Weryfikacja jakości działania sondy TEK

[Pitlab]

W sobotę korzystając z pięknej pogody zrobiłem jeden lot z komputerem pokładowym i kompletem czujników na pokładzie. Chciałem też przetestować świeżo dołożony czujnik mocy elektrycznej i zebrać trochę danych do analizy jakości działania sondy kompensacyjnej TEK.

 

Zacznę od wysokości. Ponieważ mam jakiś problem z zerowaniem wysokości pozwolę sobie przedstawić dane już znormalizowane (po odjęciu stałego offsetu).

 

Wys1 jest to wysokość mierzona z ciśnienia statycznego w kadłubie szybowca, WysTEK, to wysokość zmierzona sondą TEK. Jest wyższa niż Wys1, bo sonda daje ciśnienie statyczne pomniejszone o dynamiczne, więc w locie wysokość zmienia się w funkcji prędkości. Swoją drogą dochodzi do tego dryft termiczny, ale ten zmniejsza się w funkcji czasu. Ponieważ normalizowałem wysokość względem końca, powiedzmy ze w ostatnich 2 lotach dryft jest pomijalnie mały. Wychodzi na to ze wskazania wysokościomierza pneumatycznego są minimalnie zaniżone względem pomiaru GPS. Przydało by się zrobić jeszcze kilka lotów na większe wysokości, to błąd porównywania byłby mniejszy.

 

W drugim locie zrobiłem 2 ostre nurkowania żeby zobaczyć jak będzie wyglądał pomiar prędkości robiony 10cm kawałkiem rurki Al prowizorycznie przyklejonym do krawędzi natarcia skrzydła. Docelowo trzeba będzie wyżłobić rowek w skrzydle żeby schować wężyk silikonowy i utrzymać właściwe kąty ustawienia czujnika względem kierunku lotu. Do pomiaru prędkości ciśnienie statyczne brałem również ze środka kadłuba.

 

 

Dla porównania dorzuciłem prędkość z GPS (czerwony).

To są różne prędkości i nie musza się ze sobą pokrywać. Prędkość GPS (tutaj wyrażona w m/s) jest mierzona względem ziemi i nie uwzględnia prędkości w pionie oraz prędkości wiatru. Stąd biorą się takie duże wahania prędkości GPS gdy prędkość IAS była w miarę stała.

 

 

Żeby zobaczyć jak działa sonda TEK odjąłem od siebie znormalizowane wysokości pneumatyczne.

Tak wygląda ta różnica (niebieska linia). Dla porównania dodałem wykres prędkości pneumatycznej (czerwona).

 

Podobne, prawda? No bo w końcu sonda TEK nazywana sondą k=-1 to przecież dajnik ujemnego ciśnienia dynamicznego.

 

Patrząc na wzory energii całkowitej w szybowcu (źródło: Przegląd lotniczy 7/98):

 

Obliczam sobie obie energie: kinetyczną z połowy kwadratu prędkości i potencjalną z różnicy obu wysokości.

Przy liczeniu różnicy zmienia się znak stąd obie energie są dodatnie żeby łatwiej było je porównać.

 

Teraz są już całkiem podobne, prawda?

Jeżeli dobrze rozumiem to co wyliczyłem, to okazuje się że moja sonda TEK jest lekko niedokompensowana, bo energia liczona z prędkości jest większa niż energia liczona z różnicy wysokości, czyli sonda TEK mierzy trochę za małe (pod-) ciśnienie.

Tutaj oczywiście mogą wchodzić w grę błędy pomiarowe, np. umieszczenia czujników pod odpowiednimi kątami, czy braku poprawnego dajnika ciśnienia statycznego (ciśnienie brane z kadłuba). Nie mniej jednak wyraźnie zbliżam się do metod oceny jakości sondy TEK dla szybowca i bardzo się z tego cieszę :mrgreen:

 

Dodam tylko że do porównania należy brać drugą połowę lotu, bo widoczna różnica między wykresami na początku lotu bierze się z dryftu termicznego czujników.

Trochę więcej danych z innych czujników jest opisane w wątku na moim forum

[btg]

Fascynujące! nigdy bym się nie spodziewał ...

[Pitlab]

Jest już rurka Pitota, więc przy najbliższej sprzyjającej okazji spróbuję powtórzyć pomiar, tym razem już z porządnym dajnikiem ciśnienia statycznego i całkowitego. Zobaczymy co z tego wyjdzie i czy będą mniejsze różnice wyliczonych energii.

Dobrze było by też polatać w zupełnie bezwietrzną pogodę aby zweryfikować pomiar prędkości względem wskazań GPS.

Muszę tylko zapełnić wór Mikołajowi, bo ostatnio znowu nie daje mi popracować...

[japim]

Patrząc na wzory energii całkowitej w szybowcu (źródło: Przegląd lotniczy 7/98):

Obrazek

 

Piotrze - weź pod uwagę, ze jest to założenie bardzo idealistyczne... a gdzie opory ruchu i ruchy pionowe powierza?

 

Gdyby było tak jak we wzorach to szybowcem mógłbyś latać w kółko...

Doskonałość szybowca (czyli stosunek siły nośnej do siły oporu) definiuje nam "efektywność" zamieniania energii potencjalnej na kinetyczną...

[Pitlab]

jest to założenie bardzo idealistyczne... a gdzie opory ruchu i ruchy pionowe powierza?

Masz rację Przemku. Ruchy pionowe przy tej pogodzie były do zaniedbania. Nawet latem o pewnych porach dnia (wcześnie rano, lub gdy jest mocno pochmurno) ruchy pionowe są pomijalnie małe (zresztą na pokładzie jest wariometr, więc to będzie widać w logu).

Natomiast wyliczona różnica to rzeczywiście może być efekt oporów ruchu. Nie wpadłem na to.

Swoją drogą trzeba będzie jeszcze trochę polatać z nową sondą, ale ostatnio pogoda nie nastraja do spędzania czasu na świeżym powietrzu. :-)

 

Edit:

Przemyślałem sprawę i kwestia oporów nie jest już taka oczywista. Opory były by gdybym energię kinetyczną porównywał z energią potencjalną liczoną jako Ep=m*h*g. Ponieważ g i m są stałe to energia jest proporcjonalna do wysokości. Gdybym latał równiusieńko, to energia kinetyczna była by mniej więcej stała a potencjalna systematycznie by malała wraz z wysokością - to jest właśnie wpływ oporu.

 

Natomiast tutaj porównuję jakość działania dwóch instrumentów pomiarowych z czego jeden (pitot) daje informację o energii kinetycznej a drugi (TEK) w sumie też, tyle że w jednostkach wysokości więc łatwiej to przeliczyć na energię potencjalną. Moim zdaniem przy idealnych czujnikach wynik powinien być taki sam, bo mierzymy praktycznie to samo:

- przy pitocie mierzymy różnicę: P całkowite - P statyczne = P dynamiczne

- przy TEK mierzymy: minus P dynamiczne

Tak więc różnica pomiarów świadczy nie o oporach, ale o niedoskonałości pomiarów. Koniecznie muszę oblatać rurkę pitota, a będąc jej pewnym wtedy będę mógł skalibrować sondę TEK co jest celem tego eksperymentu.