Während das Höhenvariometer (Vario Classic Sound ohne angeschlossene TEK-Düse) die Veränderung der Flughöhe und damit die Veränderung der potentiellen Energie anzeigt, zeigt das Totalenergie-Variometer (Vario Classic Sound mit TEK-Anschluss und dünnem Schlauch zur TEK-Düse am Seitenleitwerk) die Veränderung der Gesamtenergie des Flugzeuges, zu der außer der potentiellen Energie (Energie durch Höhe) auch die kinetische Energie (Energie durch Fahrt) gehört.
Etotal = Epot + Ekin.
Der große Vorteil des Totalenergievariometers ist es, dass das Hochziehen und Nachdrücken als Energieumwandlung Epot in Ekin, und umgekehrt, nicht mehr angezeigt wird. Wir können also unabhängig von irgendwelchen Fahrtänderungen durch Ziehen und Drücken am Variometer hören, ob wir etwa in aufsteigender Luftmasse Energie gewinnen oder nicht. Damit ist es etwas einfacher geworden, Aufwindgebiete als "Energiegewinnzonen", ausfindig zu machen.
Es gibt verschiedene Arten von TE-Kompensatoren, die ein Variometer zu einem Totalenergievariometer machen. Eine Möglichkeit ist die Kompensation durch eine Unterdruckdüse.
Der TEK-Anschluß des Variometers wird mit einer Unterdruckdüse verbunden.
Deren (fahrtabhängiger) Unterdruck gleicht bei Fahrtzunahme das zusätzliche Sinken (Zunahme Pstat) durch eine fahrtbedingte Druckabnahme infolge der Düsenwirkung aus. Damit diese Wirkung exakt erzielt wird, muß die Düse den Druck
Pd = p - q
(p = statischer Druck = Pstat; q = Staudruck = Pstau) liefern. Sie muss also den "Beiwert" -1 haben.
Nehmen wir verlustlose Energieumwandlungen Ekin in Epot und umgekehrt an, so gilt:
Ein Variometer, welches nur noch Veränderungen der Energiesumme Ekin+Epot anzeigt, wird von solchen Energieumwandlungen nicht mehr beeinflusst.
Dies ist der Fall, wenn die Düse den Beiwert -1 hat.
Anschaulicher kann man sich das Arbeiten der Düsenkompensation etwa so vorstellen:
Im horizontalen Flug bei konstanter Fahrt (im Segelflugzeug nur bei Aufwind möglich) herrscht im ganzen Variometersystem der Druck p - q, der an der Düse abgenommen wird (also Unterdruck). Das Variometer zeigt 0 an, weil am Vario ausgeglichen Druckverhältnisse anliegen.
Höhenverlust bei gleichbleibender Fahrt erhöht p. Weil sich damit auch der Messdruck p - q erhöht, zeigt das Variometer Sinken an.
Fahrtzunahme bei gleichbleibender Höhe (nur im Aufwind möglich) erhöht q. Damit vermindert sich der Messdruck p - q. Der Druck am Vario nimmt ab. Die Anzeige geht auf "Steigen". Ist dieser Anzeigeeffekt in Richtung Steigen eben so groß, dass er das erhöhte Sinken, das durch die Fahrtaufnahme entsteht, ausgleicht, so haben wir die gewünschte Totalenergiekompensation.
Weil bei dieser Art der Kompensation Fahrt- und Höheneffekt an der gleichen Stelle (an der Düse) abgenommen werden, gibt es kein Problem der Zeitangleichung.
Düsenkompensierungen sind verläßlich, arbeiten auf unbegrenzte Dauer einwandfrei, die Installation erfordert einigen Aufwand und die richtige Stelle am Flugzeug muss auch noch gefunden werden.
Um eine möglichst gute Kompensation zu gewährleisten, sollten Düsen folgende Forderungen erfüllen:
- Der Beiwert sollte weitgehend unabhängig vom Schiebewinkel sein.
- Der Beiwert sollte weitgehend unabhängig vom Anstellwinkel sein.
- Der Beiwert sollte unabhängig von der Fluggeschwindigkeit sein.
Zunächst eine Übersicht über die gebräuchlichsten Typen.
1: Die IR\/INGDÜSE wurde schon vor Jahrzehnten benutzt, als das Gros der Segelflieger noch nichts von den Vorteilen der Totalenergiekompensation wusste.
Inzwischen gibt es (u.a. von Frank Irving, der 1948 diese Art der Kompensation erfand) bessere und kleinere Kompensationsdüsen.
2: Die ALTHAUSDÜSE hat wenig Luftwiderstand, Ist aber recht Schiebe- und Anstellwinkel-empfindlich. Der Beiwert ist durch Verändern des Freiraumes über dem senkrechten Rohr -etwas umständlich- veränderbar.
3: Die HÜTTNERDÜSE ist gegen Schiebe- und Anstellwinkel empfindlich und im Beiwert schwer anpassbar.
4: Die BRAUNSCHWEIGER DÜSE ist recht unempfindlich gegen Schiebe- und Nickwinkel, durch teilweises Zukleben der Endscheibenöffnung anpassbar (vermindert die Kompensation), aber relativ aufwendig in der Herstellung.
5: Die NICKSDÜSE ist mit vertretbarem Aufwand herzustellen, erreicht aber den Beiwert -1 nicht ganz (Unterkompensation), und kann deshalb nicht auf alle Flugzeugbaumuster eingestellt werden; wenig schiebeempfindlich, weitgehend unabhängig vom Anstellwinkel.
6: Die ZWEISCHLITZDÜSE (von Bardowicks, Akaflieg Hannover, entwickelt) ist fast ebenso einfach in der Herstellung wie die Nicksdüse, sehr Schiebe- und Anstellwinkel empindlich.
