РАБОТА УКАЗАТЕЛЯ СКОРОСТИ И ВЫСОТЫ. В НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ

На фиг. 4. 1 изображена обычная схема указателя скорости. Приемник состоит из двух камер: статической камеры Е и так называемой динамической камеры (точнее — камеры полного напора или полного давления) F. Давле-

ние в статической камере передается по трубопроводу в стати­ческую полость В указателя скорости и полость D высотомера. Полное давление рно передается в динамическую полость А ука­зателя скорости. Обе камеры указателя скорости А и В разделе­ны гибкой диафрагмой (мембраной), которая может прогибаться под действием разности давлений. Прогиб мембраны при помощи специального механизма передается на стрелку, которая дает от­счет по шкале прибора в случае визуального указателя скорости или пишет на ленте в случае самописца скорости (спидографа).

^попц(Рно) Приємним /Рсга. т(Р") с —

Отверстия статичен
мой камеры

Вину ум —

Высотомер дорости ( барограф) (спидограф )

Фиг. 4. 1. Схема работы указателя скорости и высотомера.

Из второй полости С высотомера воздух выкачан; она отде­лена от полости D диафрагмой, которая может прогибаться под действием разности давлений; этот прогиб преобразуется в отклонение стрелки высотомера или самописца высоты (баро­графа).

Схема высотомера не нуждается в особом пояснении. Для того чтобы разобраться в схеме указателя скорости и принципе его действия и отвлечься от второстепенных факторов и попра­вок, рассмотрим сначала работу условного, идеального указате­ля скорости. Идеальным будем называть указатель ско­рости, который:

1) имеет идеально точный механиЗхМ, не дающий инстру­ментальных поправок;

2) получает полное и статическое давление от идеального приемника, измеряющего эти давления без искажений, вызывае­мых особенностями обтекания самого приемника и влиянием воз­мущенного поля давлений вблизи самолета в месте расположе­ния приемника.

Предположим сначала, что весь прибор предназначен для из­мерения скорости при стационарном движении самолета в не­сжимаемой жидкости. Пусть при этом приемник движется па — 5 772
раллельно собственной оси и самолет, как было условлено выше, не оказывает на поток воздуха никакого влияния. Обратим дви­жение и будем считать, что приемник неподвижен, а воздух обте­кает его, причем скорость воздуха далеко перед приемником равна скорости самолета V. Напишем уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости:

V2 1/2

Pi + ?— =Рн + ? -^=Рвъ = const, (4.1)

где pi и Vi—давление и скорость в относительном потоке в ка­кой-нибудь точке вблизи приемника; ряи V—давление и скорость потока далеко перед само­летом, т. е. атмосферное (статическое) давление окружающего воздуха и скорость полета.

При указанных выше предположениях можно считать, что на боковой поверхности цилиндрического приемника, где распо­ложены отверстия, ведущие в статическую камеру, скорость по­тока V равна скорости самолета V и, следовательно, pi=p//. Иначе говоря, давление в статической камере приемника и в статической полости указателя скорости рст равно атмосферному давлению рн.

С другой стороны, на входе в динамическую камеру прием­ника, расположенном спереди, имеем критическую точку (Уі — = 0) и, следовательно, давление ря0 в этой точке, в динамической камере приемника и в динамической полости указателя скорости (полное давление) определяется из уравнения

РяУ2

2

РнУ2 2

Таким образом на диафрагму указателя скорости действует перепад давлений, иначе называемый скоростным на­пором:

Следовательно, указатель скорости измеряет вообще не от­носительную скорость самолета V (относительно воздуха), а ско ростной напор q. Если бы плотность воздуха не изменялась, то скоростной напор был бы однозначно связан со скоростью и шкалу указателя можно было бы разметить по величине ско­рости; фактически это и делается при разбивке шкалы указателя

скорости, причем за плотность рн принимают ро^—- кг • сек2/м*.

8

т. е. плотность воздуха при нормальных условиях (р0 = = 760 ммрт. ст., г = 15° С).

Таким образом мы приходим к следующему важному выводу: при полете в нормальных условиях, когда пло-тность воздуха равна р0, идеальный ука­затель скорости показывает истинную ско — оость самолета относительно воздуха.

Что же покажет такой прибор при полете в условиях, отлич­ных от нормальных (ря^Ро)? Пусть при этих условиях прибор показывает скорость Vi. Этой скорости согласно разбивке шкалы

РоИ?

соответствует скоростной напор ■—~

?н^2 „

пор равен —— ; приравнивая обе величины, получим

РиУ* PoVf

А =0,379 — Т

Следовательно, в этих условиях в показания даже идеального прибора следует вносить поправку на изменение плотности и скорость вычислять по формуле (4.3).

Величину Vi=VVд, т. е. величину скорости, которую пока­жет идеальный указатель скорости при полете со скоростью V при относительной плотности Л, называют индикаторной скоростью. Она играет очень важную роль не только как величина, определяющая истинную скорость, но еще и потому, что в горизонтальном установившемся полете самолета она при заданном весе полностью определяет его коэффициент подъемной силы. В самом деле, из равенства

G=-LCysPv

справедливого для горизонтального полета, легко получить ра­венство

G = — ycyspov3i’

из которого видно, что при заданном весе коэффициент су одно­значно связан с индикаторной скоростью. Вследствие этого лет­чик «ощущает» в полете не истинную, а индикаторную скорость, так как именно она в основном определяет режим полета (только на большой скорости, когда начинает проявляться влияние сжи­маемости, близко к кризисным режимам начинает играть роль второй фактор — число М полета).