§ 12.2. Методы измерения скорости полета

Для измерения параметров движения летательного аппарата относительно воздуха (индикаторной скорости, ИВС и числа М) применимы манометрический, термодинамический, тепловой, тур­бинный и ультразвуковой методы.

Путевая скорость летательного аппарата определяется с по­мощью следующих методов: методом решения навигационного треугольника скоростей, методом визирования земной поверхно­сти, методом, основанным на эффекте Доплера, инерциальным методом.

Рассмотрим сущность некоторых из этих методов.

1. Манометрический метод [1]

Манометрический метод основан на измерении разности меж­ду полным и статическим давлением встречного потока воздуха (р_П — р_сТ) или отношения этих давлений (p_П /p_сТ)-

Давления р_п и р_ст воспринимаются приемниками воздушного давления, расположенными снаружи летательного аппарата (рис. 12.2, а). Приемник полного давления представляет собой трубку, направленную открытым концом навстречу набегающему потоку воздуха, приемник статического давления рассмотрен ра­нее (см. § 11.4). .,'

Приемники полного и статического давления часто объединя­ют в комбинированный приемник воздушного давления (ПВД), схема включения которого приведена на рис. 12.2, б.

От приемников давления р_П и р_СТ передаются по трубопрово­дам дифференциальному манометру или датчику давления, кото­рые воспринимают динамическое давление р_Дин=р_П - р_сТ и пре­образуют его в перемещение отсчетного устройства или в элект­рический сигнал.

Манометр, измеряющий р_дин, можно отградуировать в едини­цах индикаторной скорости V_i.

Манометрический метод позволяет также вычислить число М, являющееся функцией отно­шения давлений: М= f(p_п /P_ст). Если, кроме р_п и р_СТ, измеряется темпера­тура Т окружающей среды, то можно вычислить ИВС, являющуюся функцией отно­шения давлений и темпера­туры:

.

Вывод формул, устанав­ливающих зависимость ве­личин V_i, M и V от изме­ряемых параметров (р_п, р_ст и Т), приводится в § 12.3. Измерение давлений и вы­числение величин Vi, V и М производится с помощью манометри­ческих указателей и датчиков, которые рассматриваются более подробно в § 12. 4—12. 6.

Определение ИВС возможно также по компенсационной схе­ме, основанной на автоматическом уравновешивании полного давления р_п встречного потока воздуха давлением р_к, развивае­мым воздушным компрессором (рис. 12.3).

Полное давление р_п от приемника воздушного давления пода­ется в полость А дифференциального манометрического реле 3, в другую полость Б поступает давление р_к от центробежного ком­прессора /, приводимого во вращение электродвигателем 2, уп­равляемым от контактов манометрического реле. Входное отвер­стие компрессора сообщается со статическим давлением р_от (см. пунктир на рис. 12.3).

Если Р_а>р_к, то мембрана 4 прогибается и замыкает цепь электродвигателя, который набирает обороты до тех пор, пока р_к не увеличится до величины р_п, после чего контакт размыкает­ся, давление р_к падает, контакт снова включается и т. д. Таким образом, поддерживается такая угловая скорость вращения ком­прессора, при которой р_к=р_п

Полное давление приблизительно (без учета сжимаемости воздуха) равно

,

а давление компрессора

,

где С — постоянный коэффициент.

Отсюда следует, что при равенстве р_п = Р_к и q₁ = q угловая скорость пропорциональна V. Преобразование в электриче­ский сигнал может быть осуществлено с помощью тахогенератора или датчика импульсов.

Если плотность Q₁ воздуха в компрессоре не равна плотности g воздуха окружающей атмосферы, возникает погрешность изме­рения скорости. Для обеспечения равенства q₁ = q температура компрессора поддерживается равной температуре наружного воз­духа путем непрерывного омывания корпуса насоса наружным воздухом, подаваемым по дополнительной трубе.

Рассмотренный способ измерения ИВС в реализации более сложен, чем манометрический, и менее надежен вследствие на­личия вращающихся частей.