Измерители скорости полета и числа Маха.

Для пилотирования ВС и решения навигационных задач необходима информация о скоростях его движения - истинной V, путевой V_П, приборной V_ПР, (индикаторной V_ИНД), вертикальной V_у, а также о величине числа M полета.

Истинная скоростьV - скорость движения ВС (его центра масс) относительно воздушной среды, не возмущенной самим ВС. Следует подчеркнуть, что использование вместо термина “скорость” применявшегося ранее термина “воздушная скорость” в настоящее время не рекомендуется.

Путевая скоростьV_П - это горизонтальная составляющая скорости движения ВС относительно Земли.

Знание истинной и путевой скоростей необходимо для решения навигационных задач: счисления пройденного пути, вычисления располагаемой дальности полета, определения времени прибытия в заданную точку маршрута или оставшегося расстояния до цели (при известных параметрах ветра), для работы систем автоматического управления ВС на различных этапах полета.

Определение приборной скорости

Индикаторная скорость V_ИНД является величиной, характеризующей скоростной напор q = 0,5rV² и имеющей размерность скорости. По определению она является истинной скоростью, приведенной к стандартной плотности воздуха. Другими словами, текущее значение индикаторной скорости V_ИНД равно истинной скорости, с которой ВС должен был бы лететь на среднем уровне моря (т. е. при = ), чтобы на него действовал тот же скоростной напор q, что и в данный момент времени:

V_ИНД = V| = .

Индикаторная скорость необходима для пилотирования ВС. Она определяет значение скоростного напора, от которого зависят аэродинамические силы, действующие на ВС, характеристики устойчивости и управляемости.

Информация о V_ИНД используется, прежде всего, для задания минимально допустимой по условиям сваливания в штопор и максимально допустимой по условиям прочности аэродинамической силы.

На ВС индикаторная скорость оценивается измерителями приборной скорости V_ПР.

Приборная скорость V_ПР является величиной, характеризующей динамическое давление P_Д и имеющей размерность скорости. Количественно она равна истинной скорости на среднем уровне моря, при полете с которой в ПВД создается то же динамическое давление, что и в данный момент времени. Т. е., при одном и том же P_Д должно выполняться условие:

V_ПР = V| = .

Если не учитывать сжимаемость воздуха, то различия между приборной и индикаторной скоростями не будет, что справедливо только на малых скоростях (V < 400 км/ч).

В общем случае динамическое давление из-за сжимаемости воздуха превышает скоростной напор. Связь между P_д и qможет быть оценена по зависимости:

P_Д = k(M)q,

где k(M ) - коэффициент, изменяющийся в функции числа M от 1 до 1,84. Так как и приборная V_ПР индикаторная V_ИНД скорости являются условными величинами, для летчика нет принципиальной разности, по какой из них выдерживать задаваемые ограничения и в целом пилотировать ВС. Измеритель же приборной скорости технически реализовать проще, чем прибор, определяющий точное значение скоростного напора. Таким образом, скоростной напор на ВС оценивается измерителем приборной скорости, который можно считать прибором, приближенно определяющим индикаторную скорость.

Заметим, что пилотирование ВС можно было бы осуществлять и по измерителю истинной воздушной скорости V, но при этом нужно непрерывно учитывать изменение критических значений Vmin и Vmax c изменением высоты, а значит и плотности воздуха. Например, истинная скорость сваливания существенно увеличивается с подъемом на высоту из-за уменьшения плотности воздуха.

В то же время, критические значения приборной скорости меняться не будут, т.к. они зависят только от динамического давления P_Д и не зависят от высоты полета.

Вертикальная скорость V_у - это вертикальная составляющая скорости движения ВС относительно Земли.Ее величина используется для сохранения безопасного режима набора высоты или снижения ВС, для выдерживания постоянной высоты полета на заданном эшелоне.

Под числом M (числом Маха) понимают отношение истинной скорости к скорости звука a на данной высоте полета:

M = .

Информация о числе M используется для предотвращения выхода ВС или его двигателя на критические по управляемости режимы. Критическое число M_кр соответствует критической скорости, при которой где-либо на поверхности ВС местная скорость становится равной скорости звука.

При полете на M > M_кр из-за образования местных скоростей звука на крыле у самолета может наблюдаться потеря скорости и высоты, сваливание на крыло, переход на кабрирование или пикирование. Все это говорит о необходимости постоянного контроля числа M. Кроме того, в функции числа M изменяют законы управления и характеристики систем ручного, полуавтоматического и автоматического управления полетом.

Для измерения скоростей полета ВС могут применяться аэрометрический, радиотехнический (доплеровский), инерциальный, тепловой, термодинамический, ультразвуковой и другие методы.

Наиболее широкое применение в авиации получили аэрометрический (для определения V, V_ПР, V_у, M) и доплеровский (для определения V_П) методы.

Определение приборной скорости осуществляется с помощью мембранного указателя скорости. Принцип действия УС основан на измерении динамического давления

PД = PП – PСТ,

т.е. разности между полным, поступающему от приемника полного давления, и статическим давлением, поступающему от линии статического давления.

Полное давление подается в мембранную коробку, а статическое – в герметичный корпус прибора. Т.о. в приборе происходит компенсация статического давления, и фактически УС показывает динамическое давление в единицах скорости.

Дата добавления: 2015-12-08