Скорость полета самолета и трубка Пито. Спидометр для самолета
Как работает спидометр в самолете?
Если коротко, то самолётный «спидометр» измеряет динамическое давление набегающего потока воздуха. Попробуйте разогнаться на велосипеде или высунуть руку из окна движущегося автомобиля — вы почувствуете то самое давление потока.
Дальше начинаются технические детали. Фокус в том, что если стрелка на приборе показывает 500 км/ч, совсем не факт, что самолёт и правда движется со скоростью 500 км/ч.
Скорость, которую измерили с помощью давления потока, называется приборной воздушной скоростью (indicated airspeed). Скорость самолёта относительно воздуха называется истинной воздушной скоростью (true airspeed). Казалось бы, эти скорости должны совпадать, но не тут-то было.
Как известно, на высоте плотность воздуха меньше, чем у земли. На высоте 10 км при температуре -50C за бортом нужно разогнаться до истинной скорости 820 км/ч чтобы испытать то же давление набегающего потока, что и на скорости 500 км/ч у поверхности земли при температуре 15C. Другими словами, на высоте 10 км стрелка покажет приборную скорость 500 км/ч, хотя на самом деле самолёт будет двигаться относительно воздуха с истинной скоростью 820 км/ч. Создаем уют в вашем доме Какие полезные штучки вам необходимо иметь дома?Как научиться быстро расставлять всё по местам?Как сделать ремонт в квартире, чтобы сохранить ее историю, но при этом поменять все?Узнать, как сделать красоту в квартире
Если приборная скорость так явно врёт, зачем она вообще нужна пилоту? Дело в том, что все аэродинамические свойства самолёта зависят именно от приборной скорости. Грубо говоря, поведение самолёта на приборной скорости 500 км/ч примерно одинаково что у земли, что на высоте. Поэтому приборная скорость важна при выполнении маневров (какую скорость держать на развороте чтобы не свалиться в штопор), а истинная воздушная скорость — при решении задач навигации (за какое время мы долетим из точки А в точку Б, если не будет ветра).
thequestion.ru
Скорость полета самолета и трубка Пито
Здравствуйте, друзья!
Скорость полета. Одна из важнейших характеристик для любого летательного аппарата. Мы все привыкли, что самолет обязательно означает «быстро». Все ассоциации работают только в этом направлении. Скорость многим нравится. Практически любой человек не прочь прокатиться «с ветерком» на своем авто (если, конечно, полиция не помешает 🙂 ) . И информацию о движении здесь получить несложно. Достаточно взглянуть на спидометр, который механическим или электронным способом соединен с колесом. Скорость вращения колеса дает нам в конечном итоге скорость, с которой автомобиль движется по дороге.
Но а как же быть с самолетом? Нет ведь в воздухе дорог, по которым можно было бы ехать :-). Единственная среда, с которой летательный аппарат контактирует непосредственно — это воздух. Вот от него-то он большую часть информации о своем движении и получает. Что касается конкретно скорости полета, то вполне понятно, что чем быстрее самолет летит, тем сильнее на него давит встречный воздушный поток (скоростной или динамический напор). Отсюда логично было бы определять скорость полета в зависимости от величины этого давления. Так же как, кстати, и с атмосферным давлением и высотой. Ведь чем выше летит самолет, тем атмосферное давление ниже. О высоте, однако, поговорим в одной из следующих статей, а пока на повестке дня скорость полета.
Для сбора и обработки такого рода данных на современных самолетах существуют специальные системы. Одно из названий для них — система воздушных сигналов (СВС).
Работа датчиков такой системы, собирающих данные для определения скорости полета основана на двух уже почтенного возраста изобретениях. Первое — это трубка Пито. Она изобретена в 1732 году французским ученым А.Пито. Он занимался гидравликой, то есть изучал течение жидкости в трубах. Как известно законы гидравлики при определенных условиях вполне применимы для газов, то есть для воздуха. Его мы в дальнейшем и будем иметь ввиду.
Схема классической трубки Пито
Трубка Пито представляет собой L — образную трубку, один конец которой помещен в скоростной (воздушный :-)) поток. Этот поток в трубке тормозится, создавая в ней избыточное давление, по величине которого и можно судить о скорости потока, то есть по сути дела скорости полета, если эта трубка установлена на летательном аппарате. Вобщем-то принцип достаточно простой :-).
Однако здесь надо не забывать еще об одной важной вещи. Все, что находится внутри земной атмосферы, существует в ней под постоянным атмосферным (статическим) давлением. Мы его практически не ощущаем (если, конечно, все в порядке со здоровьем :-)), но оно есть и так или иначе оказывает влияние практически на все физические процессы, происходящие вокруг нас, то есть на всю нашу жизнь. Прямо как в фильме «ДМБ» :-):
— Видишь суслика?— Нет…— И я не вижу… А он — есть!
Если серьезно, то то давление, которое мы получаем при торможении воздушного потока в трубке Пито – это так называемое полное давление. Оно, на самом деле, равно сумме двух других давлений.
Полное давление = динамическое давление (скоростной напор) + статическое давление.
Это, между прочим, упрощенное изложение уравнения Бернулли, того самого ученого, о котором мы уже упоминали в статье о подъемной силе. Все правильно, ведь в обоих статьях мы говорим о газовых потоках, а это стихия любого летательного аппарата :-).
Динамическое давление, его еще называют скоростной напор, это то самое давление, которое и дает нам скорость полета. Статическое давление – это наше незаметное (как суслик :-)) давление. И при измерении скорости его обязательно надо учитывать, ведь оно в разных точках пространства может иметь различные значения, особенно с изменением высоты полета, и тем самым оказывать влияние на величину измеренной скорости полета.
Теперь для простоты понимания приведу пару формул. Именно для простоты понимания, хоть это и не в традициях сайта :-). Итак обзовем (как говорил мой преподаватель по физике) полное давление Р, динамическое — Р1, статическое — Р0 , скорость полета (потока) – V. И еще нам понадобится такой физический параметр, как плотность воздуха ρ. Я думаю все еще со школы помнят, что это такое :-).
Скоростной напор выражается такой формулой Р1 = ρV²/2.
В итоге мы имеем такое уравнение: Р = Р0 + Р1 = Р0 + ρV²/2
Из него очень просто получить искомую скорость полета: V = √((2(Р — Р0))/ρ)
Исходя из этого несложного выражения работают все авиационные воздушные (аэродинамические) измерители скорости. Как пример можно привести достаточно простой указатель скорости для малоскоростных самолетов УС-350.
Указатель скорости УС-350.
Как видите, нам, чтобы определить скорость полета, нужно измерить полное давление потока и статическое давление. Классическая трубка Пито дает только полное давление. Поэтому статику приходится измерять отдельно. Во избежание этого неудобства трубка Пито была усовершенствована.
Это второе изобретение (а точнее усовершенствование) из тех двух, о которых я говорил выше. Его сделал немецкий ученый-физик Людвиг Прандтль, которого даже иногда называют отцом современной аэродинамики. Он объединил измерение полного давления потока и статического давления в одной трубке. Для этого в ней есть одно отверстие в направлении потока для полного давления и ряд отверстий на поверхности, обычно расположенных по кольцу, для статического давления. Оба эти давления обычно отводятся в герметичные емкости, разделенные чувствительной мембраной и уже ее движение передается на стрелочный указатель скорости полета. Вот и все. Все гениальное просто, как известно :-)… Такое устройство называют трубкой Прандтля или Пито-Прандтля. На рисунке: 1 — трубка Прандтля, 2 — воздуховоды, 3 — шкала указателя скорости (УС), 4 — чувствительная мембрана.
Схема работы трубки Прандтля (ПВД).
Работа указателя скорости неплохо показана в этом небольшом ролике.
На современных летательных аппаратах эти устройства получили новое, более простое и правильное название: приемники воздушного давления (ПВД). Они дают первичные данные в сложный комплекс системы воздушных сигналов. Трубки Пито в чистом виде сейчас практически не применяются. Хотя кое-где в малой авиации они еще встречаются. В комплекте к ним тогда обязательно идут приемники статического давления в виде плиты с рядом отверстий на обшивке летательного аппарата.
Трубка Пито под крылом самолета Cessna 172.
Чаще используются так называемые комбинированные ПВД. Они по конструкции представляют собой типичные трубки Прандтля. Эти устройства обязательно снабжаются мощной системой электрического обогрева, так как небольшие отверстия для замера давлений при обледенении самолета вполне могут быть закупорены льдом, что, конечно, может помешать их корректной работе. На стоянках приемники воздушных давлений закрываются специальными заглушками или чехлами для исключения попадания посторонних предметов и грязи в отверстия.
Типичный ПВД современного самолета.
Приемник воздушного давления на СУ-24М (цифры 1 и 2).
Все данные, выдаваемые ПВД, как я уже говорил, в итоге передаются на стрелки специальных приборов – указателей скорости полета. Они довольно разнообразны, как разнообразны и определения для скоростей полета летательного аппарата. Ведь он передвигается не только относительно земли, но и относительно атмосферы, которая сама по себе среда очень нестабильная.
Итак, скорости летательного аппарата.
Воздушная скорость (самая важная :-)). Она делится на два вида:
Истинная воздушная скорость ( True Airspeed (TAS) ) и Приборная воздушная скорость ( Indicated Airspeed (IAS) )
Приборная скорость – эта та скорость, которую летчик видит в своей кабине на приборе-указателе скорости. Она используется для пилотирования летательного аппарата непосредственно в данный момент времени.
Истинная скорость – это фактическая скорость полета самолета относительно воздуха. Она используется для навигации. Зная ее, например, рассчитывается время прибытия в конечный пункт маршрута и возможные при этом отклонения. Измерить эту скорость обычно невозможно. Она рассчитывается с использованием приборной скорости, давления воздуха и его температуры. При этом учитываются погрешности указателя приборной скорости. Они всегда есть, как у любого измерительного прибора на нашей земле :-). Эти погрешности (или ошибки) бывают:
Инструментальные. Возникают из-за несовершенства и особенностей изготовления самого прибора.
Аэродинамические. Это ошибки, возникающие при замере статического давления. Обусловлены конструкцией самолета, местом расположения датчиков и скоростью полета.
Методические. Эти ошибки обусловлены тем, что каждый указатель скорости рассчитывается и тарируется под определенные условия. В физике такие условия называются нормальными. Это когда атмосферное давление равно 760 мм рт.ст., а температура воздуха 15° С. Но на самом деле с подъемом на высоту эти условия меняются. Меняется и плотность воздуха и следовательно скорость, которую показывает прибор, то есть приборная. С подъемом на высоту приборная скорость всегда меньше истинной. Они равны только при нормальных атмосферных условиях. Все эти погрешности учитываются в виде поправок при навигационных расчетах.
Путевая скорость (Ground Speed (GS)). Это скорость летательного аппарата относительно земли. Она рассчитывается на основании истинной скорости с учетом скорости ветра и используется при решении навигационных задач.
Крейсерская скорость. При этой скорости величина отношения потребной тяги к скорости полета минимальна. То есть летательный аппарат на этом режиме максимально экономичен при сохранении скорости, достаточной для выполнения задачи. Крейсерская скорость обычно равна 0,7-0,8 от максимальной. На ней выполняются долговременные полеты по маршрутам.
Вот пока, пожалуй, и все. Однако в завершение скажу об одной важной детали. Говоря в этой статье о воздушных потоках и скоростях, мы имели ввиду скорости до 350-400 км/ч. Дело в том, что начиная с этих скоростей проявляется новый эффект воздушного потока – сжимаемость. Она порождает новую методическую ошибку в измерении скорости, которую тоже надо учитывать. Влияние сжимаемости с ростом высоты и скорости полета растет, переходя в эффекты сверхзвука. Но скорость полета на сверхзвуке, трубка Пито на этом режиме и другие приборы измерения скорости — это уже тема следующей статьи…
До новых встреч :-)…
P.S. В заключении предлагаю вам посмотреть дополнительный ролик, рассказывающий о трубках Пито и Прандтля.
No related posts.
avia-simply.ru
Приборная, истинная, путевая скорости на доступном языке
Возможно вы удивитесь, но в авиации все совсем не так как в автомобилестроении. У вас в машине один спидометр который показывает скорость вашего движения. Все просто, чем быстрее вращается колесо, тем выше скорость, у нее всегда одно значение скорость относительно земли.
Но вот какая история, у самолета все иначе, скоростей здесь гораздо больше.
Приборная скорость (Indicated Airspeed)
То что показывает "спидометр" пилота называется приборная скорость или приборная воздушная скорость.
Дело в том, что для измерения скорости движения самолета используется Приемник воздушного давления, то есть скорость измеряется относительно потока воздуха в котором движется самолет с допущением... что за бортом так называемые "нормальные условия" (давление 760 мм ст, температура +15 и влажность 0%). Но они ведь не всегда такие, правда?
Истинная скорость (True Airspeed)
Идем дальше и обнаруживаем истинную воздушную скорость. Это скорость с учетом поправок. Учитывается инструментальная поправка (ведь прибор сам по себе может давать погрешность) аэродинамическая, волновая (возникновение скачков уплотнения на сверхзвуковых и близких к ним скоростях) и методическая.
На высоте уровня моря обе скорости совпадают, а вот с увеличением высоты полета истинная скорость начинает расти и на высоте 12 км истинная может быть в 2 раза выше приборной скорости. Растет разница и с увеличением скорости полета.
Есть несколько типов указателей скорости (авиационный спидометр): показывающей приборную скорость, показывающий истинную скорость, показывающий приборную скорость и число М и т. д.. В общем, исходя из типа самолета приборы могут быть разными.
|
|
| Указатель скорости самолета DC-10 |
Эквивалентная скорость (Equivalent Airspeed)
Скорость применяемая для расчетов инженерами, она учитывает сжимаемость воздуха. Прибора показывающего ее нет.
Скорости выше "воздушные". А вот и:
Путевая скорость (Ground Speed)
Это скорость самолета относительно земли, а не воздуха. В современном мире она измеряется с помощью GPS. Суть в том, что, например, при встречном ветре скорость самолета относительно земли будет меньше, чем при попутном, а относительно воздуха не изменится. Поэтому зная скорость относительно воздуха и скорость ветра можно вычислить свою путевую скорость.
Вертикальная скорость
Это скорость набора высоты или снижения.
Число Маха
Фактически скорость относительно скорости звука
В принципе для пилота самой важной является приборная скорость, она влияет на динамику полета, число М важно для понимания не превысил ли пилот допустимое значения. Истинная и путевая скорости важнее для навигации, эквивалентная для расчетов.
Источник "Интересные истории"
aviator.guru
Авиа приборы в самолете для GTA San Andreas
Просмотров: 31732 Скачиваний: 6941
по рейтингупо модампо комментариям
Топ пока не сформирован
${POSITION}. {{if POSITION_CHANGE}} {{if POSITION_CHANGE == 'up'}} ↑ {{else}} ↓ {{/if}} {{/if}}
${user_name} за месяцза 3 месяцаза полгодаза годза всё времяпо загрузкампо рейтингупо просмотрамУпс! Моды не добавлялись.
${NUMBER}. {{html LINK}}
© 2003-2018, "GTAViceCity.RU"
www.gtavicecity.ru
Спидометр 2.0 final для GTA San Andreas
Особенности: - Спидометр c 2 лампами - Хорошее качество - Спидометр до 400 км/ч
Опубликовано: vanoru2 Просмотров: 24898 Скачиваний: 5243
по рейтингупо модампо комментариям
Топ пока не сформирован
${POSITION}. {{if POSITION_CHANGE}} {{if POSITION_CHANGE == 'up'}} ↑ {{else}} ↓ {{/if}} {{/if}}
${user_name} за месяцза 3 месяцаза полгодаза годза всё времяпо загрузкампо рейтингупо просмотрамУпс! Моды не добавлялись.
${NUMBER}. {{html LINK}}
© 2003-2018, "GTAViceCity.RU"
www.gtavicecity.ru
Спидометр для GTA San Andreas
Просмотров: 36036 Скачиваний: 7528
по рейтингупо модампо комментариям
Топ пока не сформирован
${POSITION}. {{if POSITION_CHANGE}} {{if POSITION_CHANGE == 'up'}} ↑ {{else}} ↓ {{/if}} {{/if}}
${user_name} за месяцза 3 месяцаза полгодаза годза всё времяпо загрузкампо рейтингупо просмотрамУпс! Моды не добавлялись.
${NUMBER}. {{html LINK}}
© 2003-2018, "GTAViceCity.RU"
www.gtavicecity.ru
Приборы. «Что, зачем, чего и как»
Перед нами стандартная панель приборов Cessna-172 «6-Pack». Стандартнее просто некуда.
На самом деле на всех Цесснах, на которых мне довелось летать, панели организованы весьма по-разному, такой уж прикол у этих самолетов, каждый раз что-нибудь новенькое. Однако блок пилотажно-навигационных приборов, как правило, выглядит именно так, как на картинке. Разве что иногда приборы стоят не так компактно.
Мне в самом начале было довольно трудно разобраться с назначением всех этих приборов и даже запомнить их названия. Если вы не такой «Медвежонок Тупка» как я, можете не читать дальше. :)
Для всех остальных — приступим-с. Итак, приборы располагаются на приборной панели не просто так, как Бог на душу положит, а в совершенно осмысленном порядке: «по убыванию важности». В том самом порядке, в котором европейцы читают: слева направо, с верхней строки. Этот принцип не всегда работает для китайцев и арабов и, наверное, создает им некоторые трудности, но когда создавалась авиация, конструкторов это не беспокоило.
Итак, в левом верхнем углу блока пилотажно-навигационных приборов мы видим самый важный прибор на самолете, указатель скорости (УС или Airspeed Indicator по-английски). Этот прибор дает нам информацию о скорости самолета, называемой «приборной» (IAS, indicated airspeed). Поскольку мы летим благодаря подъемной силе, являющейся функцией от скорости и плотности воздуха, то приборная скорость для нас жизненно важна на всех этапах полета.
Приборная скорость может очень существенно отличаться от нашей истинной скорости (скорость относительно воздуха или TAS, true airspeed) и путевой (скорость относительно земли, ground speed) в силу того, что плотность воздуха весьма различается на разных высотах и при разных температурах. Впоследствии это придется учитывать при решении навигационных задач.
Но для того чтобы самолет просто держался в воздухе, нам достаточно знать только приборную скорость. Указатель скорости так устроен, что автоматически учитывает изменения свойств воздуха: он просто сравнивает давление в трубке Пито (Pitot tube) с давлением окружающего воздуха. Получается, что в каждый момент времени разность давления между трубкой Пито самолета и статическим давлением забортного воздуха зависит только от «скоростного напора». Чем он больше, тем больше разность и выше показания прибора.
С набором высоты, когда плотность воздуха начинает падать, для обеспечения того же скоростного напора придется лететь быстрее относительно воздуха. Тогда менее плотный воздух в трубке Пито вновь будет создавать давление, достаточное для получения той же разности давлений и отклонения стрелки на ту же самую величину. Также придется лететь быстрее относительно воздуха и в более теплом, а потому «жидком» воздухе. В обоих случаях истинная скорость будет выше, но приборная — точно той же самой.
Таким образом, на всех высотах и при всех температурах показания указателя скорости должны быть одинаковы для получения одинакового скоростного напора и, соответственно, подъемной силы. Конечно, у указателя скорости существуют некоторые инструментальные и методические ошибки, но это все мелочи.
Вторым по важности прибором, как нетрудно догадаться, является авиагоризонт (Attitude Indicator), работающий от бортового гироскопа, вакуумного или электрического. Важность авиагоризонта особенно велика для ночных и приборных полетов. Летать днем визуально можно и без него, поэтому на первых порах обучения этому прибору не уделяют большого внимания. Это не должно создавать иллюзии, что этот прибор не очень важный. Он расположен вторым после указателя скорости вовсе неспроста.
Третьим является высотомер или Altimeter. Показания этого прибора зависят исключительно от атмосферного давления. Чем оно ниже, тем больше показания прибора (мы же понимаем, что давление падает с ростом высоты). У высотомера есть кремальера, которой выставляется давление, берущееся за отправную точку: давление аэродрома или давление на уровне моря, например. Это большая тема, заслуживающая отдельного рассмотрения. Для начала надо понимать, что перед вылетом этот прибор необходимо установить на правильное давление, полученное от диспетчера или АТИС.
Переходим ко второму ряду. Первым в нем расположен комбинированный прибор — «указатель поворота и скольжения» (Turn and Slip Indicator) или его усовершенствованная модификация — «указатель крена, поворота и скольжения» (Turn Coordinator). Про различия между модификациями этих приборов я подробнее рассказал здесь. В данный момент в них необязательно углубляться, достаточно усвоить, что за поворот (turn) отвечает самолетик (или вертикальная стрелка), а вот coordinator — это тот самый шарик, который, как мы знаем, в координированном полете должен быть всегда в центре. Указатель крена и поворота — это больше для инструментальных летчиков, в частности, на случай выхода из строя авиагоризонта. А вот шарик — он для всех, и за ним приходится следить в оба.
Далее идет гирокомпас или гирополукомпас (по-английски это просто Heading Indicator). Это единственный навигационный прибор во всем блоке. В Цессне и других дешевых импортных самолетах он никак не связан с бортовым магнитным компасом, поэтому пилоту доверяется почетная обязанность их ручной синхронизации каждые 15 минут.
Ну и замыкающим в блоке приборов идет вариометр (Vertical Speed Indicator). Также как и высотомер, он реагирует на изменение давления забортного воздуха. Дополнительно он имеет калиброванное отверстие внутри, выпускающее/впускающее в него воздух. Когда давление за бортом меняется быстрее, чем выравнивается через калиброванное отверстие, стрелка отклоняется в ту или иную сторону. Прибор уверенно показывает скорость снижения или набора, но в силу своих конструктивных особенностей выдает всегда сильно запаздывающие показания. Полезен при длительном наборе или снижении, либо для контроля триммирования самолета. Кроме этого, в случае, если у самолета заблокирован источник статического давления (static port), например, при обледенении, существует возможность разбить стекло вариометра и получить таким образом кабинный источник статического давления. Впрочем, я бы рекомендовал в первую очередь стараться избегать условий такого страшного обледенения.
flyguy.ru
