Ұшақ альтиметрінің жұмыс істеу принципі және конструкциясы

Атмосферадан тік ауа бағанасындағы қалыпты кесік F-ты белгілеп аламыз.

Осы бағананың табанындағы  ауа қысымын р*,ал біршама h  биіктіктігіндегі қысымды р деп белгілейміз. Егер осындай бағана ішіндегі қалыңдығы dhболатын ауа қабатын қарастырсақ,онда сол қабатқа әсер ететін қысым айырымы dp,осы қабат ішіндегі ауа массасымен өлшенеді:

Мұнда,р – қабат ішіндегі ауа тығыздығы.

Өрнектегі «минус» белгісі,биіктіктің оң өсіміне қысымның теріс өсуі сәйкес екендігін білдіреді(биіктіктің өсуімен қысым төмендейді).

94 км биіктікке дейін  газдың тығыздығы,қысымы және  температурасы арасында мынадай  тәуелділік бар екені белгілі: 

Мұнда, р – абсолют  қысым, Па; Rуд – үлесті газ тұрақтысы (Rуд = 287,05287 Дж/(кгК)); Т – Кельвин температурасы.

(4) өрнекке (5) өрнекті қойғаннан  кейін  мына түрге келтіреміз, немесе

оң жағын  gc-ке көбейткен және бөлгеннен кейін

(6) Өрнектің оң жағына (1)ші өрнекті есепке ала отырып  ауыстырым жасағанда алатынымыз,

(7) өрнекті біріктіру үшін  оның оң жағындағы Т-ны Н  арқылы өрнектейміз.Мұндай ауыстыруларды  Т-ның Н-тан тәуелділігібелгілі  бір функциялармен өрнектелетін атмосфераның кейбір бөліктеріне қолдануға болады.

Осы мақсатпен 1ші кестені  қолданамыз. Бұл кестеде ГОСТ 4401-73 сәйкес, диапазоны 0ден 80000м биіктікке  тән температурамен байланысты мағлұмат көрсетілген.

Кесте 1.1 0-ден 80 000 м-ге дейінгі биіктіктердегі Т-нын Н-тан тәуелділігі

№	Биіктік интервалы, м		Аралық ішіндегі температураның өзгеру мінезі	Температура интервалы. К		Темпера-тура градиенті р.
	Бастап	Дейін		Т-дан бастап.	Т-ға дейін..
	Н*	Н**				К/м
1	0	11000	Сызықтық заңына сәйкес түседі	288.15	216.65	-0,0065
2	11000	20000	Тұрақты	216.65	216.65	0.0000
3	20000	32000	Сызықтық заңына сәйкес өседі	216.65	228.65	0,0010
4	32000	47000	Дәл солай	228.65	270.65	0.0028
5	47000	51000	Тұрақты	270.65	270.65	0,0000
6	51000	71000	Сызықтық заңына сәйкес түседі	270.65	214.65	-0,0028
7	71000	80000	Дәл солай	271.65	196.65	-0,0020

 

1ші кесте табанынан  Т-ның Н-тан 2 типті тәуелділігін  көреміз:

Мұнда,Т* мен Н* - аралық басына жауап беретін температура және қысым.

(8) тәуелділігі В+0 болып  келетін 1, 3, 4, 6 және 7 аралықтары  үшін дұрыс,ал (9)В=0 болып келетін  2 және 5 аралықтары үшін дұрыс.

Егер (8)ді  (7)нің орнына қойып көрсек, бөлек айнымалылары бар дифференциалды өрнекті аламыз:

(10)шы өрнектің сол жағын  р*-дан р-ға дейін  өрнектеп,ал  оң жағын Н*-дан Н-ға дейін  өрнектеп келесі өрнекті аламыз,

Дәл солай (7)ші өрнекке (9) өрнегін  қоя отырып алатынымыз:

(11) және (12) өрнектері р-ға  Н-нан тәуелділік береді,және  соған қоса (11)шы өрнек

В+0 болып келетін аралықтары(1, 3, 4, 6,,7) үшін дұрыс,ал (12) өрнек В=0 болып  келетін аралықтары(2,5)  үшін дұрыс.Бұл  өрнектерді қолдану кезінде беріліп  отырған аралық үшін Н* және Т* орнына , кестеден алынған мәндерді қоямыз.Бірінші аралық үшін бастапқы қысым р*=101 325 Па = 760 мм рт. ст. тең.Осылайша,0-ден 11000 м-ге дейін р0 = 101 325 Па = 760 мм рт. ст.; Т0 = 288,15 К; В = - 0,0065 К/м;11 000-нан 20 000 м-ге дейін

р=22 632 Па = 169,754 мм рт. ст.; Т,, =216,65 К.

(11) және  (12) өрнектері  Н-ға қатысты былайша шешіледі:

 В+0 үшін

 В=0 үшін

(15) және  (16) формулаларынан  өлшенетін биіктік төрт көрсеткіштің  функциясы болып табылады

(17) H = f(p,p*,T.uВ).

 

Жоғарыда көрсетілгендерден, барометрлік әдіс р, р*, Т* және  В мәндері белгілі болғанда ұшу биіктігін кез келген деңгейге қатысты өлшей алады.

Р қысымын самолеттің өзінде абсолютті қысым манометрі арқылы өлшеуге болады. Егер басқа көрсеткіштерді (р, р*, Т*) тұрақты деп есептесек,онда ұшу биіктігі қысым бойынша анықталады

H=f (p)

Манометр шкаласы биіктік  өлшеміне қарай түзеледі.Мұндай құрал  барометрлік биіктікті өлшегіш  деп аталады.

(17)ші өрнектен,барометрлік биіктікті өлшегіш биіктікті құралды дәйектеу кезінде белгіленген қысым,температура(р* ,Т*) бойынша көрсетеді.Барометрлік биіктікті өлшегіштер қалыпты жағдай үшін р.=760 мм рт. ст. и Т*=288,15 К. 0-ден 11 км-ге дейінгі градиент те В=-0,0065 К/м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.1 ВБМ типті барометрлік механикалық биіктікті өлшеуіштер

 

ВБМ типті барометрлік биіктікті өлшеуіштер салыстырмалы биіктікке қатысты  ағымдағы мәнді өлшеуге және есептеуге арналған,сондай-ақ, атмосфералық қысымның шамасын орнату және есептеп шығару.

Биіктікті өлшеуіштер бір  конструкциялық базаны қолдана отырып зерттемеленген.

Механизмде үйкеліс әсерін азайту үшін өлшеуіш құрылғыға бекітілген вибратор бар.

       Биіктікті  есептеу километр есептеуіші  және екі тетігі бар айналма шкаласы арқылы жүзеге асырылады.

            Биіктікті өлшеуіштер үш түрлі  модификацияда шығарылады:шкала жарықтандырғышы қызыл,ақ-қызыл және ақ .

ВБМ-2 (шифр ВБМ-2Ф)  биіктікті  өлшеуіштің фут-қа сүйенген үлгісінде  биіктікті өлшеу жүз фут есептеуіші және арқылытетігі бар айналма шкаласы  арқылы жүзеге асырылады.Биіктікті өлшеуіште ақ кіріктірілген жарықтандыру бар.

 

Кесте 1.2 ВБМ типті барометрлік механикалық биіктікті өлшеуіштер

	ВБМ-1А	ВБМ-1	ВБМ-2 / ВНМ-2Ф	ВЬМ-3	ВБМ-Р
Өлшенетін биіктік, м фут	-500... 5000	-500... 10000	-500... 15000 -1600... 50000	0...30000	-500...30000
Қалыпты климаттық жағдайлардағы  өлшеудегі қателіктер, м:
Атмосфералық қысымды  өлшеу диапазоны	700... 1080 гПа				525-810 мм рт. ст.
Габариттік өлшемі, мм	85x85x190	85х85х190	85x85x240	85x85x190	65x65x160
Масса, кг	1,2	1,2	1,4	1,6	1,0
Электроқуат	+27 В, 1,5 Вт;5,5 В, 2,2 В А
Ерекшеліктер				Р3 электрлі шығысы	Кіші биіктікті хабарлаушы

 

ВБЭ-СВС электронды барометрлік  биіктікті өлшеуіш ЖК дисплейі бар  биіктікті өлшуіштердің жаңа заман  құрылғысы, өзіне биіктікті өлшеу  финкциясын,ауа сигналдары жүйесін  және биіктікті эшелондаудың синал  беру жүйесін қамтиды.

ЖК дисплей  механикалық  биіктікті өлшеуіштің беткі жағын  ұқсатады.Индикатор түсі таңдалған өлшем бірлік жүйесіне байланысты өзгереді.

Ауыстырым F түймешесін басу арқылы жүзеге ауыстырылады(индикатордың жасыл түсі метрикалық жүйеге ,ал қызғылт  сары түсі футтық жүйеге сәйкес келеді).

Биіктікті өлшеуіш RVSM талаптарын қанағаттандырады.

ЖКИ экранына төмендегі мағлұмат шығарылады:

• Барометрлік биіктікке қатысты ағымдағы мән
• Жер табанындағы атмосфералық қысым өлшемі Р3
• Эшелонға белгіленген биіктік
• Ұшу жайлы ескерту сигнал, 1000м биіктіктен төмен

        Эшелонның  биіктігінен 60-150 м –ге ауытқуы  туралы сигнал(құрылғы панеліндегі  жиектеме жылтылдағы  ).

    Эшелонның биіктігінен  150 м –ге ауытқуы туралы сигнал(құрылғы  панеліндегі жиектеме жылтылдағы  ).

 

Биіктік және жылдамдықтың ағымдағы мәндері (ВБЭ-2 биіктікті өлешеуіш үшін- тек қана абсолютті және қатысты  биіктік) және эшелонға белгіленген  биіктік жайлы мағлұмат борттық  жүйеге 32-разрядты код түрінде беріледі(ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75 (3 өзгеру) және ARINC 429.).

Борттық жүйеге  электрлік  сигналдар да беріледі:

• Эшелонның биіктігінен 150 м –ге ауытқуы туралы сигнал
• Эшелонның биіктігінен 150 м –ге ауытқыған зонаға самолеттің кіруі және белгілінген биіктіктен 60м-ге ауытқуға дейін шектелген зонадан шығуы(дауысты сигнализация қоса көрсетіледі)

 

Электорқуат қосылып тұрған кездегі биіктікті өлшеуіштің жөнділігі  жайлы

 

 

 

 

 

 

Кесте 1.3 Кiру ақпараты. Диапазон

Статикалыққысым. гПа	115,5...1074
Толыққысым, гПа	115,5...1150
Жердiңбедерiндегі қысым, гПа	577...1075
Тоқтату температурасы, °С	-60...+99
Шығу мәліметі	Диапазон	Қателік
Абсолютті биіктік (Набс), м	-503... 15240	±4,6 (Н=-503 болғанда) дейін ±24,4 (Н=15240 болғанда)
Қатысты биіктік (Нотн), м	0... 15240	±6,1 (Н=0 болғанда) дейін ±24.4 ( Н= 15240 болғанда)
Тiкжылдамдық(Vy), м/с	±102	5% немесе 0,15
(Vnp ) аспаптыжылдамдық.км/ч	55,5...832	±9,3 (V=55,5 болғанда) дейін 1.85 (V=832 болғанда)
(V ист ) Шынжылдамдық,км/ч	185...1108	±7,4
Сыртқыауаныңтемпературасы(Тн), °С	-99...+60	±1
Тоқтату температурасыТт), °С	-60...+99	±0,5
Толыққысым(Рп), гПа	115,5...1150	±1,7
(Рст ) Статикалыққысым,гПа	115,5...1074	±0,7
М мәні (М)	0,1-.-1,0
Эшелон биіктігі (Нэ), м	0... 15000
Электроқуат, В	+27
Габариттiөлшемдер, мм	85x85x235
Масса, кг	1,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.2 Электрондық барометрлiк биiктi өлшеуiш ВБЭ-СВС-М

Электронды биікті өлшеуіш  ВБЭ-СВС-М өзінде биіктікті өлшеуіштің функциясын,ауа сингалдары жүйесін  және биіктікті эшелондаудың сигнализация жүйесін қамтитын жаңа заман құрылғысы.

Есептеуіш индикатор ретінде  қаныққан  барлық түстерді қамтитын және оптикалық сипаттамлы матрицалы ЖКИ модулі қолданады.

Бұл модульдің қолданылуы келесідей жағдайлар тудырады:

• Ақпаратты көзбен шолуды қабылдауды жақсарту үшін және оның қате қабылдануы ықтималдығын азайту үшін есептеу кезінде әр түрлі түстерді қолдану
• Экранға ақпаратты футты немесе метрикалық өлшеу жүйесінде шығару
• Есептеу режимдерін ауыстыру және қажетті информацияны ыңғайлы орналастырылған түймешелер арқылы енгізу
• Кез келген механикалық немесе электормеханикалық биіктікті өлшеуіштің беткі панелін пилотқа түсінікті түрде шығару
• Көзге көрінетін суретке көпфункционалды авиациялық индикаторлаға тән   қосымша ақпарат элементтерін шығару. Дәлдік сипаттамалар RVSM таоаптарына сай келеді.

 

     Электорқуат тізбегі бойынша,шығытан электрлік сигналдар және габаритті сипаттамалары бойынша құрылғы ВБЭ-СВС биіктікті өлшеуішке ұқсас және ARINC 429 және 706 кепілдемесіне сәйкес келеді.

 

 

 

 

 

1.3.3 Барометрлік биіктікті өлшегіштердің сезімтал элементтері. Кремниден жасалған қысым датчиктері.

       Барометрлік биіктікті өлшеуіштер әуе ұшуда ұзақтан бері қолданылады.Бастапқы кезде бұл құрылғының сезімтал элементтері ретінде металл анероидты қораптар қолданылды және сол себепті құралдар ауыр болды.Тетікті индикаторлы  құралдар  дәлдігі аз,температура әсерін есепке ала алмайтын және  икемдеуге қиын болды.

Микросистемалы техниканың пайда болуымен құрылғы массасы  мен габариттері кішірейді және жоғарыда айтылып өткен мәселелерді  шешкен кремнилы қысым датчиктертері  ойлап табылды.

 

Екі тетікті биіктікті  өлшеуіштер ВД-10, ВД-17, ВД-20 қарастырайық.Барлығы бірдей схема бойынша құрастырылған және бір бірінен өлшеу диапазоны бойынша ерекшеленеді.

Сезімтал элемент,ауыстырып-көбейткіш  механизмі,индикаторлы бөлім,бастапқы қысымды орнату механизмі,герметикалық тұрқы  биіктікті өлшегіштің негізгі  түйіндері болып табылады. ВД-17,ВД-20 биіктікті өлшегіштердің сыртқы тұрқы және кинематикалық үлгілері  1.4-1.5 суретте көрсетілген. Құралдың сезімтал элементі ретінде екі қораптан тұратын анероидты блок қолданылған 1 .