Vertikale Geschwindigkeitsanzeige
Ein analoger Vertikalgeschwindigkeitsindikator (VSI) kann auch als Vertikalgeschwindigkeitsindikator (VVI) oder Steiggeschwindigkeitsindikator bezeichnet werden. Es ist ein direkt ablesbares Differenzdruckmessgerät, das den statischen Druck vom statischen System des Flugzeugs, der in eine Membran geleitet wird, mit dem statischen Druck vergleicht, der die Membran im Instrumentengehäuse umgibt. Luft kann ungehindert in die Membran ein- und ausströmen, wird aber durch eine kalibrierte Öffnung in das Gehäuse ein- und ausströmen gelassen. Ein an der Membran angebrachter Zeiger zeigt eine vertikale Geschwindigkeit von Null an, wenn der Druck innerhalb und außerhalb der Membran gleich ist. Das Zifferblatt ist normalerweise in 100 Fuß pro Minute unterteilt.
Eine Nullstellschraube oder ein Knopf auf der Vorderseite des Instruments wird verwendet, um den Zeiger genau auf Null zu zentrieren, während sich das Flugzeug am Boden befindet.
Wenn das Flugzeug steigt, sinkt der uneingeschränkte Luftdruck in der Membran, da die Luft weniger dicht ist. Der Gehäuseluftdruck, der die Membran umgibt, sinkt langsamer, da er durch die durch die Öffnung erzeugte Beschränkung hindurchtreten muss. Dadurch entsteht ein ungleicher Druck innerhalb und außerhalb der Membran, was wiederum dazu führt, dass sich die Membran etwas zusammenzieht und der Zeiger einen Anstieg anzeigt. Der Prozess funktioniert umgekehrt für ein Flugzeug im Sinkflug. Wenn ein stetiger Steig- oder Sinkflug aufrechterhalten wird, wird eine stetige Druckdifferenz zwischen der Membran und dem sie umgebenden Gehäusedruck aufgebaut, was zu einer genauen Anzeige der Steiggeschwindigkeit über Skalen auf der Instrumentenfläche führt.
Ein Nachteil des beschriebenen Steiggeschwindigkeitsmechanismus besteht darin, dass es eine Verzögerung von sechs bis neun Sekunden gibt, bevor ein stabiler Differenzdruck aufgebaut werden kann, der die tatsächliche Steig- oder Sinkgeschwindigkeit des Flugzeugs anzeigt. Ein Instantaneous Vertical Speed Indicator (IVSI) hat einen eingebauten Mechanismus, um diese Verzögerung zu reduzieren. Ein kleiner, leicht gefederter Dämpfer oder Kolben reagiert auf die Richtungsänderung eines abrupten Anstiegs oder Abstiegs. Während dieser kleine Beschleunigungsmesser dies tut, pumpt er Luft in die oder aus der Membran und beschleunigt den Aufbau des Druckunterschieds, der die entsprechende Anzeige verursacht.
Segelflugzeuge und Leichter-als-Luft-Flugzeuge verwenden häufig ein Variometer. Dies ist ein Differential-VSI, der den statischen Druck mit einem bekannten Druck vergleicht. Es ist sehr empfindlich und gibt eine sofortige Anzeige. Es verwendet eine rotierende Schaufel mit einem daran befestigten Zeiger. Der Flügel trennt zwei Kammern. Einer ist mit der statischen Entlüftung des Flugzeugs verbunden oder zur Atmosphäre hin offen. Der andere ist mit einem kleinen Reservoir im Inneren des Instruments verbunden, das auf einen bekannten Druck gefüllt ist. Wenn der statische Luftdruck zunimmt, steigt der Druck in der statischen Luftkammer und drückt gegen die Schaufel. Dadurch werden der Flügel und der Zeiger gedreht, was einen Abstieg anzeigt, da der statische Druck nun größer ist als der eingestellte Wert in der Kammer mit Reservoirdruck. Während eines Steigflugs ist der Reservoirdruck größer als der statische Druck;
Die Steiggeschwindigkeitsanzeige in einem digital angezeigten Instrumentensystem wird aus dem statischen Lufteingang zum ADC berechnet. Ein Aneroid oder Festkörper-Drucksensor reagiert kontinuierlich auf Änderungen des statischen Drucks. Die digitale Uhr im Computer ersetzt die kalibrierte Öffnung eines analogen Instruments. Wenn sich der statische Druck ändert, kann die Uhr des Computers verwendet werden, um eine Rate für die Änderung zu entwickeln. Unter Verwendung der bekannten Umrechnung der Stornorate für den Luftdruck bei zunehmender oder abnehmender Höhe kann ein Wert für den Steig- oder Sinkflug in fpm berechnet und an das Cockpit gesendet werden. Die vertikale Geschwindigkeit wird häufig neben den Höhenmesserinformationen auf dem primären Flugdisplay angezeigt.
