Приемник воздушного давления (варианты)

Приемник воздушного давления (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к определению параметров полета летательных аппаратов. Приемник воздушного давления содержит закрепленное на стойке осесимметричное тело, в носовой части которого выполнено отверстие для определения полного давления, а внутри расположены электронагревательные элементы противообледенительной системы. Стойка имеет отверстия для определения угла атаки. Внутри стойки расположены электронагревательные элементы. Приемник содержит плиту с отверстиями для измерения статического давления, соединенную с фланцем для крепления стойки к фюзеляжу. Технический результат - упрощение конструкции, снижение аэродинамического сопротивления и веса конструкции. По второму варианту приемник содержит корпус с приемными отверстиями, расположенными по периферии сечения, соединенными пневмотрассами со штуцерами. Расположенные внутри корпуса электронагреватели противообледенительной системы также соединены с приемными отверстиями. Поперечные сечения корпуса имеют вид специализированного аэродинамического профиля. Технический результат - снижение потребной мощности нагревательной противообледенительной системы. В третьем варианте приемник содержит три группы отверстий для определения полного давления и угла атаки, осесимметричное тело и стойку с основанием для крепления с расположенными внутри них пневмотрассами и электронагревательными элементами противообледенительной системы. Приемные отверстия для измерения угла атаки расположены на стойке выше осесимметричного тела относительно основания стойки. Технический результат - уменьшение влияние угла скольжения ЛА на измерение местного угла атаки. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к определению параметров полета летательных аппаратов или к другим областям науки и техники, имеющим дело с потоками жидкости и газа. Измерение параметров полета является одной из важнейших задач аэромеханики и аэродинамики летательных аппаратов (ЛА). В настоящее время для измерения параметров полета (потока) используются приемники воздушного давления (ПВД), устанавливаемые, зачастую, непосредственно на фюзеляже самолета или корпусе любого другого летательного аппарата, которые фактически измеряют параметры местного потока, близкого к плоскому. На летательных аппаратах устанавливаются, как правило, несколько таких ПВД, измеряющих местные параметры потока. Истинные параметры полета определяются на основе предварительных градуировок.

Известен приемник воздушного давления, устанавливаемый на корпусе или фюзеляже ЛА, имеющий цилиндрическую трубку, устанавливаемую на стойке, имеющей искривленные передние и задние кромки, которые сближаются при приближении от основания стойки к трубке. Передняя кромка стойки может быть закруглена. Приемник воздушного давления имеет отверстие в носовой части трубки для восприятия полного давления и отверстие для восприятия статического давления на некотором расстоянии от носка трубки. Приемник имеет нагреватель для предотвращения образования льда. (Patent: Aerodynamically Shaped Probe. International Publication Number WO 94/02858, International Publication 3 February 1994. Applicant: Rosemount Inc. (US). Priority data 20 July 1992).

Однако этот приемник воздушного давления не может быть применен для определения угла атаки, поскольку в нем отсутствуют отверстия для восприятия давления, с помощью которых угол атаки может быть измерен. Собственно, как следует из упомянутого выше патента, этот приемник для этих целей и не предназначен. Кроме того, сужение стойки при виде сбоку при подходе к трубке приводит при сохранении внутренних объемов, необходимых для проводки пневмотрасс и обогревателей, к сильному возрастанию относительной толщины профилей поперечных сечений стойки. Это приводит при больших дозвуковых скоростях (числа Маха M = 0,8 - 0,9) к более раннему появлению местных скачков уплотнения и сильному возрастанию волнового сопротивления такого приемника воздушного давления.

Известно устройство для определения полного давления P_o, статического давления P_s, а следовательно и числа Маха M, а также угла атаки (патент РФ N2000561, приоритет от 27 января 1992 г., зарегистрировано в Государственном реестре 11 июля 1993 г. Устройство для определения параметров полета летательного аппарата.) Устройство состоит из тела, выполненного в виде заостренной спереди плиты, верхняя поверхность которой расположена ортогонально оси вращения и снабжена отверстиями для измерения статического давления. В задней части плиты на ее верхней поверхности расположено полукрыло с прямой передней кромкой, ортогональной верхней поверхности плиты, на конце которого расположен приемник полного давления. На прямой передней кромке полукрыла расположены отверстия для измерения угла атаки. Отверстия для измерения статического давления, приемник полного давления и отверстия для измерения угла атаки с помощью соответствующих пневмотрасс подсоединены к датчикам давления. Устройство снабжено также датчиком углового перемещения тела. Отверстия для измерения статического давления могут быть расположены на не вращающемся диске, выполненном заподлицо с верхней поверхностью плиты. Это устройство, по сути, совмещает в себе функции датчика аэродинамических углов и приемника воздушного давления Данное устройство обладает рядом недостатков. Во-первых, сложность конструкции, которая обусловлена прежде всего тем, что это устройство является вращающимся. Следовательно, оно должно быть снабжено подшипниками с очень малым коэффициентом трения, при этом устройство должно быть статически и динамически сбалансировано. Кроме того, оно должно быть снабжено датчиком углового перемещения тела. Второй недостаток, который, по сути, вытекает из первого, это повышенный вес конструкции. Недостатком данного устройства также является то обстоятельство, что в силу его конструктивных особенностей невозможно полное давление передавать на фюзеляж летательного аппарата различным потребителям, а такая необходимость, зачастую, имеется с помощью не вращающихся пневмотрасс. Передача же давления с вращающейся части устройства на не вращающуюся требует применения специальных уплотнений и ведет к усложнению конструкции и возрастанию ее веса, увеличению момента трения и, следовательно, к возрастанию минимальной величины скорости начала работы такого устройства.

Наиболее близким из известных технических решений является фюзеляжный ПВД для определения параметров полета (потока) - угла атаки , полного P_o и статического P_s давлений, и, следовательно, числа Маха M, представляющий собой удлиненное осесимметричное тело с конической или оживальной головной частью, где расположено отверстие для восприятия полного давления, переходящей в круговой цилиндр, на поверхности которого расположены отверстия для восприятия статического давления. Далее эта цилиндрическая поверхность переходит в коническую, на которой расположены отверстия для восприятия давлений, которым ставится в соответствие угол атаки, а затем - опять в цилиндрическую. Для крепления к фюзеляжу или к корпусу ЛА приемник имеет стойку, поперечное сечение которой имеет чечевицеобразный с острой передней кромкой профиль (United States Patent: Pessure Sensor for Determining Airspeed Altitude and Angle of Attack. Number 4378696, Apr. 5, 1983. Assigne: Rosemount Inc. Filed: Feb. 23, 1981).

Недостатками данного ПВД являются: - увеличенные габаритные размеры осесимметричного тела; - усложненность конструкции; - повышенное аэродинамическое сопротивление; - повышенная потребная мощность обогревательной противообледенительной системы; - повышенный вес конструкции.

Это обусловлено следующими факторами: 1. Данный ПВД имеет увеличенное миделево сечение осесимметричного тела. Причем увеличенный размер миделева сечения в данном случае обусловлен двумя обстоятельствами.

Первое, это то, что цилиндрический участок осесимметричного тела переходит в конический, на котором располагаются отверстия для восприятия давления, по которым определяются углы атаки. Для того чтобы несколько повысить чувствительность воспринимаемого этими отверстиями давления по углу атаки, угол конусности должен быть достаточно большим, что приводит к необходимости значительно увеличить диаметр осесимметричного тела за данной конической частью. Второе обстоятельство связано с тем, что хотя группы отверстий для измерения давления, по которым определяются полное давление, статическое давление и угол атаки, в данной конфигурации разнесены, но все они находятся на самом осесимметричном теле. Внутри него должны располагаться пневмотрассы, отходящие от всех указанных групп отверстий, а также трубчатые электронагреватели (ТЭНы) противообледенительной системы. Диаметры пневмотрасс и ТЭНов не могут быть меньше некоторых минимальных значений, которые для пневмотрасс определяются величиной гидродинамического запаздывания, а для ТЭНов предельными значениями плотности потока тепла и температуры поверхности нагревателей. В результате имеет место высокая конструктивная насыщенность, т.е. конструктивная сложность осесимметричного тела ПВД.

Указанные обстоятельства приводят к возрастанию площади миделева сечения, а следовательно, к возрастанию веса конструкции, аэродинамического сопротивления и мощности противообледенительной системы. Следует также отметить, что переход от цилиндрической части к конической, а затем опять к цилиндрической может приводить к отрыву потока за конической частью и более раннему (по числу Маха) появлению местных скачков уплотнения. Это, в свою очередь, должно приводить к возрастанию аэродинамического сопротивления. Кроме того, увеличенный диаметр осесимметричного тела и неоптимальная форма его хвостовой части в сопряжении со стойкой также дает неблагоприятную аэродинамическую интерференцию (отрыв потока и более раннее появление скачков уплотнения) в области стыка сужающейся хвостовой части осесимметричного тела ПВД за линией максимальных толщин чечевицеобразного аэродинамического профиля стойки. Это также приводит к некоторому увеличению аэродинамического сопротивления такого ПВД.

2. Увеличенная длина осесимметричного тела. Это обусловлено тем, что на осесимметричном теле расположены все три группы отверстий: для измерения полного, статического давления и угла атаки. Причем, для того чтобы измерения статического давления были точными (без введения поправок) и практически было бы исключено влияние подпора от стойки, отверстия для измерения статического давления должны достаточно далеко отстоять от стойки. Это приводит к значительному увеличению длины осесимметричного тела. Как известно, льдообразование на летательном аппарате происходит, в первую очередь, в областях, прилегающих к областям торможения потока, (см. например, Bragg M.В., Grigoreh G.M., Lee J.D. Airfoil Aerodynamic in Icig Conditions. J.Aircraft, vol. 23. Nl, 1986). Такой областью на осесимметричном теле ПВД является область носка, а также при углах атаки, не равных нулю, область в окрестности линии растекания потока на наветренной части осесимметричного тела ПВД. Поэтому внутри такого удлиненного осесимметричного тела на всей его длине располагаются достаточно массивные трубчатые электрические нагреватели. Это приводит к значительному возрастанию потребной мощности на обогрев, а также, так как ТЭНы являются достаточно массивными, еще и дополнительному увеличению веса конструкции.

Можно также отметить, что наличие на осесимметричном теле ПВД конического участка приводит к реализации дополнительного подпора на впереди лежащем цилиндрическом участке, где расположены отверстия для измерения статического давления. В результате для точного (без введения поправок) определения статического давления отверстия для его восприятия должны достаточно далеко отстоять от этого конического участка. Это приводит к необходимости дополнительного увеличения длины осесимметричного тела, что также приводит к некоторому дополнительному увеличению веса конструкции и требует дополнительной мощности электронагревательной противообледенительной системы.

3. Электронагреватели, расположенные внутри стойки ПВД для предотвращения льдообразования на ее передней кромке и тем самым предотвращения влияния этого льда на измерения давления на осесимметричном теле, используются недостаточно эффективно, в том смысле, что они обогревают стойку, на которой не расположены отверстия для измерения давления. Это ведет к значительному возрастанию веса и потребляемой электрической мощности.

Задачей изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков.

Технический результат заключается в следующем: - уменьшение аэродинамического сопротивления; - уменьшение потребной мощности обогревательной противообледенительной системы; - упрощение конструкции; - уменьшение габаритных размеров осесимметричного тела; - снижение веса конструкции.

Технический результат достигается тем, что приемник воздушного давления, содержащий три группы отверстий для определения полного давления, статического давления и угла атаки, осесимметричное тело и стойку для крепления с расположенными внутри них пневмотрассами и электронагревательными элементами противообледенительной системы выполняются таким образом, что отверстия для определения угла атаки расположены на стойке, а отверстия для измерения статического давления на специальной плите перед стойкой.

Для еще большего уменьшения аэродинамического сопротивления фюзеляжного приемника хвостовая часть осесимметричного тела может заканчиваться и плавно сопрягаться с аэродинамическим профилем стойки в области его максимальной относительной толщины.

Иногда, исходя из конструктивных или из аэродинамических соображений, бывает целесообразно на ЛА статическое давление измерять в одном месте ЛА, а полное давление и угол атаки - в другом. В этом случае для измерений может быть применен предлагаемый фюзеляжный приемник, у которого плита с отверстиями для измерения статического давления выполнена отдельно от осесимметричного тела со стойкой.

Для применения на сверхзвуковых режимах полета ЛА, когда требуется весьма узкий диапазон углов атаки, поперечные сечения стойки могут иметь аэродинамический профиль с заостренным носком.

Для применения на ЛА, которые эксплуатируются при дозвуковых числах M, поперечные сечения стойки могут иметь дозвуковой аэродинамический профиль со скругленным носком.

Для расширения диапазона измерения угла атаки внешняя поверхность стойки может иметь вид цилиндрической поверхности.

Для дополнительного расширения диапазона измерения угла атаки отверстия для измерения угла атаки расположены на стойке от ее носка до максимальной толщины.

Для еще большего уменьшения потребной мощности противообледенительной системы электронагревательные элементы противообледенительной системы могут быть смещены к передней кромке стойки.

Поскольку аэродинамическое сопротивление осесимметричного тела при нулевом угле атаки ПВД и при больших дозвуковых или сверхзвуковых скоростях пропорционально площади его миделева сечения, то снижение аэродинамического сопротивления ПВД, если бы оно имело ту же форму, что ПВД-прототипа, также было бы пропорционально разности квадратов диаметров осесимметричного тела ПВД-прототипа и предлагаемого ПВД. Но так как форма осесимметричного тела предлагаемого ПВД не имеет дополнительных уступов (конического уступа с последующим утолщением) как у ПВД-прототипа, то на нем не будет присутствовать отрыв потока и появление скачков уплотнения за коническим уступом. Таким образом, снижение аэродинамического сопротивления будет еще большим. На больших углах атаки снижение сопротивления будет также весьма значительным вследствие того, что длина осесимметричного тела на предлагаемом ПВД существенно меньше, чем на ПВД-прототипе. Поскольку подавать мощность на обогрев плиты, на которой размещаются отверстия для измерения статического давления, в предлагаемом ПВД не требуется в силу отсутствия на ней условий для обледенения (области торможения потока на ней отсутствуют), а потребная мощность на обогрев стойки, на которой размещаются отверстия для определения угла атаки, примерно равна потребной мощности на обогрев стойки ПВД-прототипа, то снижение потребной мощности на обогрев предлагаемого ПВД определяется снижением мощности на обогрев осесимметричного тела. Это снижение пропорционально разности площадей внешних поверхностей осесимметричного тела ПВД-прототипа и предлагаемого ПВД (при той же температуре их поверхности). А так как потребная мощность на обогрев осесимметричного тела ПВД-прототипа примерно равна мощности, потребляемой стойкой, то в результате по приближенным оценкам потребная мощность электрических нагревателей на предлагаемом ПВД по сравнению с ПВД-прототипом может быть снижена примерно на 50%. Поскольку вынос отверстий на плите для измерения статического давления без введения поправок на подпор относительно основания стойки ПВД за счет ее стреловидности может быть заметно уменьшен по сравнению с соответствующими отверстиями ПВД-прототипа на осесимметричном теле, то как показывают предварительные конструкторские проработки вес плиты и осесимметричного тела предлагаемого ПВД может быть примерно равен весу внешней оболочки осесимметричного тела ПВД-прототипа. В результате снижения веса конструкции предлагаемого ПВД происходит только за счет снижения массы обогревателей в осесимметричном теле. Это снижение веса составляет примерно 15 - 20% от веса ПВД.

При выполнении осесимметричного тела таким образом, что его хвостовая часть заканчивается и плавно сопрягается со стойкой в области ее максимальной толщины, улучшается интерференция осесимметричного тела и стойки, и за счет отсутствия дополнительного диффузора дополнительно существенно уменьшается аэродинамическое сопротивление ПВД. В том случае, когда по конструктивным, аэродинамическим или каким-либо другим соображениям плиту на ЛА необходимо разместить на фюзеляже в месте, где реализуется статическое давление, а стойку с осесимметричным телом ПВД в другом, плита с отверстиями для измерения статического давления выполняется отдельно от осесимметричного тела со стойкой. Для дополнительного уменьшения сопротивления на сверхзвуковых ЛА, когда требуется достаточно узкий диапазон измерения угла атаки, поперечные сечения стойки могут иметь аэродинамический профиль с заостренным носком. При применении ПВД на ЛА, который эксплуатируется при дозвуковых числах M, для дополнительного уменьшения сопротивления и расширения диапазона измерения углов атаки, поперечные сечения стойки могут иметь специализированный дозвуковой аэродинамический профиль со скругленным носком. Для дополнительного расширения диапазона измерения углов атаки внешняя поверхность стойки может иметь вид цилиндрической поверхности. Для дополнительного расширения диапазона измерения углов атаки отверстия для измерения углов атаки могут располагаться на стойке от ее носка до максимальной толщины. За счет смещения электронагревательных элементов к передней кромке стойки дополнительно существенно уменьшаются бесполезные тепловые потери, по сравнению с ПВД-прототипом и уменьшается потребная мощность на обогрев.

На фиг. 1 изображен общий вид одного из вариантов реализованного ПВД, оптимизированного для установки на пассажирском самолете среднего класса.

На фиг. 2 показан один из вариантов предлагаемого ПВД с осесимметричным телом, хвостовая часть которого заканчивается и плавно сопрягается со стойкой в области ее максимальной толщины.

На фиг. 3 показан вариант предлагаемого ПВД, на котором плита с отверстиями для измерения статического давления выполнена отдельно от осесимметричного тела со стойкой.

На фиг. 4 приведены варианты предлагаемого ПВД с различной стреловидностью стоек по передней кромке.

На фиг. 5 показаны различные варианты профилей стойки.

Приемник воздушного давления (фиг. 1, 3) состоит из осесимметричного тела 1, в носовой части которого расположено отверстие 2 для определения полного давления. Внутри осесимметричного тела 1 находятся ТЭНы 3 противообледенительной системы. Осесимметричное тело крепится к стойке 4, на которой расположены отверстия 5, 6 для определения угла атаки, а внутри стойки расположены ТЭНы 7. Для резервирования отверстий на верхней и нижней поверхности профиля может быть расположено по нескольку отверстий 5, 6. У ПВД имеется плита 8, которая может быть соединена с фланцем 9 или являться одновременно и фланцем 9 для крепления стойки и плиты к фюзеляжу ЛА; на плите 8 выполнены отверстия 10 для измерения статического давления. Давления из отверстий 2, 5, 6, 10 выводятся из ПВД с помощью пневмотрасс 11 и штуцеров 12, а обогрев осесимметричного тела и стойки ПВД с помощью электронагревателей 4, 8 осуществляется через электроразъем 13.

Приемник воздушного давления работает следующим образом. Давления, воспринимаемые отверстиями 2, 5, 6, 10, через штуцеры 12 передаются в блок датчиков, который преобразует давления в электрические сигналы. Эти электрические сигналы посылаются в блок обработки информации, в котором по градуировочным зависимостям определяются параметры потока (полета): P_o, P_s, \. Для предотвращения льдообразования, которое может сильно исказить измерения или привести к закупорке отверстий и отказу ПВД, через электроразъем 13 в ТЭНы 3 и 7 подается электрическая энергия. Электрические ТЭНы 3 и 7 нагревают внешнюю оболочку осесимметричного тела и стойки 4, а также пневмотрассы 11, изготавливаемые, как правило, из весьма теплопроводных материалов (например, никеля). Мощность ТЭНов и подводимой электроэнергии подбирается такой, чтобы предотвратить льдообразование на поверхностях осесимметричного тела 1, стойки 4 и в отверстиях 2, 5, 6.

Для дополнительного снижения аэродинамического сопротивления за счет улучшения интерференции между осесимметричным телом 1 и стойкой 4 хвостовая часть осесимметричного тела плавно сопрягается и заканчивается в области максимальной толщины стойки (фиг. 2).

Когда это необходимо исходя из конструктивных или аэродинамических соображений, на предлагаемом фюзеляжном ПВД плита 8 с отверстиями для измерения статического давления может быть выполнена отдельно от осесимметричного тела 1 и стойки 4 (фиг. 3).

Конструктивные и аэродинамические параметры ПВД выбираются исходя из требований к диапазонам работы ПВД и к точности измерений и условий обтекания ЛА. Высота h ПВД (фиг. 4) выбирается такой, чтобы отверстие, воспринимающее полное давление, находилось за пределами пограничного слоя. Вынос l_s относительно стойки отверстий для измерения статического давления на плите выбирается таким, чтобы на измерения не влиял подпор от стойки, а также возможные возмущения (например, скачки уплотнения на транс- и сверхзвуковых режимах полета). Высота h отверстий для измерения угла атаки также выбирается из соображений отсутствия возмущений. Если ПВД предназначен исключительно для работы на сверхзвуковых скоростях и на весьма малых углах атаки, профиль может иметь заостренную в носке чечевицеобразную или оживальную форму (фиг. 5). Для дозвуковых скоростей может быть применен профиль со скругленным носком, настроенный на соответствующие режимы его работы, например, по числу Маха M. Исходя из характеристик профилей и условий работы, выбирается и стреловидность стойки по передней кромке (фиг. 4).

Для весьма малых скоростей с целью, например, расширения диапазона измерения угла атаки профили поперечных сечений стоек могут иметь, в частности, эллиптическое или круглое сечение.

Вариант исполнения предлагаемого ПВД, оптимизированный для установки его на пассажирском магистральном или транспортном самолете среднего класса, представлен на фиг. 1.

Использование изобретения позволяет добиться: - упрощения конструкции, - уменьшения габаритных размеров осесимметричного тела, - снижения аэродинамического сопротивления, - уменьшения потребной мощности противообледенительной системы ПВД, - снижения веса.

Покажем это, предполагая, что основные конструктивные, геометрические и аэродинамические параметры стойки (высота, угол стреловидности, профиль и его относительная толщина) для предлагаемого ПВД остаются такими же, как и для прототипа, поскольку проведенные конструкторские проработки показывают на возможность этого.

1. Упрощение конструкции достигается тем, что группы отверстий для отбора давления, на основе которых определяются угол атаки и статическое давление, размещаются не на осесимметричном теле ПВД, а на стойке и плите ПВД соответственно (фиг. 1). Поскольку от каждой из указанных групп отверстий отходят пневмотрассы и внутри осесимметричного тела и стойки должны располагаться еще и электронагревательные элементы противообледенительной системы, то конструктивная насыщенность ПВД является весьма высокой. В результате переноса отверстий для измерения угла атаки и статического давления с осесимметричного тела на стойку и плиту конструктивная насыщенность снижается, выполнение осесимметричного тела и всего предлагаемого ПВД со стойкой существенно упрощается.

2. В результате переноса отверстий для отбора давлений, по которым определяется угол атаки и статическое давленье, с осесимметричного тела на стойку и плиту существенно уменьшается диаметр d осесимметричного тела (фиг. 1). Проведенные конструкторские проработки показывают, что диаметр d осесимметричного тела предлагаемого ПВД по сравнению с ПВД-прототипом (при тех же диаметрах внутренних трасс и электронагревательных элементов) может быть уменьшен примерно в 1,5 - 2 раза, а длина l тела в 8 - 10 раз.

3. Аэродинамическое сопротивление осесимметричного тела может быть представлено в виде формулы X = C_xqS, где C_x - коэффициент сопротивления, q - скоростной напор, S - характерная площадь. Для осесимметричного тела ПВД за характерный размер может быть принята площадь его миделева сечения S = d²/4, где d - диаметр миделева сечения. Таким образом, если бы осесимметричное тело предлагаемого ПВД было бы геометрически подобно осесимметричному телу ПВД-прототипа (т.е. при сохранении той же величины C_x), то при тех же скоростных напорах (т. е. при той же величине скорости V и числа Маха M) в результате уменьшения диаметра d в 1,5 - 2 раза (см. выше пункт 2) сопротивление осесимметричного тела предлагаемого ПВД уменьшилось бы примерно в 2,2 - 4 раза. Но так как форма осесимметричного тела предлагаемого ПВД не имеет дополнительных уступов (конического участка с последующим утолщением диаметра, как у ПВД-прототипа), то на нем не будет присутствовать отрыв потока и появление скачков уплотнения за коническим участком. Таким образом, как показывают оценки, величина коэффициента сопротивления C_x осесимметричного тела предлагаемого ПВД может быть снижена еще примерно на 7 - 10%. В результате сопротивление осесимметричного тела X предлагаемого ПВД при = 0 уменьшается M примерно в 2,5 - 4,5 раза. При углах атаки, не равных нулю, аэродинамическое сопротивление осесимметричного тела за счет уменьшения его длины (в 8 - 10 раз) также может быть существенно снижено. Как показывают оценки, при этом можно ожидать снижения сопротивления осесимметричного тела в 5 - 7 раз.

Дополнительное снижение аэродинамического сопротивления на предлагаемом ПВД может быть обеспечено за счет того, что хвостовая часть осесимметричного тела заканчивается и плавно сопрягается со стойкой в области ее максимальной толщины. Положительный эффект в этом случае достигается за счет организации надлежащей интерференции хвостовой части осесимметричного тела ПВД и стойки. Поскольку в этом случае дополнительный диффузор в области стыка хвостовой сужающейся части осесимметричного тела и хвостовой части профиля стойки отсутствует, то тем самым удается избежать появления отрыва потока и местных скачков уплотнения. В результате, как показывают оценки, сопротивление всего ПВД может быть дополнительно снижено на 10 - 15%.

Дополнительное снижение аэродинамического сопротивления может быть получено за счет выбора специализированных аэродинамических профилей для стойки ПВД, настроенных на соответствующие основные режимы полета ЛА (сверхзвуковой с острой передней кромкой или дозвуковой со скругленной передней кромкой аэродинамический профиль стойки).

4. Потребная мощность обогревательной противообледенительной системы осесимметричного тела предлагаемого ПВД также может быть весьма сильно снижена по сравнению с осесимметричным телом ПВД-прототипа. Потребная мощность при той же теплоотдаче осесимметричного тела и той же температуре поверхности пропорциональна площади его боковой поверхности, dl, т.е. линейно зависит от диаметра d ПВД и длины l. Так как в соответствии с п.2 диаметр d осесимметричного тела предлагаемого ПВД может быть уменьшен в 1,5 - 2 раза, а его длина в 8 - 10 раз, то потребная мощность противообледенительной системы осесимметричного тела может быть снижена в 12 - 20 раз по сравнению с осесимметричным телом ПВД-прототипа.

Поскольку подавать мощность на обогрев плиты, на которой размещаются отверстия для измерения статического давления, в предлагаемом ПВД не требуется в силу отсутствия на ней условий для обледенения (области торможения потока на ней отсутствуют), а потребная мощность на обогрев стойки примерно равна потребной мощности на обогрев стойки ПВД-прототипа, то снижение потребной мощности на обогрев определяется снижением мощности на обогрев осесимметричного тела. А так как потребная мощность на обогрев осесимметричного тела ПВД-прототипа примерно равна мощности, потребляемой стойкой, то в результате по приближенным оценкам потребная мощность электрических нагревателей на предлагаемом ПВД по сравнению с ПВД-прототипом может быть снижена примерно на 50%.

Дополнительно уменьшение потребной мощности на обогрев ПВД может быть получено за счет смещения ТЭНов к передней кромке стойки, поскольку льдообразованию на ней наиболее подвержена область, примыкающая к ее передней кромке.

5. Поскольку вынос отверстий на плите для измерения статического давления (без введения поправок на подпор) относительно основания стойки ПВД за счет ее стреловидности может быть заметно уменьшен по сравнению с соответствующими отверстиями ПВД-прототипа на осесимметричном теле, то как показывают предварительные конструкторские проработки вес плиты и осесимметричного тела предлагаемого ПВД может быть примерно равен весу внешней оболочки осесимметричного тела ПВД-прототипа. В результате снижение веса конструкции предлагаемого ПВД происходит только за счет уменьшения массы обогревателей в осесимметричном теле. Это снижение веса составляет примерно 15 - 20% от веса ПВД.

Таким образом, приведенные результаты расчетных оценок и конструкторско-проектировочных проработок наглядно показывают преимущества по всем указанным параметрам и свойствам предлагаемого ПВД по сравнению с ПВД-прототипом.

Поскольку на самолете, как правило, имеется несколько таких ПВД, то это приводит к заметному снижению веса, аэродинамического сопротивления и экономии потребляемой электрической энергии.

Второй вариант приемника воздушного давления относится к определению параметров полета летательных аппаратов, а также к другим областям науки и техники, имеющим дело с потоками жидкости или газа.

Известен фюзеляжный приемник воздушного давления для определения параметров полета (потока) - угла атаки , полного P_o и статического давления P_s, а следовательно, и числа Маха M, представляющий собой удлиненное осесимметричное тело, имеющее головную часть в виде полусферы с группами отверстий на осесимметричном теле для измерения давлений, по которым с помощью градуировок определяются параметры полета (потока). Причем отверстия для измерения давлений, по которым определяются полное давление и угол атаки, располагаются на полусферической головной части, а отверстия для измерения статического давления располагаются на боковой (цилиндрической) поверхности осесимметричного тела. Для крепления к фюзеляжу или корпусу летательного аппарата этот ПВД имеет стойку, профиль которой имеет чечевицеобразное поперечное сечение (United States Patent: Pressure Sensing Instrument for Aircraft. Number 4615213, Oct. 7, 1986. Assigne: Rosemount Inc. Filed: Dee. 22,1983).

Недостатками данного ПВД являются: - усложненность конструкции, - увеличенные габаритные размеры; - повышенное аэродинамическое сопротивление; - повышенная потребная мощность обогревательной противообледенительной системы; - повышенный вес конструкции, Это обусловлено наличием внутри осесимметричного тела пневмотрасс, отходящих от отверстий для измерения полного давления и угла атаки, камеры для измерения статического давления, электронагревателей противообледенительной системы. Кроме того, электронагреватели, расположенные внутри стойки ПВД для предотвращения льдообразования на ее передней кромке, используются недостаточно эффективно, так как обогревают стойку, на которой не расположены отверстия для измерения давления. Это ведет к значительному возрастанию веса и потребляемой электрической мощности (примерно на 50%).

Известен фюзеляжный ПВД для определения параметров полета (потока) - угла атаки , полного P_o и статического P_s давлений и, следовательно, числа Маха M, представляющий собой удлиненное осесимметричное тело с конической или оживальной головной частью, где расположено отверстие для восприятия полного давления, переходящей в круговой цилиндр, на поверхности которого расположены отверстия для восприятия статического давления. Далее эта цилиндрическая поверхность переходит в коническую, на которой расположены отверстия для восприятия давления, которому ставится в соответствие угол атаки, а затем - опять в цилиндрическую. Для крепления к фюзеляжу или корпусу ЛА приемник имеет стойку, поперечное сечение которой имеет чечевицеобразный профиль (United States Patent: Pressure Sensor for Determining Airspeed Assigne: Rosemount Inc. Filed: Feb.23,1981).

Недостатки данного ПВД обусловлены, главным образом, теми же факторами и являются, в основном, такими же, как и у приемника воздушного давления, рассмотренного выше.

Известен приемник воздушного давления, содержащий корпус в виде круглого цилиндрического стержня с приемными отверстиями, размещенными по периферии сечения и соединенными каналами со штуцерами (Петунин А.Н. Характеристики пневмометрических приемников величины и направления скорости при больших числах M. Москва, Труды ЦАГИ, 1976 г., вып. 1989).

Недостатками данного ПВД являются: - большое аэродинамическое сопротивление; - увеличенная потребная электрическая мощность обогревательной противообледенительной системы; - вредное воздействие отрывного вихревого следа за ним на воздухозаборник двигателя, приводящее к значительным потерям силы тяги двигателя; - невозможность определения статического давления с приемлемой точностью в диапазоне чисел Маха M > 0,75 вследствие явления трансзвуковой стабилизации.

Наиболее близким из известных технических решений является ПВД, содержащий корпус в виде цилиндрического стержня с лыской с приемными отверстиями, расположенными по периферии сечения (Патент РФ N1723879. Приемник воздушного давления. Приоритет от 2 января 1990 г.).

Недостатками данного ПВД являются: - большое аэродинамическое сопротивление; - увеличенная потребная электрическая мощность обогревательной противообледенительной системы; - вредное воздействие отрывного вихревого следа за ним на воздухозаборник двигателя, приводящее к значительным потерям силы тяги двигателя.

Указанные недостатки аналогичны описанным выше и обусловлены следующими факторами.

1. Как известно (см., например, Шлихтинг Г. Теория погр