Система воздушных сигналов СВС-ПН-15-4

С увеличением скорости и высоты полета возникла необходимость в учете новых факторов, влияющих на точность измерения этих параметров в полете. При больших скоростях полета, например, необходимо учитывать температуру торможения (заторможенного) воздушного потока и изменение плотности воздуха вследствие его сжимаемости. Эти факторы могут быть учтены с помощью вычислительных устройств. Такие устройства из-за сложности можно применять только в измерительных системах, а не в отдельных приборах.

Система воздушных сигналов СВС-ПН-15-4(далее по тексту СВС) представляет собой электромеханическое счетно-решающее устройство непрерывного действия. Она предназначена для одновременного измерения истинной воздушной скорости V, числа М, относительной высоты полета Н_отн, абсолютной барометрической высоты полета Н_абс и выдачи в бортовые системы пилотирования и навигации соответствующих сигналов в виде сопротивлений и напряжений.

Система воздушных сигналов СВС-ПН-15-4 преднаначена для измерения следующих параметров:

-числа М

-истинной воздушной скорости

-относительной барометрической высоты

-отклонения числа М от заданного значения

-отклонение истинной бпрометрической высоты от заданного значения

Для информации членов экипажа о режиме полёта самолёта система воздушных сигналов СВС-ПН-15-4 обепечивает визуальную индикацию истинной воздушной скорости, числа М и относительной высоты, кроме того СВС имеет связь с доплеровским измерителем скорости и сноса (ДИСС). Это позволяет визуально отсчитывать путевую скорость.

СВС-ПН-15-4 также выдаёт сигналы измеряемых параметров:

А) в навигационное вычислительное устройство НВУ-Б3 – истинную воздушную скорость для счисления пути

Б) в самолётные ответчики СОМ-65 и СО-70 – абсолютную и относительную высоту для контроля эшелонирования полёта службами УВД.

В) в автоматическую бортовую систему управления АБСУ-154 – сигналы отклонения от заданной приборной скорости, числа М для стабилизации режимов полёта по этим величинам.

Сигнл температуры воздуха в СВС-ПН-15-4 поступает от приёмников П-5, установленных на борту.

Число М измеряется в диапазоне 0,3-1 с погрешностью:

На земле ._______________________________________________±0,02

На высоте 1-15км_________________________________________±0,01

Истинная воздушная скорость измеряется в диапазоне 200-1200км/ч с погрешностью

При скорости 200-400км/ч_______________________________±25км/ч

При скорости более 400км/ч______________________________±12км/ч

Относительная высота___________________________________0-15км

Абсолютная высота_____________________________________-0,5-15км

Погрешность измерения высоты:

На земле_______________________________________________±10м

На высоте 0,5км_________________________________________±15м

На высоте 1км__________________________________________±20м

На высоте 2км__________________________________________±30м

На высоте 3км__________________________________________±40м

На высоте более 3км_____________________________________±50м

Указатель скорости обеспечивает показания путевой скорости по данным ДИСС-3П с погрешностью ±10км/ч.

Время готовности системы СВС 15 минут после включения питания при температре 0^оС и 30 минут при отрицательных температурах. В системе предусмотрен встроенный контроль. Для включения встроенного контроля неоходимо на указателе УВО-15 установить кремальерой стрелку отсчета высоты на ноль и на верхнем электрощитке нажать кнопку «контроль СВС», при этом на индикаторах отображаются значения:

Высота_____________________________________________500±25м

Число М____________________________________________0,4±0,03

Истинная воздушная скорость__________________________500±20км/ч

Если с помощью системы встроенного контроля в системе обнаружена неисправность, то её находят и проверяют на соотверствие нормам технических параметров с помощью установки АП-СВС-2. При замене блоков ВСМВ-1-15 и КЗВ-0,15 необходимо отсоединить дюритовые шланги полного и статического давления от снимаемого блока, установить заглушки на отверстия и закрыть штуцеры.

Мощность потребляемая системой не привышает:

От сети переменного тока 115в_________________________350ВА

От сети постоянного тока 27в__________________________150Вт

От сети переменного тока 36 в_________________________180ВА

Масса системы не привышает _________________________67кг

Система СВС состоитиз блоков размещенных на самолёте следующим образом. Вычислитель скорости, числа М и высотыВСМВ-1-15 установлен в первом техническом отсеке, по правому борту между шпангоутами 11-12. Потенциометрические блоки преобразования абсолютной высоты БПнП-2, относительной высоты БПнП-4 и истинной воздушной скорости БПнП-10 и блок питания БП-27-2 установлен по правому борту между шпангоутами 9-10. Фильтр напряжения питания Ф-115-1 установлен по правому борту между шпангоутами 8-9. Блок коррекции БКМЭ для выдачи сигнала отклонения от заданного числа М установлен по правому борту между шпангоутами 10-11. Три блока сигнализации готовности БСГ установлены в первом техническом отсеке на стенке шпангоута 14. Три корректора заданной высотыКЗВ-0-15 для выдачи сигналов абсолютной высоты и сигналов отклонения от заданной высотыустановлены на этажерке под полом между шпангоутами 27-28 по левому борту.

При вычислении высоты, скорости и числа М в качестве независимых переменных используются такие параметры, как стати­ческое давление р, полное давление р_п и температура торможения Т_т. В расчетных формулах встречаются некоторые общие закономерности, связывающие независимые параметры с измеряемыми — высотой, скоростью и числом М. Эта общность в закономерностях и положена в основу построения систем воздушных сигналов.

Абсолютная барометрическая высота Н_абс определяется по формуле Лапласа

(2.6)

где R — газовая постоянная; т — коэффициент перевода натуральных логарифмов в десятичные; Т_ср — средняя температура столба воздуха от поверхности земли до высоты Н; р₀ — давление, равное 760 мм рт. ст ; р — статическое давление на высоте Н.

Среднюю температуру воздуха определяют по формулам:

а) для высоты Н<Н₁₁

(2.7)

б) для высоты Н>Н₁₁

(2.8)

где Т₀, Т₁₁ и Т — абсолютная температура соответственно у поверх­ности земли, на высоте 11 км и на высоте Н; Н₁₁ — высота 11 км. Относительную барометрическую высоту Н_отн определяют по формуле

(2.9)

где Н_З —барометрическая высота заданного уровня с давлением р₃ относительно уровня с давлением р₀=760 мм рт. ст.

Число М для дозвуковых скоростей полета выражается формулой­

(2.10)

Истинную воздушную скорость V определяют из соотношения

(2.11)

где

Из расчетных формул (2,6), (2.10) и (2.11) следует, что для определения выходных параметров необходимо измерить статичес­кое давление р,полное давление р_пи температуру Т_тзаторможен­ного потока, а затем произвести ряд математических операций.

На рис. 2.23 представлена функциональная схема системы воз­душных сигналов.

Уравнения (2,6), (2.10) и (2.11) решаются в вычислителе ско­рости, числа М и высоты (ВСМВ). В этот вычислитель непрерывно вводятся статическое р

и полное р_пдавления и температура Т_т. Давление р₃ заданного уровня вводится вручную.

Вычислитель ВСМВ непрерывно определяет параметры Н_абс, Н_отн, V и М на основании вводимых значений р, р_п, р_З и Т_т. С вы­числителя сигналы поступают на блоки преобразований БПНП(блок преобразования напряжения потенциометрический) и через блоки питания и усиления БПУ на указатели: высоты — УВО, чис­ла М —УМ и скорости —УСВП. Кроме того, сигнал числа М по­ступает в блок коррекции числа М (БКМ).

Указатели УВО, УМ и УСВП позволяют визуально отсчиты­вать соответствующие нилотажно-навигационные параметры. На левом указателе УВО вручную задается давление р₃, контролируемое по соответствующему счетчику, расположенному на лицевой стороне прибора. Указатель УСВП (указатель скорости воздуш­ной, путевой) может быть подключен к вычислителю ВСМВ или доплеровскому измерителю скорости и сноса ДИСС. В первом случае он будет показывать истинную воздушную скорость, а во втором случае — путевую. Переключение указателя УСВП на ВСМВ или на ДИСС производится переключателем, расположенным на указателе. При достижении критического числа М с левого указа­теля УМ выдается сигнал «Опасно» в виде напряжения 27 В по­стоянного тока.

Блок коррекции числа М служит для выдачи сигнала, пропор­ционального отклонению ΔМ числа М от заданного значения. Этот сигнал поступает в автоматическую систему управления самолета.

Потенциометрические блоки БПНП предназначены для преоб­разования поступающих от вычислителя ВСМВ сигналов в виде напряжений переменного тока, пропорциональных Н_абс, Н_отн и V, в сигналы в виде сопротивлений.

В комплект СВС входит корректор-задатчик высоты КЗВ с блоком сигнализации готовности БСГ. Эти два блока работают самостоятельно и не связаны с вычислителем ВСМВ. В блок КЗВ непрерывно подается статическое давление, и в нем вырабатыва­ется сигнал в виде напряжения, пропорционального высоте Н_абс, а при включенной коррекции, кроме того, вырабатывается и выда­ется в систему автоматического управления сигнал, пропорцио­нальный отклонению высоты от заданной.

Блок БСГ служит для сигнализации готовности к работе кор­ректора высоты.

Рис.2.23. функциональная схема системы воздушных сигналов.

Рассмотрим принцип действия СВС на примере канала высоты, в котором решается зависимость между статическим давлением и барометрической высотой. Функциональная схема канала высо­ты представлена на рис. 2.24.

В системе СВС для измерения статического давления и преоб­разования его в соответствующий электрический сигнал применен индукционный датчик статического давления ДДСИ (датчик дав­ления статического индукционный). Чувствительным элементом в этом датчике служит блок анероидных коробок, а преобразова­тельным устройством — индукционный датчик.

Блок анероидных коробок имеет характеристики, близкие к логарифмическим, а характеристика индукционного датчика прак­тически линейна. Поэтому напряжение на выходе датчика стати­ческого давления имеет характеристику, близкую к логарифми­ческой. Это напряжение суммируется с напряжением аэродинами­ческой поправки, которое вырабатывается в блоке коррекции БК. Суммарное напряжение подается на вход усилителя У₁

Рис 2.24. Функциональная схема канала высоты СВС.

Усиленное в усилителе напряжение подается на вход функци­онального преобразователя напряжений ПНФ, в котором выход­ное напряжение изменяется по определенному закону в зависимо­сти от входного.

Скорректированное в ПНФ напряжение, пропорциональное абсолютной барометрической высоте Н_абс, подается в подканалы Н_абс и Н_отн соответственно на входы усилителей У₂ и У₃. Одновре­менно на вход усилителя У₃ с указателя УВО поступает напряже­ние, пропорциональное высоте Н₃ заданного уровня. Напряжение, пропорциональное относительной высоте, с выхода усилителя У₃ через выходной трансформатор Тр1 подается в указатель УВО и в блок БПНП-4 (блок относительной высоты). Напряжение, про­порциональное высоте Н_абс, с выхода усилителя У₂ подается в блок преобразования напряжения БПНП-2.

На рис. 2.25 представлена принципиальная схема указателя относительной высоты УВО и показана его связь с выходным трансформатором Тр1 канала высоты.

Указатель УВО представляет собой прибор, состоящий из двух самостоятельных каналов: канала отработки и индикации относительной барометрической высоты Н_отн канала ввода высоты Н₃ как функции дав­ления р₃на заданном уров­не.

Работа канала относи­тельной высоты основана на преобразовании электричес­кого сигнала, пропорцио­нального Н_отн, в механичес­кое перемещение стрелки и счетчика высоты отсчетного устройства указателя с по­мощью следящей системы, работающей по принципу самоуравновешивающегося моста переменного тока.

Электрический сигнал, пропорциональный высоте Н_отн поступает в указатель со вторичной обмотки транс­форматора Тр1 в виде на­пряжения U₁.В указателе это напряжение сравнивает­ся с напряжением U₂ снима­емым с диагонали вг мостовой схемы. К диагонали аб этой мостовой схемы подводится опор­ное напряжение U_оп.Напряжения U1 и U₂ находятся в противофазе.

Напряжение, подаваемое на вход усилителя БПУ, равно раз­ности напряжений U₁ и U₂, т. е. U_вх=U₁ — U₂. В установившемся режиме (при постоянной высоте полета) напряжения U₁ и U₂ рав­ны, следовательно, U_вх=0. В случае изменения высоты полета с выхода усилителя БПУ на управляющую обмотку двигателя Д поступает напряжение. Двигатель через редуктор Ред1 будет пе­ремещать щетку потенциометра П₂ в направлении выравнивания напряжения U₂ с напряжением U₁.Одновременно двигатель через редуктор перемещает стрелку и счетчик отсчетного устройства высоты.

Рис.2.25 принципиальная схема указателя УВО

Ввод высоты Н₃ осуществляется поворотом рукоятки, расположенной на лицевой стороне прибора. Поворот рукоятки через ре­дуктор Ред2 передается на щетку потенциометра П₁ и одновремен­но на счетчик р₃.С потенциометра П₁ снимается напряжение U₃, пропорциональное высоте Н₃.Это напряжение подается в канал высоты Н_отн, на вход усилителя У₃ (см. рис. 2.25).

На рис. 2.26 представлена принципиальная схема блока преоб­разования напряжения БПНП-4 и показана его связь с выходным трансформатором Tpl канала высоты.

Блок БПНП-4 представляет собой электромеханическое уст­ройство, работающее по принципу самобалансирующейся компен­сационной схемы.

Напряжение U₁,пропорциональное относительной высоте Н_отн, поступает на вход блока преобразования со вторичной обмотки трансформатора Tpl. В блоке преобразования это напряжение сравнивается с напряжением U₂ которое снимается с диагонали вг мостовой схемы. К диагонали аб мостовой схемы подводится опорное напряжение U_оп. На вход усилителя У подается напряже­ние, равное разности напряжений U₁ и U₂.

Рис.2.26. принципиальная схема блока преобразования напряжения.

Напряжение U₁,пропорциональное относительной высоте Н_отн, поступает на вход блока преобразования со вторичной обмотки трансформатора Tpl. В блоке преобразования это напряжение сравнивается с напряжением U₂ которое снимается с диагонали вг мостовой схемы. К диагонали аб мостовой схемы подводится опорное напряжение U_оп. На вход усилителя У подается напряже­ние, равное разности напряжений U₁ и U₂.

В установившемся режиме напряжения U₁ и U₂ равны, а сле­довательно, напряжение на входе усилителя будет равно нулю. При изменении высоты полета с выхода усилителя на управляю­щую обмотку электродвигателя Д будет поступать напряжение. Двигатель через редуктор Ред будет перемещать щетку потенцио­метра П₁ в направлении выравнивания напряжения U₂ с напряже­нием U₁.Одновременно двигатель через редуктор перемещает щетку выходного потенциометра П₂, относительное сопротивление которого будет пропорционально напряжению, подаваемому на вход блока.

На схеме изображен только один выходной потенциометр П₂. В действительности, в блоке БПНП имеется несколько таких потенциометров. По аналогичной схеме работают и другие блоки преобразования напряжений.

Рассмотрим погрешности системы воздушных сигналов. Все по­грешности

СВС делятся на статические и динамические.

Статические погрешности обусловлены непостоянством темпе­ратуры элементов системы, неточностью вычислительных уст­ройств и трением в подвижных элементах.

Температурные погрешности датчиков устраняются термостатированием, а температурные погрешности решающих устройств уменьшаются до допустимых пределов путем выбора материала потенциометров.

В СВС преобладают погрешности, вызванные неточным моде­лированием вычислительных операций с помощью функциональных потенциометров. Существенное уменьшение этих погрешнос­тей достигается регулировкой отдельных узлов и применением кор­ректирующих устройств.

Погрешности, вызванные трением в подвижных элементах сис­темы, не имеют существенного веса в связи с тем, что в СВС при­меняются следящие системы. По этой же причине не оказывают существенного влияния на точность СВС колебания напряжения и частоты тока источников питания.

Динамические погрешности СВС возникают вследствие запаз­дывания датчиков, вычислительных устройств и воздействия на элементы конструкции вибраций и перегрузок. Для уменьшения динамической погрешности, вызванной запаздыванием в передаче давления от приемников давления к датчикам, увеличивают диа­метр и уменьшают длину трубопроводов и уменьшают объем дат­чиков. Влияние вибраций и перегрузок на динамическую погреш­ность уменьшают динамической балансировкой подвижных элементов, сокращением их массы и применением амортизации блоков.

Для повышения надежности работы СВС упругие чувствитель­ные элементы анероидных и манометрических датчиков изготавли­вают из высококачественных материалов, усилители выполняют на полупроводниковых элементах, а следящие системы — на бескон­тактных элементах. Стабильность характеристик достигается термостатированием блоков, применением амортизаторов и специаль­ных влагогопоглотителей.

Система СВС-ПН-15-4 включается двумя выключателями «обогрев» и «питание», расположенными на верхнее электрощиткепри включенных АЗС питания постоянным и переменным на левой панели автоматов защиты(рис2.27).

Рис.2.27 Схема электропитания СВС-ПН-15-4