Ошибки указателей воздушной скорости

Указателям скорости присущи инструментальные, аэродинами­ческие и методические ошибки. Рассмотрим сущность указанных ошибок и их учет.

Инструментальные ошибки возникают вследствие несовершен­ства изготовления механизма указателя скорости, износа деталей и изменения упругих свойств чувствительных элементов. Эти ошиб­ки определяются путем проверки указателей скорости в лабора­торных условиях: По результатам проверки составляются графики пли таблицы инструментальных поправок, которыми пользуется ж 11 п аж в полете. Графики (таблицы) размещаются на рабочих местах членов экипажа.

Аэродинамические ошибки указателей воздушной скорости, так же как аналогичные ошибки барометрических высотомеров, возни­кают за счет неточного измерения статического давления воздуха на высоте полета..Рассмотрим несколько полнее сущность этих ошибок.

Па рис. 3.17 показано распределение давлений на корпус совмещенного приемника воздушного давления. Наибольшее дав­ление наблюдается на торцевой кромке ГІВД, где приемным отвер­гшем 7 воспринимается полное давление. Далее оно уменьшается п н точках 2 становится равным статическому. В этих точках вы­пираются приемные отверстия статического давления. К концу ІІВД давление может оказаться меньше статического.

Показанное на рис. 3.17 сплошной линией распределение дав­лений имеет место только, при определенной скорости полета. При нругих скоростях оно может измениться (пунктирная линия), В результате чего отверстия 2 будут воспринимать статическое дав­ление, искаженное на величину ЛРСТ.

Аэродинамические ошибки могут резко возрастать при полете на околозвуковых скоростях. Это связано с особым характером об­текания самолета воздухом на больших скоростях полета.

Величина аэродинамических ошибок, кроме того, зависит от правильности установки ПВД относительно продольной оси само­лета, а также от места установки его на самолете. ПВД необхо­димо размещать по возможности в неискаженном потоке воздуха. Аэродинамические ошибки у различных типов самолетов различны. Они определяются при летных испытаниях самолета.

Аэродинамические поправки указателей скорости приводятся в графике (рис. 3.18) или в таблице, которыми пользуется экипаж в полете.

Л Va, км/ч + 50

+k0 + 30 +20 + 10 О

Методические ошибки возникают в результате несоответствия условий, принятых в расчете приборов, фактическому состоянию атмосферы.

Рассмотрим вначале методические ошибки для указателей при­борной скорости (широкой стрелки КУС). Градуировка указателей данного типа выполнена для плотности и сжимаемости воздуха на уровне моря по стандартной атмосфере. С увеличением высоты по­лета плотность воздуха’ и его сжимаемость изменяются. Вслед­ствие этого одному и тому же динамическому давлению, а значит, и приборной скорости на различных высотах будут соответствовать различные истинные скорости полета.

Ошибка за счет изменения плотности воздуха. Выше было показано, что без учета сжимаемости воздуха воздуш­ная скорость может быть определена по формуле (3.32)

v=Y

где Рн и Тн — фактические значения статического давления и тем­пературы, определяющие плотность воздуха на высоте полета.

Однако указатель приборной скорости рассчитывается для по­стоянных значений Р0 и Т0, равных их стандартному значению на уровне моря, то есть Р0 = 760 мм рт. ст. и 7,0==288°К.

Vnp =Y^gRT0.

Решая совместно формулы (3.32) и (3.38), находим

(3.39)

Таким образом, для учета методической ошибки за счет измене­ния плотности воздуха необходимо знать статическое давление и температуру воздуха на высоте полета. Температуру воздуха штур­ман может определить по термометру наружного воздуха. Стати­ческое давление на высоте полета можно принять равным стан­дартному, определив его величину по формуле (3.4) для стандарт­ной атмосферы:

(3.40)

Учет ошибки за счет изменения плотности — воздуха с высотой производится на навигационной линейке. Для этого формула (3.40) логарифмируется:

По формуле (3.41) построены шкалы: «Температура на высоте для скорости», «Высота по прибору», «Скорость по прибору» и «Исправленная-скорость» (рис. 3.19). Для учета ошибки за счет изменения плотности воздуха необходимо против высоты полета на шкале «Высота по прибору» установить температуру наружного воздуха по шкале «Температура на высоте для скорости». Против приборной скорости на шкале «Скорость по прибору» прочесть значение исправленной воздушной скорости по шкале «Исправлен­ная скорость». Необходимо помнить, что для пересчета скорости надо брать приборную высоту относительно уровня с давлением 7G0 мм рт. ст. (Н эш) •

Пример. Учесть ошибку за счет изменения плотности воздуха с высотой, если указатель УС-800 показывает скорость УПр = 500 км/ч на высоте Яэш=4200 м, и фактическая температура наружного воздуха tH — —10°.

Решение. С помощью навигационной линейки, пользуясь ключом

t деяр _ ^ наХ0дИМ РИспр=620 км/ч.

¥Пр

Ошибка за изменение сжимаемости’ воздуха. Указатели приборной скорости (широкая стрелка КУС) рассчиты­ваются с учетом сжимаемости воздуха на уровне моря по стан­дартной атмосфере.

Сжимаемость воздуха изменяется с высотой полета. На малых высотах ошибка за изменение сжимаемости незначительна. С уве­личением высоты и скорости полета эта ошибка заметно воз­растает. Поправка на изменение сжимаемости определяется с по­мощью графика (рис. 3.20) или по специальной шкале навигацион­ного расчетчика. При расчете истинной скорости поправка на изменение сжимаемости всегда вычитается, а при расчете прибор­ной скорости поправки всегда прибавляется.

Пример. Определить поправку за изменение сжимаемости воздуха, если, 1/пр=600 км/ч, а высота полета Я=8000 м.

Решение. По графику (рис. 3.20) находим ЛУСШ=28 км/ч.

Рассмотрим методическую ошибку измерения истинной скоро­сти комбинированным указателем скорости. Комбинированный указатель скорости имеет специальный механизм для учета изме­нения статического давления воздуха с высотой полета. При рас­чете механизма узкой стрелки КУС температура наружного воз­духа принимается равной ее стандартному значению на высоте полета. Таким образом, ошибка за счет изменения плотности воз­духа будет вызываться только отклонением фактической темпера­туры на высоте полета от стандартной. Эта ошибка называется температурной.

На основании формулы (3.36) можно написать следующие за­висимости:

где 1/КУС —показания узкой стрелки КУС;

V — истинная скорость;

Тст —температура на высоте по стандарту;

Тф — фактическая температура воздуха на высоте. Разделив вторую зависимость на первую, получим

(3.42)

Учет температурной ошибки производится на навигационной линейке. Для построения соответствующих шкал линейки формула (3.42) логарифмируется. Обозначим Тф через Тн, а стандартную температуру заменим через численно равное ей выражение Тот — = Тст0 — tTH=288—0,0065 Я.

Тогда получим

lg V = lg 1/КУС + — Y lg:тн — — f 1lg (288 — 0,0065Н). (3.43)

Формула (3.43) имеет общие элементы с формулой (3.41), по­этому на навигационной линейке используются одни и те же шка­лы: «Температура на высоте для скорости», «Скорость по прибору» и «Исправленная скорость». Различие имеется только в шкале «Вы­сота по прибору для КУС».

Построение шкал линейки для учета температурной ошибки по­казано на рис. 3.21. Порядок пересчета скорости виден из рисунка.

Пример. Учесть температурную ошибку, если ККуС км/ч, #эш=9000 м, а фактическая температура на высоте tн = —30°. Решение. С помощью навигационной линейки, пользуясь ключом, нахо­дим Уиспр — 820 км/ч.

Ошибки указателя воздушной скорости.

2. Ошибки указателя воздушной скорости.

Указатель воздушной скорости, как и любой прибор, имеет ошибки (погрешности).

Инструментальные ошибки (погрешности) ΔVивозникают из-за несовершенства конструкции прибора и неточности его регулировки. Причинами инструментальных ошибок являются неточность изготовления механизмов указателя, износ деталей, потеря упругих свойств анероидной коробки, люфты и т. д. Они определяются при лабораторной проверке путем сличения показаний указателя скорости с показаниями точно выверенного прибора, заносятся в график или таблицу и учитываются при расчете скорости. Каждый экземпляр прибора имеет свои значения инструментальных погрешностей.

Аэродинамические ошибки (погрешности) ΔVaвозникают из-за искажения воздушного потока в месте установки приемника воздушного давления. Характер и величина этих погрешностей зависят от типа воздушного судна, места установки приемника воздушного давления, скорости и высоты полета, конфигурации ВС. На скоростных самолетах они могут достигать нескольких десятков километров в час.

Аэродинамические погрешности одинаковы для всех ВС данного типа. Они определяются при проведении летных испытаний, публикуются в руководстве по летной эксплуатации ВС и заносятся в специальный график или таблицу поправок. На некоторых типах воздушных судов для упрощения учета поправок указателя скорости составляются таблицы суммарных поправок ΔVΣ, учитывающие как инструментальные, так и аэродинамические погрешности.

Методические ошибки (погрешности).

В общем случае указатель скорости имеет два вида методических погрешностей, то есть погрешностей, вызванных самим методом измерения, несоответствием условий, принятых при расчете шкал приборов, фактическому состоянию атмосферы. Это погрешность за счет изменения сжимаемости воздуха и методическая погрешность из-за изменения плотности воздуха.

Методическая погрешность из-за изменения плотности воздуха возникает в результате несоответствия условий, принятых при расчете шкал приборов, фактическому состоянию атмосферы. Градуировка однострелочного указателя выполнена для плотности воздуха ρ0 =1,225 кг/м3, соответствующей условиям на уровне моря в стандартной атмосфере (P0=760 мм рт.ст., T0=288 K). Поэтому методическая погрешность возникает при любом отклонении от этих условий – не только по температуре, но и по давлению. Она наиболее велика на больших высотах полета, когда фактическое давление в несколько раз меньше P0. Но и на уровне моря температура редко бывает равна стандартной +15°С (288 К), что также вызывает погрешность.

Погрешность из-за изменения сжимаемости вызвана тем, что при полете на скоростях более 350…400 км/ч воздух перед ПВД сжимается, и его плотность увеличивается. Это вызывает увеличение скоростного напора и, следовательно, завышение показаний указателя скорости. Эти погрешности не могут быть учтены заранее при тарировке шкалы однострелочного указателя скорости, так как сжимаемость воздуха зависит не только от скорости полета, но и от плотности воздуха. Поправка на изменение сжимаемости всегда отрицательна. Однострелочные указатели рассчитаны на небольшие скорости и высоты полета, на которых данная погрешность не превышает единиц километров в час, то есть меньше цены деления на шкале указателя, поэтому для однострелочных указателей погрешность из-за изменения сжимаемости несущественна и на практике не учитывается.

Классификация скоростей.

Таким образом, в полете пилот может отсчитать показания широкой стрелки Vпр и путем ввода поправок, каждая из которых соответствует погрешности определенного вида, рассчитать истинную скорость Vи, необходимую для решения навигационных задач. В процессе этого расчета по мере последовательного прибавления поправок будут образовываться «промежуточные» между Vпр и Vи скорости, почти каждая из них имеет свое название, в том числе международное на английском языке. Рассмотрим их подробнее.

Непосредственно на шкале прибора пилот отсчитывает приборную скорость Vпр, которая по-английски называется Indicated Air Speed (IAS). Если на ВС установлено несколько указателей, то на каждом из них будет свое значение приборной скорости, поскольку инструментальные погрешности индивидуальны для каждого экземпляра прибора.

После ввода в IAS инструментальной и аэродинамической поправок полученная скорость будет называться индикаторной земной скоростью Vинд.зем или Calibrated Air Speed (CAS). В некоторых странах эта же скорость называется Rectified Air Speed (RAS), что дословно означает «исправленная воздушная скорость». Если в показания всех указателей скорости на борту внести инструментальные и аэродинамические поправки, то получится одинаковое значение CAS.

Именно CAS является скоростью, непосредственно связанной со скоростным напором, от нее зависят действующие на ВС аэродинамические силы. Поэтому, как правило, именно в виде индикаторной земной скорости в РЛЭ указаны все ограничения по скоростям. Слово «земная» в ее названии напоминает, что она определена в предположении, что плотность воздуха соответствует плотности у земли (на уровне моря в стандартной атмосфере).

Если в индикаторную скорость внести поправку на изменение сжимаемости, то получится индикаторная скорость Vинд или Equivalent Air Speed (EAS). В этой скорости учтено, что сжимаемость воздуха на высоте уже другая, отличается от сжимаемости у земли.

И, наконец, если в индикаторную скорость внести методическую поправку на изменение плотности воздуха, то и получится истинная воздушная скорость Vи или True Air Speed (TAS).

Последовательность перечисленных скоростей и связывающих их поправок можно представить схемой (рис. 2).

Эта схема дает возможность переходить от одного вида скорости к другому на основе уже известного правила учета поправок в навигации. В левой части схемы скорости «более приборные», а в правой – «более истинные», поэтому при переходе слева направо соответствующие поправки прибавляются, разумеется, с учетом их собственного знака, а при переходе справа налево – вычитаются.

Рис. 2. Мнемоническая схема для преобразования скоростей

1. Воздушная и путевая скорости

Знание скорости
полета необходимо как для пилотирования
самолета, так и для целей самолетовождения.
Полет самолета на скорости ниже
минимальной приводит к потере устойчивости
и уп­равляемости. Увеличение скорости
сверх допустимой связано с опасностью
разрушения самолета. Для целей
самолетовождения знание скорости полета
необходимо для выполнения различных
навигационных расчетов.

Различают
воздушную и путевую скорости самолета,
измеря­ются они в километрах в час
(км/ч).

Воздушной
скоростью V
называется
скорость самолета относительно воздушной
среды. Эту скорость самолет приобретает
под действием силы тяги двигателей.
Воздушная скорость зави­сит от
аэродинамических качеств самолета, его
полетного веса и плотности воздуха.
Ветер не оказывает влияния на ее величину
и направление, которое при симметричной
тяге двигателей совпа­дает с продольной
осью самолета. Воздушная скорость
измеряет­ся указателем воздушной
скорости.

Путевой
скоростью W
называется
скорость самолета относительно земной
поверхности. На ее величину влияет
ветер, который уменьшает или увеличивает
скорость движения воздуш­ного судна
относительно земной поверхности. Путевую
скорость самолета рассчитывают или
измеряют с помощью специального прибора.

2. Ошибки указателя воздушной скорости

Указатель воздушной
скорости имеет инструментальные,
аэро­динамические и методические
ошибки.

Инструментальные
ошибки
ΔV
возникают по тем же причинам, что и
аналогичные ошибки высотомера. Они
определяются путем сличения показаний
указателя скорости с показания­ми
точно выверенного прибора, заносятся
в график или таблицу и учитываются при
расчете скорости.

Аэродинамические
ошибки
ΔV_a
возникают вследст­вие искажения
воздушного потока в том месте, где
установлен приемник воздушного давления.
Характер и величина этих оши­бок
зависят от типа самолета, места установки
приемника воздуш­ного давления и
скорости полета. При больших скоростях
поток воздуха вокруг самолета искажается.
Вследствие этого восприни­маемое
приемником давление оказывается
неправильным и в по­казаниях указателя
скорости возникают аэродинамические
ошиб­ки. На скоростных самолетах они
могут достигать 30—40 км/ч.
Аэродинамические
ошибки определяются на заводе при
выпуске самолета и заносятся в специальный
график или таблицу попра­вок. На
некоторых самолетах для упрощения учета
поправок ука­зателя скорости
составляется таблица суммарных поправок,
учи­тывающая инструментальные и
аэродинамические ошибки.

Методические
ошибки
возникают вследствие несовпа­дения
фактической плотности воздуха с
плотностью, принятой при расчете шкалы
указателя скорости.

Принцип
работы указателей скорости основан на
измерении скоростного напора q,
приближенное
значение которого равно 0,5ρV²,
т. е. скоростной напор является функцией,
плотности воз­духа р и воздушной
скорости полета. При тарировке шкалы
ука­зателя скорости массовая плотность
воздуха берется равной 0,125 кг·сек²/м⁴.
Поэтому
показания указателя скорости верны
только при стандартной плотности
воздуха, которая бывает у зем­ли при
давлении 760 мм
рт. ст. и
температуре +15°С. Фактичес­кая плотность
воздуха часто отличается от расчетной.
С увеличе­нием высоты плотность
воздуха уменьшается, вследствие чего
ука­затель скорости показывает
скорость меньше истинной.

Ошибка указателя
скорости, зависящая от плотности воздуха,
учитывается при помощи навигационной
линейки по температуре воздуха и высоте
полета, от значения которых, как известно,
зави­сит плотность воздуха. Кроме
того, эта ошибка может быть учте­на
путем приближенного вычисления в уме.

Методические
ошибки указателя скорости возникают
также вследствие сжимаемости воздуха.
При полете на скоростях более 350—400 км/ч
воздух
впереди самолета сжимается и его
плот­ность увеличивается, что вызывает
увеличение скоростного напора и,
следовательно, завышение показаний
указателя скорости.

Учесть заранее
эти ошибки при тарировке шкалы
однострелочного указателя скорости
нельзя, так как сжимаемость воздуха
за­висит не только от скорости полета,
но и от плотности воздуха (высоты полета).

Ошибки от сжимаемости
воздуха, особенно на больших высо­тах,
могут быть значительными (табл. 6.1) и
поэтому их необходи­мо учитывать ори
расчете скоростей.

Таблица 6.1

Поправки
к указателю скорости на сжимаемость
воздуха (Δ
V_сж,
км/ч)

Высота полета, м	Скорость по прибору V , км/ч
300	400	500	600	700	800
2 000	1	2	3	4	7	9
4 000	2	4	6	10	16	23
6000	3	6	11	18	27	39
8 000	4	9	17	28	41	53
10 000	6	13	24	40	56	80
12 000	9	19	34	56	78	98
14 000	12	26	48	73	97	118

Поправки
к указателю скорости на сжимаемость
воздуха ΔV_сж
берутся из приведенной табл. 6.1 со знаком
минус.

Методические
ошибки приводят к значительному
расхождению приборной скорости с
истинной, особенно при полетах на больших
высотах и скоростях. Поэтому для
скоростных и высотных само­летов
разработаны двухстрелочные комбинированные
указатели скорости, измеряющие как
приборную скорость, которая исполь­зуется
для пилотирования самолета, так и
истинную, используемую для целей
самолетовождения.

Соседние файлы в папке SVZh

• #

  20.04.2015398 б49avsim_ru.diz

• #

  20.04.2015106 б56Readme.txt

• #