Приемник статического давления

Под статическим давлением понимают давление, которое существовало бы в данной точке невозмущенной прибором среды, если бы прибор двигался со скоростью потока. Статическое давление в покоящейся среде называется барометрическим или атмосферным давлением и измеряется барометром. Оно измеряется как абсолютное давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления. Для измерения статического давления Р_ст необходим прибор такой конструкции, которая не искажала бы поток в исследуемой точке. При измерении давления Р_ст прибор движется относительно воздуха, а это согласно законам аэродинамики приводит к возмущению воздуха. При этом форма прибора – приемника Р_ст играет основную роль на точность измерения. Измеренное давление будет представлять собой сумму из давления в невозмущенном прибором потоке и дополнительного давления, вызванного обтеканием прибора, и зависит от его формы. Условия обтекания прибора могут быть таковы, что измеренное давление может быть больше или меньше истинного его значения (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Распределение коэффициента давления для типичного дозвукового распределения по линии фюзеляжа самолета: 1 – только по свободному фюзеляжу; 2 – по фюзеляжу вместе с плоскостями и хвостовым оперением

Наиболее часто для измерения Р_ст применяется статический зонд (статический крючок). Он представляет собой пустотелую цилиндрическую трубку диаметром d с обтекаемым закрытым носком.

Рис. 3.12. Статический зонд: 1 – пустотелый цилиндр; 2 – державка цилиндра; 3 – статические отверстия

На боковой поверхности трубки имеются отверстия небольшого диаметра. Для повышения точности измерения в приборе увеличивают расстояние l₁ от приемных отверстий до носка и в другую сторону – l₂ до держалки. Рекомендуются такие соотношения: l₁ = 3d, l₂ = 8δ [14, 34].

В авиации часто роль пустотелой цилиндрической трубки используется сам фюзеляж самолета (на дозвуке), в котором делают приемные отверстия (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Приемное отверстие для измерения статического давления на поверхности обтекаемого тела (фюзеляжа)

Рекомендуется выдерживать соотношение h/d ≥ 3, диаметр отверстия желательно иметь небольшим, примерно 0,2 – 0,5 мм.

Рис. 3.14. Плиточный приемник статического давления: 1 – плита с отверстиями; 2 – корпус; 3 – компенсатор

Для удобства и надежности восприятия Р_ст вместо отверстий в фюзеляже применяется стандартная плита с отверстиями. Вместе с корпусом она образует прибор для восприятия статического давления (рис. 3.14). На фюзеляже выбирают такие места для установки плиточного приемника, где наименьшие отклонения линии 2 на рис. 3.11 от средней линии 0-0. Плита приемника устанавливается на самолете заподлицо с обшивкой.

Рис. 3.15. Внешний вид плиточного приемника статического давления ПДС-В3 диапазон скоростей при восприятии Р_ст до 450 км/ч; масса 0,25 кг; обогрев напряжением постоянного тока 27 В при мощности до 60 Вт

Кроме рассмотренных приемников Р_п и Р_ст широкое применение в авиации нашли комбинированные приемники, которые называются ПВД. В этом приборе совмещены два прибора: приемники Р_п и Р_ст (рис. 3.16). Раздельные приемники применяются в основном на дозвуковой скорости полета. На сверхзвуковых скоростях полета обтекание фюзеляжа настолько сложное и непредсказуемое, что невозможно найти места для установки приемников давлений.

Рис. 3.16. Принципиальная схема приемника типа ПВД: 1 – камера полного давления; 2 – отверстие камеры статического давления; 3 – камера статического давления; 4 – трубопровод статического давления; 5 – трубопровод полного давления

На сверхзвуковых самолетах ПВД выносится с помощью штанги в невозмущенное пространство впереди самолета. Таким же образом устанавливают ПВД и на вертолете.

Рис. 3.17. Конструкция приемника ПВД-6М:

1 – наконечник; 2 – втулка; 3 – заслонка; 4 – обогревательный элемент; 5 – трубопровод полного давления; 6 – прокладка; 7 – прокладка; 8 – упор; 9 – корпус; 10 – трубка; 11 – штуцер С; 12 – штуцер Д; 13 – изоляционная втулка; 14 – провод

Все приемники воздушных давлений должны быть рассчитаны на нормальную работу в условиях возможного обледенения. Камеры полного и статического давлений должны быть герметичными в соответствии с нормами НЛГС [4].

Средствами восприятия давлений в полете занимаются многие зарубежные и отечественные фирмы и предприятия. К основным разработчикам и изготовителям этих средств можно отнести: УКБП, Восход (Россия); Роземаунт (Rosemaunt Inc., США); Смит (Smiths, Англия); Бадин-Краузет (Badin-Crouset, Франция) и Дорниер (Dornier, ФРГ).

Основной причиной погрешностей восприятия статического давления является возмущение воздушной среды, вызванное самолетом, которое зависит от многих факторов: от угла атаки, от угла скольжения, от числа М. Компенсация аэродинамических погрешностей может производиться только у приемников, установленных на фюзеляже или на кромке крыла на скоростях полета не выше числа М = 0,95. На больших скоростях приемники выносятся вперед относительно носовой части самолета. В таблицах 3.1 – 3.4 приведены технические характеристики приемников отечественных и зарубежных изготовителей

Таблица 3.3

Технические характеристики ПВД английского филиала фирмы Rosemount

Таблица 3.4

Технические характеристики ПВД фирмы Crouzet

Пневмопроводы

В структурной схеме указателя приборной скорости (рис. 3.5) под звеньями 2 и 3 подразумеваются пневмопроводы (трубопроводы), которые соединяют средства восприятия воздушных параметров (ППД, ПСД, ПВД) с манометрической коробкой (Р_п) и полостью корпуса. Пневмопроводы снабжены устройствами, защищающими от скопления влаги (звенья 4 и 5). Пневмопроводы представляют собой металлические или дюритовые трубы. Внутренний диаметр пневмопровода статического канала должен быть не менее 6 мм, а полного канала – не менее 4 мм [4].

В установившемся режиме полета параметры пневмопроводов не сказываются на процесс измерения скорости. Поэтому в формулах (3.11 и 3.12) они не участвуют. При точных исследованиях эти характеристики можно учитывать как потери воздушного потока через значение коэффициента приемников. В динамическом же режиме измерения скорости параметры пневмопроводов должны быть учтены.

Для гражданских транспортных самолетов нормируются коэффициенты запаздывания каналов Р_п и Р_ст . Так, коэффициент запаздывания на уровне Земли каждой статической системы при подключении всех потребителей (если они подключены в единую систему) должен быть не более 0,4 секунды при питании датчиков САУ и не более 1,0 секунды – при питании пилотажно-навигационных приборов.

В связи со сказанным о режимах измерения скорости можно утверждать, что в статическом режиме давления по каналам проходят к указателю без искажений: ; ; . Динамический режим работы измерителя скорости полета рассматривается в пятой главе.