textarchive.ru

Главная > Документ


Рис. 4.1. Структурная схема дозвуковой СВС

В соответствии с минимальными требованиями стандарта НЛГС на борту самолета должно быть установлено необходимое количество приемников и датчиков аэродинамических параметров, о чем было сказано в третьей главе. Один из вариантов оборудования борта в интересах нормальной работы СВС приведен на рис. 4.2.

Рассмотренная выше стандартная СВС сформирована под действием тенденции централизации параметров и разделения систем по функциям. Однако не исключена тенденция децентрализации параметров и пересмотр задач бортовых систем.

Объективными причинами для этого могут быть: резкое увеличение вычислительных способностей вычислителей систем, уменьшение их габаритов и массы, появление датчиков первичной информации со встроенными микропроцессорами. Датчики берут на себя некоторые функции вычислителя СВС (коррекция характеристик, фильтрация, формирование кода). Задачи вычислителя СВС упрощаются, вплоть до его аннулирования.

Возникает возможность интеграции разрозненных, но более интеллектуальных датчиков на более высоком уровне систем. Одним из вариантов может быть таков, когда функции СВС будут схемно и конструктивно объединены с бесплатформенной инерциальной системой (БИНС), которая имеет избыток вычислительной мощности и габаритов.

Системы воздушных сигналов для военных самолетов, для вертолетов и других типов летательных аппаратов могут отличаться от рассмотренной выше стандартной СВС.

, (3.30)

где Трасч – определяется по формуле (3.29), а фактическая температура равна

.

Температура ТН определяется термометром наружного воздуха в полете, а То определяется по сведениям с Земли или приближенно может быть получена так

.

По показанию высотомера Нпр и по измеренной температуре окружающего воздуха ТН вычисляют по формуле (3.29) относительную высоту (если на барометрической шкале установлено давление точки вылета) или абсолютную высоту (если установлено давление 760 мм рт. ст.).

Инструментальные погрешности являются следствием несовершенства конструкции прибора. К числу инструментальных погрешностей относятся:

- шкаловые погрешности;

- погрешности, вызванные трением в подвижных соединениях;

- погрешности, вызванные неуравновешенностью деталей конструкции;

- температурные погрешности;

- гистерезис.

Происхождение всех этих погрешностей присущи механическим приборам [12 – 15]. Остановимся на погрешности, вызываемой трением. Особенностью барометрического высотомера является то, что в его конструкции имеется большое количество трущихся соединений.

Погрешность прибора от трения равна [13]

, (3.31)

где ΔРтр – изменение давления, необходимое для преодоления трения в г/см2; dPH/dPH – барометрический вертикальный градиент, равный изменению атмосферного давления в мм рт. ст. на 1 м высоты; fтр – приведенная сила трения механизма в г; Fэф – эффективная площадь анероида в см2.

Барометрический градиент определяется путем дифференцирования уравнений (3.24) и (3.25). Для высот до 11 км

, (3.32)

для высот более 11 км

. (3.33)

Таблица 3.10

Н, км

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

dPH/ dH ·102

9

7,4

6

4,8

3,8

3,0

2,3

1,7

1,2

0,85

0,65

Из формулы (3.31) видно, что погрешность высотомера обратно пропорциональна барометрическому градиенту, который с ростом высоты резко уменьшается (таблица 3.10). При прочих равных условиях погрешность от трения за счет уменьшения градиента на высоте 20 км будет больше почти в 14 раз по сравнению с погрешностью у Земли. Такой результат получится, если подсчитывать погрешность по формуле (3.31) в предположении, что значение приведенной силы трения fтр постоянно по всей шкале высотомера. Такое может быть тогда, когда равномерность шкалы достигается за счет нелинейности по давлению характеристики анероида (линейной по высоте) и постоянном передаточном отношении /dw = const.

Ошибка высотомера от трения с анероидом, характеристика которого линейна по давлению, равна

, (3.34)

где k – коэффициент, учитывающий трение в остальных деталях (k ≈ 1,2 … 1,5); с – коэффициент пропорциональности характеристики шкалы (α = сН);

s – коэффициент пропорциональности характеристики анероида по давлению (w = sPН); Мтр – приведенный момент трения.

У такого высотомера погрешность от трения на высоте 20 км почти в 200 раз больше, чем у Земли. Это обстоятельство ограничивает возможности барометрического высотомера точно измерять высоту на больших высотах.

Рис. 3.31. Типовая зависимость погрешности барометрического высотомера от высоты:

Нкр – критическая для измерения высота

На рис. 3.31 показана типовая зависимость погрешности барометрического высотомера от трения в зависимости от измеряемой высоты. Критическое значение высоты, которую еще можно измерить с помощью барометрического высотомера, равно 30 км.

Таблица 3.11

Барометрическая высота, м

-500

0

600

3000

6000

9000

12000

15000

Допустимая погрешность, м

15

10

15

25

30

40

45

100

В таблице 3.13 приведены минимальные требования по точности к барометрическому высотомеру для гражданских самолетов в соответствии с приложением 8 к НЛГС-3 [5]. Из нее видно, что в международных требованиях к высотомеру учтены его потенциальные возможности по точности в зависимости от измеряемой высоты. Эта тенденция четко прослеживается по фактическим характеристикам серийных барометрических высотомеров. Так, отношение погрешностей при нормальных условиях на предельной и начальной высотах у высотомера ВД-10 равно 90/15; у ВМ-15 – 120/15; у ВД-20 – 350/20; у ВД‑28 – 600/20.

Принципиальные теоретические положения, рассмотренные здесь, в полной мере относятся к сигнализаторам и датчикам высоты.

Рис. 3.32. Лицевая часть высотомера ВД-20: 1 – винт; 2 – стрелка малая; 3 и 4 – индексы; 5 – стрелка большая; 6 – шкала барометрическая; 7 – индекс; 8 – ручка кремальеры

Рис. 3.33. Внешний вид высотомера ВД-20

На рис. 3.33 показана лицевая часть, а на рис. 3.34 показан внешний вид высотомера двух стрелочного ВД-20, измеряющего относительную высоту полета в диапазоне от 0 до 20000 метров. Большая стрелка 5 показывает высоту в метрах, один ее оборот соответствует 1000 м. Стрелка малая 2 показывает высоту в километрах, один ее оборот соответствует 20000 м. Масса прибора 0,8 кг. Погрешность прибора резко дифференцирована по высоте. Если на высоте нулевой при нормальных условиях она составляет ± 20 м, то на высоте 20000 м – ± 350 м.

Если высота полета измеряется относительно аэродрома взлета, то кремальерой 8 устанавливают стрелки прибора в нулевое положение. Если же необходимо измерить высоту полета относительно аэродрома посадки, то кремальерой 8 устанавливают барометрическое давление пункта посадки по шкале 6. Одновременно с поворотом барометрической шкалы 6 вращаются индексы 3 и 4, которые указывают по внешней и внутренней шкалам высоту, соответствующую изменению барометрического давления относительно давления на уровне моря (760 мм рт. ст.).

3.5. Манометрический вариометр

Прибор, измеряющий вертикальную скорость самолета, называется вариометром. Действие манометрического вариометра основано на свойстве атмосферного давления изменяться с изменением высоты, а также на линейной зависимости скорости потока воздуха в капилляре при перепаде давлений на его концах.

Рис. 3.34. Принципиальная схема манометрического вариометра:

1 – манометрическая коробка; 2 – капилляр; 3 – стрелка; 4 – штуцер; 5 – герметичный корпус

На рис. 3.34 представлена принципиальная схема манометрического вариометра. Полость корпуса 5 прибора через капилляр 2 и штуцер 4 сообщается с окружающей самолет атмосферой. Штуцер 4 соединен с приемником статического давления.

Внешние поверхности манометрической коробки 1 воспринимают давление Р1, действующее в полости 5, обусловленное протекаемостью капилляра 2. Внутренние его поверхности находятся под действием атмосферного давления Рст, поступающего через штуцер 4. В результате этого, коробка 1 воспринимает разность давлений

.

Эта разность тем больше, чем больше скорость изменения высоты, то есть

,

где vy – вертикальная скорость самолета.

Рассмотрим работу вариометра в режимах подъема, снижения самолета.

Подъем самолета над Землей

При подъеме самолета на высоту атмосферное давление уменьшается (см. рис. 3.29). Давление внутри коробки 1 тоже уменьшается. Давление же в полости корпуса 5 превышает атмосферное давление, так как выход воздуха из полости корпуса тормозится капилляром 2 ввиду его малого внутреннего диаметра, то есть изменение давления в полости корпуса отстает от измерения атмосферного давления.

В силу того, что Р1 > Рст, коробка сжимается и через передаточно-множительный механизм поворачивает конец стрелки 3 вверх от нулевой отметки шкалы циферблата. Если подъем самолета прекращается, давление в полости корпуса 5 выравнивается с давлением внутри манометрической коробки 1 и стрелка 3 возвращается на нулевую отметку шкалы циферблата.

Снижение самолета над Землей

При снижении самолета атмосферное давление увеличивается. Давление внутри манометрической коробки тоже увеличивается. Давление в полости корпуса 5 становится меньше атмосферного давления, так как вход воздуха в полость тормозится капилляром 2. Под действием разности давлений (Рст>Р1) манометрическая коробка 1 расширяется и через передаточно-множительный механизм поворачивает стрелку 3, конец которой будет перемещаться вниз от нулевой отметки шкалы циферблата (к надписи "спуск"). После прекращения снижения самолета давление в полости корпуса 5 через капилляр 2 выравнивается с давлением внутри коробки 1 и стрелка 3 возвращается в нулевую отметку шкалы циферблата.

Конструктивные и метрологические параметры манометрического вариометра определяются его градуировочной формулой [13]

, (3.35)

где W – внутренний объем корпуса в м3; l – длина капилляра в м; η – коэффициент вязкости воздуха в кг·сек/м2; Тк – средняя температура воздуха внутри капилляра в оК; d – внутренний диаметр капилляра в м; R – газовая постоянная, равная 29,27 м/град; Т1 – температура воздуха в корпусе прибора; Т – температура воздуха вне самолета в оК. Поскольку прибор градуируют при комнатной температуре То, которой соответствует коэффициент вязкости ηо , то Тк = Т1 = Т = То . Поэтому формула (3.35) имеет вид

. (3.36)

Погрешности манометрического вариометра

Погрешности манометрического вариометра следующие:

- инструментальные;

- методические.

Причины возникновения инструментальных погрешностей манометрических вариометров такие же, как и у других манометрических приборов, в том числе как у указателя индикаторной скорости.

Перечислим методические погрешности манометрического вариометра:

- динамическая погрешность;

- температурная погрешность от непостоянства температуры Т1 внутри корпуса;

- температурная погрешность из-за неодинаковости температур Тк , Т1 и Т в формуле (3.35).

Динамическая погрешность обуславливается запаздыванием изменения давления внутри корпуса прибора. Передаточная функция механизма вариометра в этом случае имеет вид

, (3.37)

где q = Рст - Р1 ; – чувствительность прибора; τ – постоянная времени анероидного звена (3.37), равная (в секундах)

,

где Рк – среднее давление в капилляре.

При постоянном вертикальном ускорении, например, , динамическая погрешность согласно формуле (3.37) достигает величины . При τ = 1 с и а = 1 м/с2 погрешность м/с.

Вторая составляющая методической погрешности вариометра возникает из-за нагрева или охлаждения воздуха внутри прибора, когда изменяется температура материала корпуса. С целью уменьшения этой погрешности корпус прибора изготавливают из термоизоляционного материала (пластмассы).

Третья составляющая методической погрешности вариометра появляется, когда температура Тк , Т1 и Т отличается от температуры тарировки Тк = Т1 = Т = То . Эта погрешность может достигать 30 % на предельных значениях измеряемой вертикальной скорости. Однако на малых значениях скорости погрешность меньше, а при околонулевых значениях отсутствует. Поэтому функция прибора – точность контроля горизонтального полета – не зависит от этого вида методической температурной погрешности.

Данная погрешность может быть приближенно подсчитана по формуле:

. (3.38)

Таблица 3.12

vy, м/с

0

1

3

5

7

9

10

± Δvy, м/с

toC = 25 ± 10

0,5

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

± Δvy, м/с

toC = -20 – +55

1,0

1,0

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

Таблица 3.13

vy, м/с

0

1

4

8

12

16

20

24

30

± Δvy, м/с

toC = 25 ± 10

0,5

0,75

2,0

2,0

2,5

2,5

3,0

3,0

3,0

± Δvy, м/с

toC = -20 – +55

1,0

1,5

2,5

2,5

3,0

3,0

3,5

3,5

3,5



Скачать документ

Похожие документы:

  1. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение (2)

    Литература
    ОГЛАВЛЕНИЕВведение ..……………….…………………………………………………….….…3 Глава 1. Тактика ... аппаратуры танков и БМП, авиационных и артиллерийских приборов и боеприпа­сов. Кроме того, ... группировки войск четко функционирующей системы управления авиацией опе­ративного и, ...
  2. Оглавление введение 7 раздел 1 угроза биотерроризма в современном мире 8

    Исследование
    ... working mechanisms. ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………7 Раздел 1. ... 62 3.1. Проблемы системы биологической безопасности….……………..62 ... к цели: ракеты, авиационные бомбы и контейнеры, ... специальной техникой, приборами, аппаратурой, медицинским ...
  3. Введение Error Reference source not found (2)

    Документ
    ОглавлениеВведение Error: Reference ... видах экономической деятельности в информационных системах и ресурсах, едином государственном регистре ... - производство бортовых авиационныхприборов, систем воздушной навигации, приборов и аппаратуры для ...
  4. Реферат Подготовка и начало Второй Мировой войны (документы свидетельствуют) Оглавление Введение 3 I Причины Второй Мировой войны 5 II Виновники войны 10 II 1 Кто привёл Гитлера к власти 10 II 2 Вступление СССР в войну 13 II 3 Подготовленность

    Автореферат диссертации
    ... ) Оглавление: Введение ... приборами ... системы званий, две системы ... бомбардировочные дивизии. 3-й авиационный корпус – в ...
  5. Введение 6 глава 1 идея и этапы создания международной космической станции 9 1 1 идея создания мкс 9 1 2 история создания проекта мкс 10

    Документ
    ОглавлениеВведение 6 Глава 1. Идея ... радиолинии, системы телеметрического контроля и радиотехнической системы стыковки, приборы управления ... 5 Авиационно-космические системы. Москва, Издательство МАИ, 1997. 6 Авиационно-космические системы. Москва ...

Другие похожие документы..