segunda-feira, 29 de dezembro de 2014

Comparação de 3 altímetros

Já havíamos tentado antes, algumas vezes, lançar minifoguetes com 2 tipos de altímetro para comparar os resultados fornecidos por cada um; mas sempre houve algum problema que impediu este tipo de análise.

Felizmente, no lançamento do minifoguete Epsilon-1, realizado em 14 Dez 2014, tudo correu bem.

Este MF voou com 3 tipos de altímetro de bordo, ele foi recuperado e os dados dos 3 altímetros foram extraídos com sucesso.

Sigla        Acurácia (m)     Nome dos altímetros e fabricante
AT-1:       ?                             Altimeter Two, da Jolly Logic
H-4:        1,2 a 2,4               Alt15K/WD, da PerfectFlite
mp-11:    12,5                       MicroPeak, da Altus Metrum

A acurácia do altímetro AT-1 não é fornecida pelo fabricante. A do H-4 depende da altura, sendo a mínima de 1,2 m e a máxima 2,4 m para o apogeu do Epsilon-1. A acurácia do mp-11 declarada pelo fabricante é de 150 Pa, que transformada em variação de altura resulta em 12,5 m.

O apogeu (H), o tempo para atingir o apogeu (th) e a velocidade máxima (Vmax) são apresentados a seguir:

Altímetro     H (m)     th (s)       Vmax (km/h)    
AT-1              454            8,4          643
H-4                406,0       8,3          307
mp-11            408,8       8,1          266

Pode-se ver que o altímetro AT-1 fornece um APOGEU muito diferente dos demais. Isso ocorre provavelmente porque ele não trata os dados obtidos, simplesmente registrando o valor mínimo de pressão ambiente e o transformando em altitude; é comum estes picos de apogeu ocorrerem devido à grande perturbação da trajetória no momento da ejeção do paraquedas ou fita. Os outros dois altímetros também captam este pico de altitude mas eles próprios fazem um tratamento dos dados e descartam estes picos; além disso, eles apresentam a trajetória do voo completo, permitindo que o usuário analise a trajetória e descarte pontos irreais.

O th é razoavelmente coerente entre os 3 altímetros.

A velocidade máxima fornecida pelo AT-1 é irreal. Com a trajetória do H-4 no pico de altitude irreal obtém-se Vmax = 643 km/h. A Vmax acima de 307 km/h do H-4 foi obtida com um esquema de primeira ordem sobre a trajetória, que ocorre no fim da queima do propelente, em t = 5,6 s. A Vmax do mp-11 é fornecida por ele próprio em t = 5,38 s. Provavelmente, a Vmax mais próxima da realidade é 266 km/h do mp-11.

O tempo de voo até a ejeção da fita (te) e a altura da ejeção (he) são apresentados a seguir:

Altímetro      te (s)      he (m)
AT-1                31,5        170
H-4                    7,7         390,1
mp-11                7,68      394,3

Claramente o altímetro AT-1 fornece te e he irreais, já que visualmente foi possível verificar que a ejeção ocorreu próximo do apogeu. Além disso, os outros dois altímetros (H-4 e mp-11) fornecem resultados similares, muito próximos.

O tempo de voo até o impacto (ti) e a altura do impacto (hi) em relação a altura do lançamento, considerada zero, são apresentados a seguir:

Altímetro      ti (s)      hi (m)
AT-1                47,2        não fornecido
H-4                  46,1         0
mp-11              46,1       -8 (aproximadamente)

O ti dos 3 altímetros é coerente com os registros visuais que fizemos com cronômetros em solo, que resultaram em ti = 46,74 a 47,90 s, de 3 cronômetros. É notável que H-4 e mp-11 forneceram o mesmo ti.

O hi = 0 do H-4 está incorreto porque realmente o MF caiu num ponto abaixo do de lançamento. O hi do mp-11 deve estar mais próximo do real.

Conclusão:

1) Altímetros como o Altimeter Two, que não registram a trajetória (altura versus tempo), não devem ser usados para determinar apogeu, velocidade máxima e outros parâmetros.

2) Os altímetros Alt15K/WD (PerfectFlite) e MicroPeak (Altus Metrum) forneceram resultados coerentes. Eles são indicados para uso na determinação do apogeu, velocidade máxima e outros parâmetros.

Comentário final: esse estudo fundamenta a decisão de não se usar no Festival de Minifoguetes de Curitiba 2015 altímetros do tipo Altimeter Two, que não registram a trajetória, e USAR altímetros do tipo Alt15K/WD e MicroPeak.

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