Jak zmierzyć wysokość samolotu i dlaczego mierzymy ją barometrem?
Film powstał dzięki życzliwości Szkoły Lotniczej Embry-Riddle Aeronautical University. Zapraszam do obejrzenia oryginalnej wersji anglojęzycznej.
https://www.youtube.com/watch?v=kdFGbUouE_4&t=354s
Zapraszam na nasz fanpage na FB:
https://www.facebook.com/AwiacjadlaKazdego
Lotnicze przyrządy ciśnieniowe to wysokościomierz, prędkościomierz i wariometr. Informują one pilota jak wysoko się znajduje, jak szybko leci i jak szybko wznosi się lub zniża.
Najprostszym ze wszystkich przyrządów ciśnieniowych jest wysokościomierz, który wskazuje wysokość samolotu. Wewnątrz przyrządu znajduje się puszka aneroidowa, która rozszerza się i kurczy pod wpływem ciśnienia. Ruch puszki za pomocą przekładni i połączeń mechanicznych przenoszony jest na wskazówki widoczne na przyrządzie, które wskazują wysokość. Gdy samolot zniża, dzieje się odwrotnie. Gdy samolot zniża, rosnące ciśnienie statyczne powoduje wepchnięcie powietrza do wnętrza przyrządu i ściskanie puszki aneroidowej aż do wyrównania ciśnień. Następnie połączenia mechaniczne obracają wskazówki, aby pokazały mniejszą wysokość.
Wysokościomierz posiada trzy wskazówki odpowiadające wartościom: 10 tys., tysiąc oraz 100 stóp. Obracają się one zgodnie ze wskazówkami zegara lub przeciwnie, aby wskazać odpowiednią wysokość. Większość wysokościomierzy w małych samolotach pracuje w zakresie do 20 tysięcy stóp, aczkolwiek te samoloty zwykle nie mogą latać tak wysoko. Spójrzmy na przykładowe wskazania wysokości: 3000 stóp, 8,400 feet, 12,000 feet, 5,280 feet. Wysokościomierz to tak naprawdę czuły barometr. Nie dlatego, że trzeba go ciągle przytulać, ale dlatego, że można ustawić bieżące ciśnienie odniesienia, ponieważ ciśnienie w danym miejscu nigdy nie jest stałe. Zwykły barometr zawsze generowałby błędy. Na szczęście pilot może temu zaradzić. Gdy pilot zna bieżące ciśnienie atmosferyczne znane jako ustawienie wysokościomierza, wystarczy, że obróci pokrętło z lewej na dole przyrządu i ustawi odpowiednią wartość w okienku, nazywanym okienkiem Kollsmana. To uzgadnia położenie mechanizmów wewnątrz i przyrząd wskazuje poprawnie. Uzgodnienie to dokonuje się poprzez obrót całego mechanizmu.
Kolejnym przyrządem używającym informacji wyłącznie z portu ciśnienia statycznego jest wariometr. Wariometr między prędkość pionową samolotu w stopach na minutę. Określa ją porównując bieżące ciśnienie z ciśnieniem sprzed kilku sekund. Wewnątrz wariometru znajduje się puszka membranowa połączona mechanicznie ze wskazówką przyrządu. Puszka ma bezpośrednie połączenie z portem ciśnienia statycznego, co oznacza, że ciśnienie w jej środku odpowiada ciśnieniu otoczenia samolotu. Obudowa wariometru jest również połączona z portem ciśnienia statycznego, ale połączenie to jest zawężone przez kapilarę. Ta rurka włosowata spowalnia tempo zmian ciśnienia wewnątrz obudowy. Gdy samolot wznosi lub zniża, ciśnienie w puszce membranowej zmienia się natychmiast, a ciśnienie w obudowie z opóźnieniem. To skutkuje różnicą ciśnień. Ta różnica ciśnień generuje wskazania przyrządu. Pamiętaj jednak, że potrzeba kilka sekund, aby odczyt był dokładny, więc miej świadomość pewnego opóźnienia wskazań. Spójrzmy jak to działa: załóżmy, że lecisz na wysokości 3000 stóp. Ciśnienie w puszce membranowej i w obudowie jest równe, więc wariometr wskazuje 0. Jeśli samolot zacznie wznosić, ciśnienie w puszce spada, a w obudowie spada z opóźnieniem. Skutkuje to wyższym ciśnieniem w obudowie niż w puszce. To wyższe ciśnienie ściska puszkę i generuje wskazanie prędkości wznoszenia. Gdy samolot przejdzie do lotu poziomego, ciśnienie w obudowie w końcu wyrówna się z ciśnieniem w puszce i wariometr znów pokaże 0.
Następnie ciśnienie to wysyłane jest do prędkościomierza i podobnie jak poprzednio trafia do puszki membranowej. Im większe ciśnienie, tym bardziej puszka rozszerza się, więc puszka rozszerza się wraz ze wzrostem prędkości. Następnie poprzez połączenia mechaniczne, wskazówką obraca się i wskazuje odpowiednią prędkość. Ale co z ciśnieniem statycznym zapytasz? Pamiętasz, jak ciśnienie atmosferyczne zmienia się wraz z wwysokością? A zatem, jeśli to nie byłoby uwzględnione, prędkościomierz pokazywałby różne prędkości na różnych wysokościach, pomimo tego, że samolot poruszałby się z tą samą prędkością. Aby to uwzględnić port ciśnienia statycznego połączony jest z obudową prędkościomierza otaczając puszkę ciśnieniem statycznym. To pozwala odjąć wartość ciśnienia statycznego od ciśnienia zmierzonego przez rurkę pitota, czyli pozostawić samo ciśnienie dynamiczne, które wskazywane jest na przyrządzie jako prędkość. Dzięki takiemu rozwiązaniu prędkościomierz wskazuje poprawną prędkość bez względu na wysokość samolotu.