Variometrul este un aparat de bord care măsoară viteza de urcare sau de coborâre a aeronavei. Pentru pilotul planorist acest instrument are o importanță deosebită deoarece în baza acest or indicații va exploata curentul ascendent. Constructiv variometrele poti fi cu capsulă, cu paletă sau variometre electrice/electronice. Fig 3.8 – Tipuri de variometre
Variometrul cu capsulă
Variometrul cu capsulă este confecţionat dintr-o carcasă de aluminiu sau ebonită [1], o capsulă manometrică [2], un sistem de pârghii [3], un ac indicator [4] şi un termos [5]. Termosul este legat de capsulă prin intermediul unei conducte care are un orificiu capilar [6]. Termosul are rolul de a mări, cu capacitatea sa, volumul capsulei deschise. Se foloseşte termosul pentru ca această mărire de volum să fie influenţată cât mai puţin de variaţiile de temperatură ale mediului exterior.
Fig 3.9 – Schema de functionare a variometrului cu capsula Funcţionare: în cazul zborului orizontal, presiunea din carcasă va fi egală cu presiunea din termos-capsulă, acest echilibru fiind realizat prin intermediul tubului capilar. În această situaţie acul va indica 0 m/s. În momentul când planorul va începe să urce, presiunea static ă va scădea, fapt care va duce la o scădere a presiunii din carcasă faţă de presiunea din capsula-termos. Acest fapt va determina deformarea capsulei şi respectiv transmiterea acestei deformări acului indicator. În acelaşi timp, prin spaţiul capilar presiu nile caută să se egalizeze, dar aceasta se va realiza cu o anumită întârziere.
Dacă planorul urcă cu o viteză constantă, presiunea din carcasă scade continuu, dar în acelaşi timp prin tubul capilar va exista o tendinţă de egalizare a acestor presiuni. Din acest motiv capsula va rămâne cu o deformare constantă deoarece la un moment dat variaţia de presiune din carcasă devine egal ă cu variaţia de presiune din capsula-termos datorită tubului capilar. Această deformare este cu atât mai mare cu cât viteza de urcare este mai mare. În momentul când urcarea va înceta, presiunile din carcasă şi capsula-termos se vor egaliza prin tubul capilar, cu o oarecare întârziere, iar acul va reveni la "0".
Din cauza acestui fenomen indicaţiile variometrului au o întârziere de câteva secunde. La coborâre fenomenul se produce în mod similar, capsula se va contracta datorită faptului ca presiunea din carcasă (Ps) este mai mare decât presiunea din capsula-termos, şi în acest caz va exista tendinţa de egalizare prin intermediul tubului capilar.
Variometrul cu paletă
Variometrul cu paletă este construit din următoarele elemente: - carcasă în care se mişcă o-paletă (1), care transmite mişcarea unui-ac indicator (4); - paletă (2); - ac indicator (3); - scală gradată(5); - termos; - spaţiul capilar care preia rolul tubului capilar. Acesta este spaţiul dintre carcasă şi paletă(6). Fig 3.10 – Schema de funcționare a variometrului cu paletă Funcţionarea este asemănătoare cu a variometrului cu capsulă. Astfel dacă aeronava urcă, presiunea în spaţiul II va fi mai mică decât presiunea din spatiul I-termos şi sub efectul acestei diferenţe de presiune, paleta se va deplasa. Această deplasare va fi transmisă acului indicator care ne va arăta valoarea urcării.
Totodată există tendinţa de egalizare a presiunilor prin spaţiul capilar (spațiul dintre paletă şi carcasă). Când urcarea va înceta, presiunile se vor egaliza prin spaţiul capilar şi acul va reveni la poziţia 0 (m/s). În cazul urcărilor cu viteze mai mari de 5 m/s, variometrul nu se va defecta deoareace paleta se va lipi de suport, presiunile din termos şi exterior egalizându-se direct. În momentul când scade viteza de urcare, paleta se va dezlipi de suport datorită cuplului asigurat de către resortul spiral şi va indica din nou viteza de urcare în domeniul 0-5 m/s.
Acest tip de variometru este folosit pe planoare pentru exploatarea curen ților ascendenți, fiind mai precis şi mai sensibil (scala totală este de 5 m/s).
Variometrul electric
La toate variometrele clasice există întârzieri în indicaţii din cauza spaţiului capilar. Pentru a se elimina aceste întârzieri a fost conceput variometrul electric. La baza funcţionării acestui instrument stă principiul măsurării vitezei maselor de aer pr in metoda firului incandescent. Un fir foarte subţire de platină este încălzit electric, curentul de aer a cărui viteză se măsoară răceşte firul şi prin aceasta îi schimbă rezistenţa electrică. Acest tip de variometru este folosit la scar ă largă în echipar ea multor planoare de perfomanță, deoarece este foarte precis și are întârzieri aproape inexistente. Unele variometre sunt mixte; exemplu: exteriorul variometrului este mecanic, cu ac, iar în interiorul cadranului există un ecran digital pentru afișarea valorilor. Fig 3.11 – Variometrul electric de tipul LX V80
Variometrul de energie totală (VET)
Variometrele normale au un mare dezavantaj şi anume îşi modifică indicaţia în funcţie de viteza de zbor, adică indică şi urcările sau coborârile datorate mişcărilor manşei fa ță-spate. Pentru exploatarea în căminul termic este important să citim pe variometru numai valoarea curentului ascendent în diferite puncte ale spiralei. Dacă analizăm un zbor cu variometrele normale, vom vedea că pilotul care execută u n salt si va întâlni o ascendenţă, va trage de manşă pentru a putea să execute spirale mai strânse şi să zboare în căminul termic în zona de viteză care asigură înfundarea minimă.
În acel moment şi variometrul va indica urcare ( din cauza atât cabrajului planorului cât şi a urcării în căminul ascendent), fapt care va duce în eroare pilotul planorist cu privire la valoarea reală a ascendenței. VET caută să elimine această deficienţă a variometrului normal. Denumirea acestui instrument vine de la faptul că urmareşte modificările de energie totală ale aeronavei. Când planorul intră într-un curent ascendent, el poate câştiga energie potenţială, fără a modifica energia cinetică, iar în acest c az va creşte energia totală. În planorism tocmai această modificare de e nergie totală este esen țială, datorată curentului ascendent sau descendent.
La mişcările manşei față-spate, VET nu va indica viteza de urcare sau coborâre: La variometrul de energie totală, faţă de variometrul normal trebuie să i se aplice diferenţa dintre presiunea statică şi cea dinamică. Această soluţie se poate obţine prin doua metode: 1. Prin folosirea unei capsule de compensare Variometrul clasic este legat la presiunea statică şi la termos. Paralel cu termosul este legat la capsulă de compensare prevăzută cu membrană elastică. Membrana este astfel construită ca la variaţia presiunii totale să-şi schimbe volumul, mărind presiunea în termos în mod egal cu creşterea presiunii statice.
Astfel, dacă împingem de manşă, planorul coboară, creşte presiunea static ă, dar în acelaşi timp creşte şi presiunea total ă (creşte presiunea dinamic ă datorită m ăririi vitezei). La creşterea presiunii totale membrana se va deforma şi va mări presiunea din termos cu o cantitate egală cu creşterea presiunii statice. În cazul acţionării manşei spre înapoi fenomenele se produc în sens invers. În momentul când planorul urcă în curent ascendent, presiunea statică va scădea, dar presiunea dinamică va rămâne constantă. În felul acesta membrana de compensare nu se va deforma, iar variometrul va indica urcare datorită scăderii presiunii statice.
Această indicaţie este tocmai valoarea curentului ascendent. 2. Prin folosirea cu prizei de depresiune (tub Braunschweich) În acest caz cuplarea prizei de presiune statică a variometrului normal se va face la o priză de depresiune (tub Braunschweich). La o creştere suplimentară a vitezei, va rezulta o creştere suplimentară a depresiunii care va fi egală şi de sens contrar creşterii de presiune statică, datorată înfundării suplimentare prin picaj. La acţionarea manşei spre înainte va creşte viteza. În acelaşi timp, din cauza înfundării suplimentare, va creşte şi presiunea statică.
La această priză, creşterea presiunii statice este anulată de către su cţiunea dinamică generată de priza de depresiune. Acest lucru face ca presiunea să rămână constantă, deci variometrul nu va arăta coborâre. Acelaşi fenomen se va întâmpla şi la acţionarea manşei spre înapoi. În momentul când planorul urcă într-un curent ascendent, presiunea statica va scădea în timp ce sucţiunea dinamică generată de priza de depresiune va rămâne constantă. Această scădere a presiunii statice va face ca variometrul să indice urcare. Indicaţia variometrului va fi direct proporţională cu valoarea curentului ascendent.
Fig 3.12 – Schema unui variometru cu paletă legat la priza de depresiune (tub Braunschweich)