РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИЕМНИК ВОЗДУШНОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники и авиационного приборостроения и может быть использована 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 P воздуха при полном торможении. Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой поверхности для восприятия статического давления P (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 ΔP=P-P=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.
п
1
При помещении приемника в воздушный поток в зоне щели для отбора давления скорость потока увеличивается, а его давление уменьшается, в результате увеличивается разность ΔP между полным давлением Pвстречного потока воздуха и давлением P в зоне щели для отбора давления
п
1
2
2
ΔP=P-P=ρV/(2m),
2
где ρ - плотность воздуха, V - скорость встречного потока воздуха, m - коэффициент проточного приемника.
2
Коэффициент m<1, так как в зоне щели для отбора давления скорость больше скорости набегающего потока, т.е. увеличивается чувствительность приемника к скорости набегающего потока. 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 отсутствие возможности регулирования чувствительности приемника при установке на борт конкретного летательного аппарата, а также необходимость дополнительного устройства для ввода поправок на аэродинамическую погрешность.
Технический результат - получение заданной чувствительности приемника к скорости воздушного потока при эксплуатации на борту летательного аппарата, а также коррекция аэродинамических ошибок.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели 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.
Особенностью является то, что в диффузоре перпендикулярно продольной оси установлено обтекаемое тело в виде регулировочного винта.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема приемника в разрезе, на фиг. 2 - зависимость изменения коэффициента известного приемника давления от отношения диаметров узких частей конфузорного и диффузорного участков, на фиг. 3 - зависимости изменения коэффициента предлагаемого приемника давления от отношения высоты выступающей в диффузоре части регулировочного винта к диаметру диффузора в месте установки винта.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
1
Корпус 1 (фиг. 1) содержит проточный канал, образованный конфузором 2 и выходным диффузором 3. Узкие части конфузора 2 и диффузора 3 расположены с зазором, образующим щель 4 для отбора давления P соединенную пневмотрассой 5 с регистрирующим прибором. В диффузоре 3 перпендикулярно продольной оси установлено обтекаемое тело в виде регулировочного винта 6.
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
1
1
В предлагаемом приемнике воздушного давления кромка широкой части конфузора 2 выполнена с радиусом затупления R=0,2D, где D - диаметр узкой части конфузора 2. Длина l конфузора 2 равна диаметру D узкой части конфузора 2. Угол α раствора конфузора 2 составляет 45÷50°. Угол α раствора диффузора 3 составляет 8÷10°. Диаметр D узкой части конфузора 2 меньше диаметра D узкой части диффузора 3. В диффузоре 3, на расстоянии l от кромки узкой части диаметром D, перпендикулярно продольной оси диффузора 3 установлено обтекаемое тело в виде регулировочного винта 6.
Регулируемый приемник воздушного давления работает следующим образом.
1
При движении летательного аппарата измеряемый поток воздуха ускоряется в конфузоре 2 проточного канала, при этом давление потока уменьшается. Так как параметры проточного канала имеют минимальные гидравлические потери, то давление P в зоне щели 4 отбора давления будет минимальным.
2
Обтекаемое тело в виде регулировочного винта 6, помещенное в диффузоре 3, представляет собой дополнительное гидравлическое сопротивление протекающему потоку, значение которого зависит от размеров тела и его положения в диффузоре 3. Изменение коэффициента сопротивления регулировочного винта 6, установленного в диффузоре 3, производится ввертыванием (увеличение) или вывертыванием (уменьшение), приводящее в конечном результате к изменению коэффициента приемника давления на величину Δm.
2
2
2
1
1
1
Результаты экспериментального исследования прототипа приведены на фиг. 2, где 7 - зависимость изменения Δm коэффициента проточного приемника давления от отношения диаметров D/D узких частей конфузорного и диффузорного участков. Исследования показали, что при уменьшении отношения D/D (фиг. 2, зависимость 7) коэффициент mпроточного приемника увеличивается, что приводит к уменьшению чувствительности по скорости. Наибольшую чувствительность по скорости имеет проточный приемник, у которого D=D. Таким образом, коэффициент m прототипа можно изменять лишь при изготовлении приемника. Возможность же регулирования коэффициента т прототипа при установке на борт летательного аппарата отсутствует.
2
2
d
1
1
1
1
Результаты экспериментального исследования опытного образца предлагаемого приемника воздушных давлений (фиг. 1) приведены на фиг. 3, где 8 - зависимость изменения Δm коэффициента предлагаемого приемника давления от отношения высоты h выступающей в диффузоре 3 части регулировочного винта 6 к диаметру D диффузора в месте установки винта 6 при l/D=3; 9 - подобная зависимость при l/D=5. Исследования показали, что в предлагаемом приемнике воздушного давления можно изменять коэффициент m при изготовлении приемника. В тоже время появляется возможность регулирования чувствительности приемника к скорости набегающего потока и ввода поправки на аэродинамическую погрешность при эксплуатации на борту конкретного летательного аппарата.
Предлагаемый регулируемый приемник воздушного давления может найти применение на транспорте для измерения скорости летательного аппарата, например, вертолета.