Вариометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Вариометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Вариометр – это измерительный прибор, предназначенный для определения вертикальной скорости полета. Использование устройства позволяет оценивать ускорение при наборе высоты или посадки. Большинство современных приборов способно выполнять и другие функции необходимые для контроля пилотирования.

Сфера использования

Вариометры нашли свое применение в различных сферах. Их используют для определения вертикальной скорости:

  • Самолетов.
  • Вертолетов.
  • Воздушных шаров.
  • Дельтапланов.
  • Космических шаттлов.
  • Боевых ракет.
  • Парашютистов.

Оценка вертикальной скорости позволяет контролировать безопасность пилотирования летательных аппаратов в момент их взлета и посадки. Особенно это важно при завершении полета, поскольку чрезмерное ускорение во время приземления может повлечь столкновение с посадочной полосой.

Variometr 2

Вертикальная скорость важна и при управлении не только моторизированными летательными аппаратами, но и дельтапланами, парапланами, воздушными шарами и парашютами. Данные вариометра позволяют прогнозировать возможность столкновения с воздушными преградами при движении в горной местности. По вариометру определяются критические перегрузки на силовые узлы летательного аппарата.

Наличие вариометра в отдельных случаях позволяет отказаться от более дорогостоящего устройства – альтиметра, используемого для определения высоты. Двигаясь более, чем на 150 м над землей сложно визуально оценивать, что аппарат сдвинулся вверх или вниз, если перемещение было непроизвольным и кратковременным. Контроль по шкале вариометра позволяет вовремя отслеживать такие скачки и выравнивать полет. Кроме этого можно определять, что движение осуществляется точно по горизонтали на одной высоте, если стрелка прибора постоянно показывает на нулевую отметку.

Как устроен вариометр и его возможности

Классическая конструкция вариометра имеет много общего с механическим барометром. Устройство тоже работает на принципе изменения атмосферного давления. Корпус прибора сообщается с окружающей средой через капилляр. При резком изменении высоты летательного аппарата или вертикально движущегося объекта тот переходит в зону с другим давлением. Понижение давления говорит о подъеме прибора вверх, а повышение о снижении высоты вниз.

Ustroistvo variometra

Кинетическая часть устройства переводит в вертикальную скорость ускорение, с которым меняется давление в ту или иную сторону. В зависимости от конструктивных особенностей устройства или его настроек она измеряется в м/сек, м/мин или фут/мин.

Чтобы реализовать идею разности давления на высотах в корпусе устройства предусматривается 2 емкости для воздуха. В одну он проходит беспрепятственно, поэтому давление в коробе соответствует окружающей среде в реальном времени. Во второй емкости имеется маленькое отверстие капилляр. Оно препятствует быстрому прохождению воздуха, поэтому давление в этом резервуаре принимается как эталон. Пока вариометр находится на одной постоянной высоте, условия в обоих коробах одинаковы, поэтому стрелка прибора показывает на нулевую отметку. Если начать менять высоту, то мгновенно создастся разница давления в резервуарах. В зависимости от того какая она, и как быстро произошла, устройство определит скорость спуска или взлета.

Существуют и другие конструкции вариометров. В качестве управляющего стрелкой прибора тела может использоваться мембрана или индикаторные шарики. Кроме механических приборов существуют и электронные устройства, оснащенные экраном вместо циферблата со стрелками. При всей функциональности последних, аэрометрические приборы все же используются практически на всех летательных аппаратах в качестве аварийных. Они не зависят от бортовой сети, поэтому продолжат работу даже в случае перебоев с питанием. Им не нужна батарейка или другое обслуживания, кроме периодической поверки.

Особенности механических вариометров

Механические приборы внешне напоминают автомобильный спидометр или тахометр. При этом их стрелка имеет горизонтальное положение и направляется влево. При горизонтальном лете она указывает на нулевую отметку. В зависимости от направления движения по вертикали она может отодвигаться вверх или вниз. Стандартные устройства имеют шкалу вертикального ускорения до 200 м/сек.

Variometr 3

Часто аэрометрический вариометр имеет на панели вертикальную стрелку обычно желтого цвета. Она указывает на показатель крена летательного аппарата. Это позволяет пилоту не отвлекаться. Глядя на одно устройство при проведении вертикально разворота, он дополнительно контролирует уход в сторону до 45°.

При всей внешней безотказности механических вариометров, возможны условия их повреждения во время полета. Существуют подтвержденные факты оборота стрелки устройства больше размеченной шкалы. Такое случается при попадании легкого самолета в быстрый восходящий поток. Стремительный набор высоты или снижение может вызвать оборот стрелки значительно больше предусмотренного, что повреждает элемент кинематики. В таком случае вариометр подлежит обязательной замене. Если же случится оборот стрелки с небольшим выходом за радиус шкалы, то это не несет никакой опасности для пружин и рычагов внутреннего механизма. После прекращения вертикального ускорения аппарата она вернется в нормальное положение.

Особенности электронных устройств

Если для механического вариометра является нормой наличие стрелки показателя крена, то у электронных приборов базовый функционал еще более широкий. Такие устройства, особенно автономные, которые не предназначены для установки в приборную панель летательного аппарата часто имеют:

  • 2 независимые аэрометра (механический и цифровой).
  • 3 альтиметра.
  • Барометр.
  • Термометр.

Портативный электронный вариометр способен сохранять данные скорости по 50-100 последним полетам. Более универсальные устройства наделены и другими функциями, такими как GPS.

Variometr 4

Виды вариометров по функционалу и способу исполнения

Самый бедный функционал имеют вариометры для установки в приборную панель летательных аппаратов. Они имеют свой особенный форм-фактор и размер. Обычно нужно, чтобы при разработке вертолета или самолета заранее конструктивно предусматривалась установка определенного вариометра.

Переносные приборы, предназначенные для использования в летательных аппаратах без встроенной измерительной техники условно можно разделить на 3 группы:
  1. Акустические.
  2. С экраном.
  3. С GPS.
Акустические

Звуковой вариометр часто называют «пищалка». Это самое простое электронное устройство, сообщающее об изменении высоты. Оно не имеет дисплея. В результате вертикального ускорения прибор создает звуковой сигнал. Чем выше скорость, тем чаще повторение звуков и их тональность. Сигнал подъема и снижения отличается.

Akusticheskie variometry

Порог срабатывания устройства на набор высоты и снижение отличается. Обычно сигнал при снижении возникает при ускорении свыше -2,5 м/сек. При наборе высоты прибор реагирует на скорость 0,3-0,5 м/сек. Такие вариометры редко предусматривают возможность регулировки чувствительности срабатывания. Поэтому важно сразу выбирать прибор с подходящими параметрами.

Несмотря на малый функционал и отсутствие дисплея, в целях безопасности устройство может отслеживать уровень зарядки батарейки. При включении в зависимости от производителя оно сообщает одним или двумя звуковыми сигналами о состоянии источника питания. Если устройство молчит, то батарейку нужно поменять.

Недостаток акустического вариометра не только в малой функциональности и отсутствии возможности определения точной скорости, но и затруднениях использования. Применяя прибор на планере или другой пилотируемой технике при сильных ветровых порывах сложно услышать сигнал. Его рекомендуют размещать поближе к уху.

С экраном

Оснащенный дисплеем вариометр дороже акустического в 3-4 раза. Это устройство помимо звукового оповещения выводит на экран цифровые показатели скорости. Нередко даже приборы с монохромным дисплеем имеют встроенный альтиметр (устройство определения высоты полета) и могут выводить график изменения высот. Дисплеи таких устройств имеют антибликовое покрытие, что нужно для нормального считывания данных под ярким солнечным светом.

Variometry s ekanom

В вариометрах такого класса имеется цифровой и аналоговый датчик. Это позволяет контролировать точность по двум показателям. Однако диапазон цифрового устройства в несколько раз выше. При несовпадении данных с двух датчиков прибор создает звуковой сигнал об ошибке, что дает понять об опасности доверия к получаемым данным.

С GPS

Вариометры с GPS отличаются от аналогов с дисплеем наличием встроенного навигатора. Это позволяет автоматически составлять карту полета, определять пройденное расстояние. Многие приборы позволяют отслеживать текущее местонахождение в реальном времени. На корпусе устройства может иметься кнопка SOS для подачи сигнала бедствия на ранее запрограммированный адрес электронной почты или номер.  Нередко такие приборы сами загружают данные о маршруте и изменениях высоты полета в личный кабинет на сервере производителя, откуда их можно скопировать для внесения в статистику.

Variometry s GPS

По сути это уже не просто вариометр, а целый полетный компьютер. Он может иметь возможность настройки дисплея для вывода только интересующих замеров. Такие устройства пользуются спросом при пилотировании не моторизированных аппаратов.

Похожие темы: