Strumenti a capsula

[julian]

Salve a tutti!!!! è un casino che non scrivo sul forum, ho avuto un po di problemi..... cmq volevo farvi una domanda riguardanti gli strumenti a capsula e il loro funzionamento... Grazie anticipatamente!

[Gabry]

Gli strumenti a capsula se non mi sbaglio sono quegli strumenti che contengono al loro interno una scatola, che a sua volta contiene una capsula, che al variar della pressione e della temperatura, diminuisce o aumenta proporzionalmente di volume.

Gli strumenti che utilizzano la capsula sono l'altimetro, il variometro e l'anemometro se non mi sbaglio. Inoltre la scatola che contiene la capsula ha praticato un piccolo forellino.

 

 

Spero di esserti stato utile.

 

Ciao e a risentirci.

[julian]

Grazie!!!!!!!

Solo una cosa, gli strumenti a capsula se non erro sono collegati al tubo di pitot ma cm è possibile avere una misurazione precisa sullo strumento??

mi spiego meglio: il tubo di pitot è un particolare tubo di flusso avete due aperture una per la pressione dinamica e una per quella statica, ma se nel caso io sto volando ed ad esempio una massa d'aria investe il mio aereo frontalmente i miei strumenti segnaranno male??? Quali sn i metodi per correggere tali errori? (sempre se ce ne sono)

[grissom]

Prima una piccola correzione: dire che il Pitot è un tubo di flusso è sbagliato, perchè un tubo nel senso di "pezzo di materiale con foro assiale" e un tubo di flusso sono completamente diversi

 

Comunque gli strumenti a capsula forniscono solo l'indicazione relativa aereo-aria, ad esempio l'anemometro non fornisce la Ground Speed cioè l'effettiva velocità dell'aereo rispetto al suolo (che è quella utile per fare i calcoli di navigazione).

 

Per ottenere quella penso che l'unico metodo utilizzabile sia un sistema di radionavigazione oppure un GPS. Con gli strumenti a capsula non puoi.

 

Quindi ci dirai: "Oh accidenti! ma allora cosa mi serve a fare la velocità indicata dall'anemometro?". Quella è legata alle prestazioni del tuo velivolo: definire se ti stai avvicinando allo stallo, se sei in una situazione pericolosa per il velivolo perchè sei vicino alla VNE, se stai volando nel punto ottimale del tuo inviluppo di volo etc etc.

[julian]

Grazie tante grissom!!!

[Captor]

Per ottenere quella penso che l'unico metodo utilizzabile sia un sistema di radionavigazione oppure un GPS. Con gli strumenti a capsula non puoi.

Confermo Grissom, mediante "air data computer" (o regoli calcolatori), puoi passare in volo da IAS (Indicated Air Speed) a TAS(True Air Speed), ma non alla GSP(Ground Speed), quanto non puoi correggere l'effetto del vento. Per fare ciò usi GPS e simili..

[Gabry]

Io l'unico tubo di pitot che ho mai potuto toccare è stato quello del mitico cessna c-172 e quelli dell'EFA. Che forse non sono proprio tubi di pitot, che si trovano leggermete dietro alle alette anteriori. Che emozione quando apre con i post bruciatori, io l'ho filmato con la cinepresa e non mi sono potuto sorreggere, ma vi assicuro che quando li accende, comincia a tremarti lo stomaco, e sembra che ci sia un terremoto. E' incredibile la potenza sprigionata da quei motori...Comunque, per evitare l'OT io l'ho studiato all'inizio dell'anno il tubo di pitot, il fatto che se una presa è ostruita si può rompere il vetrino dello strumento a capsula per la pressione, ma è una cosa che non ho mai capito molto bene fino a qualche mese fa.

[Maverick1990]

ma forse tu volevi sapere qualcosa di più sul tubo di pitot a capsula? Insomma quello meccanico?

[julian]

In fine il tubo di pitot è una sonda posta su di un aereo che rileva la pressione esterna e quella di impatto, e mediante l'altimetro, variometro e anemometro ci indica le rispettive grandezze..... Ma cm funzionano questi strumenti a livello meccanico?

[grissom]

Anzitutto tutti questi strumenti sono detti "a capsula" perchè il loro "core" è la cosiddetta capsula aneroide. La capsula aneroide è una capsula di metallo corrugato che è libera di dilatarsi seguendo le variazioni della pressione della camera in cui è inserita rispetto alla pressione al suo interno.

 

ALTIMETRO: la capsula è in un ambiente alla pressione esterna tramite una presa di pressione statica (eventualmente due simmetriche per bilanciare errori di rilevamento). L'andamento della quota con la pressione è non lineare ma negli altimetri viene linearizzato tramite un apposito cinematismo (questo permette al pilota di avere una visualizzazione su scala uniforme)

 

ANEMOMETRO: l'interno della capsula è collegato alla presa di pressione totale sul Pitot mentre l'ambiente in cui è inserita è collegato alla presa statica. In questo modo questo barometro fornisce una lettura differenziale che, tramite i soliti cinematismi e opportune riscalature del quadrante fornisce la velocità relativa all'aria. Questo strumento è affidabile in regime incomprimibile, ie Ma<0.3 circa.

 

VARIOMETRO: la capsula è collegata all'interno alla presa statica. Un condotto di dimensioni molto minori di quello che collega statica e capsula mette in comunicazione l'interno della capsula all'ambiente dove la capsula stessa si trova. Questo permette di introdurre un ritardo tra l'adattamento della pressione della camera rispetto alla statica vera presente all'esterno (praticamente nella capsula hai l'informazione di pressione attuale, nella camera quella "un po' prima"). La misura differenziale fornisce un incremento di pressione, quindi significa che l'aereo sta variando di quota con una certa velocità, che è quella poi leggibile sullo strumento.

 

Spero di essere stato chiaro, tempestami pure di domande comunque

ciao

[Gabry]

Anzitutto tutti questi strumenti sono detti "a capsula" perchè il loro "core" è la cosiddetta capsula aneroide. La capsula aneroide è una capsula di metallo corrugato che è libera di dilatarsi seguendo le variazioni della pressione della camera in cui è inserita rispetto alla pressione al suo interno.

 

ALTIMETRO: la capsula è in un ambiente alla pressione esterna tramite una presa di pressione statica (eventualmente due simmetriche per bilanciare errori di rilevamento). L'andamento della quota con la pressione è non lineare ma negli altimetri viene linearizzato tramite un apposito cinematismo (questo permette al pilota di avere una visualizzazione su scala uniforme)

 

ANEMOMETRO: l'interno della capsula è collegato alla presa di pressione totale sul Pitot mentre l'ambiente in cui è inserita è collegato alla presa statica. In questo modo questo barometro fornisce una lettura differenziale che, tramite i soliti cinematismi e opportune riscalature del quadrante fornisce la velocità relativa all'aria. Questo strumento è affidabile in regime incomprimibile, ie Ma<0.3 circa.

 

VARIOMETRO: la capsula è collegata all'interno alla presa statica. Un condotto di dimensioni molto minori di quello che collega statica e capsula mette in comunicazione l'interno della capsula all'ambiente dove la capsula stessa si trova. Questo permette di introdurre un ritardo tra l'adattamento della pressione della camera rispetto alla statica vera presente all'esterno (praticamente nella capsula hai l'informazione di pressione attuale, nella camera quella "un po' prima"). La misura differenziale fornisce un incremento di pressione, quindi significa che l'aereo sta variando di quota con una certa velocità, che è quella poi leggibile sullo strumento.

 

Spero di essere stato chiaro, tempestami pure di domande comunque

ciao

quello che in grande linea ho detto io....ma che non sapevo spiegare specificatamente...

[Maverick1990]

ANEMOMETRO: l'interno della capsula è collegato alla presa di pressione totale sul Pitot mentre l'ambiente in cui è inserita è collegato alla presa statica. In questo modo questo barometro fornisce una lettura differenziale che, tramite i soliti cinematismi e opportune riscalature del quadrante fornisce la velocità relativa all'aria. Questo strumento è affidabile in regime incomprimibile, ie Ma<0.3 circa.

Qua una precisazione: i soliti cinematismi non sono altro che la differenza tra pressione totale e statica ricavandone così la pressione dinamica dalla quale ancora si estrapola il fattore velocità

 

Pd= pressione dinamica = Ptotale-Pstatica= 1/2 * ro * V^2

 

e qui due due domande

VARIOMETRO: la capsula è collegata all'interno alla presa statica. Un condotto di dimensioni molto minori di quello che collega statica e capsula mette in comunicazione l'interno della capsula all'ambiente dove la capsula stessa si trova. Questo permette di introdurre un ritardo tra l'adattamento della pressione della camera rispetto alla statica vera presente all'esterno (praticamente nella capsula hai l'informazione di pressione attuale, nella camera quella "un po' prima"). La misura differenziale fornisce un incremento di pressione, quindi significa che l'aereo sta variando di quota con una certa velocità, che è quella poi leggibile sullo strumento.

 

1) cosa è un variometro?

2) a quale camera fai riferimento?

[grissom]

Qua una precisazione: i soliti cinematismi non sono altro che la differenza tra pressione totale e statica ricavandone così la pressione dinamica dalla quale ancora si estrapola il fattore velocità

 

Pd= pressione dinamica = Ptotale-Pstatica= 1/2 * ro * V^2

 

La differenza è l'operazione che viene svolta dai cinematismi, effettivamente non so come sia fatto il cinematismo interno che permette alla lancetta dello strumento di "seguire" la variazione di volume della capsula.

 

1) cosa è un variometro?

 

E' lo strumento che indica la velocità verticale dell'aereo

 

 

2) a quale camera fai riferimento?

 

La camera è l'ambiente in cui è inserita la capsula

 

ciao

[Maverick1990]

la velocità verticale?? sarebbe una sorta di velocità di salita? è la prima volta che ne sento parlare!!

[grissom]

Non esattamente una velocità di salita...

 

La velocità è un vettore nello spazio, quindi ha componenti su 3 assi (in 3 direzioni). La componente ortogonale al suolo è la velocità verticale.

 

In pratica è la velocità con cui l'aereo cambia quota: se è 0 sei in volo orizzontale uniforme, se è negativa stai scendendo se è positiva stai salendo.

[julian]

Io so che tt gli strumenti a capsula vengono tarati a seconda della pressione e da quello che vogliamo sapere... Come avviene la taratura???

[Maverick1990]

inbase alle formule dell'aria tipo...

[julian]

in che senso??? cioè le formule dell' aria tipo riguradano un aria ideale ( inesistente) cs che ad un pilota non interessano..

[Takumi_Fujiwara]

Una domanda un po Ot sulle sonde dinamiche.

 

Sapevo che f117 aveva 4 sonde e poi faceva la media dei dati ottenuti per ottenere un valore affidabile (a quanto sembra i requisiti stealth implicano l'assenza di tubi di pitot normali se ho capito bene)

 

 

Ma nel b2 per quanto ho potuto occhieggiare nelle foto non ho mai visto niente di simile.Sospetto che siano sulla pancia,ma cmq non si vede sporgere niente.

Voi sapete (nel limite del segreto militare ovviamente) qualcosa al riguardo?Come ottiene i dati vel,quota ecc?

 

(e tra parentesi.Ma un buon accelerometro sui 3 assi non permette di calcolare già queste grandezze?L'uso di queste sonde è necessario per avere un riscontro "reale" che un sensore inerziale non può avere?)

 

 

Grazie,ciao a tutti!

[grissom]

Dunque le tarature so per certo che ci sono per l'altimetro. L'anemometro NON ha delle tarature ma fornisce un dato che viene successivamente "corretto". Per il variometro non ho informazioni in merito e mi rimetto alla clemenza dei più esperti

 

ALTIMETRO

Partiamo dalla taratura dell'altimetro. Problema: l'altrimetro come giustamente detto da Maverick1990 basa il suo funzionamento sulle funzioni dell'aria tipo. Il "giorno tipo ISA", passatemi il nome, è una condizione atmosferica che non è possibile trovare tutti i giorni a tutte le ore in tutta la Terra, ovviamente. Così si rende necessario "azzerare" l'altimetro durante il funzionamento. Al contrario, si suppone che l'andamento delle grandezze tarmodinamiche dell'atmosfera sia comunque regolato dalla legge dell'ISA. In sostanza si cambiano solo le condizioni al contorno.

 

Le possibili tarature sono tre:

QFE: l'altimetro viene azzerato rispetto alla pressione rilevata dal barometro della torre di controllo del campo su cui si vuole atterrare (necessario il collegamento radio, ovviamente). In questo modo l'altimetro mostra l'altezza rispetto alla pista e quindi a terra indicherà un rassicurante 0

QNH: l'altimetro è azzerato sulla pressione che è letta al livello del mare in quel momento. Ora l'altimetro mostra una vera e propria altezza "sul livello del mare" e in pista indicherà l'altezza geografica dell'aeroporto.

QNE: l'altimetro è azzerato sui 1013.25mb come se si fosse in un giorno ISA. Questa regolazione è utile per la separazione dei flight level: tutti gli aerei che transitano nella stessa zona hanno lo stesso riferimento e quindi possono mantenersi ben spaziati in altezza.

 

Nell'aviazione civile è utilizzato il QNH nell'aera dell'aeroporto e (suppongo) la regolazione QNE nelle aerovie.

Nota di colore: come mai queste sigle? Vorranno dire qualcosa? NO! O meglio non sono acronimi. Sono infatti sigle del cosiddetto Codice Q usato nelle radiocomunicazioni e in telegrafia in comunicazioni marittime e aeronautiche, nonchè da noi radioamatori per la sua praticità....a parte impararsi a memoria sigle scollegate dal loro significato (eg: QNH=luogo in cui mi trovo, QRT=chiudo la trasmissione/collegamento)

 

ANEMOMETRO

Come detto sopra qui non si tratta di una regolazione ma di una rielaborazione dei dati letti sul quadrante dell'anemometro.

Si parla quindi di Indicated Air Speed (IAS) per il valore che viene letto direttamente dallo strumento.

Una prima tabella permette di correggere questo valore (che sarebbe lo stesso a tutte le quote visto che viene da una differenza di pressione statica e dinamica considerando la densità costante) ottenendo la CAS (Calibrated Air Speed).

La correzione IAS->CAS coinvolge gli errori di comportamento dello strumento, in particolare dell'errore di posizione.

Una volta ottenuta la CAS con un'altra tabella si passa alla EAS, introducendo la dipendenza dalla quota: la EAS è la velocità a cui il velivolo dovrebbe volare a quota 0 in condizioni ISA per ottenere la pressione dinamica che legge a quella quota. In questo caso la correzione riguarda la compressibilità dell'aria.

L'EAS è quella che si usa nei calcoli aerodinamici e di prestazioni.

Dall'EAS si risale quindi alla TAS: True Air Speed. La TAS si ottiene dalla definizione di EAS: si uguagliano le pressioni dinamiche in quota e al suolo considerando le densità note da funzione ISA e come velocità al suolo la EAS. Da quella relazione si ricava il coefficiente che lega EAS e TAS.

La True Air Speed è la velocità relativa aria-velivolo.

 

Spero di essere stato più utile che noioso

ciao

[julian]

Grazie! Interessantissimo! altro che noioso!