控制系统元件之21课件

2.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：空速传感器：概念：空速（AirSpeed）：指飞机相对于空气的运动速度。测量飞机的空速并输出相应电信号的仪表称为空速传感器或空速管。空速管也成为皮托管或总压管，是飞机上非常重要的参数测量仪表。空速管测量到的速度并非飞机相对于地面的飞行速度，而是相对于空气的飞行速度。飞机上的空速仪表具有两根指针，一根指示“表速”，另一根指示“空速”。4/2/202322.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：空速传感器：作用：可用于判断飞机的空气动力情况；还可根据空速、风速、风向来计算地速，再由地速和距离来计算飞行时间。理论基础：空速管的工作是基于流体连续方程和伯努利定律的，是通过测量相对气流的压力来间接测量飞行速度。4/2/202332.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：马赫数传感器：概念：马赫数是飞行速度与飞机所在高度的声音速度的比值。当飞机速度过快时，由于空气压缩及激波的出现，空速管已经无法真实反映飞机的真实空速，必须借助马赫数传感器来测量空速Ma。马赫数传感的结构的原理与空速传感器基本接近，但内部元件和结构存在差异。4/2/202352.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：概念：迎角是飞机机翼弦线与迎面气流的夹角，迎角的大小与飞机的升力和阻力密切相关，所以对该角度的测量十分重要。侧滑角是飞机速度矢量与飞机对称平面间的夹角。4/2/202362.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：概念：实际情况下，在飞机上对真实迎角进行测量是非常困难的。原因：由于飞机外形结构的影响，飞机机身周围的气流流场与理想流场存在较大差别（层流/紊流），带来了较大干扰，实际测量误差较大；实际测量到的夹角是迎角传感器与周围某状态气流的夹角，且波动较大。解决办法：当飞机迎角改变时，机翼上下表面的压力将发生变化，上下的压力差与迎角存在一定关系，可利用此关系获得迎角的大小。4/2/202372.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：风标式迎角（侧滑角）传感器：组成：翼形叶片（风标）、传动机构、电位计；工作原理：当正对气流方向时，迎角＝0，叶片没有偏转；当存在某个偏角a时，则传动机构也带动电位计连接端杆也偏转a角度，即测出了迎角的大小。当改变电位计连接杆的长度，则改变该杆在电位计的运动角位移，从而改变了放大增益，为：

ΔV＝G×a辅助改进措施：I.增加阻尼装置，使叶片运动更加稳定；

II.增加加热除冰装置，防止叶片表面结冰。精度：±0.1º～±0.2º。若将叶片改为对称形式，并安装在机体坐标轴系Oxz平面上，则可测量侧滑角。4/2/202392.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：压差管式迎角（侧滑角）传感器：组成：压差管、开口膜盒式压力传感器；工作原理：当正对气流方向时，迎角＝0，p1=p2，膜盒无形变，电位计在中位，输出为0；当存在某个偏角a时，p1≠p2，膜盒内外存在压差，产生形变，则电位计产生对应位移，输出对应电压。精度：±0.1º。改进措施：如在压差管前方在开一个总压孔，侧方再开两个静压孔，则可用于测量侧滑角。4/2/2023102.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：零压差式迎角（侧滑角）传感器：组成：敏感探头、变换传动部分（气道、气室和桨叶）、输出部分和温控部分；工作原理：将其按探头轴线平行与机体坐标轴系Y轴安装。当迎角为0时，两排测压孔均正对气流方向，压差为0，探头内上下腔无压差，桨叶便无转动，电位计输出为0；当迎角不为0时，上下测压孔产生压差，该压差带动桨叶旋转，直到重新平衡为止，此时电位计输出对应角度的比例电信号。精度：±0.1º。改进措施：当将其按探头轴线平行于机体坐标轴X轴安装时，便可测量侧滑角。4/2/2023112.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：分类：模拟式大气数据计算机；数字式大气数据计算机；混合式大气数据计算机。4/2/2023132.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：模拟式大气数据计算机：组成：压力传感器、总温传感器、迎角传感器和伺服解算机构；各部分功能：伺服式静压传感器可直接输出高度和高度的变化率；伺服式动压传感器可直接输出空速，再通过伺服解算装置可计算得到Ma数和大气密度。迎角传感器可输出局部迎角信号，经Ma数修正后可得到真实迎角，真实迎角信号又可去修正静压。4/2/2023142.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：组成：传感器、输入接口、CPU、输出接口、自检与故障监测系统（BIT）。各部分功能及对象：传感器分为总静压传感器、总温传感器和迎角传感器，功能为测量大气参数；输入接口：将各种类型的信号调理为计算机可识别的数字信号；CPU：完成程序指令执行和计算任务；输出接口：将CPU计算的数字信号结果转换为某种格式的输出信号，供仪表及控制系统使用；自检与故障监测系统：自检指在运行过程中不断检测计算机运行是否正常；故障监测则对数据计算机系统的各个部分的故障进行判断和处理。4/2/2023152.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：II.马赫数Ma及马赫数变化率计算：4/2/2023172.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：III.真实空速Vt计算原理：真实空速Vt是马赫数Ma和总温Tt的函数，即：4/2/2023182.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：IV.大气静温计