ПРИЕМНИК ВОЗДУШНОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01L19/00 

Изобретение относится к определению параметров полета летательных аппаратов или параметров потока в аэродинамических трубах.

Измерение параметров полета является одной из важнейших задач аэромеханики и аэродинамики летательных аппаратов. Эта задача весьма актуальна для маневренных самолетов в связи с существенным расширением летных углов атаки и широким диапазоном скоростей полета от малых дозвуковых до больших сверхзвуковых, включая трансзвуковые режимы полета. Эта задача весьма важна для вертолетов в связи с их высокими маневренными возможностями (полеты: вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз) и автоматизацией таких режимов полета с использованием данных от системы измерения параметров полета.

Известен приемник воздушного давления (ПВД), содержащий корпус в виде круглого цилиндрического стержня с приемными отверстиями, расположенными по периферии его сечения, соединенными каналами со штуцерами [1]. Определение параметров потока производится с помощью этого приемника путем измерений давлений на наветренной стороне приемника в зоне безотрывного обтекания по градуировочным зависимостям, связывающим определяемые параметры с измеряемыми давлениями.

Недостатками данного ПВД являются:
невозможность определения статического давления с приемлемой точностью в диапазоне чисел M от 0,8 до 1,1 вследствие известного явления трансзвуковой стабилизации;
невозможность использования для градуировочных зависимостей имеющихся на подветренной стороне в зоне отрывного обтекания приемника отверстий, давлений в которых хотя и не подвержены действию эффекта трансзвуковой стабилизации, однако на величины этих давлений оказывает сильное влияние число Рейнольдса, шероховатость поверхности и степень турбулентности набегающего потока.

Наиболее близким из известных решений является приемник воздушного давления, выполненный в виде двух расположенных соосно призм, поперечные сечения которых одинаковы и имеют форму равностороннего треугольника, причем призмы повернуты относительно друг друга на угол 60^o, а на боковых продольных гранях призм выполнены приемные отверстия, соединенные со штуцерами. Боковые продольные грани призм выполнены плоскими. [2].

Недостатком данного ПВД является недостаточно высокая чувствительность, а следовательно и недостаточно высокая точность определения параметров полета.

Задачей данного изобретения является повышение точности измерения параметров полета (потока) с помощью ПВД.

Технический результат достигается тем, что приемник воздушного давления, выполнен в виде двух расположенных соосно тел в виде призм, сечения которых имеют форму равностороннего треугольника с вершинами, смещенными на угол 60^o, а на боковых гранях призм выполнены приемные отверстия, соединенные пневмотрассами со штуцерами. Боковые грани призм выполнены выпуклыми с радиусом кривизны R, определяемым из соотношения R/r > 1, где r - радиус окружности, проведенной через вершины углов треугольников, расположенных в сечениях призм. Такая форма приемника воздушного давления позволяет с одной стороны минимизировать влияние числа Рейнольдса на измерение давлений, а с другой стороны увеличить чувствительность прибора за счет возрастания производной измеряемых давлений по углу скоса, что приводит к существенному уменьшению инструментальных погрешностей.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого приемника воздушного давления; на фиг. 2 - изменение коэффициентов давления (P - давление, воспринимаемое отверстием на одной из боковых граней верхней или нижней призмы, P_ст - статическое давление, q - скоростной напор) при изменении угла скоса потока α от -180^o до 180^o для предлагаемого приемника и прототипа; на фиг. 3 - инструментальные погрешности Δα и Δv определения угла скоса α и скорости V с помощью предлагаемого приемника и прототипа при погрешности измерения давлений, равной 0,5 мм вод.ст., полученные по результатам эксперимента при малой скорости потока V = 15 м/с.

Приемник воздушного давления состоит из двух расположенных соосно тел в виде призм 1 и 2, сечения которых имеют форму равностороннего треугольника с вершинами, смещенными на угол 60^o. На боковых гранях 3, 4, 5, 6, 7, 8 призм 1 и 2 выполнены приемные отверстия 9, 10, 11, 12, 13, 14, соединенные пневмотрассами 15, 16, 17, 18, 19, 20 со штуцерами 21, 22, 23, 24, 25, 26. Боковые грани 3, 4, 5, 6, 7, 8 призм 1 и 2 выполнены выпуклыми с радиусом кривизны R, определяемым из соотношения R/r > 1, где r - радиус окружности, проведенной через вершины углов треугольников, расположенных в сечениях призм 1 и 2.

Работа приемника воздушного давления заключается в следующем. Давления, воспринимаемые приемными отверстиями 9, 10, 11, 12, 13, 14 передаются по пневмотрассам 15, 16, 17, 18, 19, 20 и измеряются с помощью приборов, подсоединенных к штуцерам 21, 22, 23, 24, 25, 26. Приемник градуируется в необходимой области изменения параметров потока. При градуировках используются давления из трех групп приемных отверстий: двух с наветренной стороны и одной с подветренной, т.е. из зон, обозначенных на фиг. 2 буквами "a" и "b". В каждом из диапазонов углов скоса используются группы приемных отверстий, приведенные в таблице.

Выбор групп отверстий производится путем анализа величин давлений, воспринимаемых этими приемными отверстиями, и может осуществляться алгоритмически с использованием того факта, что наветренные приемные отверстия соответствуют максимальным величинам давлений. По градуировочным зависимостям определяются параметры потока. Вследствие того, что боковые грани 3, 4, 5, 6, 7, 8 являются выпуклыми, производная давления по углу скоса на наветренных боковых гранях приемника имеют в значительной области α большую величину, чем на приемнике воздушного давления - прототипе (фиг. 2). В результате уровень инструментальных погрешностей определения угла скоса Δα для предлагаемого приемника воздушного давления примерно в два раза ниже, чем для приемника прототипа, а уровень инструментальных погрешностей определения величины скорости Δv совпадает с прототипом (фиг. 3).

Использование изобретения позволяет повысить точность измерения угла скоса потока α в диапазоне углов скоса α = 0 - 360^o во всем диапазоне до-, транс- и сверхзвуковых скоростей.

Изобретение относится к определению параметров полета летательных аппаратов или параметров потока в аэродинамических трубах. Приемник воздушного давления, выполнен в виде двух расположенных соосно тел в виде призм, сечения которых имеют форму равностороннего треугольника с вершинами, смещенными на угол 60^o, а на боковых гранях призм выполнены приемные отверстия, соединенные пневмотрассами со штуцерами. Отличительной особенностью данного приемника воздушного давления является то, что в нем боковые грани призм выполнены выпуклыми с радиусом кривизны R, определяемым из соотношения R/r > 1, где r - радиус окружности, проведенной через вершины углов треугольников, расположенных в сечениях призм. Такая форма приемника воздушного давления позволяет с одной стороны минимизировать влияние числа Рейнольдса на измерение давлений, а с другой стороны увеличить чувствительность прибора за счет возрастания производной измеряемых давлений по углу скоса, что приводит к существенному уменьшению инструментальных погрешностей. 1 табл. 3 ил.

Приемник воздушного давления, выполненный в виде двух расположенных соосно тел в виде призм, сечения которых имеют форму равностороннего треугольника с вершинами, смещенными на угол 60^o, а на боковых гранях призм выполнены приемные отверстия, соединенные пневмотрассами со штуцерами, отличающийся тем, что в нем боковые грани призм выполнены выпуклыми с радиусом кривизны R, определяемым из соотношения R/r > 1, где r - радиус окружности, проведенной через вершины углов треугольников, расположенных в сечениях призм.