ПРИЕМНИК ВОЗДУШНЫХ ДАВЛЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и авиационного приборостроения и может быть использовано для измерения воздушной скорости летательных аппаратов, например, вертолетов.
п
ст
п
ст
Известен приемник воздушных давлений для измерения воздушной скорости летательных аппаратов, содержащий две концентрические трубки. Внутренняя трубка открыта с торца навстречу потоку и служит для восприятия давления Р воздуха при полном торможении. Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой поверхности для восприятия статического давления Р (см. Браславский Д.А. Приборы и датчики летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1970. - 392 с., стр.306, рис.12.2, б). Скорость V летательного аппарата относительно воздуха определяется на основе измерения разности АР между полным и статическим давлениями встречного потока воздуха ΔР=Р-Р=f(V).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного приемника воздушных давлений, относится невысокая чувствительность при измерении малых скоростей и большая погрешность от углов скоса потока.
Наиболее близким приемником того же назначения к заявленному приемнику по совокупности признаков является приемник воздушного давления, содержащий корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых конических конфузора и диффузора, узкие части которых расположены с зазором, образующим щель для отбора давления, кромка широкой части конфузора выполнена с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой части, длина конфузора равна диаметру его узкой части, углы раствора конфузора и диффузора составляют соответственно 45÷50° и 8÷10°, а отношение диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше единицы, (см. авт. свид. СССР №672526, G01L 19/00, Б.И. №25, 1979) и принятый за прототип.
При помещении приемника в воздушный поток в зоне щели для отбора давления скорость потока увеличивается, а его давление уменьшается, в результате увеличивается разность ΔР между полным давлением встречного потока воздуха и давлением в зоне щели для отбора давления, т.е. увеличивается чувствительность при измерении малых скоростей. Благодаря наличию проточного канала уменьшается погрешность от углов скоса потока.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного приемника воздушного давления, принятого за прототип, относится необходимость дополнительного приемника полного давления и возможность измерения скорости летательного аппарата только при движении "вперед".
Технический результат - получение реверсивного приемника воздушных давлений, обладающего высокой чувствительностью при измерении малых скоростей и движении летательного аппарата "вперед" и "назад".
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный приемник воздушного давления содержит корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых конических конфузора и диффузора, узкие части которых расположены с зазором, образующим щель для отбора давления, кромку широкой части конфузора с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой части, длину конфузора, равной диаметру его узкой части, углы раствора конфузора и диффузора 45÷50° и 8÷10°, соответственно, с отношением диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше единицы.
1
2
Особенностью является то, что в корпусе приемника воздушных давлений выполнен второй проточный канал, идентичный первому, при этом первый проточный канал направлен вперед конфузором, из щели за которым отбирается давление P, а второй проточный канал направлен вперед диффузором, из щели за которым отбирается давление Р.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема приемника в разрезе, на фиг.2 - тарировочные характеристики известных приемников воздушных давлений, на фиг.3 - тарировочные характеристики предлагаемого приемника воздушных давлений.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
1
2
Корпус 1 (фиг.1) содержит первый проточный канал 2, образованный направленным вперед конфузором 3 и выходным диффузором 4. Узкие части конфузора 3 и диффузора 4 расположены с зазором, образующим щель 5 для отбора давления P, соединенную пневмотрассой 6 с регистрирующим прибором. Второй проточный канал 7 образован направленным вперед диффузором 8 и выходным конфузором 9. Узкие части диффузора 8 и конфузора 9 расположены с зазором, образующим щель 10 для отбора давления P, соединенную пневмотрассой 11 с регистрирующим прибором.
Характеристики таких приемников воздушных давлений во многом определяются гидравлическими потерями в проточном канале. Наименьшие гидравлические потери обеспечивают наибольшую чувствительность к скорости, наименьшую чувствительность к скосу потока и приемлемую повторяемость характеристик приемника. Минимальные гидравлические потери в проточном канале обеспечиваются, если канал содержит следующие элементы: входной коллектор с радиусом R=0,2D (см. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с., стр.93, 103, диаграмма 3-4), переходящий в конический конфузор с углом сужения 45÷50°, с диаметром узкой части D и длиной сужающего участка l=D (см. там же, стр.94, 105, диаграмма 3-7); диффузор с углом расширения 8÷10°, начинающийся от щели отбора давления (см. там же, стр.154, 174-177, диаграмма 5-2).
1
2
1
В предлагаемом приемнике воздушных давлений кромки широких частей конфузоров 3, 9 выполнены с радиусом затупления R=0,2D, где D - диаметр узких частей конфузоров 3, 9. Углы α раствора конфузоров 3, 9 составляют 45÷50°. Углы α раствора диффузоров 4, 8 составляют 8÷10°. Отношение диаметров D/D узких частей конфузоров 3, 9 и диффузоров 4, 8 может быть меньше единицы. Длины l конфузоров 3, 9 равны диаметрам их узких частей D.
Приемник воздушных давлений работает следующим образом.
1
При движении летательного аппарата "вперед" измеряемый поток воздуха ускоряется в конфузоре 3 проточного канала 2, при этом давление потока уменьшается. Так как для данного режима параметры проточного канала 2 имеют минимальные гидравлические потери, то давление P в зоне щели 5 отбора давления будет минимальным.
2
1
2
1
Аналогично, в проточном канале 7 поток также ускоряется, но так как для данного режима в этом канале гидравлические потери оказываются большими, то давление P в зоне щели 10 отбора давления будет больше, чем давление P. В результате разность ΔР давлений (P-P), отбираемых из щелей 10, 5, больше нуля и зависит от скорости воздушного потока.
2
1
2
2
1
При движении летательного аппарата "назад" измеряемый поток воздуха ускоряется в конфузоре 9 проточного канала 7, при этом давление потока уменьшается. Так как для данного режима параметры проточного канала 7 имеют минимальные гидравлические потери, то давление Р в зоне щели 10 отбора давления будет минимальным. Аналогично, в проточном канале 2 поток также ускоряется, но так как для данного режима в этом канале гидравлические потери оказываются большими, то давление P в зоне щели 5 отбора давления будет больше, чем давление Р. В результате разность ΔР давлений (P-P), отбираемых из щелей 10, 5, меньше нуля и так же зависит от скорости воздушного потока.
п
1
п
2
п
ст
Результаты экспериментального исследования прототипа приведены на фиг.2, где 12 - тарировочная характеристика приемника ΔР=Р-Р=f(V), расположенного конфузором "вперед"; 13 - тарировочная характеристика приемника ΔР=Р-Р=f(V), расположенного диффузором "вперед"; 14 - тарировочная характеристика комбинированного непроточного приемника давлений ΔР=Р-Р=f(V), трубка полного давления которого открытым концом направлена навстречу потоку. Исследования показали, что проточный приемник, направленный конфузором "вперед" (фиг.2, зависимость 12) имеет значительно большую чувствительность, чем приемник, направленный диффузором "вперед" (фиг.2, зависимость 13) и непроточный приемник полного и статического давлений (фиг.2, зависимость 14). Известные приемники позволяют измерять скорость только при движении летательного аппарата "вперед".
Результаты экспериментального исследования опытного образца приемника воздушных давлений с проточными каналами 2 и 7 (фиг.1) приведены на фиг.3, где 15, 16 - тарировочные характеристики при движении "вперед" и "назад", соответственно. Исследования показали, что, предлагаемый приемник воздушных давлений обладает реверсивными свойствами, т.е. позволяет определить скорость летательного аппарата при движении "вперед" и "назад", не требует наличия приемника полного давления и имеет более высокую чувствительность по сравнению с непроточными приемниками воздушных давлений.
Предлагаемый приемник воздушных давлений может найти применение на транспорте для измерения скорости летательного аппарата, например, вертолета.