Измерители скоростей 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.

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

М=

Известно несколько методов измерения скорости полета самолета: аэродинамический, доплеровский и инерциальный.

Аэродинамический метод измерения скорости полета основан на измерении динамического давления скоростного напора воздуха, функционально связанного со скоростью полета.

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.

Комбинированные указатели скорости. Измерение истинной воздушной Vист и приборной (индикаторной) Vnp (V_i) скоростей осуществляется анероидно-манометрическими приборами.

В основу принципа действия этих приборов положено измерение динамического давления.

При полете со скоростями, не превышающими 400 км/ч, динамическое давление р_д, равное разности полного и статического р_н давлений, пропорционально воздушной скорости полета V:

Р_д = Р_п — Р_Н = ρ_нV²_ист : 2=ρ₀ V²₀ : 2

где р₀, р_н — плотности воздушной среды у земли и на высоте Н.

Приборы для измерения скорости полета называются указателями скорости. Они делятся на следующие типы:

-указатели приборной скорости;

-указатели истинной воздушной скорости.

Наряду с указателем истинной воздушной скорости применяется указатель числа М. Этот прибор показывает значение истинной воздушной скорости в относительных единицах (по отношению к скорости звука).

Указатель приборной скорости (УС) применяется в качестве пилотажного прибора.

Принцип действия его основан на измерении динамического давления встречного потока воздуха с помощью манометрической коробки, деформация которой передается на стрелку специальным механизмом.

Таким образом, указатель индикаторной скорости измеряет скоростной напор Δр = ρV²/2g, зависящий не только от скорости полета, но и от плотности воздуха.

Этот прибор будет показывать истинную воздушную скорость только на той высоте, на которой производилась его градуировка. Обычно указатель индикаторной скорости градуируется при нормальной плотности воздуха у -—1,225 кг/м³, поэтому показания прибора будут соответствовать истинной воздушной скорости при полете у земли.

Аэродинамические силы, действующие на самолет в полете, также пропорциональны скоростному напору. Например, величина подъемной силы выражается формулой

Y=C_yS ρV²/2g

Где: С_у — коэффициент подъемной силы;

S — площадь несущих поверхностей.

Для поддержания требуемого режима полета важно знать не истинную воздушную скорость, а индикаторную скорость полета. Следовательно, по указателю приборной скорости легко выдерживать нужные режимы полета.

Приборы измерения скорости по существу дает информацию о подъемной силе самолета на любой высоте полета, что особенно важно знать тогда, когда подъемная сила приближается к критическому значению.

Указатель истинной воздушной скорости (ИВС) предназначен для измерения истинной воздушной скорости полета. Его принцип действия, так же как и указателя приборной скорости, основан на измерении динамического давления встречного потока воздуха. Отличие состоит в том, что в указателе ИВС измеряется также и статическое давление. В нем совмещены два прибора - указатель индикаторной скорости и указатель истинной воздушной скорости.

Прибор имеет единую шкалу и две стрелки, одна из которых (широкая) показывает приборную скорость, а другая (узкая) — истинную воздушную скорость.

Применяемые на самолетах измерители скоростей представляют собой комбинированные приборы, одновременно указывающие как истинную, так и приборную скорости полета.

Комбинированный указатель скорости типа КУС устроен следующим образом. Внутри герметического корпуса раз­мещены манометрическая 6 и анероидная 5 коробки. Внутренняя полость манометрической коробки соединена с самолетной системой полного давления, а внутренний объем корпуса прибора с

си­стемой статического давления. Внутри корпуса смонтированы механизмы истинной и приборной скоростей, которые работают от общего чувствительного элемента — манометрической коробки.

Кинематическая схема комбинированного указателя скорости:

1 — стрелка истинной воздушной скорости; 2 — стрелка приборной скорости; 3, 11 — зубчатые секторы; 4, 7, 8, 10 — поводки; 5 — анероидная коробка; 6 — манометриче­ская коробка; 9, 12 — трибки

Под действием разностного, т. е. динамического давления Р_д = Р_п - Р_с, манометрическая коробка деформируется. Ли­нейное перемещение ее подвижного центра с помощью тяги, ocи М, поводков 7 и 8, сектора 3 и трибки 9 преобразуется в пово­ротное движение широкой стрелки 2, указывающей приборную скорость полета, т. е. скорость без учета сжимаемости воздуха и изменения его плотности на высоте полета.

Для измерения Vист необходимо учитывать изменения плотности воздушной среды. С этой целью в приборе предусмотрен специальный механизм, чувствительным элементом которого служит анероидная коробка. При изменении статического давления внутри прибора анероидная коробка деформируется.

Линейное перемещение подвижного центра при помощи тяги и оси А передается на поводок 4 и вызывает изменение передаточного отношения между осями М и А. Поскольку на ось И передается угловое перемещение, пропорциональное Vnp, а через поводок 4 — перемещение, пропорциональное изменению плотности, ее поворот прс исходит на угол, соответствующий V_ист. Это перемещение с по мощью поводков 10, сектора 11 и трибки 12 преобразуется в поворотное движение узкой стрелки 1, указывающей по шкале истинную воздушную скорость V_ист.