1.5. Методы измерения скорости полета

Скорость полета самолета измеряют относительно воз­душного потока и относительно поверхности земли. Причем рас­сматривают как горизонтальную, так и вертикальную составляю­щие скорости. Различают истинную воздушную скорость — ско­рость полета самолета относительно воздушного потока, индика­торную (приборную) скорость — скорость полета самолета относи­тельно воздушного потока у земли при таком же динамическом давлении (скоростном напоре) как на данной высоте, и путевую скорость — скорость полета самолета относительно поверхности земли. Путевая скорость равна геометрической сумме горизонталь­ных составляющих истинной воздушной скорости и скорости ветра.

Безразмерной характеристикой скорости полета самолета явля­ется число М, равное отношению истинной воздушной скорости к скорости звука.

Приборы, предназначенные для измерения индикаторной скоро­сти, называются указателями индикаторной скорости, а приборы, определяющие истинную воздушную скорость, — указателями ис­тинной воздушной скорости. Часто применяются комбинированные указатели скорости (КУС), сочетающие в себе оба выше назван­ных. Приборы, предназначенные для измерения числа М, назы­ваются М-метрами или указателями числа М.

Известно несколько методов измерения скорости полета само­лета. Среди них следует отметить аэродинамический, доплеровский и инерциальный.

_{Аэродинамический метод измерения скорости полета ос­нован на измерении динамического давления скоростного напора воздуха, функционально связанного со скоростью полета. Этот метод положен в основу большинства существующих указателей индикаторной скорости и истинной воздушной скорости, а также указателей числа М.}

_{Доплеровский метод измерения скорости полета сводится к измерению разности частот радиосигналов — излучаемого к зем­ной поверхности и отраженного от нее.}

_{Инерциальный метод измерения скорости основан на из­мерении ускорений и однократном интегрировании полученных сигналов.}

_{Доплеровский и инерциальный методы применяются для изме­рения путевой скорости.}

_{Здесь будут рассмотрены приборы, основанные на аэродинами­ческом методе измерения скорости.}

1.6. Теория аэродинамического метода измерения скорости полёта.

_{Применим уравнение Бернулли к струйке воздушного потока, действующего на открытую часть приемника воздушных давлений:}

(1.1)

_{где g — ускорение силы тяжести р, γ1, V1 и рп, γ2,V2 —соответст­венно давление, весовая плотность и скорость набегающего и за­торможенного потоков.}

_{При полном торможении потока (V2 = 0) выражение (1.1) принимает вид}

(1.2)

_{При малых скоростях полета (V<400 км/ч) воздух можно счи­тать несжимаемым. Полагая γ1 = γ2 = γ и V1=V, получим}

_(1.3)

_{Величина называется динамическим давлением или скоро­стным напором, а давление рп — полным. Оно равно сумме давле­ний: р — в набегающем потоке и Δр — скоростного напора.}

_{Из выражения (1.3) следует, что для измерения скорости по­лета V необходимо определить разность давлений Δр = рп — р и извлечь квадратный корень из этой величины. На рис. 1. 11 пред­ставлена принципиальная схема указателя скорости. Разность давлений измеряют следующим образом. В герметичный корпус 4 прибора подается статическое давление р от приемника воздушных давлений 1 по трубопроводу 2, а внутрь манометрической коробки} 5—полное давление р_П от ПВД по трубопроводу 3.

Манометрическая короб­ка деформируется в соот­ветствии с разностью давле­ний р = р_п—р, а извлечение корня из этой величины для получения скорости V осу­ществляется в передаточном механизме. Стрелка 6 пока­зывает по шкале 7 измеряе­мую скорость полета.

Рис.1.9 принципиальная схема указателя скорости.

1-приёмник воздушного давления, 2-трубопровод статического давления, 3-трубопровод полного давления, 4-корпус прибора, 5-манометрическая коробка, 6-стрелка, 7-шкала.

Рис. 1.10. Структурная схема указателя приборной скорости: 1 – приемник давлений Р_пиР_ст; 2 – пневмопроводР_п; 3 – пневмопроводР_ст; 4 – отстойники-фильтры каналаР_п; 5 – отстойники-фильтры каналаР_ст; 6 – полость коробки; 7 – полость корпуса; 8 – условное звено образования динамического давленияР_д; 9 – решающее устройство; 10 – индикатор

Для скоростей более 400 км/ч, но не превышаю­щих скорость звука, необходимо пользоваться форму­лой с учетом сжимаемости воздуха. Процесс сжатия воздуха в приемнике можно считать близким к адиабати­ческому (происходящим без отдачи и приема энергии),так как время соприкосновения частиц воздуха с ПВД ничтожно мало. Тогда уравнение Бернулли может быть написано в виде

_(1.4)

_{где k — коэффициент адиабатического сжатия воздуха. Он пред­ставляет собой отношение теплоемкости воздуха Ср при постоян­ном давлении к теплоемкости воздуха СV при постоянном объеме,}

_{т. е.}

_{Положив снова V2=0 и V1 = V, из уравнения (1.4) имеем}

_(1.5)