Учет индуктивных и кинематических искажений в системе измерения параметров вектора ветра на вертолете Текст научной статьи по специальности «Физика»

Секция «Информационно-управляющие системы»

УДК 629.7.054.44

УЧЕТ ИНДУКТИВНЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ В СИСТЕМЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЕКТОРА ВЕТРА НА ВЕРТОЛЕТЕ

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: [email protected]

Приводится методика учета индуктивных и кинематических искажений при работе силовой установки и вращении несущего винта на аэрометрический приемник, установленный на фюзеляже одновинтового вертолета.

Ключевые слова: неподвижный многофункциональный аэрометрический приемник, вихревая колонна, индуктивные и кинематические искажения, влияние, вектор ветра, измерение.

ACCOUNT OF INDUCTIVE AND KINEMATIC DISTORTIONS IN THE MEASURING SYSTEM OF PARAMETERS OF WIND VECTOR ON HELICOPTER

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: [email protected]

Methodology of account of inductive and kinematic distortion at the power plant and the rotation of main rotor at aerometric receiver fixed on the fuselage of a single-rotor helicopter.

Keywords: stationary multifunctional aerometric receiver, vortex column, inductive and kinematic distortions, impact, wind vector, measurement.

Измерение параметров вектора истинной воздушной скорости и величины и направления вектора скорости ветра на борту вертолета затрудняется значительными искажениями, вносимыми индуктивными потоками несущего винта при работе двигательной установки на стоянке, при рулении и маневрировании по земной поверхности, на стартовых и взлетно-посадочных режимах, а также в области малых скоростей полета, когда фюзеляж и установленные на нем приемники аэрометрической информации находятся в створе вихревой колонны несущего винта.

Одним из направлений повышения помехоустойчивости и расширения нижней границы рабочих скоростей полета является построение системы измерения параметров вектора ветра, других высотно-скоростных параметров полета вертолета на основе неподвижного многофункционального аэрометрического приемника (НМАП) и струйно-конвективных измерительных каналов преобразования первичной аэрометрической информации в электрический сигнал [1].

В качестве информативного сигнала возможно использование информации вектора скорости V^ результирующего воздушного потока, воспринимаемого НМАП, равного геометрической сумме вектора V воздушного потока, обусловленного движением вертолета относительно окружающей воздушной среды или при наличии ветра {VB = -V = W), и вектора Vi скорости индуктивного потока несущего винта вертолета, т. е. Vr = V + V [1].

Для конкретного места установки НМАП на фюзеляже вертолета составляющие ViX ,ViY ,ViZ вектора скорости Vi индуктивного потока вихревой колонны несущего винта предлагается описать следующими уравнениями [2]:

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2

Vlx = Klx (W,а,¡5) I Gny ; Vvv = K v (W,a, ¡5) I °Пу ; Vz = Kz (W,a, ¡5) I Шу , (1) 1x J\2xpHF iy ' H/Í2XPffF 1Z ^ ;pXpHF W

где K1x (W,a,¡), K1y (W,a,, K1z (W,a,¡), - безразмерные коэффициенты, зависящие от величины (модуля) вектора скорости W невозмущенного воздушного потока, а также от углов атаки а и скольжения ¡, определяющих положение вектора воздушной скорости W в скоростной

I Gny _

связанной системе координат; --— = Vо - модуль вектора скорости V индуктивного пото-

\21Phf

ка на режиме стоянки (V = W = 0); G - текущий вес вертолета; nv = — d-H- -1 - нормальная пе-

у g dt2

регрузка; pH - плотность невозмущенного воздушного потока на заданной высоте Н; F - площадь, ометаемая несущим винтом вертолета; % - коэффициент заполнения диска несущего винта; g = 9,80665 - ускорение свободного падения.

Поскольку НМАП устанавливается на фюзеляже на определенном радиус-векторе R (RX, Ry , RZ) от центра масс вертолета, то при наличии кругового вращения вертолета относительно центра масс (вектор угловой скорости ш(шХ,&Y,&Z )> 0 имеет место кинематическое искажение вектора скорости ветра W, которое определяется уравнением [2; 3]:

VK = W + шхR , (2)

где VK - кинематически искаженный вектор скорости ветра W в месте установки АМП; х - символ векторного произведения.

Проекция вектора скорости VK на оси связанной системы координат определяются системой уравнений вида [2; 3]:

VKX = WX + aYZ - aXY ; VKY = WY + &ZX - шXZ; (3) vKZ = wZ + шxY ,

где X,Y, Z - координаты места установки приемника в связанной системе координат; ш X, шY, шZ, - угловые скорости вращения вертолета относительно осей связанной системы координат.

Таким образом, полученные алгоритмы позволяют определить составляющие вектора скорости ветра и вектора истинной воздушной скорости вертолета с учетом влияния индуктивного потока несущего винта и кинематических искажений, вносимых вращением вертолета относительно центра масс.

Библиографические ссылки

1. 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.

2. Никитин А. В., Солдаткин В. В. Стартовая система измерения малых воздушных скоростей одновинтового вертолета // Известия вузов. Авиационная техника. 2012. № 1. С. 48-53. DOI: 10.3103/S1068799812010114.

3. Солдаткин В. В. Системы воздушных сигналов вертолета на основе неподвижного аэрометрического приемника и информации аэродинамического поля вихревой колонны несущего винта : монография. Казань : Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2012. 284 с.

© Глушкова Н. В., Никитин А. В., 2017