CC BY
18
УДК 629.7.054.44
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НЕПОДВИЖНОГО МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО АЭРОМЕТРИЧЕСКОГО ПРИЕМНИКА ДАВЛЕНИЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЕКТОРА ВЕТРА НА БОРТУ ВЕРТОЛЕТА
Д. М. Габитова, Н. В. Глушкова, А. В. Никитин
Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева - КАИ Российская Федерация, 420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10
E-mail: nikitin.rf@mail.ru
Рассмотрены рекомендации по выбору конструктивных параметров неподвижного многофункционального аэрометрического приемника давлений системы измерения величины и направления вектора скорости ветра на борту одновинтового вертолета.
Ключевые слова: неподвижный аэрометрический приемник, конструктивные параметры, анализ, вертолет, ветер, измерение.
ANALYSIS OF DESIGN PARAMETERS OF STATIONARY MULTIFUNCTIONAL AEROMETRIC RECEIVER OF PRESSURE OF MEASUREMENT SYSTEM PARAMETERS OF WIND VECTOR ON BOARD HELICOPTER
D. M. Gabitova, N. V. Glushkova, A. V. Nikitin
Kazan National Research Technical University of A. N. Tupoleva - KAI 10, K. Marx Str., Kazan, 420111, Republic of Tatarstan, Russian Federation
E-mail: nikitin.rf@mail.ru
Recommendations on selection of design parameters stationary multifunctional aerometric receiver of pressures of measuring system of the magnitude and direction of velocity vector of the wind onboard helicopter are shown.
Keywords: stationary aerometric receiver, design parameters, analysis, helicopter, wind, measurement.
Основным конструктивным элементом, определяющим характеристики системы измерения параметров вектора ветра на борту вертолета, является неподвижный многофункциональный аэрометрический приемник давлений.
На верхней поверхности верхнего экранирующего диска неподвижного многоканального проточного аэрометрического приемника, для сглаживания пульсаций результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта, установлен дополнительный стационарный сферический аэрометрический приемник, диаметром, равным диаметру верхнего экранирующего диска, воспринимающий информацию вектора скорости результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта на стоянке при работающей трансмиссии и вращении несущего винта, при рулении и маневрировании вертолета по земной поверхности, на взлетно-посадочных режимах вертолета.
Как показано в работе [1], предпочтительные значения конструктивных параметров неподвижного многоканального проточного аэрометрического приемника, выраженные в единицах расстояния d между нижними поверхностями экранирующих дисков, целесообразно выбирать в соответствии со следующими соотношениями:
• Модуль конфузора (входной части приемника (см. рисунок):
- диаметр входной кромки £>вх = 1,5ё ;
- модуль сужающего канала т = Р0 /^ = 1/4;
- длина конфузора Ьк = (1,5 ± 0,2)ё;
- внутренний радиус конфузора Рвн = (1,5 ± 0,1)ё; • Модуль восприятия давлений:
- осевая координата установки щели отбора дросселированного давления х¥ = 1,6ё ;
- ширина щели отбора дросселированного давления Ьу = (0,03 ^ 0,07)ё;
- осевая координата отбора полного давления хР = (1,6 ± 0,1)ё;
- осевая координата приемных отверстий по углу атаки ха = (0,3 ± 0,05)ё ;
- диаметр приемного отверстия трубки полного давления ёР = 0,2ё ;
- диаметр приемного отверстия по углу атаки ёа = 0,2ё .
Р, Рш.1
Неподвижный многофункциональный аэрометрический приемник давлений
Конструктивными параметрами дополнительного сферического аэрометрического приемника, установленного на верхнем экранирующем диске неподвижного многоканального проточного приемника, являются [2]:
- диаметр Ос сферического приемника;
- диаметр ёП отверстия для забора давлений РПЕ;
- диаметр отверстия для забора давлений Р1, Р2, Р3 и Р4, определяющих угловое положение вектора V е скорости результирующего воздушного потока;
- диаметр ёсг- отверстий для забора местных статических давлений РСТг- на поверхности сферического приемника;
- углы ф01, ф02 и ф03 расположения отверстий для забора давлений Р1 и Р2, Р3 и Р4, РСТ.
Для предотвращения образования наледи в условиях реальной эксплуатации на вертолете на поверхности сферического приемника необходимо разместить теплоэлектронагреватели системы обогрева.
Воспринимаемые давления Рпе, Р1, Р2, Р3, Р4, РСТ1 должны по пневматическим каналам,
размещенным внутри сферического приемника, передаваться через центральную часть неподвижного многоканального проточного аэрометрического приемника к датчиками перепада давлений, установленных в нижней части датчика воздушных сигналов [2].
Диаметр dП отверстия для забора полного давления Рпе необходимо выбирать с учетом следующих условий: эффективная площадь проходного сечения ^ = хпFП канала полного давления (где хп - коэффициент расхода, хп = V1/(1 + ), - коэффициент местных потерь на
входе, Fп = л^] /4 - площадь проходного сечения канала) должна превышать сумму fpí, Ур2, fpi, fP4, ^СГ, эффективных проходных сечений отверстий для забора давлений Р1, Р2,
Р3, Р4, РСТ [2].
Следует отметить, что для исключения влияния углов ф1 и ф2 скоса результирующего набегающего воздушного потока на величину полного давления Рп на входе отверстия полного давления необходимо предусмотреть фаску с углом растра 60° на глубину /ф = (0,3...0,4^п [3]. Диаметр di отверстий для забора давлений Р1, Р2, Р3 и Р4 необходимо выбирать с учетом
следующих условий: предотвращения возможности их забивания и засорения частицами, содержащимися в набегающем воздушном потоке; предотвращения возможности попадания в них влаги в условиях дождя и снега.
Чувствительности Qфl и Qф2 к изменению углов ф1 и ф2 направления вектора Vе результирующего набегающего воздушного потока будут равны [2]
Q dДPl 9 т 2 . 2 2 Q dДP2 9 т 2 . 2 2 (1) Qф1 = -т-1 = тре*2 2ф01 соэ2ф1; Qф2 = —= -р^ яп^cos2ф2, (1) 1 d ф1 4 2 d ф2 4
где ДР1 = Р1 - P2 и ДР2 = Р3 - P4.
Диаметр dci отверстий для забора местных дросселированных статических давлений PCTi, расположенных по окружности канавки 6, выбирается из тех же соображений, что и отверстия для давлений Р1, Р2, Р3 и Р4.
Известно [2; 3], что распределение давления по поверхности сферического приемника оп-
ру V 9 . 2
ределяется выражением РПЕ - РСТ£ = (1 - 4 sin ф), тогда полное давление РПЕ результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта близко статическому РСТ2 при sin2 ф03 = 4 / 9.
Следует отметить, что диаметр и длину пневматических каналов передачи давлений Р1 и Р2, Р3 и Р4, РсТ£ и РПЕ к преобразователям давлений выбираются из условия, что время запаздывания тз трактов передачи давлений не должны превышать значений тз = (0,5...1)10-3 с.
Анализ конструктивных параметров неподвижного многофункционального аэрометрического приемника позволяют обоснованно проводить проектирование и изготовление датчика воздушных сигналов системы измерения параметров вектора ветра на борту вертолета на стоянке, стартовых и взлетно-посадочных режимах.
Библиографические ссылки
1. Порунов А. А., Солдаткин В. В. Методика параметрического синтеза неподвижного многоканального аэрометрического приемника системы воздушных сигналов вертолета // Известия вузов. Авиационная техника. 2010. № 4. С. 53-57.
2. Никитин А. В. Бортовая система измерения параметров вектора ветра на стоянке и взлетно-посадочных режимах вертолета : дис. ... канд. техн. наук. Казань : Казан. нац. исслед. техн. ун-т, 2014. 199 с.
3. Солдаткин В. М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань : Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001. 448 с.
© Габитова Д. М., Глушкова Н. В., Никитин А. В., 2017
