Указатели скорости

В самолете измеряется несколько скоростей:

- V_ИСТ – истинная воздушная скорость - это скорость перемещения самолета относительно окружающего воздуха;

- W – путевая скорость – это скорость перемещения самолета относительно земли. Путевая скорость равна векторной сумме истинной воздушной скорости и скорости ветра:

.

- V_ПР – индикаторная (приборная) скорость.

1.5 Указатель индикаторной (приборной) скорости

С подъемом на высоту плотность воздуха уменьшается и при одной и той же истинной скорости аэродинамика самолета изменяется (подъемная сила, лобовое сопротивление, α_КР). В связи с этим для пилотирования используют индикаторную скорость, которая характеризует скоростной напор, с которым действует воздушный поток на самолет и независимо от высоты характеризует его аэродинамику. Индикаторная скорость численно равна скорости полета относительно воздуха, которая была бы вблизи Земли с тем же скоростным напором, как и на данной высоте.

При малых скоростях и небольших высотах V_ИСТ и V_ПР незначительно отличаются.

Рис. 14 – Принципиальная схема указателя приборной скорости

1 – приемник ПВД; 2 – отверстия статического давления; 3 – трубопровод статического давления; 4 - трубопровод полного давления; 5 – герметичный корпус; 6 – манометрическая коробка; 7, 8, 9 – передаточно-множительный механизм; 10 – стрелка; 11 – шкала

Рис. 15 – Лицевая часть указателя приборной скорости УС-450

Принцип измерения индикаторной скорости основан на измерении разницы между полным давлением набегающего воздушного потока и статическим давлением:

Это следует из уравнения Бернулли для воздушного потока в области перед ПВД и внутри прибора.

В соответствии с этой формулой конструкция прибора для измерения приборной скорости показана на рис. 14.

Для измерения V_ИСТ записывают уравнение Бернулли с учетом изменения плотности и сжимаемости воздуха, откуда следует:

;

Как видно, под действием разницы Р_ПОЛ – Р_СТ манометрическая коробка перемещает стрелку, и одновременно при уменьшении статического давления с высотой анероидная коробка доворачивает стрелку.

Широкое применение имеет комбинированный указатель скорости КУС-730/1100 (рис. 16), который измеряет индикаторную скорость V_ПР от 50 до 730 км/ч широкой стрелкой по внешней шкале и истинную скоростьV_ИСТ от 400 до 1100 км/ч по внутренней шкале.

Рис. 16 Кинематическая схема комбинированного указателя скорости КУС – 730/1100

1 – внешняя шкала; 2 – стрелка приборной скорости; 3 – стрелка истинной воздушной скорости; 4,28 – сектора; 5,8,13,16,27 – оси; 6,29 – трибки; 7,9,10,11,12,25,26 – поводки; 14 – кривошип; 15,19,24 – тяги; 17,18 – вилки; 20 – анероидная коробка; 21,23 – верхние центры анероидной и манометрической коробки; 22 – манометрическая коробка;

Рис. 17 – Лицевая часть комбинированного указателя скорости КУС – 730/1100

1.6 Указатели числа Маха

При больших скоростях и на большой высоте появляются эффекты сжимаемости воздуха и на некоторых частях самолета ламинарное течение становится турбулентным, что резко изменяет аэродинамические характеристики самолета, и тогда приборная скорость уже в меньшей степени характеризует аэродинамику самолета, чем число Маха.

Число Маха равно отношению истинной воздушной скорости к скорости звука на текущей высоте полета самолета:

Если подставить в выражение для числа М выражение V_ИСТ, то результат показывает, что число М является функцией отношения динамического давления к статическому давлению, то есть такой же, как для истинной воздушной скорости

.

Именно поэтому механизм для измерения числа М (рис. 18) такой же, как для измерения V_ИСТ.

Рис. 18 – Кинематическая схема указателя числа М

1 – стрелка; 2 – трибка; 3, 7, 9 – оси; 4, 5, 6, 15, 16 – поводки; 8, 10 – кривошипы,

11, 13 – тяги; 12 – анероидная коробка; 14 – манометрическая коробка; 17 – зубчатый сектор