Приемники воздушного давления

ДАТЧИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА

9.1 ИУ высотно-скоростных параметров

На борту ВС применяется группа аэрометрических (измеряющих давления окружающей самолет атмосферы) ИУ, дающих информацию о высотных и скоростных параметрах. В основу измерения параметров аэрометрическими ИУ положены известные зависимости высоты и скорости полета от воздушных давлений. В эту группу входят измерители барометрической высоты, измерители приборной и истинной воздушной скорости, измерители числа М и измерители вертикальной скорости (вариометры).

Все эти ИУ построены на косвенных методах измерения, сущность которых заключается в том, что на основе первичной информации о статическом и полном давлениях и температуре встречного потока воздуха вычисляются величины высотных и скоростных параметров, которые характеризуют пилотажно-навигационный режим полета.

Для того чтобы применить метод косвенных измерений, необходимо знать уравнение данного метода, т.е. функциональную зависимость, связывающую искомые высотно-скоростные параметры с параметрами встречного потока воздуха. Для реализации методов косвенных измерений датчики первичной информации должны взаимодействовать с вычислительным устройством, решающим уравнение метода измерения. В простейшем случае первичные чувствительные элементы совмещаются в единой конструкции со счетно-решающим устройством, роль которого часто выполняет передаточно-множительный механизм.

В более сложных случаях, при построении навигационных систем, датчики первичной информации выдают электрические сигналы, поступающие в вычислитель, решающий уравнение метода измерения.

В настоящее время, на современных ВС используются измерительные системы (информационные комплексы) высотно-скоростных параметров, в которых первичная информация, выдается датчиками в цифровой или частотной форме, а решение уравнений осуществляется специализированной или универсальной вычислительной системой самолетовождения (ВСС).

Приемники воздушного давления

Для измерения статического р_ст и полного р_п давлений в набегающем потоке применяют приемники воздушного давления (ПВД). Такой приемник представляет собой совокупность двух концентрических трубок (рис. 9.1). Внутренняя трубка открыта с торца навстречу потоку и служит для восприятия давления воздуха при полном торможении, т. е. с помощью этой трубки получают полное давление р_п. Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой поверхности. Эти отверстия должны располагаться в зоне неискаженного статического давления.

Приемники полного и статического давленийразмещаются вне самолета (на наружной поверхности фюзеляжа), в носовой его.

Приемник полного давления выполняется в виде, как показано на рис.9.2.

Приемники статического давления исполняются в следующих вариантах:

а) в виде отверстий, расположенных на поверхности фюзеляжа самолета в таких точках, где давление равно статическому; при этом для повышения жесткости обшивки фюзеляжа на ней располагаются плиты со статическими отверстиями, соединенными внутри самолета с трубопроводами, подводящими статическое давление к соответствующим ИУ;

б) в виде укрепленного на крыле или фюзеляже (часто носовой части фюзеляжа) самолета вытянутого цилиндра, ось которого направлена вдоль воздушного потока, а на поверхности, в точках, где давление равно статическому, сделаны отверстия.

На рис. 9.3 показан вариант приемника воздушного давления (ПВД), выдающего как статическое, так и полное давление. На поверхности цилиндра имеется утолщение (аэродинамический компенсатор), имеющее форму двух встречных конусов и предназначенное для выравнивания статического давления на поверхности контура при определенных режимах полета.

Внутри приемника имеются три герметичные камеры, сообщающиеся с расположенными на поверхности приемника отверстиямиС₁, С₂ и С₃ и выведенные соответственно на штуцера 1, 2 и 3. Кроме того, в передней части приемника имеется центральное отверстие П, воспринимающее полное давление, выведенное на штуцер 4.

Рис. 9.2. Приемник полного давления:

1 – камера; 2 – козырек; 3 – дренажное отверстие; 4 – корпус; 5 – обогревательный элемент; 6 – трубка; 7, 8 – соединительные провода; 9 – камера; 10 – штепсельный разъем; 11 – штуцер, 12 – трубопровод; 13 – фланец; 14 – прокладка

Рис. 9.3. Приемник воздушного давления (ПВД) с компенсирующим контуром

Особенностью данного типа ПВД является то, что при полете с дозвуковой скоростью давление в камере С₃ близко к статическому, а в камерах C₁ и С₂ значительно отличается от него; при полете же со сверхзвуковой скоростью давление в камере С₃ значительно отличается от статического, но при этом давления в камерах С₁ и С₂ близки к статическому. Поэтому при полете на дозвуковых скоростях используется камера С₃, а на сверхзвуковых скоростях – камера С₁ или С₂. Перевод магистрали статического давления на питание от той или другой камеры производится автоматически с помощью пневматического переключателя, срабатывающего при переходе скорости через скорость звука.

Точность воспроизведения статического давления зависит от геометрической формы и размеров компенсирующего контура (углов α, β и диаметра D), а также от расстояния между приемником и самолетом. Поэтому приемники выпускаются в различных модификациях, отличающихся величинами α, β, D, кроме того, подбирается оптимальное расстояние между ПВД и самолетом.

На больших самолетах, в целях повышения надежности, устанавливают несколько приемников полного и статического давлений

Виды высот полета

Высотой полета называют измеренное по вертикали расстояние между ВС и некоторой поверхностью, принятой за начало отсчета.

При полетах самолетов различают четыре основных вида высот (рис.9.4):

- абсолютная высота (Н_абс.) – высота полета относительно уровня моря (p_о = 760 мм.рт.ст.);

- относительная высота (Н_отн.)– высота полета относительно места взлета или посадки;

- истинная высота (Н) – высота полета относительно места, над которым находится самолет в данный момент времени;

- барометрическая высота (Н_бар.) – высота полета относительно места с заданным атмосферным давлением.

Знание абсолютной высоты необходимо при эшелонировании, испытательных полетах ВС и авиационных двигателей, относительная высота должна быть известна при взлете и посадке, а истинная высота – во всех случаях полета.

ИУ, предназначенные для измерения высоты полета самолета над земной поверхностью, называются высотомерами.

Рис. 9.4. Виды высот полета

На больших ВС применяют комплексы высотно-скоростных параметров, которые предназначены для обслуживания нескольких бортовых систем – автопилотов, навигационных систем и комплексов, дистанционных указателей и т.д. В таких комплексах, обычно, конструктивно объединяют датчики высоты полета с датчиками скорости и числа М.