MASURAREA VITEZEI VERTICALE

MASURAREA VITEZEI VERTICALE

LUCRAREA NR.2

1. Scopul lucrarii

Prin realizarea acestei lucrari, se asigura experimentarea metodei barometrice de masurare a vitezei verticale de zbor precum si cunoasterea instalatiilor utilizate in acest scop. Totodata, se asigura formarea deprinderilor practice privind manuirea instaltiilor precum si explicarea erorilor care apar in procedeul de masurare.

2. Partea teoretica a lucrarii

Metode de masurare a vitezei verticale de zbor

Pentru masurarea vitezei verticale a aeronavelor se pot utiliza mai multe metode :

a)      Metoda barometrica - se bazeaza pe legatura dintre presiunea statica p si altitudine. respectiv

(1)

Aceasta metoda mai are la baza si liniaritatea dependentei dintre viteza de curgere a gazelor prin tuburi capilare si caderea de presiune de-a lungul acestora exprimate prin legea lui Hagen - Poiseuille. Aparatul care foloseste aceasta metoda se numeste variometru.

b)      Metode indirecte

- metoda derivarii altitudinii de zbor

- metoda integrarii componentei verticale a acceleratiei

Dintre metodele prezentate anterior in aviatie, cele mai utilizate sunt metoda barometrica si metoda integrarii.

Teoria aproximativa a variometrului

Caracterstica principala a unui variometru este tubul capilar 7 care face legatura intre priza de presiune statica 6 si vasul termostatat realizat de carcasa etansa a aparatului 9. Capsula manometrica e legata direct la presiunea statica prin conducta de pres.8. Daca variometrul e ridicat cu viteza V_v, inaltimea H creste, presiunea p scade, dar presiunea pi din incinta termostata 9 din cauza caderii pe capilarul 7 ramane mai mare decat p, p₁>p. Deci, asupra membranei va actiona presiunea D p = p₁-p>>0, care o va deforma.

La coborare, p>p₁, iar Dp va schimba semnul, astfel incat mecanismul se va deplasa in cazul opus cazului de la urcare. In zbor orizontal p₁=p, deci Dp=0. Rolul vasului termostat este de a mentine temperatura constanta in interiorul aparatului pentru a nu se produce erori. Pentru a deduce caracteristica statica a variometrului se folosesc urmatoarele notatii:

v=volumul carcasei;

l si D =lungimea si diametrul capilarului;

h =coeficient de vascozitate a aerului;

p, g, T= presiunea, greutatea specifica si temperatura aerului din atmosfera;

p₁, g₁ T₁ - presiunea, greutatea specifica si temperatura aerului din carcasa de volum v, de grutate G =v g

Viteza de variatie a greutatii aerului din volumul v este egala cu cantitatea de aer care traverseaza orificiul capilarului in unitatea de timp, adica unde e greutatea specifica aerului din capilar. In acest caz se poate scrie relatia :

Viteza V de curgere aerului prin capilar e data de legea lui Hagen - Poiseuille :

(2)

Considerand v=ct. din (2) si (3) se obtine :

(4)

de unde aplicand ecuatia lui Clapeyron scrisa pentru aerul din carcasa sub forma: se obtine :

(5)

Daca se noteaza cu constanta de timp a vanometrului si cu Dp=p₁-p , ecuatia(5)devine :(6)

iar functia de transfer a variometrului are forma :

adica un element diferentiator de gradul 1.

Cum intrarea p= p(H(t)) din aproximatia Laplace

Pentru T_med.=ct diferentiem presiunea statica, obtinand:

(8)

Din (6) si (8) rezulta:

(9)

unde S_v este coeficientul de amplificare sau sensibilitatea variometrului.

Functia de transfer a variometrului, definita ca raportul dintre marimea de iesire, in cazul nostru variatia presiunii, si cea de intrare, viteza verticala, este :

(10)

adica un element aperiodic cu constanta, de timp t .

Caracteristica statica a aparatului se obtine din (10) daca se ia s =0 :

(11)

Tinand cont de ecuatia gazelor perfecte aplicata aerului din capilar : ecuatia (11) devine

(12)

Facand aproximatia p_c =p si tinand cont ca la etalonarea aparatului in conditii de laborator se poate aproxima T_c = T_v = T_med = T_o atunci caracteristica statica a variometrului (12) devine :

(13)

unde h ₀ este vascozitatea aerului la temperatura T₀.

2.3. Erorile variometrului

Variometrele sunt afectate atat de erori instrumentale, specifice tuturor aparatelor manometrice cu capsula, cat si de erori metodice. Dintre erorile instrumentale caracteristice acestui tip de aparat reamintim eroarea de frecare in lagare care trebuie sa fie cat mai mica. Acest lucru e necesar deoarece presiunea care se masoara Dp e foarte mica (de ordinul zecilor de mml-H₂ O)

Printre erorile metodice cele mai importante sunt:

- erorile datorate inertiei

- erorile datorate variatiei temperaturii

3. Aparatura necesara executarii lucrarii

Se utilizeaza urmatoarele materiale : Instalatia de laborator pt. presiune; Variometrul; Altimetrul; Surse de alimentare de aviatie ; Cabluri de legatura ;

3.1. Descrierea instalatiei de laborator

Instalatia permite verificarea functionarii variometrului se alimenteaza de la tensiuni de aviatie 27 V c.c si 115 V ca. In componenta instalatiei intra urmatoarele parti mai importante :

1 - sursa de alimentare de aviatie 27 V c.c si 115 V ca;

2 - cabluri de alimentare ;

3 - robinet de comanda a presiunii dinamice ;

4 - robinet de comanda a presiunii statice ;

5 - robinet diferential;

6 - Conducta de presiune statica ;

7 - altimetru ;

8 -variometru;

9 conducta de presiune statica

10 - instalatia de masura;

11 - indicator de citire a presiunii(0+200mmHg);

12 - indicator de citire a presiunii (>200mmHg);

- conducta de presiune ;

-pompa de presiune sau vid ;

-cabluri de alimentare

Modul de lucru

-inainte de inceperea lucrului se cupleaza conductele de presiune intre instalatia de

masura si variometru, instalatia de masura si altimetru, respectiv pompa de presiune ;

-se cupleaza cablurile de alimentare la sursa de tensiune fiind atenti la tipul ei;

-se insurubeaza robinetele de presiune ;

-se alimenteaza cu tensiunea din 1 instalatia de masura 8 si pompa de presiune 12 ;

-se aplica presiune asupra altimetrului si variometrului prin actionarea robinetelor

-se masoara cu un cronometru timpul de urcare cu 20 m/s de la 0+1000 m, respectiv de la 1000+2000.

Probleme de studiat

Pe timpul lucrarii se vor executa determinarile :

- cronometrarea timpului de urcare cu 20 m/s de la 0+1000 m, de la 1000+2000 m,respectiv timpul de coborare cu aceeasi viteza pe aceleasi intervale ;

- de ce timpii obtinuti nu corespund intre ei ?

4. Date experimentale si rezultate

4.1. La urcarea cu 20 m/s H [m] T[s] 01000 10000

4.2. La coborare cu 20 m/s H [m] T[s] 20001000 10000

5. Concluzie: