Название: Исследование приемников воздушных давлений - Сборник лабораторных работ (И.П. Ефимов)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1111


3.1. общие сведения

 

Измерение барометрической высоты и скорости перемещения летатель- ных аппаратов (ЛА) относительно воздушной среды невозможно без получе- ния информации на борту о статическом и полном давлениях набегающего по- тока. Данную задачу решают специальные устройства - приемники воздушных давлений. Рассмотрим один из типов таких приемников - многоканальный (ПСД) с наружной профилированной поверхностью.

Внешний вид базового ПСД показан на рис. 3.1. Основные элементы приемника: входная цилиндрическая часть 1; профилированный участок 2, со-

стоящий из двух гофров; кронштейн крепления 3; основание 4 со штуцерами статического давления 5. Восприятие статического давления осуществляется

через отверстия 6. В представленном варианте воспринимаются два давления:

левым рядом отверстий - давление P1, правым - давление P2.

При обтекании ПСД набегающим потоком воздуха вокруг приемника

формируется трубка тока, имеющая (в первом приближении) вид цилиндра

(рис. 3.1). Очевидно, что профилированный участок оказывает геометрическое воздействие на воздушный поток, заключающееся в сужении или расширении трубки тока. Согласно уравнению Бернулли:

 

V

 
2

P       0

 

 canst

 

(3.1)

1          2

 

и закону постоянства расхода SiVi = const,

где Vi - скорость потока в сечении трубки тока площадью Si.

Величина pi  = (Pi-P0)/q0, где P0, q0  - давление и скоростной напор набе-

2

гающего потока (q0 = ρV0

нии.

/ 2), называется коэффициентом давления в i-м сече-

 

 

 

Рис. 3.1. Общий вид многоканального приемника статического давления

 

Основные геометрические параметры профилированного участка: DВХ   - диаметр входной части;

DГ   - диаметр гофра;

LХ - удаление сечения отбора давления от входа;

L - длина профилированного участка;

L = LХ /L - координата сечения отбора давления.

Как видно из рис. 3.2, на профилированном участке выделяются области

повышенного (Pi>P0) и пониженного (Pi<P0) давлений. Это позволяет устанав- ливать приемник на фюзеляже ЛА в зонах местных подпоров и разрежений. Например, если ПСД устанавливается на фюзеляже вертолета в зоне местного подпора +0,15q0  (местный коэффициент давления на фюзеляже равен +0,15), а приемник воспринимает давление через отверстия, выполненные в сечении с

коэффициентом давления равным -0,15,  на выходе ПСД получается неиска-

женное статическое давление P0.

Приемник рассматриваемой конструктивной схемы применяется:

-           для  организации  нескольких  линий  статического  давления  с равными или разными коэффициентами давлений;

-           в качестве пневмоусилителя (усилителя динамического давле-

ния) при измерении скорости ЛА относительно воздуха;

-           для компенсации местных подпоров и разрежений в зонах уста-

новки ПСД.

 

 

Рис. 3.2. Распределение давления по профилированному участку приемника

 

Рассмотрим вкратце эти применения.

Организация нескольких линий "статики" необходима с целью развязки по питанию различных групп приборов. Статическое давление обычно подает- ся внутрь корпусов приборов, имеющих различный объем. Вследствие этого при изменении давления происходит перетекание воздуха из одного корпуса в другой. Кроме этого в корпусах большого объема (корректоры скорости, высо- ты и др.) давление устанавливается со значительным запаздыванием. Для уменьшения динамических погрешностей при измерении высоты и скорости соответствующие приборы объединяют в группы и подключают их к различ- ным линиям "статики". С другой стороны, увеличение количества линий ста- тического давления диктуется требованиями безопасности полетов (резервиро- вание).

Воздушная скорость на ЛА определяется на основе измерения динамиче-

ского давления набегающего потока:

V

 
2

0

 
PД    

2

 

 PП   P0 ,      (3.3)

 

где PП - полное давление потока, воспринимаемое специальным приемником.

На малых скоростях полета (V < 20 .30 км/ч) величина PД мала, что за-

трудняет измерение V, близких к нулю. Отбирая статическое давление с по-

верхности профилированного участка ПСД в зоне отрицательного коэффици-

ента давления, можно искусственно увеличить значение динамического давле- ния PУ  = PП-Pi, т.к. Pi<P0. Однако пневмоусиление, получаемое с помощью та- кого приемника, невелико (коэффициент усиления не более двух единиц). В качестве пневмоусилителей гораздо лучше работают проточные ПСД, имею- щие внутреннюю профилированную поверхность.

Компенсация местных подпоров и разрежений является актуальной зада- чей, т.к. зачастую не удается разместить приемник в зоне нулевого коэффици- ента давления на фюзеляже ЛА. Следует отметить, что на тяжелых самолетах, наряду с механическими измерителями высотно-скоростных параметров, ис- пользуются электромеханические приборы и системы воздушных сигналов, которые имеют вычислители аэродинамических поправок. Поэтому такие уст- ройства могут подключаться к обычным ПСД без компенсационных контуров (гофров).

Важной характеристикой ПСД является зависимость pi  = F(V0), называе- мая скоростной характеристикой. Она представляет связь коэффициента дав- ления в рассматриваемом i-м сечении со скоростью набегающего потока. Именно эта характеристика и составляет основу технического задания (ТЗ) на разработку приемника. В ТЗ указываются следующие основные параметры:

количество отбираемых давлений;

средние значения коэффициентов этих давлений; скоростные характеристики pi = F(V0); предельные габариты устройства и его масса.

Вид функции pi  = F(V0), определяется зависимостью коэффициента давления в зоне установки ПСД от V0, и потребителями, подключаемыми к данному кана- лу "статики". Величина

 

∆pi  = pirnax - pirnin ,   (3.4)

 

Где pirnax, pirnix - максимальный и минимальный коэффициенты давлений для i-го сечения при изменении Vо в заданном диапазоне называются девиаци- ей коэффициента давления в i-м сечении. Если в зоне установки ПСД коэффи- циент давления не зависит от скорости, величину ∆pi  стремятся свести к мини- муму.