控制系統(tǒng)元件之21課件

2.空氣動力學(xué)參量的測量：空速與馬赫數(shù)測量：空速傳感器：概念：空速（AirSpeed）：指飛機相對于空氣的運動速度。測量飛機的空速并輸出相應(yīng)電信號的儀表稱為空速傳感器或空速管。空速管也成為皮托管或總壓管，是飛機上非常重要的參數(shù)測量儀表?？账俟軠y量到的速度并非飛機相對于地面的飛行速度，而是相對于空氣的飛行速度。飛機上的空速儀表具有兩根指針，一根指示“表速”，另一根指示“空速”。4/2/202322.空氣動力學(xué)參量的測量：空速與馬赫數(shù)測量：空速傳感器：作用：可用于判斷飛機的空氣動力情況；還可根據(jù)空速、風(fēng)速、風(fēng)向來計算地速，再由地速和距離來計算飛行時間。理論基礎(chǔ)：空速管的工作是基于流體連續(xù)方程和伯努利定律的，是通過測量相對氣流的壓力來間接測量飛行速度。4/2/202332.空氣動力學(xué)參量的測量：空速與馬赫數(shù)測量：馬赫數(shù)傳感器：概念：馬赫數(shù)是飛行速度與飛機所在高度的聲音速度的比值。當(dāng)飛機速度過快時，由于空氣壓縮及激波的出現(xiàn)，空速管已經(jīng)無法真實反映飛機的真實空速，必須借助馬赫數(shù)傳感器來測量空速Ma。馬赫數(shù)傳感的結(jié)構(gòu)的原理與空速傳感器基本接近，但內(nèi)部元件和結(jié)構(gòu)存在差異。4/2/202352.空氣動力學(xué)參量的測量：迎角和側(cè)滑角測量：概念：迎角是飛機機翼弦線與迎面氣流的夾角，迎角的大小與飛機的升力和阻力密切相關(guān)，所以對該角度的測量十分重要。側(cè)滑角是飛機速度矢量與飛機對稱平面間的夾角。4/2/202362.空氣動力學(xué)參量的測量：迎角和側(cè)滑角測量：概念：實際情況下，在飛機上對真實迎角進行測量是非常困難的。原因：由于飛機外形結(jié)構(gòu)的影響，飛機機身周圍的氣流流場與理想流場存在較大差別（層流/紊流），帶來了較大干擾，實際測量誤差較大；實際測量到的夾角是迎角傳感器與周圍某狀態(tài)氣流的夾角，且波動較大。解決辦法：當(dāng)飛機迎角改變時，機翼上下表面的壓力將發(fā)生變化，上下的壓力差與迎角存在一定關(guān)系，可利用此關(guān)系獲得迎角的大小。4/2/202372.空氣動力學(xué)參量的測量：迎角和側(cè)滑角測量：風(fēng)標(biāo)式迎角（側(cè)滑角）傳感器：組成：翼形葉片（風(fēng)標(biāo)）、傳動機構(gòu)、電位計；工作原理：當(dāng)正對氣流方向時，迎角＝0，葉片沒有偏轉(zhuǎn)；當(dāng)存在某個偏角a時，則傳動機構(gòu)也帶動電位計連接端桿也偏轉(zhuǎn)a角度，即測出了迎角的大小。當(dāng)改變電位計連接桿的長度，則改變該桿在電位計的運動角位移，從而改變了放大增益，為：

ΔV＝G×a輔助改進措施：I.增加阻尼裝置，使葉片運動更加穩(wěn)定；

II.增加加熱除冰裝置，防止葉片表面結(jié)冰。精度：±0.1o～±0.2o。若將葉片改為對稱形式，并安裝在機體坐標(biāo)軸系Oxz平面上，則可測量側(cè)滑角。4/2/202392.空氣動力學(xué)參量的測量：迎角和側(cè)滑角測量：壓差管式迎角（側(cè)滑角）傳感器：組成：壓差管、開口膜盒式壓力傳感器；工作原理：當(dāng)正對氣流方向時，迎角＝0，p1=p2，膜盒無形變，電位計在中位，輸出為0；當(dāng)存在某個偏角a時，p1≠p2，膜盒內(nèi)外存在壓差，產(chǎn)生形變，則電位計產(chǎn)生對應(yīng)位移，輸出對應(yīng)電壓。精度：±0.1o。改進措施：如在壓差管前方在開一個總壓孔，側(cè)方再開兩個靜壓孔，則可用于測量側(cè)滑角。4/2/2023102.空氣動力學(xué)參量的測量：迎角和側(cè)滑角測量：零壓差式迎角（側(cè)滑角）傳感器：組成：敏感探頭、變換傳動部分（氣道、氣室和槳葉）、輸出部分和溫控部分；工作原理：將其按探頭軸線平行與機體坐標(biāo)軸系Y軸安裝。當(dāng)迎角為0時，兩排測壓孔均正對氣流方向，壓差為0，探頭內(nèi)上下腔無壓差，槳葉便無轉(zhuǎn)動，電位計輸出為0；當(dāng)迎角不為0時，上下測壓孔產(chǎn)生壓差，該壓差帶動槳葉旋轉(zhuǎn)，直到重新平衡為止，此時電位計輸出對應(yīng)角度的比例電信號。精度：±0.1o。改進措施：當(dāng)將其按探頭軸線平行于機體坐標(biāo)軸X軸安裝時，便可測量側(cè)滑角。4/2/2023112.空氣動力學(xué)參量的測量：大氣數(shù)據(jù)計算機：分類：模擬式大氣數(shù)據(jù)計算機；數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機；混合式大氣數(shù)據(jù)計算機。4/2/2023132.空氣動力學(xué)參量的測量：大氣數(shù)據(jù)計算機：模擬式大氣數(shù)據(jù)計算機：組成：壓力傳感器、總溫傳感器、迎角傳感器和伺服解算機構(gòu)；各部分功能：伺服式靜壓傳感器可直接輸出高度和高度的變化率；伺服式動壓傳感器可直接輸出空速，再通過伺服解算裝置可計算得到Ma數(shù)和大氣密度。迎角傳感器可輸出局部迎角信號，經(jīng)Ma數(shù)修正后可得到真實迎角，真實迎角信號又可去修正靜壓。4/2/2023142.空氣動力學(xué)參量的測量：大氣數(shù)據(jù)計算機：數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機：組成：傳感器、輸入接口、CPU、輸出接口、自檢與故障監(jiān)測系統(tǒng)（BIT）。各部分功能及對象：傳感器分為總靜壓傳感器、總溫傳感器和迎角傳感器，功能為測量大氣參數(shù)；輸入接口：將各種類型的信號調(diào)理為計算機可識別的數(shù)字信號；CPU：完成程序指令執(zhí)行和計算任務(wù)；輸出接口：將CPU計算的數(shù)字信號結(jié)果轉(zhuǎn)換為某種格式的輸出信號，供儀表及控制系統(tǒng)使用；自檢與故障監(jiān)測系統(tǒng)：自檢指在運行過程中不斷檢測計算機運行是否正常；故障監(jiān)測則對數(shù)據(jù)計算機系統(tǒng)的各個部分的故障進行判斷和處理。4/2/2023152.空氣動力學(xué)參量的測量：大氣數(shù)據(jù)計算機：數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機：參數(shù)計算原理：II.馬赫數(shù)Ma及馬赫數(shù)變化率計算：4/2/2023172.空氣動力學(xué)參量的測量：大氣數(shù)據(jù)計算機：數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機：參數(shù)計算原理：III.真實空速Vt計算原理：真實空速Vt是馬赫數(shù)Ma和總溫Tt的函數(shù)，即：4/2/2023182.空氣動力學(xué)參量的測量：大氣數(shù)據(jù)計算機：數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機：參數(shù)計算原理：IV.大氣靜溫計