Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Пито-статическая система представляет собой систему чувствительных к давлению инструментов , которые наиболее часто используются в авиации для определения воздушного судна в воздушной скорости , числа Маха , высоту и высоту тенденции . Система статики Пито обычно состоит из трубки Пито , статического порта и инструментов статики Пито. [1] К другим приборам, которые могут быть подключены, относятся компьютеры данных о воздухе , регистраторы полетных данных , датчики высоты, герметизация кабины.контроллеры 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 системы пито-статики. [2]

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

Пито-статическое давление [ править ]

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

Пито-статическая система приборов использует принцип градиента давления воздуха . Он работает путем измерения давления или разницы давлений и использования этих значений для оценки скорости и высоты. [1] 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 [ править ]

Давление Пито получается из трубки Пито . Давление Пито - это мера давления воздуха в штоке ( давление воздуха, создаваемое движением транспортного средства или врезанием воздуха в трубу), которое в идеальных условиях равно давлению застоя , также называемому общим давлением. Трубка Пито чаще всего расположена на крыле или передней части самолета, обращенной вперед, где ее отверстие подвергается воздействию относительного ветра . [1] Помещая трубку Пито в такое место, давление набегающего воздуха измеряется более точно, так как оно будет меньше искажаться конструкцией самолета. Когда воздушная скорость увеличивается, давление набегающего воздуха увеличивается, что может быть переведеноуказатель скорости полета . [1]

Статическое давление [ править ]

Статическое давление достигается через статический порт. Статический порт чаще всего представляет собой отверстие для скрытой установки в фюзеляже самолета и располагается там, где он может получить доступ к воздушному потоку в относительно ненарушенной зоне. [1] Некоторые самолеты могут иметь один статический порт, а другие - более одного. В ситуациях, когда самолет имеет более одного статического порта, обычно они расположены на каждой стороне фюзеляжа. При таком расположении можно измерить среднее давление, что позволяет получать более точные показания в конкретных полетных ситуациях. [1] 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 снижается.

Многократное давление [ править ]

Некоторые статические системы Пито включают в себя одиночные датчики, которые содержат несколько портов для передачи давления, которые позволяют измерять 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.

Пито-статический инструмент [ править ]

Диаграмма индикатора воздушной скорости, показывающая источники давления от трубки Пито и статического порта

Система статики Пито получает значения давления для интерпретации с помощью приборов статики Пито. В приведенных ниже пояснениях поясняются традиционные механические приборы, однако многие современные летательные аппараты используют компьютер с данными о воздухе (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 [ править ]

Основная статья: 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 напорную диафрагму , соединенную с трубкой Пито. Кожух вокруг диафрагмы герметичен и имеет выход к статическому порту. Чем выше скорость, тем выше давление поршня, тем большее давление оказывается на диафрагму и тем больше перемещение иглы через механическое соединение. [3]

Анероидная пластина высотомера

Альтиметр [ править ]

Основная статья: Альтиметр

Барометрический альтиметр, также известный как барометрический альтиметр, используется для определения изменений давления воздуха, возникающих при изменении высоты самолета. [3] Высотомеры давления должны быть откалиброваны перед полетом, чтобы регистрировать давление как высоту над уровнем моря. Корпус высотомера герметичен и имеет вентиляционное отверстие для статического порта. Внутри прибора находится герметичный барометр-анероид . При понижении давления в футляре внутренний барометр расширяется, что механически переводится в определение высоты. Обратное верно при спуске с большей высоты на меньшую. [3]

Махметр [ править ]

Основная статья: Махметр

Самолет, предназначенный для работы на околозвуковых или сверхзвуковых скоростях, будет включать в себя измеритель мощности. 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 махометре в виде десятичной дроби . [3]

Индикатор вертикальной скорости

Индикатор вертикальной скорости [ править ]

Основная статья: Вариометр

Вариометр , известный также как индикатор вертикальной скорости (VSI) или вертикальный индикатор скорости (VVI), является Пито статическим инструментом , используемым для определения того, самолет летит в горизонтальном полют. [4] Вертикальная скорость, в частности, показывает скорость набора высоты или скорость снижения, которая измеряется в футах в минуту или метрах в секунду. [4] Вертикальная скорость измеряется посредством механического соединения с диафрагмой, расположенной внутри прибора. Область, окружающая диафрагму, отводится к статическому порту через калиброванную утечку (которая также может быть известна как «ограниченный диффузор»). [3] 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. [3] Калиброванная утечка варьируется от модели к модели, но среднее время, за которое диафрагма уравновешивает давление, составляет от 6 до 9 секунд. [3]

Пито-статические ошибки [ править ]

Есть несколько ситуаций, которые могут повлиять на точность статических инструментов Пито. Некоторые из них связаны с отказами самой системы статики Пито, которые можно классифицировать как «сбои системы», тогда как другие являются результатом неправильного размещения инструмента или других факторов окружающей среды, которые могут быть классифицированы как «внутренние ошибки». [5]

Системные сбои [ править ]

Заблокирована трубка Пито [ править ]

Заблокированная трубка Пито - это проблема со статикой Пито, которая влияет только на показатели воздушной скорости. [5] Заблокированная трубка Пито приведет к тому, что индикатор воздушной скорости будет регистрировать увеличение воздушной скорости при наборе высоты, 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 ) уменьшается. И наоборот, индикатор воздушной скорости будет показывать уменьшение воздушной скорости при снижении самолета. Трубка Пито может забиваться льдом, водой, насекомыми или другими препятствиями. [5] По этой причине авиационные регулирующие органы, такие как СШАФедеральное управление гражданской авиации (FAA) рекомендует проверять трубку Пито на наличие препятствий перед любым полетом. [4] Для предотвращения обледенения многие трубки Пито снабжены нагревательным элементом. Нагреваемая трубка Пито требуется на всех самолетах, сертифицированных для полетов по приборам, за исключением самолетов, сертифицированных как экспериментальные любительские. [5]

Заблокированный статический порт [ править ]

Заблокированный статический порт - более серьезная ситуация, потому что он влияет на все статические инструменты Пито. [5] Одной из наиболее частых причин заблокированного статического порта является 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 из кабины.. [5]

Внутренние ошибки [ править ]

Внутренние ошибки могут быть разделены на несколько категорий, каждая из которых влияет на разные инструменты. 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. Калиброванная воздушная скорость ) правильно учитывает сжатие, поэтому на уровне моря нет ошибки сжимаемости. На больших высотах сжатие не учитывается правильно, и прибор будет показывать скорость, превышающую 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 разворотавызваны ложным показанием статического давления. Это ложное показание может быть вызвано аномально большими изменениями тангажа самолета. Большое изменение высоты звука вызовет мгновенное движение в противоположном направлении. Ошибки разворота в первую очередь влияют на высотомеры и индикаторы вертикальной скорости. [5]

Ошибки положения [ править ]

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 воздушной 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 несущих винтов . [5] 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. [5]

Ошибки лага [ править ]

Ошибки запаздывания вызваны тем фактом, что любые изменения статического или динамического давления вне самолета требуют конечного количества времени, чтобы пройти по трубопроводу и повлиять на манометры. Этот тип ошибки зависит от длины и диаметра трубки, а также от объема внутри манометров. [6] Ошибка запаздывания значительна только во время изменения воздушной скорости или высоты. Это не проблема для устойчивого горизонтального полета.

Катастрофы, связанные со статикой Пито [ править ]

  • 1 декабря 1974 - Northwest Airlines рейс 6231 , Boeing 727 , разбился на северо - запад от международного аэропорта Джона Ф. Кеннеди во время восхождения на пути в международный аэропорт Буффало Ниагара из - за закупорки трубок Пито по атмосферным обледенением .
  • 6 февраля 1996 г. - рейс 301 авиакомпании Birgenair потерпел крушение в море вскоре после взлета из-за неправильных показаний индикатора скорости. Предполагаемая причина - заблокированная трубка Пито (это не было подтверждено, поскольку место крушения самолета не было обнаружено). [7]
  • 2 октября 1996 года - рейс 603 Aeroperú разбился из-за блокировки статических портов. Статические порты на левой стороне самолета были заклеены, пока самолет чистили и смазывали воском. После того, как работа была сделана, лента не снималась. [8]
  • 23 февраля 2008 г. - крушение бомбардировщика B-2 на Гуаме из-за попадания влаги на датчики. [9]
  • 1 июня 2009 г. - Французское агентство по безопасности полетов BEA заявило, что обледенение трубки Пито стало одной из причин крушения рейса 447 авиакомпании Air France . [10]

См. Также [ править ]

  • Бум данных о воздухе
  • Инерциальный эталонный блок данных о воздухе
  • Рейс 2553 Austral Líneas Aéreas
  • Ошибка положения

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Willits, Pat, ed. (2004) [1997]. Guided Flight Discovery - Частный пилот . Аббат, Майк Кейли, Лиз. Джеппесен Сандерсон. С. 2–48–2–53. ISBN 0-88487-333-1.
  2. ↑ Эванс, Дэвид (1 мая 2004 г.). «Безопасность: техническое обслуживание снафу со статическими портами» . Журнал авионики . Проверено 26 июня 2017 .
  3. ^ a b c d e f g «Статические инструменты Пито - Уровень 3 - Статические инструменты Пито» . allstar.fiu.edu . Проверено 7 января 2007 .
  4. ^ a b c «Пилотное руководство - главы с 6 по 9» (PDF) . FAA . Архивировано из оригинального ( PDF ) 06 января 2007 года . Проверено 7 января 2007 .
  5. ^ a b c d e f g h i «Летные приборы - Уровень 3 - Статическая система Пито и инструменты» . allstar.fiu.edu . Проверено 7 января 2007 .
  6. ^ Грейси, Уильям. 1981. Измерение скорости и высоты самолета. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. ISBN 0-471-08511-1 . п. 8. 
  7. ^ "Описание аварии самолета ASN Boeing 757-225 TC-GEN - Пуэрто Плата, Доминиканская Республика" . Aviation-safety.net . Проверено 7 января 2007 .
  8. ^ "База данных CVR - 2 октября 1996 - Aeroperu 603" . tailstrike.co . Проверено 7 января 2007 .
  9. ^ "Мир ВВС: Выявлена ​​причина крушения B-2" , Журнал AIR FORCE , июль 2008 г., Vol. 91, №7, стр. 16–17.
  10. ^ "Недостатки обучения, обнаруженные в отчете об аварии Рио-Париж" . Рейтер. 5 июля 2012 . Проверено 5 октября 2012 года .
  • Лоуфорд. JA и Nippress, KR (1983). Калибровка систем передачи данных по воздуху и датчиков направления потока (AGARD AG-300 - Vol.1, AGARD Flight Test Techniques Series; RW Borek, ed.). Доступ через Spaceagecontrol.com (PDF). Проверено 25 апреля 2008 г.
  • Кьелгаард, Скотт О. (1988), Теоретический вывод и методика калибровки зонда с пятью отверстиями с полусферическим наконечником (Технический меморандум НАСА 4047).

Внешние ссылки [ править ]

  • Симулятор Пито-Статической системы на основе Macromedia Flash 8