基本介紹
- 中文名：垂直速度表
- 外文名：variometer
描述,目的,總能量補償,
描述
變化計通過檢測高度變化時的氣壓（靜壓）變化來測量高度變化率。可以通過添加大型儲液器（熱水瓶）來構建簡單的變差計，以增加普通飛機爬升率儀器的存儲容量。該儀器採用最簡單的電子形式，由一個通過敏感空氣流量計連線到外部大氣的氣瓶組成。隨著飛機改變高度，飛機外部的大氣壓力改變並且空氣流入或流出空氣瓶以平衡瓶內和飛機外部的壓力。通過兩個自加熱熱敏電阻中的一個的冷卻來測量流動空氣的速率和方向，並且熱敏電阻之間的差異將導致電壓差;這被放大並顯示給飛行員。飛機上升（或下降）越快，空氣流動越快。流出瓶子的空氣表明飛機的高度正在增加。流入瓶子的空氣表明飛機正在下降。
較新的變差計設計使用壓力感測器直接測量大氣的靜壓，並直接根據氣壓的變化檢測高度的變化，而不是通過測量氣流。這些設計往往更小，因為它們不需要空氣瓶。它們更可靠，因為沒有瓶子受到溫度變化的影響，並且連線管中發生泄漏的可能性更小。
上述設計通過在飛機改變高度時自動檢測靜壓的變化來測量高度變化率，被稱為“未補償”變數計。術語“垂直速度指示器”或“VSI”最常用於儀器，當它安裝在動力飛機上時。當儀器安裝在滑翔機或滑翔機中時，最常使用術語“變化計”。
“慣性導聯”或“瞬時”VSI（IVSI）使用加速度計來提供對垂直速度變化的更快回響。
目的
與鳥類和其他飛行動物不同，人類無法直接感知攀爬和下沉率。在變速儀發明之前，滑翔機飛行員發現垂直速率很難精確感知。雖然他們可以很容易地發現垂直速度的突然變化（“在褲子的座位上”），但是他們的感覺不允許他們區分升力和下沉，或者弱升力的強力升力。除非附近有一些明確的固定視覺參考，否則甚至無法猜測實際的爬升/下降速率。靠近固定參考意味著靠近山坡或地面。除了高山作為參照（利用靠近山峰的側面），滑翔機飛行員經常面臨判斷垂直速率的參照物不足的境地。最有用的升力形式（熱力和波浪升力）可以在更高的位置找到，但飛行員很難在不使用垂直速度表的情況下探測或利用它們。 1929年亞歷山大·李皮斯（Alexander Lippisch）和羅伯特·克朗菲爾德（Robert Kronfeld）發明了垂直速度表後，滑翔運動進入了一個新的領域。
變速儀在腳踏發射懸掛式滑翔中也變得非常重要，露天飛行員可以聽到風，但需要變速儀來幫助他或她檢測上升或下沉空氣的區域。在早期懸掛式滑翔中，短距離飛行或靠近山脊升降機的飛行不需要變速儀。但隨著飛行員開始長途飛行，變速計成為關鍵。第一款用於懸掛式滑翔機的攜帶型變速器是Colver Soaring Instruments [4]的Colver Variometer，它將這項運動擴展到越野熱飛行。
總能量補償
然而，隨著滑翔運動的發展，人們發現這些非常簡單的“無補償”儀器有其局限性。滑翔機飛行員真正需要飛翔的信息是滑翔機所經歷的能量的總變化，包括高度和速度。未補償的變化計將簡單地指示滑翔機的垂直速度，從而產生“粘性熱”的可能性，即僅由桿輸入引起的高度變化。如果飛行員拉回操縱桿，滑翔機將上升，但也會減速。但是如果滑翔機在沒有速度變化的情況下上升，這表明真正的升力，而不是“升力”。
補償變數計還包括有關飛機速度的信息，因此使用總能量（潛在和動能），而不僅僅是高度的變化。例如，如果飛行員向前推動操縱桿，在飛機潛水時加速，則未補償的變化計僅指示高度正在丟失。但飛行員可以拉回桿上，再次交換額外的高度。補償變數計使用速度和高度來指示總能量的變化。因此，向前推動桿，潛水以獲得速度，然後再次拉回以恢復高度的飛行員將注意到補償變數計上的總能量沒有變化（忽略由於阻力導致的能量損失）。
