Приемники и магистрали воздушных давлений на самолете

Высотомеры, вариометры, указатели скорости и другие манометри­ческие пилотажно-навигационные приборы, принцип действия которых основан на косвенном методе изме­рения,

по существу, измеря­ют статическое давление или разность полного и стати­ческого давлений.

Для обеспечения работо­способности и необходимой точности этих приборов на самолете существуют систе­мы полного и статического воздушных давлений, в сос­тав которых входят прием­ники воздушных давлений и магистрали из трубопро­водов.

Приемники воздушных давлений (ПВД) применяются на самолетах для восприятия воздушных давлений. Они располагаются на самолете так, чтобы на них воздействовал невозмущенный поток. Принципиальная схема одного из при­емников представлена на рис. 1.22. Такой приемник представляет собой сово­купность двух концентрических трубок. Внутренняя трубка открыта с торца навстречу потоку и служит для восприятия полного давления р_п воздушного потока. Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой поверхности. Эти отверстия располагаются в зоне неискаженного

статического давления и через них воспринимается статическое давление р воздуха. Рассмотрен­ий приемник воздушных давлений представляет совокупность двух приемников: приемника полного давления и приемника статического давления.

В настоящее время на самолетах получили применение раздельные приемники полного и статического давлений. Приемниками статического давления являются отверстия в фюзеляже самолета со специальными насадками или плиты этического давления, устанавливаемые на фюзеляже самолета.

Рис.1.23а Принципиальная схема приёмника полного давления

1-камера, 2-козырёк, 3-отверстие, 4-корпус, 5-обогревательный элемент, 6,7,8- трубки,9-камера, 10-разъём,11-штуцер, 12-трубопровод, 13-фланец, 14 прокладка.

Рис.1.23б Конструкция приёмника полного давления ППД-1М-2С

1-приёмное устройство, 2-наконечник, 3-обогревательный элемент, 4-стойка, 5-фланец, 6-штуцер.

Рис. 1.23в. Конструкция приемника ППД-4: 1 – наконечник; 2 – дренажное отверстие;

3 – обогревательный элемент; 4 – отверстие; 5 – щека; 6 – основание; 7 – розетка; 8 – вилка; 9 – провод; 10 – штуцер

Рис.1.23г. Внешний вид приемника полного давления ППД-9В

Рис.1.23д. Статический зонд.

1 – пустотелый цилиндр; 2 – державка цилиндра; 3 – статические отверстия

Рис.1.23е Приемное отверстие для измерения статического давления на поверхности обтекаемого тела (фюзеляжа)

Рис.1.23ж Плиточный приемник статического давления:

1 – плита с отверстиями; 2 – корпус; 3 – компенсатор

Рис.1.23з. Внешний вид плиточного приемника статического давления ПДС-В3 диапазон скоростей при восприятии Р_ст до 450 км/ч; масса 0,25 кг; обогрев напряжением постоянного тока 27 В при мощности до 60 Вт

Рис.1.23и.Принципиальная схема приемника типа ПВД: 1 – камера полного давления; 2 – отверстие камеры статического давления; 3 – камера статического давления; 4 – трубопровод статического давления; 5 – трубопровод полного давления

Рис.1.23к. Конструкция приемника ПВД-6М:

1 – наконечник; 2 – втулка; 3 – заслонка; 4 – обогревательный элемент; 5 – трубопровод полного давления; 6 – прокладка; 7 – прокладка; 8 – упор; 9 – корпус; 10 – трубка; 11 – штуцер С; 12 – штуцер Д; 13 – изоляционная втулка; 14 – провод

(л) (м)

Рис 1.23(л,м) размещение на самолёте приемников полного(л) и статического давления(м)

Приемники полного и статического давления показаны на рис. 1.23(а,б,в,г,д,е,ж,з,и,к).Их размещение на самолёте показано на рисунке 1.23(л,м).Строение приёмника полного давления рассмотрим на примере рисунка 1.23а. Встречный поток воздуха попадает в камеру 1 и тормозится козырьком 2, затем под дав­лением р_пподается по трубке 6 в камеру 9, далее в трубку 12 со штуцером 11, который соединяется с магистралью полного давления. Козырек 2, кроме того, служит для предохранения от попадания влаги в трубку 6. Влага, попадающая приемную камеру / из атмосферы, стекает

через отверстие 3, находящееся в корпусе 4.

Приемник снабжен обогревательным элементом 5, состоящим из керамического каркаса, на котором намотана никелевая проволока. Обогревательный элемент помещен в металлическую трубку. Напряжение к нему подводится через разъем 10 от самолетной сети постоянного тока напряжением 27 В. Штыри разъема 10 соединены с обогревательным элементом проводами, проходящими в трубках 7 и 8. Приемник вставлен во фланец 13 и прикреплен к нему. Гер­метичность между приемником и фланцем обеспечивается паронитовой прокладкой 14. Приемник фланцем крепится винтами к обшивке самолета.

Рассмотрим одну из возможных типовых принципиальных схем (рис. 1.24) магистралей воздушных давлений на самолете.

Приемники полного давления 6 и 16 устанавливаются по одному на каж­дом борту самолета, статические насадки 10 и 15 — по четыре на каждом борту. Симметричное расположение приемников статического давления на самолете обеспечивает выравнивание давлений при полете со скольжением. Кроме основ­ных бортовых насадок статического давления, в отсеке носового обтекателя устанавливается насадка 3 резервной статической системы.

Шесть из статических насадок объединены попарно и образуют три линии статической магистрали. От первой линии статическое давление подводится к приборам 1 левого пилота. Полное давление к этим приборам подается от при­емника 16, расположенного на левом борту самолета.

К приборам правого пилота 2 и штурмана 17 полное давление подается от приемника 6, установленного на правом борту самолета, а статическое дав­ление — от второй линии. Во вторую линию, кроме того, включены регулятор 12 давления воздуха внутри самолета и датчик высоты 13 из комплекта ответчика. Третья линия статического давления подведена к анероидным коробкам командно-топливных агрегатов 11 правых двигателей и 14 левых двигателей.

Для регистрации скорости и высоты полета на самолете обычно устанавли­вают бароспидограф 8 в комплекте с самописцем 7. Полное давление к ним подводится от правого приемника полного давления 6, а статическое — от четвер­того приемника статического давления, расположенного на правом борту само­лета.

Под статическим давлением понимают давление, которое существовало бы в данной точке невозмущенной прибором среды, если бы прибор двигался со скоростью потока. Статическое давление в покоящейся среде называется барометрическим или атмосферным давлением и измеряется барометром. Оно измеряется как абсолютное давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления. Для измерения статического давления Р_ст необходим прибор такой конструкции, которая не искажала бы поток в исследуемой точке. При измерении давления Р_ст прибор движется относительно воздуха, а это согласно законам аэродинамики приводит к возмущению воздуха. При этом форма прибора – приемника Р_ст играет основную роль на точность измерения. Измеренное давление будет представлять собой сумму из давления в невозмущенном прибором потоке и дополнительного давления, вызванного обтеканием прибора, и зависит от его формы. Условия обтекания прибора могут быть таковы, что измеренное давление может быть больше или меньше истинного его значения

Наиболее часто для измерения Р_ст применяется статический зонд (статический крючок). Он представляет собой пустотелую цилиндрическую трубку диаметром d с обтекаемым закрытым носком (Рис.1.23д). На боковой поверхности трубки имеются отверстия небольшого диаметра. Для повышения точности измерения в приборе увеличивают расстояние l₁ от приемных отверстий до носка и в другую сторону – l₂ до держалки. Рекомендуются такие соотношения: l₁ = 3d, l₂ = 8δ [14, 34].

В авиации часто роль пустотелой цилиндрической трубки используется сам фюзеляж самолета (на дозвуке), в котором делают приемные отверстия (рис. 1.23е). Рекомендуется выдерживать соотношение h/d ≥ 3, диаметр отверстия желательно иметь небольшим, примерно 0,2 – 0,5 мм. Для удобства и надежности восприятия Р_ст вместо отверстий в фюзеляже применяется стандартная плита с отверстиями. Вместе с корпусом она образует прибор для восприятия статического давления (рис. 1.23е). Плита приемника устанавливается на самолете заподлицо с обшивкой. Кроме рассмотренных приемников Р_п и Р_ст широкое применение в авиации нашли комбинированные приемники, которые называются ПВД. В этом приборе совмещены два прибора: приемники Р_п и Р_ст (рис. 1.23и). Раздельные приемники применяются в основном на дозвуковой скорости полета. На сверхзвуковых скоростях полета обтекание фюзеляжа настолько сложное и непредсказуемое, что невозможно найти места для установки приемников давлений.

На сверхзвуковых самолетах ПВД выносится с помощью штанги в невозмущенное пространство впереди самолета. Таким же образом устанавливают ПВД и на вертолете.

Все приемники воздушных давлений должны быть рассчитаны на нормальную работу в условиях возможного обледенения. Камеры полного и статического давлений должны быть герметичными в соответствии с нормами НЛГС [4].

Основной причиной погрешностей восприятия статического давления является возмущение воздушной среды, вызванное самолетом, которое зависит от многих факторов: от угла атаки, от угла скольжения, от числа М. Компенсация аэродинамических погрешностей может производиться только у приемников, установленных на фюзеляже или на кромке крыла на скоростях полета не выше числа М = 0,95. На больших скоростях приемники выносятся вперед относительно носовой части самолета.

От четвертого приемника статического давления, расположенного на левом борту самолета, подается статическое давление вкорректор высоты 9 из комплек­та автопилота.

При необходимости левый пилот может свою группу анеройдно-манометри-ческих приборов подключить к магистрали полного давления правого борта и к магистрали статического давления второй линии. Это осуществляется с помощью кранов 19 и 18.

В схеме предусмотрена возможность подключения приборов левого и правого пилотов к резервной магистрали статического давления, которая связана с резервным приемником 3 статического давления. Для подключения приборов левого правого пилотов к резервной магистрали необходимо краны 4 и 18 поставить в положение «Резервный».

Для предохранения приборов от попадания влаги в магистралях полного и статического давлений установлены влагоотстойники 5. Для предохранения

трубопроводов и приборов от попадания пыли и грязи на стоянке самолета прием­ки статического давления на это время закрываются заглушками, а приемники полного давления — чехлами. Заглушки и чехлы снабжены красными флажками, называющими, что приемники закрыты и перед вылетом их необходимо открыть.