飛行器儀表原理相關知識——空速表和升降速度表

提供者:  來源:河北天啟通宇航空器材科技發展有限公司,法國DTA航空,天啟通宇航空,JRO自轉旋翼機,COMBO(亢保)動力三角翼,旅行者動力三角翼   時間:2022-07-11  

  • 空速管和空速表

空速管也叫皮托管,總壓管,風向標氣流方向傳感器或流向角感應器,與精密電位計(或同步機或解析器)連接在一起,提供出一個表示相對于大氣數據桁架縱軸的空氣流方向的電信號,主要是用來測量飛機速度,同時還兼具其他多種功能。
空速管測量飛機速度的原理是這樣的,當飛機向前飛行時,氣流便沖進空速管,在管子末端的感應器會感受到氣流的沖擊力量,即動壓。飛機飛得越快,動壓就越大。如果將空氣靜止時的壓力即靜壓和動壓相比就可以知道沖進來的空氣有多快,也就是飛機飛得有多快。比較兩種壓力的工具是一個用上下兩片很薄的金屬片制成的表面帶波紋的空心圓形盒子,稱為膜盒。這盒子是密封的,但有一根管子與空速管相連。如果飛機速度快,動壓便增大,膜盒內壓力增加,膜盒會鼓起來。用一個由小杠桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測量出來并用指針顯示,這就是最簡單的飛機空速表。
現代的空速管除了正前方開孔外,還在管的四周開有很多小孔,并用另一根管子通到空速表內來測量靜止大氣壓力,這一壓力稱靜壓??账俦韮饶ず械淖冃未笮【褪怯赡ず型獾撵o壓與膜盒內動壓的差別決定的。 空速管測量出來的靜壓還可以用來作為高度表的計算參數。如果膜盒完全密封,里面的壓力始終保持相當于地面空氣的壓力。這樣當飛機飛到空中,高度增加,空速管測得的靜壓下降,膜盒便會鼓起來,測量膜盒的變形即可測得飛機高度,這種高度表稱為氣壓式高度表。
利用空速管測得的靜壓還可以制成"升降速度表",即測量飛機高度變化快慢(爬升率)。表內也有一個膜盒,不過膜盒內的壓力不是根據空速管測得的動壓,而是通過專門一根在出口處開有一小孔的管子測得的。這根管子上的小孔大小是特別設計的,用來限制膜盒內氣壓變化的快慢。如果飛機上升很快,膜盒內的氣壓受小孔的制約不能很快下降,而膜盒外的氣壓由于有直通空速管上的靜壓孔,可以很快達到相當于外面大氣的壓力,于是膜盒鼓起來。測量膜盒的變形大小即可算出飛機上升的快慢。飛機下降時,情況正相反。膜盒外壓力急速增加,而膜盒內的氣壓只能緩慢升高,于是膜盒下陷,帶動指針,顯示負爬升率,即下降速率。飛機平飛后,膜盒內外氣壓逐漸相等,膜盒恢復正常形狀,升降速度表指示為零。
空速管是飛機上極為重要的測量工具。它的安裝位置一定要在飛機外面氣流較少受到飛機影響的區域,一般在機頭正前方,垂尾或翼尖前方。同時為了保險起見,一架飛機通常安裝2副以上空速管。有的飛機在機身兩側有2根小的空速管。美國隱身戰斗機F-117在機頭最前方安裝了4根全向大氣數據探管,因此該機不但可以測大氣動壓、靜壓,而且還可以測量飛機的側滑角和迎角。有的飛機上的空速管外側還裝有幾片小葉片,也可以起到類似作用;垂直安裝的用來測量飛機側滑角,水平安裝的葉片可測量飛機迎角。
空速管測量出來的速度并非是飛機真正相對于地面的速度,而只是相對于大氣的速度,所以稱為空速。如果有風,飛機相對地面的速度(稱地速)還應加上風速(順風飛行)或減去風速(逆風飛行)。另外空速管測速原理利用到動壓,而動壓和大氣密度有關。同樣的相對氣流速度,如果大氣密度低,動壓便小,空速表中的膜盒變形就小。所以相同的空速,在高空指示值比在低空小。這種空速一般稱為"表速"?,F代的空速表上都有兩根指針,一根比較細,一根比較寬。寬的指針指示"表速",而細的一根指示的是經過各種修正的相當于地面大氣壓力時的空速,稱為 "實速"。

  • 升降速度表

升降速度表又叫垂直速度表,用以測量飛機上升和下降的垂速度、即飛機的高度變化率。測量升降速度常用的方法是在飛行高度測量裝置中,增加一個微分裝置或一個壓力延遲部件。分立式升降速度表常采用后者。升降速度測量裝置的指示能同時反映升降速度的大小和升降方向(即上升或下降)。儀表外密封,表內有一個開口膜盒,膜盒內腔經一個粗的傳壓管與空氣靜壓相通,而膜盒的外部(即儀表內腔)通過一根毛細管也與空氣靜壓相連。
這樣,當飛機上升或下降時,膜盒內腔壓力基本上隨高度的變化而變化,但膜盒外部即表殼內的氣壓因受毛細管的阻滯作用,變化緩慢,產生壓力差。高度變化越劇烈,膜盒所承受的壓力差越大,經傳動機構帶動指針的轉角也越大。膜盒的膨脹或收縮決定于飛機是升高還是下降。升高時,由于高空氣壓減小,膜盒內腔壓力低于外部,膜盒將收縮,經傳動機構帶動指針向上偏轉相應角度指示上升速率。當飛機下滑或俯沖時,情況正好相反。而當飛機平飛時,毛細管前后壓力平衡,膜盒內外壓力相等,指針平指,指示升降率為零。


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