Указатели воздушной скорости

Существующие в настоящее время приборы не дают возможности измерять путевую скорость, т. е. скорость относительно земли с учетом ветра и показывают скорость самолета относительно воздуха.

Указатель воздушной скорости (фиг. 60) состоит из приемника I, установленного снаружи самолета, например, под крылом, и воспринимающего статическое и динамическое давление, и из указателя II, установленного в кабине. Приемник состоит из двух камер: статического и полного давления. В камере 3 давление равно атмосферному. Воздух в камеру статического давления попадает через отверстия 1. В камеру 4 воздух попадает через отверстие 2 в торце приемника.

Фиг. 60. Принципиальная схема указателя воздушной скорости самолета: I - приемник воздушных давлений, II – указатель. 1 - боковые отверстия, 2 - торцевое отверстие; 3 - камера статического давления; 4 – камера полного давления

Обозначим давление в слое полета р₁, скорость полета V, плотность воздуха в атмосфере γ₁, давление в камере полного давления р₂, скорость воздуха в ней V₂, плотность воздуха в камере полного давления γ₂.

Работа прибора основана на использовании уравнения Д. Бернулли, которое имеет вид

Нивеллирные высоты z₁ = z₂ и их можно опустить. При соприкосновении с торцевой частью приемника воздушных давлений воздушный поток тормозится, и его скорость становится равной нулю, т. е. V₂ = 0, зато давление р₂ резко возрастает. Это давление называется полным. Давление р₁ = р_Н называется статическим. Уравнение (IV. 12) можно переписать в виде

При скоростях полета до 400 км/час процесс сжатия воздуха в приемнике можно считать изохорическим, а удельный вес воздуха постоянным, т. е.

где R — универсальная газовая постоянная, равная для воздуха 29,27;
g — ускорение силы тяжести;
k — показатель адиабаты;
Т_н — абсолютная температура на высоте полета Н.

Камера полного давления соединяется с внутренней полостью чувствительного элемента указателя, а статическая камера — с корпусом прибора.

Таким образом, на чувствительный элемент указателя, представляющий собой металлический манометр, действует разность давлений Δр = Р₂ – P₁. Под действием этой разности давлений чувствительный элемент, состоящий из одной или нескольких гофрированных коробок, деформируется. Эта деформация передается через передаточный механизм стрелке прибора.

Так как разность давлений Δр связана со скоростью самолета уравнением (IV. 14), то шкала указателя воздушной скорости может быть градуирована в единицах скорости.

Приемник указателя скорости. Как уже указывалось, приемник указателя скорости (приемник воздушных давлений) состоит из статической камеры 5 и камеры полного давления 1 (фиг. 61). Отверстия 3 расположены на расстоянии 4н-5 диаметров приемника от носка в месте, где воздушный поток не искажается. Для борьбы с обледенением приемник снабжен электрообогревом. На стоянке самолета приемник закрывают специальным чехлом. Указатель прибора выпускается в однострелочном и двухстрелочном вариантах.

Фиг. 61. Приемник воздушных давлений: 1 - камера полного давления; 2 - трубка полного давления; 3 - отверстия статической камеры, 4 - обмотка электрообогрева; 5 - статическая камера; 6 - статическая трубка, 7 - внешнее контактное кольцо; 8 - внутреннее контактное кольцо; 9 - изоляционная втулка; 10 - токоведущие проводники; 11 - трубки электропроводок

Схема двухстрелочного указателя скорости, автором которого является советский конструктор М. Г. Элькинд, приведена на фиг. 62. Диапазон измерения прибора от 0 до 1000 км/час. Так как прибор двухстрелочный, то шкала его должна быть обязательно равномерной. Для обеспечения равномерности и повышения чувствительности шкалы чувствительный элемент сделан составным из двух манометрических коробок 3 и плоской пружины 5 переменной упругости. Переменная упругость достигается с помощью винтов, меняющих рабочую длину пружины. При такой конструкции чувствительного элемента можно получить характеристику его, линейную по скорости.

Фиг 62. Двухстрелочный указатель скорости: 1 - корпус прибора, 2 - шкала, 3 - манометрические гофрированные коробки; 4 - зубчатая передача, 5 - штуцер статического давления, 6 - штуцер полного давления, 7 - биметаллическая температурная компенсация, 8 - пружина переменной упругости

Между малой и большой стрелкой введена зубчатая передача с передаточным отношением 1 : 10, так что большая стрелка показывает десятки и единицы км/час, а малая — сотни км/час.

Для уменьшения трения и повышения срока службы все оси опираются на агатовые подшипники.