DEFINICE ZÁKLADNÍCH LETOVÝCH A PILOTÁŽNĚ NAVIGAČNÍCH VELIČIN y y g v H y x x v vodorovná rovina H z z z x g vodorovná rovina vztažné úrovně Z J V S z g
MĚŘENÍ VÝŠKY LETU DEFINICE VÝŠEK METODY MĚŘENÍ VÝŠEKY LETU 1. Barometrická metoda všechny výšky vyjma skutečné H s 2. Elektrická pouze skutečnou H s 3. Inerciální relativní výšku H r zpravidla k místu startu _ 4. Optická kontrola výškoměru H s 5. Parametrická vyhodnocení hustoty vzduchu pomocí útlumu záření pro velké výšky H a
MEZINÁRODNÍ STANDARDNÍ ATMOSFÉRA MSA absolutní tlak vzduchu p o = 101325 Pa = 1013.25 mb = 29,921 in Hg = 760 tor teplota vzduchu T 0 = 15 C = 288,15 K hustota vzduchu 0 = 1,2250 kg m -3 gravitační zrychlení g 0 = 9,80665 m s -2 měrná tíha vzduchu 0 = 0.g 0 = 12,013 kg m -2 s -2 rychlost zvuku v z0 = 340,294 m s 1 univerzální plynová konstanta R p = 8314,32 J K -1 kmol -1 Poissonova konstanta = 1,4 molekulová váha vzduchu M v = 28,9644 kg kmol -1 Závislost teploty na výšce T(H) = T 0 + t H t = - 6,5.10-3 K /m = - 1,98 K/1000 ft pro výšky 0 až 11km (36 091 ft) t = 0 pro výšky 11 až 20 km (65 618 ft) t = + 1.10-3 K/ m = + 0,3046 K/1000 ft pro výšky 20 až 32 km (104 992 ft) v Rychlost šíření zvuku z R M p v T R m T 20, 046 R m = R p /M v = 287,05287 J kg -1 K -1 měrná plynová konstanta pro vzduch T m s 1,K
Vertical profile of the temperature ISA model The ISA sea level pressure is 1013.25 hpa, which equals 14.7psi, 29.9 inhg. Aircraft and Spacecraft Instrumentation ZS 2010/2011
BAROMETRICKÁ METODA ZÁKLADNÍ VZTAHY T p H p 0 ( ) (0) T0 τ H 1 Rt H Rt T 0 p(0) 1 τ p( H ) H je výška měřená od vztažné úrovně odpovídající tlaku p(0) [m], p(0) a p(h) jsou tlaky vzduchu v nulové výšce a ve výšce H, udané ve stejných jednotkách, T 0 = 288,15 K je absolutní teplota v nulové výšce standardní atmosféry, τ = - 6,5 10-3 K m -1 je koeficient teplotní závislosti do výšky 11 km, R = 29,271 m K -1 je upravená plynová konstanta pro vzduch. Pro výšky 0 až 11 km 5 5, 2559 p( H) p 0 1 2,2558. 10 H H je výška [ m ], p(0) a p(h) jsou tlaky vzduchu v nulové výšce a ve výšce H, zadané ve stejných jednotkách. H 44,33.10 3 1 p( H ) p(0) 0,19026
PRINCIP A KONSTRUKCE BAROMETRICKÉHO VÝŠKOMĚRU Základní uspořádání Konstrukce dvouručkového výškoměru 5 10 1 2 9 11 p H 12 13 1. Vzduchotěsné pouzdro přístroje 2. Vakuovaná barometrická krabice vertikální průhyb se mění v závislosti na absolutním tlaku vzduchu p H 5. Převod výchylky krabice na pohyb ruček 9. Ručky údaje výšky 10. Pevná stupnice výšek 11. Knoflík pro nastavení vztažné úrovně tlaku 12. Převod pro vertikální pohyb krabice 13. Pohyblivá stupnice pro odečet tlaků
BAROMETRICKÝ VÝŠKOMĚR S RUČKOU A BUBÍNKEM převod pro nastavení vztažného tlaku kloubový převod Nastavení vztažného tlaku Ručka Zubový převod Stupnice výšky s průzory Krabice Kloubový převod Číslicová stupnice výšky Ukazatele vztažného tlaku
BAROMETRICKÝ SERVOVÝŠKOMŘ indukčnostní převodník aneroidní krabice výstup napájení vačka zesilovač motor reduktor bubínkový ukazatel výšky ručkový ukazatel výšky základna Šnekový převod el. signál výšky teplotní kompenzace reduktor Nastavení p 0
BLOKOVÉ SCHÉMA SERVOVÝŠKOMĚRU p Hv Barometrická krabice Indukčnostní snímač Zesilovač Ručka Výška H jemná Motor Bubínkový ukazatel Výška H hrubá Vačkový mechanismus Reduktor Bubínkový ukazatel p 0 Údaj p 0 Nastavení p 0
9 2 1 6 7 3 4 8 5 Výškoměr LUN 1125 - tříručkové provedení 1-1- otvory pro upevnění výškoměru na palubní desku 2 - pevná stupnice výšek 3 - malá ručka pro odečet výšky s rozsahem 10 000 feet na 360 4 - pohyblivá stupnice pro nastavení vztažné úrovně tlaku, cejchovaná v in Hg 5 - velká ručka pro odečet výšky s rozsahem 1000 feet na 360 6 - velká terčíková ručka s šipkou pro odečet výšky s rozsahem 100 000 feet na 360 7 - pohyblivá stupnice pro nastavení vztažné úrovně tlaku, cejchovaná v milibarech 8 - knoflík pro nastavení úrovně vztažného tlaku p 0, jejíž hodnota se odečítá na stupnici 4 a 7. 9 ručka s odečtem 10 000 feet na dílek
2 1 6 8 3 7 4 9 5 Výškoměr LUN 1125 ručka - bubínek
Altimeter gauges Three pointer altimeter Drum type altimeter Aircraft and Spacecraft Instrumentation ZS 2010/2011
MĚŘENÍ VZDUŠNÉ RYCHLOSTI - PRINCIP p H,v, H p 1,v 1, 1 Pitot-statická sonda 6 9 B A 1 2 3 4 5 p H 8 1 - vstup celkového tlaku 2 - válcové těleso 3 - otvory pro snímání statického tlaku p H 5 - vedení celkového tlaku p c 6 - vedení statického tlaku p H 7 - tlakoměrná krabice 8 - stupnice rychloměru 9 - pouzdro přístroje P cn 7 Nestlačitelné prostředí Stlačitelné prostředí v 0 2 p c0n 0 p 0 2 p d0n 0 v 0 2 1 p 0 0 p p d 0 1 1 1
ZÁVISLOST CELKOVÉHO TLAKU NA VZDUŠNÉ RYCHLOSTI p [ mb] 8000 6000 p c0 stla čitelné prost ředí 4000 2000 p c0n nestla čitelné prost ředí p 0 = 1013,25mb v 0 [km /hod ] 0 500 1000 1500 2000 2500
MĚŘENÍ KALIBROVANÉ A PRAVÉ VZDUŠNÉ RYCHLOSTI p c p H Diferenční Stupnice rychlostí krabice Kalibr.rychlost p H rychlost Převod Převod v 0 v 0 Převod v 0 v Skutečná rychlost výstupní táhlo Šroubky pro nastavení zdvihu krabice pružina nosník diferenční krabice p H Vakuovaná krabice p c p H
MĚŘENÍ KALIBROVANÉ A PRAVÉ VZDUŠNÉ RYCHLOSTI 5 6 3 p c 4 2 1
Machmeter Aircraft and Spacecraft Instrumentation ZS 2010/2011
UKAZOVACÍ ČÁST RYCHLOMĚRŮ - MACHMETRŮ Rychloměr machmetr LUN 1170. Rychloměr machmetr Thommen 5C55.
USPOŘÁDÁNÍ KŘIDÉLKOVÉHO VARIOMETRU štěrbina pro vyrovnání tlaků stoupá otočné křidélko + v - v direktivní pružina pružinka 0 klesá vstup statického tlaku p H p o nádoba se vztažným tlakem p o
USPOŘÁDÁNÍ VARIOMETRU S DIFERENČNÍ KRABICÍ p H p H kapilára p o stoupá 0 táhlo hrabice p o klesá diferenční krabice
KONSTRUKCE VARIOMETRU S DIFERENČNÍ KRABICÍ 9 5 10 6 1 2 7 8 12 3 4 11 15 14 13
UKAZOVACÍ ČÁST VARIOMETRŮ Variometr Thommen 4A16. Variometr Mikrotechna LUN 1144.
SIGNALIZACE PÁDOVÉHO VAROVÁNÍ klapičkový snímač pádového varování 2 1 tlakový snímač pádového varování výstup tlaku
UMÍSTĚNÍ SNÍMAČŮ AEROMETRICKÝCH VELIČIN NA LETADLE Speciální sonda pro měření celkové teploty C vzduchu T C snímač úhlu náběhu α s pohyblivým křidélkem Pitotova sonda pro snímání tlaku p C Otvory statického tlaku p H Snímač úhlu náběhu α Snímač teploty vnějšího vzduchu T C Otvory pro snímání statického tlaku p H Pitotova sonda pro snímání celkového tlaku p C
ZÁKLADNÍ USPOŘÁDÁNÍ PITOTOVY TRUBICE směr letu vstup celkového tlaku p C vyhřívání A otvory statického tlaku p H výstup statického tlaku p H p C otvor pro odvod vody p H výstup celkového tlaku p C ROZLOŽENÍ TLAKŮ PODÉL PITOTOVY TRUBICE otvory statického tlaku p H Ø1až 2,5 mm oblast přetlaku oblast podtlaku A ROZLOŽENÍ OTVORŮ STATICKÉHO TLAKU p C detail A svislá osa y bočná osa z p H
KONSTRUKCE PITOTOTOVY TRUBICE vstup celkového tlaku p C hlavní vstup statického tlaku p H pomocný vstup statického tlaku p H výstupy snímaných tlaků držák s břitovou náběžnou hranou směr podélné osy letadla deska pro upevnění k boku trupu konektor vyhřívání
PŘESNOST SNÍMÁNÍ TLAKŮ PITOT-STATICKOU SONDOU ZÁVISÍ NA: a. Geometrických tvarech a rozměrech sondy c. Úhlu náběhu resp.úhlu vybočení b. Umístění sondy na letadla d. Rychlosti letu resp. Machově čísle M a výšce H TVAR VSTUPNÍ ČÁSTI PITOTOVY SONDY V ZÁVISLOSTI NA MACHOVU ČÍSLU 0,3d M 0,8 M 0,8 d 0,28 d d VLIV UMÍSTĚNÍ SONDY NA CHYBY PŘI SNÍMÁNÍ STATICKÉHO TLAKU Otvory statického tlaku p H d D p H x x/ d
VLIV ÚHLU NÁBĚHU NA CHYBY PŘI SNÍMÁNÍ TLAKŮ PITOT STATICKOU SONDOU VLIV NA SNÍMÁNÍ STATICKÉHO TLAKU p H úhel náběhu podtlak přetlak - Dp H VLIV NA SNÍMÁNÍ CELKOVÉHO TLAKU p c 10 20 30-0,05-0,1 d D 0,07 0,7 1 d D p C - p C0 p d
VLIV RYCHLOSTI A VÝŠKY LETU NA SNÍMÁNÍ STATICKÉHO TLAKU p H Dp H [mb] 40 H = 0 km H = 4 km 30 20 H = 8 km H = 12 km 10 H = 16 km 0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 M
PITOT STATICKÁ SONDA S KOMPENZACÍ STATICKÉHO TLAKU Otvory statického tlaku S1 Otvory statického tlaku S2 DH S1 S2 S2 přepnutí otvorů S1 M 0,5 1
SNÍMAČ CELKOVÉ TEPLOTY Tc VNĚJŠÍHO VZDUCHU (TAT) S LAVALOVOU SONDOU odporový snímač teploty proud vzduchu Pro M 0,5 platí T M /T C = N = 0,978 0,995 1,00 N 0,99 T H = T M / N(1 + 0,2 M 2 ) T M je teplota měřená snímačem 0,98 T C celková teplota zabržděného vzduchu (TAT) M T H statická teplota vnějšího vzduchu (SAT) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
SNÍMAČ CELKOVÉ TEPLOTY VNÉJŠÍHO VZDUCHU bok trupu letadla vstupující proud vzduchu směr podélné osy letadla výstupní konektor výstup vzduchu výstup zabržděného vzduchu T H T C 1 0,2M 2 T H je statická teplota SAT T C M celková teplota TAT Machovo číslo
SNÍAČ CELKOVÉ TEPLOTY (TAT) VNĚJŠÍHO VZDUCHU T C proud vzduchu výstup vzduchu odvod krajní vrstvy vzduchu směr pohybu letadla vyhřívání odporový snímač teploty T C tepelně vodivý kryt tepelně vodivý kryt výstup zabržděného vzduchu upevnění odporového snímače držák snímače T C bok trupu letadla tmel výstupní konektor
SNÍMAČE ÚHLU NÁBĚHU převodník úhlu na elektrický signál otočné křidélko 20 mm podtlak otvory přetlak směr proudu vzduchu osa otáčení křidélka totožná se směrem bočné osy letadla bok trupu letadla bok trupu letadla směr proudu vzduchu 35 1,5 10 150 mm