1.2 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:

,

где V_ПР – индикаторная (приборная) скорость.

1.2.1 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, критический угол атаки 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 отличаются незначительно, поэтому на легких самолетах как правило устанавливается только указатель приборной скорости.

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.

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

Рисунок 1.15 – Принципиальная схема указателя приборной скорости

В соответствии с этой формулой конструкция прибора для измерения приборной скорости показана на рис. 1.15. В герметичном корпусе прибора 5 имеется манометрическая коробка 6, внутрь которой поступает полное давление из приемника воздушных давлений 1. В корпус прибора поступает статическое давление воздуха. Разница между полным и статическим давлением деформирует манометрическую коробку, подвижный центр которой через передаточный механизм перемещает стрелку прибора.

Рисунок 1.16 – Лицевая часть указателя приборной скорости УС-450

Аналогичную конструкцию имеют сигнализаторы приборной скорости, (см. рис. 1.17). Эти приборы при достижении определенного значения приборной скорости выдают сигнализацию (например, о достижении предельной скорости) или включают определенное оборудование. В сигнализаторах приборной скорости подвижный центр манометрической коробки при изменении скорости перемещает контакт, который замыкает электрическую цепь.

Рисунок 1.17 – Внешний вид сигнализатора приборной скорости

1.2.2 Указатели истинной воздушной скорости

Уравнение Бернулли, записанное с учетом изменения плотности и сжимаемости воздуха, дает следующую зависимость между истинной воздушной скоростью V_ИСТ и полным и статическим давлениями:

Как видно из формулы, истинная воздушная скорость является функцией температуры и отношения динамического давления к статическому давлению:

Механизм, реализующий такую зависимость, показан на рисунке 1.18.

1 – стрелка; 2 – трибка; 3 – ведущий кривошип; 4, 7 – тяги; 5, 11 – оси; 6 – манометрическая коробка; 8 – кривошип; 9 – зубчатый сектор; 10 – ведомый кривошип; 12 – анероидная коробка

Рисунок 1.18 – Кинематическая схема указателя истинной воздушной скорости

Как видно, под действием разницы между полным и статическим давлением (Р_ПОЛ – Р_СТ) манометрическая коробка перемещает стрелку, и одновременно при увеличении высоты и уменьшении статического давления с высотой анероидная коробка дополнительно доворачивает стрелку.

Широкое применение имеет комбинированный указатель скорости КУС-730/1100 (рис. 1.19).

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;

Рисунок 1.19 – Кинематическая схема комбинированного указателя скорости КУС – 730/1100

Прибор измеряет индикаторную скорость V_ПР от 50 до 730 км/ч широкой стрелкой по внешней шкале и истинную скоростьV_ИСТ в диапазоне от 400 до 1100 км/ч по внутренней шкале.

Рисунок 1.20 – Лицевая часть комбинированного указателя скорости КУС – 730/1100