymetrów). Otwierając zawór o większej średnicy, ciśnienie w pojemniku
wyrówna się niemalże natychmiast (przyjmując odpowiednią wartość ciśnienia
początkowego). Otwierając z kolei drugi, mniejszy zawór, ciśnienie będzie
wyrównywać się powoli.
Taka sytuacja występuje podczas wyrównywania się ciśnień w puszce różnicowej i obudowie. Podczas
zmiany wysokości ciśnienie w obudowie jest niższe niż w puszce podczas
zmniejszania wysokości, ponieważ ciśnienie w obudowie wyrównuje się wolniej.
Wartość różnicy jest zależna od prędkości
opadania. Różnica ta powoduje odkształcenie puszki i przemieszczenie się
dźwigni a tym samym wskazówki przyrządu. Po zatrzymaniu się samolotu na niższej
wysokości, ciśnienia wyrównują się i wskazywana
wartość prędkości wynosi 0.
Współczesne
wariometry wykonują różniczkowanie
numerycznie. Co pewien czas (rzędu dziesiątych lub setnych części sekundy)
mierzone jest ciśnienie statyczne. Od aktualnego pomiaru odejmowany jest
poprzedni. Wartość ta dzielona jest przez dobrany skok czasowy i w ten sposób
obliczona zostaje aktualna wartość prędkości pionowej samolotu.
Źródła:
1. http://heading.pata.pl/wysok1.htm
2. www.pzl.com.p