ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПОЛЕТЕ

Каков бы ни был прибор, измеряющий температуру воздуха (термометр с шариком, термопара), в нем имеется некоторое тело, обтекаемое потоком воздуха и предназначенное для вос­приятия его температуры. В сжимаемом газе* вследствие адиа­батического разогрева его, а также трения, температура на по­верхности тела в каждой точке вообще различна и изменяется в зависимости от скорости по уравнению теплосодержания (4.4):

Ср 2g Н ср 2g

В частности, в критической точке тела, где скорость равна нулю, имеем температуру воздуха (температуру торможе­ния):

Здесь Тн—фактическая температура воздуха; V — истинная скорость самолета в м/сек. Таким образом в критической точке температура повышается на величину адиабатического подо­грева

если скорость выражена в км/час, то адиабатический подогрев равен

Численные значения 8Тад приведены в следующей таблице:

Из этой таблицы видно, что температура воздуха в критиче­ской точке при современных скоростях полета значительно от­личается от истинной температуры воздуха; следовательно, и термометры показывают завышенную темпе­ратуру.

Если бы температура газа на поверхности шарика термо­метра была всюду равна температуре в критической точке, тер­мометр показал бы температуру торможения. Однако в тепло­вом пограничном слое шарика термометра происходят сложные процессы теплопередачи, в результате чего различные конструк­ции термометров дают различные величины поправок на подо­грев; обычно эта поправка колеблется в пределах от 50% до 85% от адиабатического подогрева. Средние величины поправки

приведены выше в третьей строке таблицы.

Таким образом формула (5. 1) должна быть переписана к следующем виде:

Практика летных испытаний показывает, что величина по­правочного коэффициента В для дайной конструкции термометр^ мало зависит от величины скорости и условий полета. Поэтому величину поправки

37= —

можно получить при тарировке приемника давления на одной и той же высоте, замеряя на заходах температуру, показанную термометром. Нанося полученные значения /пр. иещ> на диаграмму в зависимости от величины V2 (фиг. 5. 5) и проводя прямую че рез полученные точки, легко получаем значение 8 по формуле

если V берется в м/сек или

(5. 5′)

если V выражено в км/час (&Т — фактическое завышение тем­пературы, показанное термометром).

Так как для определения истинных скоростей V нужно зара­нее знать истинную температуру Тн% то последняя должна быть получена отдельно по данным метеостанции (при тарировке на малой высоте), либо’ по измерениям температуры на специаль-

Фиі. 5.5. Диаграмма для определения коэффициента торможения термометра.

ном самолете с малой скоростью (например, учебном), сделан­ным на той же высоте. При барометрическом методе такие изме­рения можно сделать на эталонном самолете. Зная истинную тем­пературу Гя(/я), мы наносим ее для скорости У=0 (крестик на фиг. 5.5), что дает возможность уверенно провести эксперимен­тальную прямую.

Фиг. 5. 6. Схема термометра торможения.

Можно избежать такой тарировки термометра, если приме­нять термометры специальной конструкции, приспособленной для замера температуры торможения. Шарик (или термопара) такого термометра заключается в специальный об­текатель (фиг. 5.6); в критической точке этосо обтекателя, рас­положенной спереди, устанавливается температура торможения которая и воспринимается шариком. Для продува внутренности полости обтекателя с малой скоростью (практически не влияю­щей на температуру торможения) в задней стенке обтекателя

делаются отверстия малого калибра. Для таких термометров ко­эффициент 3 близок к единице — порядка 0,95.

При определении фактической температуры воздуха Гф(Тн) по измерениям в полете неудобно пользоваться формулой (5.4), так как туда входит величина V, для вычисления которой нужно знать 7ф, так что для определения поправки ЬТ приходится при­бегать к последовательным приближениям. Здесь удобнее вос­пользоваться известным соотношением, связывающим темпера­туру полного торможения, фактическую температуру и число М:

Тн0= тф (l + hМ2) = Гф(1 + 0,2М2). (5.6)

Если коэффициент торможения рне равен единице, мы по­лучим связь между показанием термометра (Гпр. испр) и Гф:

ГПр.„спр = Гф(1+0,2рМ2)

или

т

гр _ 1 пр. ИСПр

ф~ (1 + 0,2(ЗМ2) ‘

Так как для определения числа М не нужно знать температуру воздуха (см., например, фиг. 4.4), то формула (5.7′) практи­чески вполне удобна. Обычно по этой формуле строят рабочую номограмму для данного типа термометра (т. е. заданного, зна­чения (3). На фиг. 5.7 приведена номограмма для (3=0,95.