第三章-1空氣動力學參量的測量

1、一、飛行高度的測量一、飛行高度的測量氣壓式高度表通過感受大氣壓力來給定飛行高度。氣壓式高度表通過感受大氣壓力來給定飛行高度。飛行高度是飛機在空中距離某一基準面的垂直距離。飛行高度是飛機在空中距離某一基準面的垂直距離。按照選定基準面的不同，飛行高度可以分為下列幾種：按照選定基準面的不同，飛行高度可以分為下列幾種：飛機與海平面飛機與海平面飛機與地面目標飛機與地面目標飛機與機場地面飛機與機場地面飛機與氣壓為飛機與氣壓為 101325Pa的氣壓面的氣壓面一、飛行高度的測量一、飛行高度的測量氣壓式高度傳感器根據(jù)大氣壓力（靜壓）隨高度升高而減小氣壓式高度傳感器根據(jù)大氣壓力（靜壓）隨高度升高而減小的規(guī)律測量

2、高度，并輸出與之對應的電壓信號。的規(guī)律測量高度，并輸出與之對應的電壓信號。真空膜盒真空膜盒傳動放大器傳動放大器補償裝置補償裝置信號轉(zhuǎn)換器信號轉(zhuǎn)換器高度升高，作用在膜盒上的大氣壓力減小時，膜盒逐漸膨高度升高，作用在膜盒上的大氣壓力減小時，膜盒逐漸膨脹，膜盒中心的位移和作用在膜盒上的大氣壓力呈非線性脹，膜盒中心的位移和作用在膜盒上的大氣壓力呈非線性關系。在低空，改變單位氣壓，膜盒位移變化量??；在高關系。在低空，改變單位氣壓，膜盒位移變化量?。辉诟呖?，改變單位氣壓，膜盒的位移量大。空，改變單位氣壓，膜盒的位移量大。一、飛行高度的測量一、飛行高度的測量在上圖所示的高度表基礎上增設調(diào)零機構，使傳感器在對

3、在上圖所示的高度表基礎上增設調(diào)零機構，使傳感器在對某一基準氣壓面的高度為零時輸出也為零。某一基準氣壓面的高度為零時輸出也為零。選擇相應的基準面，傳感器可輸出相應于相對高度、標準選擇相應的基準面，傳感器可輸出相應于相對高度、標準氣壓高度或絕對高度的電信號。氣壓高度或絕對高度的電信號。目前，固態(tài)半導體壓力傳感器得到日益廣泛的應用。目前，固態(tài)半導體壓力傳感器得到日益廣泛的應用。測量壓力、加速度等的敏感傳感器是利用固體受力后電阻測量壓力、加速度等的敏感傳感器是利用固體受力后電阻率發(fā)生顯著變化的壓阻效應。率發(fā)生顯著變化的壓阻效應。一、飛行高度的測量一、飛行高度的測量如采用恒壓源供電，可得：如采用恒壓源供

4、電，可得：0BRUUR如采用恒流源供電，可得：如采用恒流源供電，可得：0BUR I 飛行控制系統(tǒng)中常用的動靜壓傳感器，即大氣數(shù)據(jù)傳感飛行控制系統(tǒng)中常用的動靜壓傳感器，即大氣數(shù)據(jù)傳感器，即基于以上原理工作的。器，即基于以上原理工作的。一、飛行高度的測量一、飛行高度的測量來自空速管的靜壓作為輸入信號進入壓阻式敏感硅杯的來自空速管的靜壓作為輸入信號進入壓阻式敏感硅杯的密封區(qū)，隨著硅杯晶面上壓力發(fā)生變化，電橋輸出電壓密封區(qū)，隨著硅杯晶面上壓力發(fā)生變化，電橋輸出電壓發(fā)生變化，從而實現(xiàn)對靜壓的測量。發(fā)生變化，從而實現(xiàn)對靜壓的測量。動壓測量原理類似，其中動壓輸入為總壓和靜壓的差。動壓測量原理類似，其中動壓輸

5、入為總壓和靜壓的差。二、空速和馬赫數(shù)的測量二、空速和馬赫數(shù)的測量飛機相對于空氣的運動速度叫做空速?？账賯鞲衅魇侵仫w機相對于空氣的運動速度叫做空速。空速傳感器是重要的飛行儀表之一。要的飛行儀表之一。飛機的飛行速度有四種：飛機的飛行速度有四種：飛機相對于空氣的運動速度飛機相對于空氣的運動速度忽略空氣變化的飛機運動速度，又稱儀表空速，忽略空氣變化的飛機運動速度，又稱儀表空速， 簡稱表速。簡稱表速。飛機相對于地面運動速度的水平分量飛機相對于地面運動速度的水平分量飛機相對于地面運動速度的垂直分量，即飛機的飛機相對于地面運動速度的垂直分量，即飛機的 升降速度升降速度二、空速和馬赫數(shù)的測量二、空速和馬赫數(shù)的

6、測量通過測量相對氣流的壓力間接測量飛行速度。通過測量相對氣流的壓力間接測量飛行速度。在不可壓縮流中：在不可壓縮流中：在可壓縮流中：在可壓縮流中：只要測出流場中某處的壓力和密度，即可間接測量出空只要測出流場中某處的壓力和密度，即可間接測量出空氣的流速氣的流速v。二、空速和馬赫數(shù)的測量二、空速和馬赫數(shù)的測量飛行速度小于飛行速度小于400km/h，認為空氣不可壓縮：，認為空氣不可壓縮：飛行速度大于飛行速度大于400km/h，空氣壓縮效應顯著：，空氣壓縮效應顯著：二、空速和馬赫數(shù)的測量二、空速和馬赫數(shù)的測量工作原理工作原理在靜壓和氣溫一定的情況下，動壓的大小完全取決于空速在靜壓和氣溫一定的情況下，動壓

7、的大小完全取決于空速的大小，所以膜盒的位移反映飛機當時的飛行速度。的大小，所以膜盒的位移反映飛機當時的飛行速度。二、空速和馬赫數(shù)的測量二、空速和馬赫數(shù)的測量如前所示，空速不僅與壓差如前所示，空速不僅與壓差 有關，還與靜壓有關，還與靜壓 和密度和密度 有關。有關。Hpp0人們用標準大氣下海平面的空氣密度人們用標準大氣下海平面的空氣密度 和壓力和壓力 代替代替和和0pHHHp當飛行速度小于當飛行速度小于400km/h，表速可改寫為：，表速可改寫為：真空速與表速的關系為：真空速與表速的關系為：二、空速和馬赫數(shù)的測量二、空速和馬赫數(shù)的測量馬赫數(shù)是飛行速度與飛機所在高度的聲速之比。馬赫數(shù)是飛行速度與飛機

8、所在高度的聲速之比。研究的必要性：飛機研究的必要性：飛機Ma超過臨界超過臨界Macr，局部激波，空氣，局部激波，空氣動力特性發(fā)生顯著變化，穩(wěn)定性和操縱性變壞，僅僅根據(jù)動力特性發(fā)生顯著變化，穩(wěn)定性和操縱性變壞，僅僅根據(jù)空速表判斷是不夠的?？账俦砼袛嗍遣粔虻?。飛行速度小于飛行速度小于400km/h，認為空氣不可壓縮：，認為空氣不可壓縮：飛行速度大于飛行速度大于400km/h，空氣壓縮效應顯著：，空氣壓縮效應顯著：三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量迎角和側滑角均反映飛機軸線與氣流方向間的夾角。迎角和側滑角均反映飛機軸線與氣流方向間的夾角。迎角大小與飛機的升力和阻力密切相關，當迎角達到臨界迎

9、迎角大小與飛機的升力和阻力密切相關，當迎角達到臨界迎角，飛機將失速。角，飛機將失速。迎角傳感器只能測量傳感器所在處氣流與飛機弦線的夾角，迎角傳感器只能測量傳感器所在處氣流與飛機弦線的夾角，即局部迎角。即局部迎角。當機翼迎角發(fā)生改變，機翼上下表面的壓力發(fā)生變化。壓力當機翼迎角發(fā)生改變，機翼上下表面的壓力發(fā)生變化。壓力的重新分配造成機翼產(chǎn)生一個與迎角大小有關的壓力差。的重新分配造成機翼產(chǎn)生一個與迎角大小有關的壓力差。-可利用此壓力差衡量迎角大小?？衫么藟毫Σ詈饬坑谴笮?。三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量迎角為迎角為0時，作用于葉片上下表面時，作用于葉片上下表面的壓力相等，葉片不轉(zhuǎn)動，

10、電刷的壓力相等，葉片不轉(zhuǎn)動，電刷處于中立，無電信號輸出。處于中立，無電信號輸出。迎角不為迎角不為0，作用在葉片上下表面，作用在葉片上下表面的氣動力不相等，產(chǎn)生壓差，葉的氣動力不相等，產(chǎn)生壓差，葉片繞軸轉(zhuǎn)動，直到中心線與迎面片繞軸轉(zhuǎn)動，直到中心線與迎面氣流方向一致。葉片轉(zhuǎn)角即迎角，氣流方向一致。葉片轉(zhuǎn)角即迎角，經(jīng)放大傳動機構，帶動電刷轉(zhuǎn)動，經(jīng)放大傳動機構，帶動電刷轉(zhuǎn)動，輸出與迎角成比例的電信號。輸出與迎角成比例的電信號。三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量阻尼器阻尼器加溫裝置加溫裝置必須正確安裝必須正確安裝-機頭或者機翼機頭或者機翼三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量迎角為迎角為

11、0時，兩個小孔所感受的壓時，兩個小孔所感受的壓力力p1和和p2相等，壓差為相等，壓差為0，電刷，電刷中立，輸出信號為中立，輸出信號為0。迎角不為迎角不為0， p1和和p2不相等，產(chǎn)不相等，產(chǎn)生壓差，帶動電刷轉(zhuǎn)動，輸出與生壓差，帶動電刷轉(zhuǎn)動，輸出與迎角成比例的電信號。迎角成比例的電信號。三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量設總壓為設總壓為pt，則：，則：壓差：壓差：三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量三、迎角和側滑角的測量以上三種測量迎角的傳感器，分別具有不同的結構和特點。以上三種測量迎角的傳感器，分別具有不同的結構和特點。四、大氣數(shù)據(jù)計算機四、大氣數(shù)據(jù)計算機飛機的飛行高度、空速和飛機的飛行高度、空速和Ma數(shù)等飛行參數(shù)均與數(shù)等飛行參數(shù)均與總壓、靜壓總壓、靜壓等等大氣參數(shù)有關。大氣參數(shù)有關。測出測出總壓、靜壓和總溫總壓、靜壓和總溫等參數(shù)，即