控制系統(tǒng)元件之PPT課件

1、07.02.2021,2,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 空速與馬赫數(shù)測量： 空速傳感器： 概念： 空速（Air Speed）：指飛機(jī)相對于空氣的運動速度。 測量飛機(jī)的空速并輸出相應(yīng)電信號的儀表稱為空速傳感器或空速管。 空速管也成為皮托管或總壓管，是飛機(jī)上非常重要的參數(shù)測量儀表。 空速管測量到的速度并非飛機(jī)相對于地面的飛行速度，而是相對于空氣的飛行速 度。 飛機(jī)上的空速儀表具有兩根指針，一根指示“表速”，另一根指示“空速,07.02.2021,3,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 空速與馬赫數(shù)測量： 空速傳感器： 作用： 可用于判斷飛機(jī)的空氣動力情況； 還可根據(jù)空速、風(fēng)速、風(fēng)向來計算地速，再由地速和距離

2、來計算飛行時間。 理論基礎(chǔ)： 空速管的工作是基于流體連續(xù)方程和伯努利定律的，是通過測量相對氣流的壓力 來間接測量飛行速度,07.02.2021,4,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 空速與馬赫數(shù)測量： 空速傳感器： 工作原理： 空速儀表由空速管、開口膜盒、放大傳動機(jī)構(gòu)、表盤等組成。它應(yīng)該安裝在飛機(jī)上受氣流擾動比較小的位置。其工作原理為：空速管感受氣流產(chǎn)生的總壓和靜壓，總壓接到膜盒內(nèi)部，靜壓接到膜盒外部，膜盒內(nèi)外壓力差即為動壓。當(dāng)動壓變化時，膜盒產(chǎn)生形變位移，帶動傳動機(jī)構(gòu)運動，從而改變指針的位置,07.02.2021,5,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 空速與馬赫數(shù)測量： 馬赫數(shù)傳感器： 概念： 馬赫數(shù)是

3、飛行速度與飛機(jī)所在高度的聲音速度的比值。 當(dāng)飛機(jī)速度過快時，由于空氣壓縮及激波的出現(xiàn)，空速管已經(jīng)無法真實反映飛機(jī) 的真實空速，必須借助馬赫數(shù)傳感器來測量空速Ma。 馬赫數(shù)傳感的結(jié)構(gòu)的原理與空速傳感器基本接近，但內(nèi)部元件和結(jié)構(gòu)存在差異,07.02.2021,6,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 迎角和側(cè)滑角測量： 概念： 迎角是飛機(jī)機(jī)翼弦線與迎面氣流的夾角，迎角的大小與飛機(jī)的升力和阻力密切相 關(guān)，所以對該角度的測量十分重要。 側(cè)滑角是飛機(jī)速度矢量與飛機(jī)對稱平面間的夾角,07.02.2021,7,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 迎角和側(cè)滑角測量： 概念： 實際情況下，在飛機(jī)上對真實迎角進(jìn)行測量是非常困難的。

4、 原因：由于飛機(jī)外形結(jié)構(gòu)的影響，飛機(jī)機(jī)身周圍的氣流流場與理想流場存在較大 差別（層流/紊流），帶來了較大干擾，實際測量誤差較大；實際測量到的夾角 是迎角傳感器與周圍某狀態(tài)氣流的夾角，且波動較大。 解決辦法：當(dāng)飛機(jī)迎角改變時，機(jī)翼上下表面的壓力將發(fā)生變化，上下的壓力差 與迎角存在一定關(guān)系，可利用此關(guān)系獲得迎角的大小,07.02.2021,8,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 迎角和側(cè)滑角測量： 分類： 風(fēng)標(biāo)式迎角（側(cè)滑角）傳感器； 壓差管式迎角（側(cè)滑角）傳感器； 探頭式迎角（側(cè)滑角）傳感器,07.02.2021,9,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 迎角和側(cè)滑角測量： 風(fēng)標(biāo)式迎角（側(cè)滑角）傳感器： 組成：翼

5、形葉片（風(fēng)標(biāo)）、傳動機(jī)構(gòu)、電位計； 工作原理：當(dāng)正對氣流方向時，迎角0，葉片 沒有偏轉(zhuǎn)；當(dāng)存在某個偏角a時，則傳動機(jī)構(gòu)也 帶動電位計連接端桿也偏轉(zhuǎn)a角度，即測出了迎角的大小。當(dāng)改變電位計連接桿 的長度，則改變該桿在電位計的運動角位移，從而改變了放大增益，為： VGa 輔助改進(jìn)措施：I.增加阻尼裝置，使葉片運動更加穩(wěn)定； II.增加加熱除冰裝置，防止葉片表面結(jié)冰。 精度：0.10.2 。 若將葉片改為對稱形式，并安裝在機(jī)體坐標(biāo)軸系Oxz平面上，則可測量側(cè)滑角,07.02.2021,10,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 迎角和側(cè)滑角測量： 壓差管式迎角（側(cè)滑角）傳感器： 組成：壓差管、開口膜盒式壓力傳

6、感器； 工作原理：當(dāng)正對氣流方向時，迎角0，p1=p2，膜盒無形變，電位計在中位， 輸出為0；當(dāng)存在某個偏角a時， p1p2，膜盒內(nèi)外存在壓差，產(chǎn)生形變，則電位 計產(chǎn)生對應(yīng)位移，輸出對應(yīng)電壓。 精度：0.1 。 改進(jìn)措施：如在壓差管前方在開一個總壓孔，側(cè)方再開兩個靜壓孔，則可用于測 量側(cè)滑角,07.02.2021,11,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 迎角和側(cè)滑角測量： 零壓差式迎角（側(cè)滑角）傳感器： 組成：敏感探頭、變換傳動部分（氣道、氣室和槳葉）、輸出部分和溫控部分； 工作原理：將其按探頭軸線平行與機(jī)體坐標(biāo)軸系Y軸安裝。當(dāng)迎角為0時，兩排測 壓孔均正對氣流方向，壓差為0，探頭內(nèi)上下腔無壓差，槳

7、葉便無轉(zhuǎn)動，電位計 輸出為0；當(dāng)迎角不為0時，上下測壓孔產(chǎn)生壓差，該壓差帶動槳葉旋轉(zhuǎn)，直到重 新平衡為止，此時電位計輸出對應(yīng)角度的比例電信號。 精度：0.1 。 改進(jìn)措施：當(dāng)將其按探頭軸線平行于機(jī)體坐標(biāo)軸X軸安裝時，便可測量側(cè)滑角,07.02.2021,12,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 通過前面的討論，可知利用總壓、靜壓等大氣參數(shù)便可對高度、空速、迎角 和側(cè)滑角等飛行參數(shù)進(jìn)行測量。在傳統(tǒng)式飛機(jī)儀表系統(tǒng)中，存在多種儀表，它們 需要多套皮托（總壓）靜壓測量系統(tǒng)來對大氣參數(shù)進(jìn)行測量，這就造成了測量 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜；在現(xiàn)代飛行儀表系統(tǒng)中，則采用單套皮托靜壓系統(tǒng)（余度 設(shè)計時為多套）

8、對大氣參數(shù)進(jìn)行測量，由大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)進(jìn)行計算出各個飛行參 數(shù),07.02.2021,13,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 分類： 模擬式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)； 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)； 混合式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī),07.02.2021,14,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 模擬式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 組成：壓力傳感器、總溫傳感器、迎角傳感器和伺服解算機(jī)構(gòu)； 各部分功能： 伺服式靜壓傳感器可直接輸出高度和高度的變化率；伺服式動壓傳感器可直 接輸出空速，再通過伺服解算裝置可計算得到Ma數(shù)和大氣密度。 迎角傳感器可輸出局部迎角信號，經(jīng)Ma數(shù)修正后可得到真實迎角，真實迎 角信號又可去修正靜壓

9、,07.02.2021,15,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 組成：傳感器、輸入接口、CPU、輸出接口、自檢與故障監(jiān)測系統(tǒng)（BIT）。 各部分功能及對象： 傳感器分為總靜壓傳感器、總溫傳感器和迎角傳感器，功能為測量大氣參數(shù)； 輸入接口：將各種類型的信號調(diào)理為計算機(jī)可識別的數(shù)字信號； CPU：完成程序指令執(zhí)行和計算任務(wù)； 輸出接口：將CPU計算的數(shù)字信號結(jié)果轉(zhuǎn)換為某種格式的輸出信號，供儀表及控 制系統(tǒng)使用； 自檢與故障監(jiān)測系統(tǒng)：自檢指在運行過程中不斷檢測計算機(jī)運行是否正常；故障 監(jiān)測則對數(shù)據(jù)計算機(jī)系統(tǒng)的各個部分的故障進(jìn)行判斷和處理,07.02.2021,16

10、,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 參數(shù)計算原理： I.升降速度Vz計算,標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度曲線斜率,靜壓變化率,07.02.2021,17,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 參數(shù)計算原理： II.馬赫數(shù)Ma及馬赫數(shù)變化率計算,07.02.2021,18,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 參數(shù)計算原理： III.真實空速Vt計算原理： 真實空速Vt是馬赫數(shù)Ma和總溫Tt的函數(shù)，即,07.02.2021,19,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 參數(shù)計算原理： IV.大氣靜溫計算原理： 大氣靜溫Ts是大氣總溫Tt和馬赫數(shù)Ma的函數(shù)，即,07.02.2021,20,2.空氣動力學(xué)參量的測量： 大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)： 數(shù)字式大氣