Приборы для измерения скоростей полета

Для летательных аппаратов различают истинную, воздушную, приборную воздушную и путевую скорость полета.

Истинной воздушной скоростью называется скорость движения самолета относительно воздуха.

Приборной (или индикаторной) воздушной скоростью называ­ется истинная воздушная скорость, приведенная к нормальной (массовой) плотности воздуха. Эта скорость характеризует вели­чину аэродинамических сил, действующих на самолет.

Путевой скоростью называется скорость движения самолета от­носительно Земли. Она равна геометрической сумме истинной воз­душной скорости и скорости ветра.

Помимо скоростей, летчику в полете необходимы также сведе­ния и об относительной скорости полета, т. е. о числе М.

На самолетах и вертолетах имеются соответствующие датчики и указатели названных выше скоростей.

Для измерения воздушных скоростей наибольшее распростра­нение нашел аэродинамический метод, основанный на измере­нии полного и статического давления встречного потока воз­духа.

Измерение путевой скорости полета осуществляется радиотех­ническими, инерциальными и другими системами.

В качестве устройств, обеспечивающих подвод полного и стати­ческого давлений ко всем анероидно-мембранным приборам, при­меняются приемники воздушного давления (ПВД) рис. 167. Он имеет трубку 1 полного давления и полость 2 статического дав­ления. Трубка полного давления спереди открыта и устанавливает­ся по направлению полета.

Полость статического давления имеет боковые отверстия, соеди­няющие ее с атмосферой. Эти отверстия должны быть расположе-

Рис. 167.. Схема из­мерителя воздушной скорости с приемни­ком воздушных дав­лений ПВД: / — трубка полного дав­ления; 2— полость ста­тического давления; 3 — внутренняя полость при­бора; 4 — манометриче­ская коробка

ны в том месте трубки, где атмосферное давление соответствует невозмущенной среде в полете.

Некоторые приемники (например, ТП-156) в отличие от ПВД имеют лишь трубку полного давления, а статическое давление в этом случае подводится по трубопроводу от специального отвер­стия, расположенного непосредственно на обшивке борта самолета.

Для предупреждения обледенения все приемники воздушных давлений имеют электрообогрев в виде элемента из нихромового про­водника. Полное и статическое давление по трубопроводам под­водятся к прибору, измеряющему скорость полета.

Чувствительным элементом прибора является манометрическая коробка 4, расположенная в корпусе прибора. К ней подводится полное давление рПОЛш а в корпус — статическое давление рст.

Таким образом, коробка 4 воспринимает перепад давлений (ди­намическое давление) Ар.

Ар = Рполи ‘ PcТ = “2^ > (2.20)

где у — плотность воздуха в атмосфере;

V’ — скорость движения воздуха относительно приемника ПВД.

Выражение (2.20) справедливо при скоростях полета до 400 км/ч, так как оно не учитывает явление сжимаемости воздуха в полости мембранной коробки. Из него получается формула для градуировки шкалы измерителя приборной скорости

V*p = 1Ло = (2 21)

где уо-= 1,225 кгім3 — плотность воздуха у земли при нормальных атмосферных условиях; У10 — истинная воздушная скорость по­лета у земли.

Для полетов со сверхзвуковой скоростью измерители скорости градуируются по расчетной формуле, учитывающей сжимаемость воздуха, т. е.

167^2пр

(2.22)

Ар — р ст

— а2 (7^пр — °2 )2,5

где а — скорость звука. 6*

Градуировка шкалы измерителя истинной воздушной скорости определяется следующим выражением:

V = "I / , (2.23)

I Ун

где у л — плотность воздуха на высоте Н полета.

Или при делении формулы (2.23) на (2.21) получим

V = Vnp V~Тн • (2’24)

Поскольку? = , то можно вместо формулы (2.24) записать

Следовательно, истинная скорость получается из приборной скорости после внесения в нее поправок на статическое давление рн и температуру Тн на данной высоте Н полета, т. е. поправок на изменение плотности воздуха при изменении высоты полета.

Все вышеприведенные выражения учитываются при создании конструкции прибора. На рис. 168 изображена принципиальная схема измерителя приборной и воздушной скорости. При увели­чении скорости полета под действием разности давления рполн — Рст мембранная коробка 1 через тягу поворачивает стрелку 2 ука­зателя приборной скорости. Одновременно центр коробки 1 пере­мещает тягу 3 и, следовательно, стрелку 5 указателя истинной скорости.

Если увеличивается высота полета, то анероидная коробка 4 расширяется и поворачивает также тягу 3, преодолевая усилие пружины Я. При этом уменьшается длина плеча I стрелки 5, и она поворачивается па дополнительный угол, учитывающий изменение плотности воздуха.

На рис. 169 приведена конструктивная схема комбинированно­го измерителя скорости с диапазоном измерения до 2 000 км/ч (КУС-2 000). Перемещение центра манометрической коробки 6 че­рез оси, поводки 7 и 8, сектор 3 и трубку 9 передается на широкую стрелку 2 приборной скорости и одновременно через ряд повод­ков, осей и сектор 10 передается на узкую стрелку 1 истинной ско­рости. С изменением высоты по­лета изменяется положение цент­ра анероидной коробки 5, что вызывает смещение поводка 4 и изменение передаточного отно­шения между осями М и А. Ось М связана с манометрической коробкой, а ось А — со стрелкой истинной воздушной скорости.

к

Для учета изменения температуры воздуха с высотой полета (при этом полагают, что температура изменяется в соответствии со стандартной атмосферой) выбирают соответствующим образом ха­рактеристику анероидной коробки 5.