Patent RU-155825-U1 (RU)
Title: Бортовая система измерения параметров вектора скорости ветра на стоянке, стартовых и взлетно-посадочных режимах
IPC: G01P5/00
Filed: 2014-12-10
Granted: 2015-10-20
Abstract: Полезная модель относится к области метеорологического приборостроения, в частности к устройствам для измерения величины (модуля) и направления вектора скорости ветра на борту вертолета на стоянке до запуска силовой установки, на стоянке при запуске силовой установки и вращении несущего винта, при рулении и маневрировании вертолета по земной поверхности (стартовые режимы), при взлете и наборе высоты, снижении, висении и посадке вертолета (взлетно-посадочные режимы). Бортовая система измерения параметров вектора скорости ветра на стоянке, стартовых и взлетно-посадочных режимах вертолета содержит ветроприемное устройство в виде неподвижного панорамного меточного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с системой приемных электродов, блока предварительных усилителей, измерительной схемой и вычислительным устройством, обеспечивающего определение параметров вектора скорости ветра на стоянке до запуска силовой установки. Неподвижный панорамный меточный датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости устанавливается на фюзеляже в зоне действия вихревой колонны несущего винта. Над его системой приемных электродов установлен (на стойках) неподвижный осесимметричный, например полусферический аэрометрический приемник, ось симметрии которого перпендикулярна системе приемных электродов. На оси симметрии осесимметричного, например полусферического аэрометрического приемника расположено отверстие, являющееся приемником полного давления результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта. В плоскости, параллельной плоскости симметрии вертолета, под одинаковым углом к оси симметрии осесимметричного, например полусферического аэрометрического приемника расположены отверстия, являющиеся приемниками давлений, определяющих угловое положение вектора скорости результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта относительно оси симметрии неподвижного осесимметричного, например полусферического аэрометрического приемника в плоскости симметрии вертолета. В плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии вертолета, под одинаковым углом к оси симметрии осесимметричного, например полусферического аэрометрического приемника расположены отверстия, являющиеся приемниками давлений, определяющих угловое положение вектора скорости результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта относительно оси симметрии неподвижного осесимметричного, например полусферического аэрометрического приемника в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии вертолета. Все пневматические выходы неподвижного осесимметричного, например полусферического аэрометрического приемника соединены со входами пневмоэлектрических преобразователей, выходы которых через канал аналого-цифрового преобразования подключены ко входу вычислительного устройства, которое выполнено в виде вычислителя, реализующего как алгоритмы определения параметров вектора скорости ветра на стоянке до запуска силовой установки, так и на стартовых и взлетно-посадочных режимах вертолета согласно уравнениям: 
     1) на стоянке при запуске силовой установки и вращении несущего винта: 
       , 
     где W и ψ - величина (модуль) и направление вектора скорости ветра; R - расстояние от точки генерации ионной метки до окружности с системой приемных электродов; τ W  - интервал времени пролета ионной метки расстояния R; i - номер рабочего сектора, в котором находится траектория движения ионной метки; α 0  - угол, охватывающий рабочий сектор; α i  - текущее значение аэродинамического угла в i-ом рабочем секторе канала точного измерения угла неподвижного панорамного меточного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости. 
     2) при рулении и маневрировании по земной поверхности (стартовые режимы): 
       ; 
       ; 
       ; 
       , 
     где P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P ПΣ  и P СTΣ  - давления, воспринимаемые неподвижным осесимметричным, например полусферическим аэрометрическим приемником, установленным над системой приемных электродов неподвижного панорамного меточного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости; φ 14  и φ 02  - углы расположения отверстий - приемников давлений P 1  P 2 , и P 3 , P 4 ; V Σ  и T TΣ  - величина (модуль) вектора скорости и температура торможения результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта; K ix , K iz  - безразмерные коэффициенты, определяемые при летных испытаниях данного типа вертолета; V i0  - модуль вектора скорости индуктивного потока несущего винта на режиме висения; W x , W z  - продольная и боковая составляющие вектора скорости ветра. 3) при взлете и наборе высоты, снижении, висении и посадке (взлетно-посадочные режимы): 
     
       
     
     
       
     
       ;  ;  ; 
       ;  ; 
       , 
     W x =|V x |-V п cosψ; W z =|V z |-V п sinψ; ψ=β+ψ c ;  , 
     где ω x , ω z  - угловые скорости вращения вертолета относительно осей x и z связанной системы координат; P H  - абсолютное давление на высоте полета H; ρ Σ  - плотность результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта; K iy  - безразмерный коэффициент, определяемый аналогично K ix  и K iz , K р  - безразмерный коэффициент, определяющий связь P CTΣ  и P H , который определяется при летных испытаниях для конкретного типа вертолета и места установки на фюзеляже неподвижного панорамного меточного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с установленным на нем неподвижным осесимметричным, например полусферическим приемником аэрометрическим; Р 0 =101325 Па и T 0 =288,15 К - абсолютное давление и абсолютная температура воздуха на высоте Н=0 стандартной атмосферы; R - удельная газовая постоянная воздуха (R=287,05287 Дж/кг·К); τ - температурный градиент (τ=0,0065 К/м); V П  и ψ с  - путевая скорость и угол сноса вертолета от доплеровского измерителя скорости и угла сноса; β - угол скольжения вертолета. Предложенная бортовая система измерения параметров вектора скорости ветра обладает расширенными функциональными возможностями и областью применения на вертолетах различного класса и назначения. Применение бортовой системы измерения параметров вектора скорости ветра на стоянке, стартовых и взлетно-посадочных режимах вертолета позволяет повысить безопасность эксплуатации вертолета, что имеет существенное значение для авиации. 5 илл.