Приборное оборудование

1.1 Методы

Приборы, предназначенные для измерения высоты поле­та над земной поверхностью, называются высотомерами.

Различают три высоты полета (рис. 1.1): абсолютную — высо­ту относительно уровня моря; относительную — высоту относитель­но какого-либо места, например, аэродрома взлета или посадки; истинную — высоту над пролетаемой местностью.

Абсолютную высоту полета важно знать при испытаниях само­летов. Относительная высота должна быть известна при взлете и посадке, а истинная высота — во всех случаях полета. Высоту полета относительно уровня с давлением 760 мм рт. ст. называют абсолютной барометрической высотой.

Рис.1.1. К пояснению абсолютной, истинной и относительной высоты полета

Известно несколько методов определения высоты полета. Сре­ди них следует отметить барометрический и радиотехнический ме­тоды, которые получили наибольшее распространение в граждан­ской авиации.

Барометрический метод измерения высоты основан на зависи­мости между абсолютным давлением в атмосфере и высотой. Изме­рение высоты этим методом сводится к определению абсолютного давления с помощью барометра. Радиотехнический метод основан на измерении времени про­хождения радиосигналом пути от самолета до поверхности земли и обратно.

В данной главе рассматривается теория барометрического мето­да измерения высоты и принцип построения высотомеров, основан­ных на этом методе.

1.2. Механические барометрические высотомеры

Рис.1.2 принципиальная схема барометрического высотомера.

1-стрелка, 2-трибка, 3-зубчатый сектор,4-передаточный механизм, 5-трубопровод,

6-приёмник статического давления, 7-корпус,8-блок анероидных коробок.

Барометрические высотомеры по своему устройству од­нотипны. Диапазон измеряемых высот лежит в пределах от 0 до 20 км и выше. Измерение высоты полета с помощью барометриче­ского высотомера сводится к определению абсолютного давления в атмосфере.

Принципиальная схема барометрического высотомера представ­лена на рис. 1.2. Чувствительным элементом, воспринимающим атмосферное давление, служит блок анероидных коробок 8. Он состоит из двух анероидных коробок для повышения чувствитель­ности прибора. Каждая анероидная коробка состоит из двух спа­янных между собой гофрированных мембран.

(а)(б)

Рис 1.3. общий вид двухстрелочного высотомера ВД-20.

1 – винт; 2 – стрелка малая; 3 и 4 – индексы; 5 – стрелка большая; 6 – шкала барометрическая; 7 – индекс; 8 –кремальера

Для правильного измерения атмосферного давления необходи­мо, чтобы блок анероидных коробок воспринимал статическое давление наружного воздуха на уровне полета. Давление воздуха внутри самолета, где расположен высотомер, может значительно отличаться от статического давления наружного воздуха. Поэтому блок анероидных коробок помещают в герметичный корпус 7, кото­рый трубопроводом 5 сообщается с приемником статического дав­ления 6. Снаружи на блок ане­роидных коробок действуют силы статического давления воздуха. Эти силы уравновеши­ваются упругими силами коро­бок.

При подъеме на высоту давление, действующее на анероидные коробки, уменьшается и подвижный центр блока коробок перемещается. С подвиж­ным центром связана кривошипно-шатунная передача 4, которая поворачивает зубчатый сектор 3. Поворот сектора пе­редается трибке 2, на оси кото­рой укреплена стрелка 1. Стрелка поворачивается отно­сительно неподвижной шка­лы, которая проградуирована в единицах высоты.

Для увеличения точности отсчета в современных высотомерах имеются две стрелки. Малая стрелка высотомера поворачивается на один оборот при изменении высоты в пределах измеряемого диапазона и служит для грубого отсчета; большая стрелка пово­рачивается на один оборот при изменении высоты на один кило­метр и служит для точного отсчета. Высота определяется по сумме показаний обеих стрелок.

Общий вид двухстрелочного высотомера ВД-20 показан на рис. 1.3(а,б),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.).

Кинематическая схема двухстрелочного высотомера представлена на рис. 1.4.

Механизм прибора смонтирован в герметичном корпусе диамет­ром 80 мм. Блок анероидных коробок 11 вместе с механизмом ук­реплен на основании 2.

От приемника статического давления по трубопроводам воздух подается внутрь корпуса прибора. Его статическое давление вос­принимается анероидными коробками 11. При изменении высоты полета коробки деформируются. Деформация коробок через укреп­ленный в верхнем (подвижном) жестком центре биметаллический компенсатор первого рода 10, тягу 9, биметаллический компенса­тор второго рода 6 передается на валик 7. При повороте валика 7 движется зубчатый сектор 4, который вращает трибку 13 и большое зубчатое колесо 12, сцепленное с малым зубчатым колесом 3. На оси колеса 3 укреплена большая стрелка прибора. Малая стрелка прибора укреплена на полой оси 14.

Параметры анероидных коробок и передаточного механизма выбраны такими, что при подъеме на высоту 1000 м большая стрел­ка делает один оборот. Внешняя шкала прибора проградуирована в сотнях и десятках метров. Для отсчета единиц н десятков кило­метров в высотомере имеется внутренняя шкала, возле которой движется малая стрелка. Если прибор измеряет высоту до 20 км, то при повороте малой стрелки на один оборот большая стрелка делает 20 оборотов. Для получения замедленного движения малой стрелки применен редуктор, выходное колесо которого укреплено на полой оси 14, а входное — на оси большой стрелки. Передаточ­ное число редуктора равно 1:20.

Прибор, предназначенный для измерения высоты до 10 км, имеет редуктор с передаточным чис­лом 1:10.

Рис 1.4. Кинематическая схема двухстрелочного высотомера.

1-барометрическая шкала, 2-основание, 3,12-зубчатые колёса, 4-зубчатый сектор,5-пружина, 6-биметалический компенсатор второго рода, 7-валик, 8-противовес, 9-тяга, 10-биметаллический компенсатор первого рода, 11-анероидные коробки, 13-трибка, 14-полая ось, 15-ручка кремальеры.

Для уравновешивания массы блока анероидных коробок служит противовес 8, шарнирно соединенный с валиком 7 посредством от­дельной тяги.

Для перевода стрелок служит кремальера 15, с помощью кото­рой поворачивается основание 2 вместе с механизмом и блоком анероидных коробок. При повороте основания на некоторый угол большая стрелка смещается относительно шкалы высот на тот же угол, а малая стрелка — на угол, меньший в число раз, равное передаточному числу редуктора. Одновременно с основанием по­ворачивается барометрическая шкала 1.