5иепио'-'11иа
Иллюстрации
Реферат
И С А Н И Е 366I21
Союа саветоииа
Социалнстическил
Ресаублии
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства М
М. Кл. В 64с 21/02
G 01m 9/00
Заявлено 19.1.1970 (№ 1400485/40-23) с присоединением заявки №
Комитет ао делам изобретений н открытий арн Совете Мнннотрое
СССР
Приоритет
Опубликовано 16.1.1973. Бюллетень № 7
Дата опубликования описания 7.1П.1973
УДК 533.69(088.8) ВСЕССКЗЗт-1А Л
Авторы изобретения
В. А. Ференец и П. К. Заяц
Заявитель Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт
ПНЕВМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УГЛОВ
Изобретение относится к датчикам пилотажно-навигационных параметров и предназначено для измерения местных аэродинамических углов летательного аппарата, а также для аэродинамических, газодинамических и аэрофизических исследований, Для измерения аэродинамических углов обычно применяются флюгерные и пневматические датчики.
Однако флюгерные датчики при взлете, посадке и не больших высотах работают неустойчиво и не могут выполнять функции измерителей аэродинамических углов, обладают низким порогом чувствительности, в полете подвержены вибрации (флаттеру), имеют малый срок службы (перетирания проволоки потенциометра), и большую зону застоя (момент трогания 40 — 70 г/см), пневматические датчики характеризуются большой постоянной времени из-за наличия длинных воздушных магистралей; кроме того, применение для измерения разности давлений упругих чувствительных элементов, которые работают в колебательном режиме за счет пульсаций давления в приемных отверстиях, в условиях воздействия ускорений и вибраций, изменений упругости чувствительного элемента под влиянием температуры окружающей среды, вызывает значительные погрешности.
Цель изобретения — повысить надежность датчика в работе, уменьшить пульсацию давления в приемных отверстиях повысить точность измерения и расширить диапазон изме5 ряемых аэродинамических углов.
Предлагаемый датчик отличается от известного тем, что в цилиндрическом насадке размещена проточная пневматическая камера, которая соединена с приемными отверстн10 ями каналами. Кроме того, в каналах на входе в камеру установлены две системы капсул с термоанемометрическими преобразователями. Входные отверстия имеют ловушки для влаги и механических частиц, которые рабо15 тают а пршщппе аэродинамической сепарации. Для поддержания насадка по направлению воздушного потока применяется следящая система, управляющим сигналом которой является электрический сигнал термоане20 мометрпческпх систем.
На фпг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого пневмоэлектрического датчика; на фпг. 2 — диаграмма распределения
25 давления по поверхности цилиндрического насадка прп поперечном обтекании воздушным потоком, где зона повышенных давлений (Р/)Р), зона разрежения (Р<р(Р), 0 — Х=
=0,720, 0 — 1=0,86; 0 — 1=0,996, где ). — прп30 веденная скорость воздушного потока; на
366121 фиг. 3 — принципиальная электрическая схема датчика.
Предлагаемый пневмоэлектрический датчик аэродинамических углов состоит из корпуса, в котором размещены двигатель, блок усилителей, редуктор, выходной преобразователь, и цилиндрического насадка 1 диаметром 15 мм и длиной 120 мл . На поверхности цилиндрического насадка просверлены два ряда (по образующей) приемных отверстий 2.
Угол между приемными отверстиями равен 70 — 80 . Приемные отверстия горизонтальными каналами 8 сообщаются с проточной камерой 4. На входе в камеру в горизонтальные каналы ввернуты капсулы с термоанемометрическими преобразователями, который состоит из бусинкового терморезистора 5, сопла б и изоляционной втулки для установки терморезисторов.
Цилиндрический насадок 1 выполнен из нержавеющей стали или титана, имеет фланец для крепления к ведомому валику и канал для размещения теплоэлектронагревательного элемента.
Предлагаемый пневмоэлектрический датчик работает следующим образом.
Датчик необходимо установить так, чтобы цилиндрический насадок 1 выступал за обшивку летательного аппарата и был расположен перпендикулярно к воздушному потоку в том месте фюзеляжа, где обычно не возникает возмущений потока, например в носовой части фюзеляжа. При изменении положения летательного аппарата изменяется давление по контуру поверхности цилиндрического насадка 1 датчика в месте расположения приемных отверстий.
Работа датчика основана на связи давлений, воспринимаемых приемными отверстиями с углом атаки. Эта связь может быть выражена общеизвестным уравнением
Р,— Р, PVI где Pi и Р— давления в двух точках поверхности цилиндрического наса яка: а — угол атаки;
PV динамический напор;
К вЂ” постоянный коэффициент, определяемый угловым положением приемных отверстий.
Дальнейшее преобразование давлений в электрический сигнал осуществляется термоанемометрическим преобразователем Ат ——
=f (1 ).
Угол атаки летательного аппарата измеряется компенсационным методом, сущность которого заключается в следующем. Корпус датчика жестко крепится к конструкции летательного аппарата, а цилиндрический насадок имеет следящее устройство. При полете летательного аппарата по цилиндрической поверхности насадка распределяется давление, величина которого в каждой точке поверхности будет зависеть от динамического напора и полярного угла. Давления в симметричных точках поверхности (приемных отверстиях) равны, следовательно, терморезисторы находятся в одинаковых условиях, т. е. коэффициенты рассеяния приблизительно одинаковы.
При изменении положения летательного аппарата изменяется давление в приемных отверстиях. Появившаяся разность давлений приводит в работу электрическую схему датчика.
Электрическая схема датчика (см. фиг. 3) состоит из двух идентичных самобалансиру20 ющихся мостовых схем, работающих в режиме постоянного сопротивления (T= const), сущность работы которых можно уяснить, обратившись к уравнению баланса энергии терморезистора, если его записать так:
С, =т.— Н(7.— т,), dT
dt где С вЂ” теплоемкость терморезистора;
Т вЂ” температура терморезистора;
PR — мощность, потребляемая терморезистором;
Н вЂ” коэффициент рассеяния терморезистора;
T, — температура окружающей среды;
Предмет изобретения
1. Пневмоэлектрический датчик аэродина65 мических углов, содержащий цилиндричеЕсли ток тем или иным способом изменять во времени так, чтобы при любых значениях коэффициента рассеяния правая часть этого уравнения была близка нулю, то сопротивле40 ние (температура) терморезистора будет мало отличаться от заданного, т. е, того сопротивления, при котором создается баланс моста.
Схема датчика имеет два усилителя обрат45 ной связи, которые позволяют автоматически компенсировать величину колебаний сопротивления терморезисторов.
Полностью устранить эти колебания с помощью статической обратной связи нельзя, 50 так как HMPHHQ они являются причиной их же компенсации.
Выходной сигнал в подается на усилитель следящей системы, которая поворачивает цилиндрический насадок по направлению век55 тора воздушного потока так, чтобы давления в приемных отверстиях были равны.
Угол поворота цилиндрического насадка передается датчиком дистанционной передачи на указатель и другие системы автоматик ки летательного аппарата.
366121 ский насадок, расположенный перпендикулярно невозмущенному набегающему потоку с двумя рядами приемных отверстий, разогреваемые электрическим током полупроводни-. ковые терморезисторы, включенные в измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и уменьшения пульсаций давления в приемных отверстиях, в пневматическую схему датчика введена проточная камера, соединенная с IO приемными отверстиями каналами.
2. Пневмоэлектрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в каналах на входе в камеру установлены капсулы термоанемометрических преобразователей, состоящие из бусинкового терморезистора, сопла и изоляционной втулки.
3. Пневмоэлектрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых аэродинамических углов, введена следящая система, управляемая по сигналу рассогласования с выхода измерительной схемы датчика, обеспечивающая такое положение насадка относительно воздушного потока, при котором достигается равенство давлений в приемных отверстиях. фиг 5
Составитель В. Кислицын
Редактор Н. Данилович Техред Л. Грачева Корректор А. Васильева
Заказ 446/6 Изд. ¹ 126 Тираж 523 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Я-35, Раушская наб., д, 4/5
Типография, пр, Сапунова, 2