ДАТЧИК АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УГЛОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Советский патент 1994 года по МПК G01M9/06 G01B5/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на летательных аппаратах для измерения угла атаки или скольжения, а также при аэродинамических исследованиях.

Известен пневмоэлектрический датчик аэродинамических углов, содержащий цилиндрический насадок с приемниками давления в виде отверстий на его поверхности, термоанемометрический преобразователь с электроизмерительной схемой на базе высокочувствительных полупроводниковых терморезисторов и следящий электропривод отработки насадка.

Однако в известном датчике из-за неидентичности и возможной нестабильности термоэлектрических характеристик полупроводниковых терморезисторов и других элементов симметричных ветвей электроизмерительной схемы невозможно обеспечить достаточную точность измерения при изменении состояния и параметров набегающего воздушного потока.

Предлагаемый датчик аэродинамических углов на базе высокочувствительных полупроводниковых терморезисторов позволяет повысить точность измерения при наличии указанных дестабилизирующих факторов и помех. Он имеет пневмопереключатель с приводом (например, электромагнитного типа), осуществляющий поочередное подключение приемников давления к входным пневмоканалам термоанемометрического преобразователя и управляемый опорным генератором, связанным с фазочувствительным дискриминатором. Вход фазочувствительного дискриминатора соединен с выходом электроизмерительной схемы термоанемометрического преобразователя, а выход - со следящим приводом.

На чертеже представлена функциональная схема описываемого датчика.

Датчик содержит симметричный насадок 1 с приемниками давления 2, выполненными в виде отверстий, расположенных на его поверхности, термоанемометрический преобразователь на базе высокочувствительных полупроводниковых терморезисторов и следящий электропривод.

Приемники давления через пневмопереключатель 3 с приводом соединены входными пневмоканалами 4 термоанемометрического преобразователя, содержащего сопла 5 для формирования направленных струй воздуха, терморезисторы 6 и электроизмерительную схему 7.

Пневмопереключатель с приводом управляется сигналом опорного генератора 8, соединенного с одним из входов фазочувствительного дискриминатора 9. Другой вход дискриминатора соединен с выходом электроизмерительной схемы 7 термоанемометрического преобразователя, а выход - со следящим электроприводом, включающим усилитель 10 и двигатель 11. Следящий электропривод через редуктор 12 кинематически связан с насадком 1.

Выходной пневмоканал термоанемометрического преобразователя связан с источником пневмопитания 13 (например, в виде заборника полного давления, установленного на поверхности насадка 1).

Датчик устанавливается на объект так, что продольная ось насадка расположена перпендикулярно плоскости измерения аэродинамического угла.

При равенстве давлений в приемниках 2 (приращение аэродинамического угла равно 0) расходы воздуха через сопла 5 термоанемометрического преобразователя, а следовательно и условия теплообмена терморезисторов 6, одинаковы. В этом случае выходной сигнал электроизмерительной схемы 7 содержит постоянную составляющую, уровень которой определяется состоянием и параметрами набегающего потока и элементов электроизмерительной схемы, а переменная составляющая основной частоты (частота переключения пневмопереключателя, задаваемая опорным генератором 8) равна нулю. Выходной сигнал фазочувствительного дискриминатора также будет равен нулю, и насадок 1 остается неподвижным. При этом пневмопереключатель с приводом, осуществляющий поочередное подключение приемников давления к входным пневмоканалам 4 термоанемометрического преобразователя, обеспечивает непрерывное течение воздуха в пневмоканалах и равенство расходов воздуха через приемники давления, что не нарушает аэродинамическую симметрию насадка.

При приращении аэродинамического угла на величину Δ α нарушается равенство давлений в приемниках, и в процессе работы пневмопереключателя расходы воздуха через сопла 5 имеют переменную составляющую основной частоты. Выходной сигнал электроизмерительной схемы 7 термоанемометрического преобразователя также имеет переменную составляющую основной частоты.

Фазочувствительный дискриминатор 9, на входы которого поступают сигналы с электроизмерительной схемы 7 и опорного генератора 8, вырабатывает управляющий сигнал, уровень и фаза которого определяется величиной и знаком приращения аэродинамического угла. Выходной сигнал фазочувствительного дискриминатора посредством следящего электропривода устанавливают насадок 1 в положение устойчивого равновесия, устраняя несимметрию обтекания, обусловленную приращением аэродинамического угла. При этом наличие указанных дестабилизирующих факторов и помех не вызывает появление переменной составляющей основной частоты на выходе электроизмерительной схемы, являющейся полезным сигналом, так как вызванная ими асимметрия ветвей термоанемометрического преобразователя практически постоянна за период переключения и при пневмомодуляции взаимно исключается и не вносит погрешности в измерение.

Суммарный угол поворота насадка от некоторого начального положения несет в себе информацию о величине и знаке измеряемого аэродинамического угла и подается на указатель и другие системы известными способами.

Таким образом, введение в пневмоэлектрический датчик аэродинамических углов пневмопереключателя, осуществляющего поочередное подключение приемников давления насадка к выходным пневмоканалам термоанемометрического преобразователя (пневмомодуляцию), позволяет повысить точность измерения при наличии дестабилизирующих факторов.

ДАТЧИК АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УГЛОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащий термоанемометрический преобразователь с электроизмерительной схемой, соединенный с источником пневмопитания, следящий привод, подключенный через редуктор к симметричному насадку, с приемниками давления в виде отверстий, расположенных на его поверхности, опорный генератор и фазочувствительный дискриминатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен пневмопереключатель с приводом, через который приемники давления соединены с входными пневмоканалами термоанемометрического преобразователя, соединенного с опорным генератором, подключенным к фазочувствительному дискриминатору, вход которого соединен с выходом электроизмерительной схемы термоанемометрического преобразователя, а выход - со следящим приводом.