控制系统元件之.ppt

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1、2023/6/28,2,2.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：空速传感器：概念：空速（Air Speed）：指飞机相对于空气的运动速度。测量飞机的空速并输出相应电信号的仪表称为空速传感器或空速管。空速管也成为皮托管或总压管，是飞机上非常重要的参数测量仪表。空速管测量到的速度并非飞机相对于地面的飞行速度，而是相对于空气的飞行速度。飞机上的空速仪表具有两根指针，一根指示“表速”，另一根指示“空速”。,2023/6/28,3,2.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：空速传感器：作用：可用于判断飞机的空气动力情况；还可根据空速、风速、风向来计算地速，再由地速和距离来计算飞行时间。理论基础：空

2、速管的工作是基于流体连续方程和伯努利定律的，是通过测量相对气流的压力来间接测量飞行速度。,2023/6/28,4,2.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：空速传感器：工作原理：空速仪表由空速管、开口膜盒、放大传动机构、表盘等组成。它应该安装在飞机上受气流扰动比较小的位置。其工作原理为：空速管感受气流产生的总压和静压，总压接到膜盒内部，静压接到膜盒外部，膜盒内外压力差即为动压。当动压变化时，膜盒产生形变位移，带动传动机构运动，从而改变指针的位置。,2023/6/28,5,2.空气动力学参量的测量：空速与马赫数测量：马赫数传感器：概念：马赫数是飞行速度与飞机所在高度的声音速度的比值。当飞机速度

3、过快时，由于空气压缩及激波的出现，空速管已经无法真实反映飞机的真实空速，必须借助马赫数传感器来测量空速Ma。马赫数传感的结构的原理与空速传感器基本接近，但内部元件和结构存在差异。,2023/6/28,6,2.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：概念：迎角是飞机机翼弦线与迎面气流的夹角，迎角的大小与飞机的升力和阻力密切相关，所以对该角度的测量十分重要。侧滑角是飞机速度矢量与飞机对称平面间的夹角。,2023/6/28,7,2.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：概念：实际情况下，在飞机上对真实迎角进行测量是非常困难的。原因：由于飞机外形结构的影响，飞机机身周围的气流流场与理想流场存在较大差

4、别（层流/紊流），带来了较大干扰，实际测量误差较大；实际测量到的夹角是迎角传感器与周围某状态气流的夹角，且波动较大。解决办法：当飞机迎角改变时，机翼上下表面的压力将发生变化，上下的压力差与迎角存在一定关系，可利用此关系获得迎角的大小。,2023/6/28,8,2.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：分类：风标式迎角（侧滑角）传感器；压差管式迎角（侧滑角）传感器；探头式迎角（侧滑角）传感器。,2023/6/28,9,2.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：风标式迎角（侧滑角）传感器：组成：翼形叶片（风标）、传动机构、电位计；工作原理：当正对气流方向时，迎角0，叶片没有偏转；当存在某个偏角

5、a时，则传动机构也带动电位计连接端杆也偏转a角度，即测出了迎角的大小。当改变电位计连接杆的长度，则改变该杆在电位计的运动角位移，从而改变了放大增益，为：VGa辅助改进措施：I.增加阻尼装置，使叶片运动更加稳定；II.增加加热除冰装置，防止叶片表面结冰。精度：0.10.2。若将叶片改为对称形式，并安装在机体坐标轴系Oxz平面上，则可测量侧滑角。,2023/6/28,10,2.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：压差管式迎角（侧滑角）传感器：组成：压差管、开口膜盒式压力传感器；工作原理：当正对气流方向时，迎角0，p1=p2，膜盒无形变，电位计在中位，输出为0；当存在某个偏角a时，p1p2，膜盒

6、内外存在压差，产生形变，则电位计产生对应位移，输出对应电压。精度：0.1。改进措施：如在压差管前方在开一个总压孔，侧方再开两个静压孔，则可用于测量侧滑角。,2023/6/28,11,2.空气动力学参量的测量：迎角和侧滑角测量：零压差式迎角（侧滑角）传感器：组成：敏感探头、变换传动部分（气道、气室和桨叶）、输出部分和温控部分；工作原理：将其按探头轴线平行与机体坐标轴系Y轴安装。当迎角为0时，两排测压孔均正对气流方向，压差为0，探头内上下腔无压差，桨叶便无转动，电位计输出为0；当迎角不为0时，上下测压孔产生压差，该压差带动桨叶旋转，直到重新平衡为止，此时电位计输出对应角度的比例电信号。精度：0.1

7、。改进措施：当将其按探头轴线平行于机体坐标轴X轴安装时，便可测量侧滑角。,2023/6/28,12,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：通过前面的讨论，可知利用总压、静压等大气参数便可对高度、空速、迎角和侧滑角等飞行参数进行测量。在传统式飞机仪表系统中，存在多种仪表，它们需要多套皮托（总压）静压测量系统来对大气参数进行测量，这就造成了测量系统结构相当复杂；在现代飞行仪表系统中，则采用单套皮托静压系统（余度设计时为多套）对大气参数进行测量，由大气数据计算机进行计算出各个飞行参数。,2023/6/28,13,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：分类：模拟式大气数据计算机；数字式大气数据

8、计算机；混合式大气数据计算机。,2023/6/28,14,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：模拟式大气数据计算机：组成：压力传感器、总温传感器、迎角传感器和伺服解算机构；各部分功能：伺服式静压传感器可直接输出高度和高度的变化率；伺服式动压传感器可直接输出空速，再通过伺服解算装置可计算得到Ma数和大气密度。迎角传感器可输出局部迎角信号，经Ma数修正后可得到真实迎角，真实迎角信号又可去修正静压。,2023/6/28,15,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：组成：传感器、输入接口、CPU、输出接口、自检与故障监测系统（BIT）。各部分功能及对象：传感器分为总静压

9、传感器、总温传感器和迎角传感器，功能为测量大气参数；输入接口：将各种类型的信号调理为计算机可识别的数字信号；CPU：完成程序指令执行和计算任务；输出接口：将CPU计算的数字信号结果转换为某种格式的输出信号，供仪表及控制系统使用；自检与故障监测系统：自检指在运行过程中不断检测计算机运行是否正常；故障监测则对数据计算机系统的各个部分的故障进行判断和处理。,2023/6/28,16,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：I.升降速度Vz计算：,标准气压高度曲线斜率,静压变化率,2023/6/28,17,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计

10、算机：参数计算原理：II.马赫数Ma及马赫数变化率计算：,2023/6/28,18,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：III.真实空速Vt计算原理：真实空速Vt是马赫数Ma和总温Tt的函数，即：,2023/6/28,19,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：IV.大气静温计算原理：大气静温Ts是大气总温Tt和马赫数Ma的函数，即：,2023/6/28,20,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：V.大气总温计算原理：大气总温由大气总温传感器测量得到，并经过测温电路和A/D处理后转换为计算机可识别的数字量。,2023/6/28,21,2.空气动力学参量的测量：大气数据计算机：数字式大气数据计算机：参数计算原理：VI.大气密度计算原理：大气密度是大气静压和大气静温的函数，即：,