1. Измеряемые физические величины и их классификация

Физические величины, измеряемые при летных испытаниях, по назначению принято классифицировать следующим образом:

• кинематические параметры движения летательного аппарата,

• параметры оценки состояния и контроля режимов работы систем и агрегатов самолета,

• аэродинамические и прочностные параметры, характеризующие работу конструкции самолета,

• параметры, измеряемые при различных специальных физических исследованиях.

Весьма разнообразны параметры оценки состояния систем и агрегатов. При летных испытаниях современной системы управления измеряется большое число параметров различной физической природы.

При прочностных летных испытаниях измеряются механические напряжения в элементах конструкции, вибрации конструкции самолета, температура наиболее теплонапряженных элементов самолета.

Важнейшими измеряемыми параметрами при летных испытаниях управляемости самолета являются усилия на органы управления и параметры контроля режимов работы бустерных систем.

К параметрам контроля состояния окружающей среды относятся температура и давление наружного воздуха, скорость и направление ветра.

Перечисленные параметры далеко не охватывают всего состава измеряемых величин, который устанавливается в конкретных видах летных испытаний исходя из целей, задач и методов испытаний, наличия и возможности размещения измерительных средств на самолетах, на трассе полета и т.п.

Часть параметров, на основании которых оцениваются режимы и условия полета самолета, измеряются практически при всех видах летных испытаний и исследований, в то время, как измерение других, определяется задачами летных испытаний.

Значительная доля параметров измеряется непосредственно, но некоторые параметры не могут быть измерены непосредственно, а получаются на основании косвенных измерений. При этом одни и те же параметры и характеристики могут быть получены с использованием различных методов и технических средств, что повышает надежность и достоверность результатов эксперимента за счет функциональной избыточности. Таким образом, объем поля измерения, хотя и зависит от перечня измеряемых физических величин, но может и не совпадать с объемом этого перечня.

С точки зрения специалистов, параметры, измеряемые при летных испытаниях, удобно классифицировать в зависимости от физической природы измеряемых величин на:

• давление,

• температуры,

• угловые и линейные перемещения,

• линейные и угловые скорости,

• линейные и угловые ускорения,

• деформации,

• вибрации,

• силы и моменты,

• электрические сигналы и т.п.

Такая классификация удобна для унификации и разработки нормальных рядов технических средств и, в первую очередь, – датчиков информационно–измерительных систем летных испытаний. Она принята в международных, государственных и отраслевых стандартах.

Измеряемые при летных испытаниях величины могут быть сосредоточенными или распределенными.

Распределенные параметры определяются измерениями в дискретных точках в пространстве измерений, количество и местоположение которых выбираются в зависимости от предполагаемой (расчетной) формы распределения, ее изменения по времени (режимам полета), требуемой точности восстановления распределенной величины по ее дискретным измерениям в пространстве и физической реализуемости (возможность препарирования объекта и размещения датчика, информативность информационно–измерительной системы). Таким образом, непрерывно распределенные параметры при летных испытаниях оцениваются множественными измерениями дискретных в пространстве сосредоточенных физических величин.

Физические величины, измеряемые при летных испытаниях, имеют самую различную ширину спектра от долей герца до десятков и даже сотен килогерц. Условно их принято подразделять на низкочастотные с верхней частотой спектра до 5 Гц и высокочастотные с широким спектром. Первые получили название медленноменяющихся параметров (ММП), вторые – быстроменяющихся параметров (БМП).

Непрерывное совершенствование систем и агрегатов самолетов, повышение маневренности, усложнение конструкции и условий полета, проведение тонких физических исследований в полете, применение современного статистического аппарата и быстродействующих ЭВМ для получения результатов привело к тому, что разделение измеряемых параметров по ширине спектра на две группы постепенно теряет смысл. Однако, знание ширины спектра физической величины необходимо для разработки технических средств измерений и при обработке результатов измерений.

Одним из важнейших признаков классификации измеряемых параметров является форма сигнала. Параметры могут быть:

• аналоговыми, т.е. непрерывными по величине и аргументу (времени),

• аналого–цифровыми – непрерывными по величине и дискретными по времени,

• цифровыми – квантованными по величине и дискретными по времени,

• и, наконец, импульсными или уровневыми.

Аналоговые параметры при летных испытаниях до последнего времени занимали большую часть объема поля измерений. Развитие систем автоматического управления с БЦВМ и введение быстродействующих цифровых вычислителей в бортовые системы регулирования двигателя, электроснабжения и др. привело к непрерывному увеличению объема цифровых измерений. Часть из этих сигналов может быть отнесена к аналого–цифровым.

Импульсные параметры составляют незначительную часть в общем объеме измерений. Они характеризуют факты (моменты), включения или срабатывания тех или иных агрегатов.