Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Kniga_Posl_redaktsia / книга посл.редакция / 12.СВС(окончат. вариант).doc
Скачиваний:
421
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
924.16 Кб
Скачать

Глава 12. Система воздушных сигналов

12.1. Назначение систем воздушных сигналов (свс)

Одними из важнейших параметров полета летательного аппарата (ЛА) является его скорость и высота. В основу принципа действия современных бортовых средств измерения параметров движения летательного аппарата (ЛА) в воздушной среде положен аэрометрический метод.

Аэрометрический метод определения движения основан на измерениях определенных аэрометрических величин, построении уравнений связи определяемых параметров и измеряемых величин и их решении. В соответствии с этим определяется и понятие навигационно-пилотажных систем воздушных сигналов (СВС). Первичными измеряемыми величинами являются: статическое давление атмосферы , динамическое давление набегающего потока воздуха (скоростного напора)и температура заторможенного потока воздуха. Навигационно-пилотажные системы воздушных сигналов – устройства, предназначенные для определения параметров движения ЛА (самолетов, вертолетов) по отношению к воздушной среде, т.е. барометрической высоты, скорости полета, числаМ и отклонений от заданных значений этих параметров, а также температуры наружного воздуха и относительной плотности воздух.

С развитием авиационной техники возросли требования к точности измерения аэрометрических параметров. Информация о величинах аэрометрических параметров используется на современных ЛА не только для визуального отображения на приборной доске летчика. Она поступает и в различные системы ЛА в виде электрических сигналов. Для этого используются различные устройства (датчики воздушной скорости, датчики высоты и др.). Число таких устройств на ЛА значительно. Кроме того, велико число каналов связи с потребителями. Чтобы уменьшить массу комплекса, необходимо добиваться минимальных габаритов отдельных приборов, что обычно противоречит требованиям повышения точности. Система воздушных сигналов современных военных и гражданских самолётов представляет собой программно-аппаратную систему, предназначенную для измерения, вычисления и выдачи на индикацию экипажу самолёта и в бортовые автоматические системы информации о высотно-скоростных параметрах, таких как высота, вертикальная, истинная воздушная и приборная скорости, число Маха, а также таких параметров, как температура воздуха, углы атаки и скольжения. Современные цифровые СВС представляют собой набор датчиков и устройств, управляемых микропроцессором, работающим по заданной программе.

Применение в них специализированных цифровых вычислителей и прецизионных первичных измерительных преобразователей воздушных давлений позволило существенно повысить точность измерения аэрометрических параметров полета и расширить функциональные возможности СВС. Важные достоинства цифровых вычислителей – стабильность характеристик, исключающая необходимость эксплуатационных регулировок, и удобство согласования их выходных сигналов со входами БЦВМ. Цифровые СВС отвечают современному направлению развития бортовых измерительных систем, связанному с широким внедрением в них цифровой вычислительной техники. От точности и надежности СВС зависят эффективность применения ЛА и безопасность полетов. Таким образом, системы воздушных сигналов занимают важное место в составе бортового оборудования современных ЛА.

Аэрометрический метод определения высотно-скоростных параметров ЛА основан на их зависимости от трех измеряемых параметров: статического давления атмосферы , динамического давления набегающего потока воздуха (скоростного напора)и температура заторможенного потока воздуха.

Скорость полета ЛА измеряют относительно воздушного потока и поверхности Земли. Различают истинную воздушную скорость – скорость полета ЛА относительно воздуха, индикаторную (приборную) скорость в предположении, что плотность воздуха одинакова на всех высотах, и путевую скорость – скорость полета ЛА относительно Земли. Безразмерной характеристикой скорости полета самолета является число , где– истинная скорость,– скорость звука в воздухе,– ускорение свободного падения,м/град – газовая постоянная,– абсолютная температура наружного воздуха на высотеH в К, – показатель адиабаты для воздуха.

Треугольник, образованный горизонтальными компонентами векторов скоростей воздушной и ветра и вектором путевой скорости, называют навигационным треугольником скоростей. Как видно из рис. 12.1, путевая скорость равна геометрической сумме горизонтальных составляющих истинной воздушной скорости и скорости ветра :

. (12.1)

Рис.12.1. Навигационный треугольник скоростей

Его элементами являются: воздушная скорость , скорость ветра, путевая скорость, направление ветра, курс К, угол сноса УС, путевой угол ПУ, угол ветра УВ, курсовой угол ветра КУВ. На указанном рисунке стрелками показаны положительные направления отсчета углов.

Скорость полета является векторной величиной, для определения которой необходимо знать модуль и направление. Направление вектора истинной воздушной скорости в системе координат, связанной с осями ЛА, определяется углами атаки и скольжения. Следовательно, для полного определения вектора воздушной скорости необходимо измерять модуль вектора скорости и углы атаки и скольжения.

В целях удобства пилотирования отдельно измеряют вертикальную скорость Vh, являющуюся вертикальной составляющей скорости полета ЛА. Вертикальную скорость можно определить двумя способами: с помощью вариометра и дифференцированием измеряемой мгновенной высоты полета. В настоящее время ввиду широкого применения микропроцессорной техники легко реализуем второй способ, что ведет к уменьшению погрешности измерения Vh.

. (12.2)

Уравнение связи для определения числа М при дозвуковой скорости полета

, (12.3)

и при сверхзвуковой скорости полета

, (12.4)

где ,– в Па. При значенииформулы (12.3) и (12.4) соответственно принимают вид

; (12.5)

. (12.6)

Уравнение связи для определения истинной воздушной скорости:

, (12.7)

или

, (12.8)

где ,– коэффициент торможения воздуха, значение которого в зависимости от конструктивных особенностей приемника и места его установки колеблется в пределах 0,98…1,02.

Уравнение связи для определения температуры наружного воздуха на высоте :

. (12.9)

Уравнение связи для определения барометрической высоты в соответствии с формулой Лапласа

. (12.10)

Величина средней температуры столба воздуха зависит от высоты и на средних широтах определяется зависимостями

для м, (12.11)

для м, (12.12)

где и– давление в Па и абсолютная температура воздуха в К у поверхности Земли,– температура воздуха на высоте 11000 м.

В уравнения связи (12.3)…(12.12) входят три переменные величины ,,. В результате измерения эти величины становятся известными функциями времени и в этом случае уравнения связи можно считать уравнениями функционирования СВС.

На летательных аппаратах, где имеется большое количество барометрических и манометрических приборов, получающих питание от системы приема воздушных давлений, появляется динамическая погрешность приборов. Причина ее появления заключается в том, что полости трубопроводов корпусов и манометрических коробок приборов получаются настолько большими, что заметными становятся запаздывания показаний приборов или выдачи ими управляющих сигналов при изменении высоты или скорости полета. Для уменьшения указанных погрешностей на летательных аппаратах устанавливают несколько систем ПВД, каждая из которых обеспечивает работу отдельной группы приборов.

Реализация всех выше указанных алгоритмов вычисления высотно-скоростных параметров может быть проведена с помощью систем воздушных сигналов различного типа, таких как электромеханических СВС-72, либо с помощью цифровых систем воздушных сигналов, построенных на базе микропроцессорной системы (СВС-85, СВС-2Ц-У, СВС-В1, СВС-96 и др.).