Статическая система Пито

редактировать

A Статическая система Пито - это система чувствительных к давлению инструментов, которая чаще всего используется в авиации для определения воздушной скорости, числа Маха, высоты и тренда высоты. Статическая система Пито обычно состоит из трубки Пито, статического порта и статических инструментов Пито. К другим приборам, которые могут быть подключены, относятся компьютеры данных о воздухе, регистраторы полетных данных, датчики высоты, контроллеры герметизации кабины и различные переключатели воздушной скорости. Ошибки в показаниях статической системы Пито могут быть чрезвычайно опасными, поскольку информация, полученная от статической системы Пито, например, высота, потенциально критична для безопасности. Несколько катастроф коммерческих авиакомпаний были связаны с отказом статической системы Пито.

Схема статической системы Пито, включая трубку Пито, статические приборы Пито и статический порт

Содержание

  • 1 Статическое состояние Пито давление
    • 1.1 Давление Пито
    • 1.2 Статическое давление
    • 1.3 Многократное давление
  • 2 Статический прибор Пито
    • 2.1 Индикатор воздушной скорости
    • 2.2 Альтиметр
    • 2.3 Махметр
    • 2.4 Индикатор вертикальной скорости
  • 3 Статические ошибки Пито
    • 3.1 Неисправности системы
      • 3.1.1 Заблокирована трубка Пито
      • 3.1.2 Заблокирован статический порт
    • 3.2 Внутренние ошибки
      • 3.2.1 Ошибки положения
      • 3.2.2 Ошибки запаздывания
  • 4 Бедствия, связанные со статикой Пито
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Статическое давление Пито

Примеры трубки Пито, статическая трубка и статическая трубка Пито. Статические порты, установленные на пассажирском авиалайнере Airbus A330.

Система приборов статического давления Пито использует принцип градиента давления воздуха. Он работает путем измерения давления или разницы давлений и использования этих значений для оценки скорости и высоты. Это давление можно измерить либо на статическом порте (статическое давление), либо на трубке Пито (давление Пито). Статическое давление используется во всех измерениях, а давление Пито используется только для определения воздушной скорости.

Давление Пито

давление Пито получается из трубки Пито. Давление Пито является мерой давления набегающего воздуха (давления воздуха, создаваемого движением транспортного средства или нагнетания воздуха в трубу), которое в идеальных условиях равно давлению торможения, также называемое общим давлением. Трубка Пито чаще всего расположена на крыле или передней части самолета, обращенной вперед, где ее отверстие подвергается воздействию относительного ветра. Размещая трубку Пито в таком месте, можно более точно измерить давление набегающего воздуха, так как оно будет меньше искажаться конструкцией самолета. Когда воздушная скорость увеличивается, давление набегающего воздуха увеличивается, что можно преобразовать с помощью индикатора воздушной скорости.

Статическое давление

Статическое давление достигается через статический порт. Статический порт чаще всего представляет собой установленное заподлицо отверстие в фюзеляже летательного аппарата и располагается там, где он может получить доступ к воздушному потоку в относительно ненарушенной зоне. У некоторых самолетов может быть один статический порт, а у других - более одного. В ситуациях, когда самолет имеет более одного статического порта, они обычно расположены на каждой стороне фюзеляжа. При таком расположении можно измерить среднее давление, что позволяет получать более точные показания в конкретных полетных ситуациях. Альтернативный статический порт может быть расположен внутри салона самолета в качестве резервного на случай блокировки внешнего статического порта (ов). Статическая трубка Пито эффективно объединяет статические порты в датчик Пито. Он включает в себя вторую коаксиальную трубку (или трубки) с отверстиями для отбора проб на сторонах зонда, за пределами прямого воздушного потока, для измерения статического давления. Когда самолет набирает высоту, статическое давление уменьшается.

Множественное давление

Некоторые статические системы Пито включают в себя одиночные датчики, которые содержат несколько портов для передачи давления, которые позволяют определять давление воздуха, угол атаки и угол бокового скольжения. В зависимости от конструкции такие датчики данных воздуха могут называться датчиками данных воздуха с 5 или 7 отверстиями. Для определения угла атаки и угла бокового скольжения можно использовать методы измерения перепада давления.

Статический прибор Пито

Диаграмма индикатора воздушной скорости, показывающая источники давления как из трубки Пито, так и из статического порта.

Статическая система Пито получает значения давления для интерпретации с помощью статических приборов Пито. В приведенных ниже пояснениях поясняются традиционные механические приборы, однако многие современные летательные аппараты используют компьютер данных с воздуха (ADC) для расчета воздушной скорости, скорости набора высоты, высоты и числа Маха. В некоторых самолетах два АЦП получают полное и статическое давление от независимых трубок Пито и статических портов, а компьютер полетных данных самолета сравнивает информацию с обоих компьютеров и сравнивает их друг с другом. Существуют также «резервные инструменты», которые представляют собой резервные пневматические инструменты, используемые в случае проблем с основными инструментами.

Индикатор воздушной скорости

Индикатор воздушной скорости подключен как к источнику Пито, так и к источнику статического давления. Разница между давлением Пито и статическим давлением называется динамическим давлением. Чем больше динамическое давление, тем выше сообщаемая воздушная скорость. Традиционный механический индикатор воздушной скорости содержит диафрагму давления, соединенную с трубкой Пито. Кожух вокруг диафрагмы воздухонепроницаем и имеет выход к статическому порту. Чем выше скорость, тем выше давление плунжера, тем большее давление оказывается на диафрагму и тем больше движение стрелки через механическую связь.

Анероидная пластина высотомера

Альтиметр

Давление высотомер, также известный как барометрический высотомер, используется для определения изменений атмосферного давления, которые происходят при изменении высоты самолета. Перед полетом высотомеры давления должны быть откалиброваны, чтобы регистрировать давление как высоту над уровнем моря. Корпус высотомера герметичен и имеет вентиляционное отверстие для статического порта. Внутри прибора находится герметичный барометр-анероид. По мере снижения давления в корпусе внутренний барометр расширяется, что механически переводится в определение высоты. Обратное верно при спуске с большей высоты на меньшую.

Махметр

Самолет, предназначенный для работы на околозвуковых или сверхзвуковых скоростях, будет включать в себя измеритель скорости. Махметр используется для отображения отношения истинной воздушной скорости к скорости звука. Большинство сверхзвуковых самолетов ограничены максимальным числом Маха, которое они могут летать, что известно как «предел Маха». Число Маха отображается на счетчике в виде десятичной дроби .

Индикатор вертикальной скорости

Индикатор вертикальной скорости

Вариометр, также известный как индикатор вертикальной скорости (VSI) или индикатор вертикальной скорости (VVI) - это статический прибор Пито, используемый для определения того, летит ли самолет в горизонтальном полете. Вертикальная скорость, в частности, показывает скорость набора высоты или скорость снижения, которая измеряется в футах в минуту или метрах в секунду. Вертикальная скорость измеряется посредством механической связи с диафрагмой, расположенной внутри прибора. Область, окружающая диафрагму, отводится к статическому порту через калиброванную утечку (которая также может быть известна как «ограниченный диффузор»). Когда летательный аппарат начинает набирать высоту, диафрагма начинает сокращаться со скоростью, превышающей скорость откалиброванной утечки, в результате чего стрелка показывает положительную вертикальную скорость. Обратная ситуация наблюдается при снижении самолета. Калиброванная утечка варьируется от модели к модели, но среднее время, за которое диафрагма выравнивает давление, составляет от 6 до 9 секунд.

Статические ошибки Пито

Есть несколько ситуаций, которые могут повлиять на точность пито-статических инструментов. Некоторые из них связаны с отказами самой системы статики Пито, которые могут быть классифицированы как «сбои системы», тогда как другие являются результатом неправильного размещения инструмента или других факторов окружающей среды, которые могут быть классифицированы как «внутренние ошибки».

Неисправности системы

Заблокирована трубка Пито

Заблокирована трубка Пито - это проблема статического электричества Пито, которая влияет только на индикаторы воздушной скорости. Заблокированная трубка Пито приведет к тому, что индикатор воздушной скорости будет регистрировать увеличение воздушной скорости, когда самолет набирает высоту, даже если фактическая воздушная скорость постоянна. (Пока дренажное отверстие также заблокировано, поскольку в противном случае давление воздуха могло бы вытечь в атмосферу.) Это вызвано тем, что давление в системе Пито остается постоянным, когда атмосферное давление (и статическое давление ) уменьшаются. И наоборот, индикатор воздушной скорости будет показывать уменьшение воздушной скорости при снижении самолета. Трубка Пито может забиваться льдом, водой, насекомыми или другими препятствиями. По этой причине авиационные регулирующие органы, такие как Федеральное управление гражданской авиации (FAA) США, рекомендуют проверять трубку Пито на наличие препятствий перед любым полетом. Чтобы предотвратить обледенение, многие трубки Пито оснащены нагревательным элементом. Нагреваемая трубка Пито требуется на всех самолетах , сертифицированных для полетов по приборам, кроме самолетов, сертифицированных как экспериментальные любительские.

Заблокированный статический порт

A заблокированный статический порт - более серьезная ситуация, потому что он влияет на все статические приборы Пито. Одна из наиболее частых причин заблокированного статического иллюминатора - обледенение планера. Заблокированный статический порт приведет к зависанию высотомера на постоянном значении - высоте, на которой статический порт был заблокирован. Индикатор вертикальной скорости покажет ноль и не изменится вообще, даже если вертикальная скорость увеличивается или уменьшается. Индикатор воздушной скорости устранит ошибку, которая возникает при засорении трубки Пито, и приведет к тому, что воздушная скорость будет считываться меньше, чем она есть на самом деле, когда самолет набирает высоту. Когда самолет снижается, скорость полета будет завышена. В большинстве самолетов с негерметичными кабинами доступен альтернативный источник статического электричества, который можно выбрать в кабине.

Собственные ошибки

Собственные ошибки могут быть разделены на несколько категорий, каждая из которых влияет на разные приборы. Ошибки плотности влияют на приборы, измеряющие скорость и высоту полета. Этот тип ошибки вызван колебаниями давления и температуры в атмосфере. Ошибка сжимаемости может возникнуть из-за того, что ударное давление заставит воздух сжиматься в трубке Пито. На стандартной высоте давления на уровне моря уравнение калибровки (см. откалиброванная воздушная скорость ) правильно учитывает сжатие, поэтому ошибки сжимаемости на уровне моря нет. На больших высотах сжатие не учитывается правильно, и прибор будет показывать более эквивалентную воздушную скорость. Поправку можно получить из диаграммы. Ошибка сжимаемости становится значительной на высотах выше 10 000 футов (3 000 м) и при скорости полета более 200 узлов (370 км / ч). Гистерезис - это ошибка, вызванная механическими свойствами анероидных капсул, расположенных внутри инструментов. Эти капсулы, используемые для определения разницы давлений, обладают физическими свойствами, которые сопротивляются изменениям, сохраняя заданную форму, даже если внешние силы могли измениться. Ошибки реверсирования вызваны ложным показанием статического давления. Это ложное показание может быть вызвано аномально большими изменениями тангажа самолета. Сильное изменение высоты тона вызовет мгновенное движение в противоположном направлении. Ошибки реверса в первую очередь влияют на высотомеры и индикаторы вертикальной скорости.

Ошибки определения местоположения

Другой класс внутренних ошибок - это ошибка положения. Ошибка позиционирования возникает из-за того, что статическое давление самолета отличается от давления воздуха на удалении от самолета. Эта ошибка вызвана тем, что воздух проходит мимо статического порта со скоростью, отличной от истинной скорости самолета. Ошибки позиционирования могут приводить к положительным или отрицательным ошибкам в зависимости от одного из нескольких факторов. Эти факторы включают воздушную скорость, угол атаки, вес самолета, ускорение, конфигурацию самолета и, в случае вертолетов, поток несущего винта. Есть две категории ошибок положения: «фиксированные ошибки» и «переменные ошибки». Исправленные ошибки определяются как ошибки, характерные для конкретной модели самолета. Переменные ошибки вызваны внешними факторами, такими как деформированные панели, препятствующие потоку воздуха, или особыми ситуациями, которые могут перегрузить самолет.

Ошибки запаздывания

Ошибки запаздывания вызваны тем, что любые изменения в статическом или динамическом давлении вне самолета требуется определенное количество времени, чтобы пройти по трубопроводу и повлиять на показания датчиков. Этот тип погрешности зависит от длины и диаметра трубки, а также от объема внутри манометров. Ошибка запаздывания значительна только во время изменения воздушной скорости или высоты. Это не проблема для устойчивого горизонтального полета.

Катастрофы, связанные со статикой Пито

  • 1 декабря 1974 г. - рейс 6231 авиакомпании Northwest Airlines, самолет Boeing 727, разбился к северо-западу от John F. Kennedy International. Аэропорт во время набора высоты по пути в международный аэропорт Буффало Ниагара из-за блокировки трубок Пито из-за атмосферного обледенения.
  • 6 февраля 1996 г. - рейс Birgenair 301 потерпел крушение в море вскоре после взлета из-за неправильных показаний индикатора воздушной скорости. Предполагаемая причина - заблокированная трубка Пито (это так и не было подтверждено, так как место крушения самолета не было восстановлено).
  • 2 октября 1996 г. - рейс 603 Aeroperú разбился из-за блокировки статических портов. Статические порты на левой стороне самолета были заклеены, пока самолет чистили и смазывали воском. После завершения работы лента не была удалена.
  • 23 февраля 2008 г. - бомбардировщик B-2 разбился на Гуаме из-за попадания влаги на датчики.
  • 1 июня 2009 г. - Французский орган по безопасности полетов BEA заявил, что обледенение трубки Пито было одной из причин крушения самолета Air France, рейс 447.

См. Также

Справочная информация

  • Lawford. Дж. А. и Ниппресс К. Р. (1983). Калибровка систем передачи данных по воздуху и датчиков направления потока (AGARD AG-300 - Vol.1, AGARD Flight Test Techniques Series; R. W. Borek, ed.). Доступ через Spaceagecontrol.com (PDF). Проверено 25 апреля 2008 г.
  • Кьелгаард, Скотт О. (1988), Теоретический вывод и методика калибровки пятилучевого зонда с полусферическим наконечником (Технический меморандум НАСА 4047).

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 07:02:57
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте