23,24,25 Приборы для измерения истинной и приборной скорости ла, Указатель числа м, Вариометры

Аэрометрический метод измерения скорости и числа М

Принцип действия указателя скорости основан на измерении динамического (скоростного) напора полностью заторможенного потока воздуха.

Функциональная зависимость p=f(V), (рис. 4.7) между скоростями и давлением определяется с помощью уравнения Бернулли. Это уравнение рассматривается применительно к элементарной струйке, которая выделяется в набегающем потоке воздуха и тормозится в критической точке приемника давления (рис. 4.8).

(4.33)

Величина Δр называется динамическим или скоростным напором, a р₂=р_п давление – полным давлением. Оно равно сумме статического давления р₁=р_ст и скоростного напора Δp

(4.39)

Это выражение является градуировочной формулой указателей истинной воздушной скорости на дозвуковых скоростях. Видно, что для измерения скорости V необходимо измерять скоростной напор Δр, статическое давление р₁ и температуру Т₁ на высоте полета.

Если учесть, что скорость звука а в воздухе равна

то выражению (4.39) можно придать вид

гдеM=V/a – число М полета.

Рассмотрим кинематическую схему манометрического указателя скорости.

1 - приемник статического давления; 2 - приемник полного давления; 3 – трубопроводы; 4 - корпус; 5 - манометрическая коробка.

Для измерения Δр в герметичный корпус прибора подается давление р₁- р_ст измеряемое приемником полного давления. Измеренное давление поступает в прибор по трубопроводам. Манометрическая коробка деформируется в соответствии с разностью давлений Δр= р_п- р_ст, а извлечение корня из этой величины для получения скорости осуществляется в передаточном механизме. Стрелка показывает измеряемую скорость.

Для измерения статического р_ст и полного р_п давлений в набегающем потоке применяют приемники воздушного давления (ПВД).

Указатели приборной скорости градуируются по формулам (4.33) (4.38),(4.42) в предположении, что статическое давление Д и температура на высоте полета заменяется этими величинами на уровне моря (р₀, Т₀). Следовательно, показание прибора будет совпадать с истинной воздушной скоростью только на уровне моря. С подъемом на высоту прибор будет давать заниженные показания в связи с уменьшением р₁ и температуры Т₁. Без такого прибора невозможно пилотировать самолет.

Помимо указателя приборной скорости, необходим прибор для измерения истинной воздушной скорости полета. Для получения этой скорости следует измерить, помимо скоростного напора, также статическое давление и температуру на высоте полета. Для измерения статического давления р₁ применяется анероидный блок, а для намерения температуры T₁ можно применить специальный термометр наружного воздуха. В связи с тем, что измерить температуру T₁ на высоте полета не удается с достаточной точностью, вместо измерения ее вводят в показания указателя истинной воздушной скорости компенсационный сигнал, взяв температуру T₁ по стандартной атмосфере, т.е. применяют косвенный способ учета температуры воздуха.

В настоящее время применяются комбинированные указатели скорости (КУС), включающие измеритель приборной скорости и измеритель истинной воздушной скорости.

рис.4.10. Кинематическая схема комбинированного указателя скорости:

1—шкала циферблата; 2 — стрелка приборной скорости; 3, 27 — зубчатые секторы; 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 22, 23, 24 — поводки; 11, 15, 20 — тяги; 12; 25 — оси; 13; 14 — вилки-. 16 — анероидная коробка; 17 — верхний центр анероидной коробки; 18 — манометрическая коробка; 19— верхний центр манометрической коробки; 21 — кривошип; 26, 28 — трубки; 29 — стрелка истинной скорости

В герметичном корпусе прибора размещены манометрический блок 1 и анероидный блок 30.

Рассмотрим работу указателя приборной скорости. При подаче полного давления в манометрический блок он демпфируется под действием разности полного и статического давлений (скоростного напора). Деформация блока посредством жесткого центра, тяги, поводка и зажима поворачивает ось. Далее движение передается через поводки и на ось. Сектор на оси через трубку передает вращение на стрелку 2 приборной скорости. Отсчет показаний производится по шкале 29.

Для получения истинной воздушной скорости прибор дополняется анероидным блоком 30 с соответствующим передаточным механизмом. При деформации анероидного блока движение передается через жесткий центр, тягу, поводок, зажим на ось. Далее через поводки движение передается на ось. При вращении оси через поводки и вращается ось сектора. Последний через трубку вращает стрелку истинной воздушной скорости.

Указатель числа М по своему устройству аналогичен указателю воздушной скорости (рис. 4.10).Работа прибора состоит в следующем.Под действием разности давлений Δр манометрический блок деформируется и посредством жесткого центра, тяги , поводка и зажима поворачивает ось. Последняя через поводки поворачивает ось. Затем движение передается через поводки на ось с закрепленным на ней сектором. Сектор вращает трубку и стрелку.

Высотная компенсация прибора (т.е. измерение статического р_ст) осуществляется анероидным блоком, который при изменении деформируется. Его деформация через жесткий центр, тягу, вилку и зажим передается на ось высотной компенсации. Движение этой оси через поводок передается на ось.

Указатель числа М имеет равномерную шкалу с делениями от М = 0,4 до М = 2,5 с ценой деления 0,02 А. Погрешность прибора при нормальных условиях не превышает 0,07 М.

Многие характеристики самолета зависят от числа М полета, особенно начиная с М>0,6, когда явление сжимаемости нельзя не учитывать. На сверхзвуковых скоростях полета сильно возрастает сопротивление воздухозаборника двигателя. Это приводит к изменению характеристик управляемости самолета. Для того чтобы летчик справился с управлением самолета при изменившихся характеристиках, он должен знать те значения числа М, при которых такое изменение происходит. Для этой цели служит указатель числа М. Конструктивно указатель числа М отличается от указателя истинной воздушной скорости отсчетным устройством и отсутствием коррекции в передаточном механизме по температуре, которая берется по МСА.

Погрешности. Указатель приборной скорости не имеет методических погрешностей. Его инструментальные погрешности обусловлены:

1) неточным измерением полного и статического давления с помощью ПВД, что вызывается несовершенством конструкции, местом установки приемника, влиянием углов атаки и скольжения;

2) неточным преобразованием сигналов в измерительной цепи прибора.

Указатели истинной скорости имеют методические и инструментальные погрешности. Методическая погрешность возникает при косвенном учете температуры воздуха.

Указатели числа М не имеют методических погрешностей. Инструментальные погрешности указателей истинной скорости и числа М аналогичны инструментальным погрешностям датчиков давления.

1. Шкаловые погрешности;

2. Погрешности, вызываемые трением в механизме;

3. Погрешности от неуравновешенности деталей передаточно-множительного механизма;

4. Температурные погрешности;

5. Погрешности гистерезиса.

Наибольшую величину имеют погрешности от трения и температурные погрешности.

Погрешность, вызываемая трением в механизме, обусловлена наличием сил трения в сопряженных деталях кинематической цепи (в шарнирах, осях, зубчатых парах и т.д.) и трением между щеткой и потенциометром.

Изменение температуры окружающей среды по сравнению с температурой градуировки приводит к следующим погрешностям:

а) изменение модуля упругости материала, из которого изготовлен упругий чувствительный элемент;

б) неодинаковое линейное расширение деталей из различных материалов при изменении температуры;

в) изменение сопротивлений рамок логометра.

Инструментальные температурные погрешности указателей скорости, в отличие от высотомеров не компенсируются по двум причинам. Во-первых, частичная компенсация этих погрешностей осуществляется за счет того, что измеряемые мембранными коробками величины Δр и р₁ делятся друг на друга. Во-вторых, указатели скорости являются более грубыми приборами, поэтому компенсация инструментальных погрешностей не намного повысит точность прибора.

Вариометры.Принцип действия измерителей вертикальной скорости полета — вариометров (рис. 9) основан на измерении разности атмосферного давления и давления в корпусе прибора, соединенного с атмосферой через гидравлическое сопротивление (капиллярную трубку). Серийные вариометры типа ВАР (ВАР-30, ВАР-75, ВАР-150, ВАР-300) имеют унифицированный механизм и различаются только шкалами, количеством и длиной капилляров.

Рис.9 . Кинематическая схема вариометра с затухающей шкалой: 1— стрелка; 2 — рычаг; 3 — ось рычага; 4 — балансир; 5 — поводок; 6 и 15 — спиральные пружины- 7— тяга; « — капилляры; 9 — манометрическая коробка; 10 — трубка для подвода давлений Рс\ 11 — корпус прибора; 12 — поводок; 13 — эксцентрик; 14 — зубчатое колесо с прорезью; 16 — трубка на оси стрелки; 17 — рукоятка (кремальера)