Всенаправленный измеритель малой скорости с приемником давления на лопасти

По назначению всенаправленный измеритель малой скорости с приемником давления на лопасти аналогичен измерителю типа ЛОРАС. Принципиальным его отличием является то, что он является полностью механическим, начиная от приемника давления на лопасти и кончая указателем (рис. 5.15).

В качестве приемника давления применен специальный малогабаритный приемник ППД-7В (рис. 5.16), установленный на лопасти НВ.

Для аэродинамической компенсации скоса потока в приемнике ППД-7В предусмотрен выступ 1. Полное давление от ППД-7В по пневмопроводу 2, проложенному внутри одной из лопастей 3, подается в устройство распределительное пневматическое УРП, которое разлагает его на составляющие по осям x – x и z – z вертолета. УРП содержит в себе корпус, ротор 24, через ось которого в корпус поступает давление Р_п , четыре пневмоклапана 21, 23, 25, 26 (рис. 5.20). Ротор 24 вращается вместе с лопастью, открывая по очереди клапаны с помощью своего выступа 22. Так как УРП жестко ориентирован по осям вертолета x – x и z – z, то разности давлений Р_п1 - Р_п3 и Р_п2 - Р_п4 пропорциональны скорости полета в направлении тех же осей.

Рис. 5.15. Внешний вид комплекта измерителя КВИС: 1 – устройство распределительное пневматическое УРП; 2 – приемник полного давления ППД-7В; 3 – указатель скорости вертолетный УСВ

Рис. 5.16. Приемник ППД-7В на лопасти вертолета: 1 – аэродинамический компенсатор; 2 – пневмопровод; 3 – лопасть

Указатель УСВ в единой конструкции содержит три указателя: указатель положительной продольной скорости в диапазоне свыше 70 км/ч, основанный на традиционном манометрическом методе; указатель малой вертолетной продольной скорости в диапазоне от плюс 70 км/ч до минус 70 км/ч (вперед – назад) и указатель малой вертолетной поперечной скорости в диапазоне от плюс 70 км/ч до минус 70 км/ч (вправо – влево).

Знак направления полета вертолета определяется с помощью оригинальной конструкции дифференциальных чувствительных элементов указателей малых скоростей (рис. 5.17).

Рис. 5.17. Принципиальная схема указателя продольной малой вертолетной скорости: 1, 2 – манометрические коробки; 3 – тяга; 4 – кривошип; 5 – подвижный центр; 6 – стрелка; 7 – шкала; 8 – скоба; 9, 11 – пневмопроводы; 10 – жесткая перегородка

Указатель малой скорости состоит из двух манометрических коробок 1 и 2, соединенных между собой жесткой перегородкой 10, к которой припаяна скоба 8 с подвижным центром 5. При движении вертолета без скольжения Р_п2 - Р_п4 = 0, давления в коробках 1 и 2 равны между собой. Это значит, что перегородка 10 уравновешена, центр 5 скобы 8 занимает начальное положение, а стрелка указывает нулевую скорость. При движении вертолета вправо Р_п2 - Р_п4 = ΔР_п , перегородка 10 со скобой 8 переместится вниз, потянет за собой тягу 3, которая повернет стрелку 6 через кривошип 4 по шкале 7 в сторону надписи "вправо". Подробнее принцип действия КВИС поясняется рисунками 5.18, 5.19 и 5.20.

Рис. 5.18. Структурная схема измерителя КВИС

Видно, что для измерения скорости имеется два канала – канал восприятия давлений Р_п и Р_ст от бортового ПВД-6М (манометрический метод) и канал восприятия полного давления Р_п от приемника ППД-7В на лопасти (метод наддува). Давление Р_п , поступающее в УРП, разделяется в нем на две составляющие: ΔР_пх и ΔР_пz . В указателе УСВ имеется решающее устройство РУ₂ по каналу малых скоростей ΔР_х с чувствительным элементом ЧЭ₂. В диапазоне малых скоростей ± 70 км/ч выход с РУ₂ подается через устройство выбора сигнала УВС на стрелку 1 продольной скорости. На эту же стрелку 1 по каналу от приемника ПВД-6М через чувствительный элемент ЧЭ₁; решающее устройство РУ₁; устройство выбора скорости УВС подается сигнал скорости v_х, которая решается в указателе манометрическим методом.

Рис. 5.19. График изменения избыточного давления в зависимости от скорости полета в измерителе КВИС: а – в канале малых скоростей; б – в манометрическом канале

Устройство выбора УВС до некоторого значения скорости (± 70 км/ч) пропускает только сигнал малых скоростей через РУ₂ . При скорости v_х > 70 км/ч УВС пропускает сигналы только от ПВД-6М.

Канал малой поперечной скорости управляет стрелкой 2 по сигналу ΔР_пz от УРП и работает так, как показано на рис. 5.17.

На участке А₁0АБ характеристика рассчитана по "вертолетным" формулам, а на участке БВ она рассчитана по формуле манометрического метода. В целом в КВИС используется весь график на участке А₁0АБВ. На участке графика в пределах ± 70 км/ч нелинейностью можно пренебречь. При больших скоростях растет нелинейность и неоднозначность характеристики из-за непостоянства плотности на различных высотах полета.

По графику видна существенная разница чувствительностей двух методов измерения скорости. Так, на скорости 70 км/ч по методу измерения малых скоростей давление Р_дх = 58,477 мм рт. ст., тогда как по манометрическому методу оно равно только 1,75 мм рт.ст., то есть отличаются в 33,4 раза. Еще большая разница будет в околонулевом диапазоне скоростей. На скорости 10 км/ч первое давление равно 10,298 мм рт. ст., а второе только 0,04 мм рт. ст. Отличаются они уже в 257,5 раз.

В таблице 5.1 приведена тарировочная характеристика КВИС в диапазоне малых скоростей.

Таблица 5.1

Измеритель типа КВИС имеет те же преимущества и те же недостатки, что и измеритель типа ЛОРАС. Дополнительным недостатком является большое время переходного процесса сигнала от ПВД-7В до указателя из-за наличия пневмопроводов большой длины.

Измеритель типа КВИС работает следующим образом (рис. 5.20).

Полное (Р_п) и статическое (Р_ст) давления набегающего потока, воспринимаемые бортовым ПВД-6М, подаются в коробки манометрические 20, 29 и корпус указателя соответственно. Под действием разности (Р_п - Р_ст) полного и статического давлений, пропорциональной приборной скорости v_пр , происходит перемещение верхних центров коробок манометрических 20 и 29. Данные перемещения через суммирующий передаточно-множи­тельный механизм вызывают вращение стрелки 37.

Работа канала продольной составляющей воздушной скорости v_х происходит следующим образом. Давления Р_п3 и Р_п1 , воспринимаемые ППД-7В в моменты времени t₃ и t₁, поступают через клапанные механизмы 26 и 23 пневмораспределителя соответственно в нижнюю и верхнюю полости д.ч.э. 31. Разность давлений Р_п1 - Р_п2 = ΔР_х-х вызывает перемещение центра д.ч.э. 31 "вверх" (при полете вперед) или "вниз" (при полете назад). Перемещение центра д.ч.э. 31 через тягу 13 передается кривошипу 12, который поворачивает ось 6 с закрепленным на ней сектором 8. Сектор 8 через трибку 9 передает вращение на стрелку 37 продольной составляющей скорости. При полете вперед стрелка 37 индицирует положительную скорость (правое вращение), при полете назад – отрицательную скорость (левое вращение).

Одновременно с перемещением центра д.ч.э. 31 перемещаются центры манометрических коробок 20 и 29 под действием давления, воспринимаемого от бортового ПВД. Перемещения центров манометрических коробок 20 и 29 через рычажный суммирующий механизм 28, 30, 17 передаются кривошипу 18, который поворачивается вместе с осью 16. При полете с приборной скоростью v_np , меньшей 70 км/ч, поворот оси 16 не вызывает поворота оси 6,. т.к. между поводками 15 и 14 имеется предварительный зазор Δ. При достижении вертолетом скорости v_np = 70 км/ч зазор становится равным нулю, поводок 14 приводит в движение поводок 15 и верхний центр д.ч.э. 31 доходит до упора 32. Одновременно верхний центр манометрической коробки 29 доходит до упора 27 и манометрические коробки отключаются. Начиная со скорости v_np = 70 км/ч, указатель работает от бортового ПВД, а индикация приборной скорости осуществляется с помощью той же стрелки 37, что и индикация продольной составляющей скорости v_х . Стрелка 37 продолжает движение только от манометрической коробки 20. Через поводковую пару 14, 15 ее движение передается оси 16 и далее оси 6 с сектором 8, вращающим трибку 9 со стрелкой 37. Работа канала поперечной составляющей воздушной скорости v_z аналогична работе канала продольной составляющей воздушной скорости v_х. Давления Р_п2 и Р_п4 через клапанные механизмы 25 и 21 поступают соответственно в верхнюю и нижнюю полости д.ч.э. 33.

Разность давлений Р_п2 - Р_п4 = ΔР_z-z вызывает перемещение центра д.ч.э. 33 "вверх" (при полете вправо) или "вниз" (при полете влево).

Перемещение верхнего центра д.ч.э. 33 через тягу 34 передается кривошипу 11, который поворачивает ось 10 с закрепленным на ней сектором 7. Сектор 7 через трибку 5 передает вращение на стрелку 36 поперечной составляющей скорости v_z . Отсчет показаний поперечной составляющей скорости v_z производится по внутреннему участку шкалы циферблата 3.