ДАТЧИК ВЕКТОРА ВОЗДУШНОЙ СКОРОСТИ

Полезная модель касается усовершенствования датчика вектора воздушной скорости и может быть использована в измерительной технике при измерении параметров течения газообразных сред или для определения параметров движения летательных аппаратов относительно воздушной среды.
Известна полезная модель «Датчик вектора воздушной скорости» (1) содержащая корпус, смонтированный на нем двухосный карданный подвес, раму карданного подвеса с размещенными на нем в передней части приемником воздушного давления, а в хвостовой - флюгером, причем хвостовая часть рамы карданного подвеса выполнена в виде вилки, флюгер выполнен в виде двух цилиндров, которые прикреплены к наружным сторонам вилки, при этом продольные оси цилиндров флюгера параллельны продольной оси приемника воздушного давления и лежат с ней в одной плоскости.
К недостаткам такой конструкции датчика вектора воздушной скорости относится малый аэродинамический момент, создаваемый флюгером, выполненным в виде двух цилиндров. Для преодоления сил трения и уменьшения погрешности измерения аэродинамических углов требуется увеличивать аэродинамический момент, что достигается увеличением геометрических размеров флюгера, а это в свою очередь приводит к увеличению балансировочной массы и силы лобового сопротивления.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание датчика вектора воздушной скорости, который обладал бы меньшими габаритами по сравнению с прототипом, увеличенным аэродинамическим моментом и уменьшенной силой лобового сопротивления.
Технический результат заключается в увеличении аэродинамического момента, создаваемого флюгером.
Указанный технический результат достигается тем, что в датчике вектора воздушной скорости, содержащем корпус, смонтированный на нем двухосный карданный подвес, раму карданного подвеса с размещенными на нем в передней части приемником воздушного давления, а в хвостовой - флюгером, хвостовая часть рамы карданного подвеса выполнена в виде вилки, флюгер выполнен в виде четырех пластинок, которые прикреплены попарно к наружным сторонам вилки, а угол между пластинками выбирается из условия получения максимальных аэродинамических моментов.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлен прототип датчика вектора воздушной скорости, где
1 - корпус датчика,
2 - двухосный карданный подвес,
3 - рама карданного подвеса,
4 - приемник воздушных давлений,
5 - цилиндры, образующие флюгер.
На фиг.2 представлен заявляемый датчик вектора воздушной скорости, где
1 - корпус датчика,
2 - двухосный карданный подвес,
3 - рама карданного подвеса,
4 - приемник воздушных давлений,
5 - пластинки, образующие флюгер.
На фиг.3 представлены зависимости аэродинамических моментов My и Mz от угла между пластинками φ, образующими флюгер.
Датчик вектора воздушной скорости содержит корпус 1, на котором смонтирован двухосный карданный подвес 2, раму карданного подвеса 3 с размещенными на нем в передней части приемником воздушного давления 4, а в хвостовой - четырьмя пластинками 5, образующими флюгер. Хвостовая часть рамы 3 карданного подвеса 2 выполнена в виде вилки, образуемой четырьмя пластинками 5, которые прикреплены попарно к наружным сторонам вилки.
Датчик вектора воздушной скорости работает следующим образом. При нахождении датчика в воздушном потоке рама 3 карданного подвеса 2 за счет взаимодействия пластинок 5 с воздушным потоком устанавливается в направлении этого потока (вдоль оси Х в отрицательном направлении). Например, при изменении угла набегающего воздушного потока в плоскости XOZ появляется аэродинамический момент My, который устанавливает раму 3 по направлению воздушного потока. Аналогично при изменении угла набегающего воздушного потока в плоскости XOY появляется аэродинамический момент Mz, который устанавливает раму 3 по направлению воздушного потока. Точность установки рамы 3 по направлению воздушного потока определяется величинами сил трения и действующего аэродинамического момента. Чем больше аэродинамический момент, тем меньше погрешность установки рамы 3 по направлению воздушного потока.
min
mах
В общем случае величина аэродинамического момента зависит от площади миделевого сечения пластинки при прочих равных условиях (расстояние от центра карданного подвеса и т.д.). В связи с этим при увеличении угла φ между пластинками от минимального φ до максимального φ аэродинамический момент My уменьшается от максимального Мy_mах до минимального My_min значения, а аэродинамический момент Mz увеличивается от минимального Mz_min до максимального Mz_max, причем градиенты изменения аэродинамических моментов от угла между пластинками φ разные (фиг.3). Другими словами, угол между пластинками φ выбирается в соответствии с требуемой погрешностью измерения аэродинамических углов и величинами сил трения по осям Y и Z, причем требуемые аэродинамические моменты My и Mz могут быть разными.
По результатам математического моделирования для выбранной формы пластинок и полученных величин сил трения в карданном подвесе 2 диапазон изменения угла между пластинками составляет от 80° до 120° исходя из требований минимального аэродинамического момента.
Реализация предлагаемого технического решения не требует применения специальных технологий и материалов. На предприятии изготовлены опытные образцы и проводятся лабораторные исследования датчика.
Источники информации:
1. Свидетельство на полезную модель РФ «Датчик вектора воздушной скорости» №3165, G01P 5/00, 1996.