КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
ГЛАВА 10. КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ И СКОРОСТИ ПОЛЕТА ЛАСтр 1 из 5Следующая ⇒ 10.1. Барометрический канал измерения высоты полёта ЛА, математическая модель атмосферы Приборы, предназначенные для измерения высоты полета ЛА над поверхностью, называются высотомерами. При полетах различают абсолютную высоту – высоту относительно уровня моря, относительную высоту – высоту полета относительно места взлета или посадки, истинную высоту, т.е. высоту над пролетаемой местностью. Значение абсолютной высоты необходимо для установления коридоров на маршрутах полета, а также при испытании самолетов и двигателей; относительная высота должна быть известна при взлете и посадке; а истинная высота – во всех случаях полета. Известно несколько методов измерения высоты полета: –барометрический; – радиотехнический; – инерционный. Барометрический метод измерения высоты полета основан на зависимости абсолютного давления в атмосфере р от высоты Н. При выводе градуировочных формул высотомера понадобятся также зависимости плотности g и абсолютной температуры Т от высоты. На рисунке 10.1. представлены зависимости р=f1(H), g=f2(H) и Т=f3(H). Эти зависимости являются статистическими, т.к. давление, плотность и температура на одной и той же высоте не остаются постоянными, а испытывают значительные случайные вариации (показанные пунктиром) зависящие от времени суток и года, погоды и т.д. Рис. 10.1. Градуировочные кривые высотомера На величины р, g и Т, даваемые в таблицах стандартной атмосферы, следует смотреть как на математические ожидания
, , . (10.1) Для вывода зависимости между параметрами атмосферы и высотой Н рассмотрим цилиндрический столбик воздуха площадью S на высоте Н (рис.10.2):
Рис. 10.2.
Из условия равновесия сил, действующих на столбик, находим:
, или . (10.2) Если воспользоваться уравнением состояния , (10.3) где R – газовая постоянная, то получим вместо (2) (10.4) Для решения этого уравнения необходимо знать зависимость температуры Т от высоты полета. Установлено, что зависимость температуры в атмосфере до высот 11 км является линейной функцией высоты: , (10.5) где Т0=288 К – средняя абсолютная температура на уровне моря и t=6,5 град км-1 – температурный градиент. Решая уравнение (10.4) при учете (10.5), получим , (10.6) где р0=1013,3 гПа – среднее давление на уровне моря. Формула (10.6) называется стандартной барометрической. Если решить ее относительно Н, то получим гипсометрическую формулу . (10.7) В таблице 10.1 представлена сводка формул для распределения температур и давлений в соответствии со стандартной атмосферой. Выражения для давлений получены в результате решения уравнения (10.4) при соответствующем распределении температуры по высоте. Из формулы (10.7) и соответствующих формул таблицы следует, что в барометрическом высотомере измерение высоты сводится к измерению абсолютного давления в атмосфере.
Таблица 10.1 Параметры атмосферы
Продолжение таблицы 10.1
Преобразование сигналов в высотомере происходит посредством кинематической схемы, представленной на рис.10.3. Изменение высоты Н вызывает изменение статического давления р, воспринимаемого анероидной коробкой, деформация которой l через кривошипно-шатуную передачу приводит к перемещению стрелки на угол j, т.е. Н®р®l®j,
Рис. 10.3. Кинематическая схема двухстрелочного высотомера 1— барометрическая шкала; 2 — плоская пружина; 3, 12 — биметаллические компенсаторы; 4 — тяга; 5 — противовес; 6 — блок анероидных коробок; 7 — волосок; 8 — большое зубчатое колесо; 9 — кремальера; 10 — полая ось; 11 — трибка; 13 — малое зубчатое колесо; 14 — сектор; 15 — валик; 16 — основание Если р=f1(H), l=f2(p) и j=f3(l) соответственно статические характеристики методического звена – атмосферы, анероидной коробки и передачи, то статическая характеристика высотомера будет иметь зависимость . (10.8) Отсюда получаем выражение для чувствительности прибора
. (10.9)
Изменение атмосферного давления с изменением высоты вызывает деформацию анероидного блока, который с помощью передаточного механизма перемещает стрелку, показывающую высоту полета. Для градуировки большинства барометрических высотомеров приняты следующие формулы: — для H ≤ 11 км, (10.10) — для H ≥ 11 км, (10.11) где P0— 760 мм рт. ст. – давление у поверхности земли; T0=273,16+15=288,16 – температура у земли по Кельвину; τ= 0,0065 град/м – температурный градиент высоты; R =29,27 м/град – газовая постоянная воздуха; T11 – температура на высоте 11 км по Кельвину.
|