CC BY
6
Секция
«ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ»
УДК 629.7.054.44
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВЕКТОРА ВЕТРА ВЕРТОЛЕТА
Е. О. Арискин, А. В. Никитин, В. М. Солдаткин
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]
Рассматриваются актуальность решаемой задачи, принципы построения информационно-измерительной системы измерения составляющих вектора ветра вертолета.
Ключевые слова: вертолет, параметры вектора ветра, информационно-измерительная система.
INFORMATION-MEASURING SYSTEM OF MEASURING THE COMPONENTS OF THE WIND VECTOR OF HELICOPTER
E. O. Ariskin, A. V. Nikitin, V. M. Soldatkin
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]
Discusses the relevance of the problem being solved, the principles of building information-measuring system of measuring the components of the wind vector of the helicopter.
Keywords: helicopter, the parameters of the wind vector, information-measuring system.
Для обеспечения безопасной эксплуатации вертолета на стоянке, при рулении и маневрировании по земной поверхности, при взлете, на режимах снижения, висения и посадке экипажу вертолета необходима достоверная информация о текущем значении скорости и угла направление вектора ветра относительно продольной оси вертолета при изменении его положения в азимуте в диапазоне ±180°.
Известные средства метеорологических измерений при установке их на фюзеляже вертолета из-за существенного влияния индуктивных потоков вихревой колонны несущего винта не позволяют измерить параметры вектора ветра при вращении несущего винта на стартовых и указанных взлетно-посадочных режимах.
Для измерения скорости и угла направления вектора ветра на борту одновинтового вертолета в условиях возмущений вихревой колонны несущего винта при панорамном изменении углового положения вектора ветра в азимутальной плоскости предлагается использовать оригинальную бортовую информационно-измерительную систему контроля параметров вектора ветра, которая построена на основе комбинации ионно-меточных и аэрометрических измерительных каналов [1].
При построении информационно-измерительной системы контроля параметров вектора ветра вертолета для целей измерения используется вектор скорости одновинтового результи-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2
рующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта и изменение его параметров при воздействии ветра. Для восприятия параметров вектора скорости вихревой колонны несущего винта предложено использовать неподвижный комбинированный приемник, выполненный по двухканальной схеме, включающий ионно-меточный и аэрометрический каналы измерения величины и угла направления вектора ветра (см. рисунок).
11 13 15 12 14 16 18 19 20 21 22 10
Структурно-функциональная схема системы измерения параметров вектора ветра на основе ионно-меточных и аэрометрических измерительных каналов
В качестве ионно-меточного канала предложено использовать панорамный ионно-меточный датчик аэродинамического угла истинной воздушной скорости [2], обеспечивающий измерение скорости и угла направления вектора ветра на стоянке до запуска силовой установки.
На стоянке при запуске силовой установки и вращения несущего винта, при рулении и маневрирование по земной поверхности, на взлетно-посадочных режимах в работу включается второй - аэрометрический канал, выполненный на основе неподвижного полусферического аэрометрического приемника, жестко установленного над платой приемных электродов ионно-меточного датчика аэродинамического угла и воздушной скорости. На поверхности полусферической аэрометрического приемника расположены отверстия для восприятия давлений, несущих информацию о величине и угловом положении вектора скорости результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта, по которой по разработанным алгоритмам вычисляются параметры вектора ветра.
В качестве ионно-меточного канала используется панорамный ионно-меточный датчик аэродинамического угла и воздушной скорости [3; 4], включающий плату 1 с системой приемных электродов 3, в центре 0 которой установлен искровой разрядник 2, подключенный к генератору меток (ГМ) 4. При подаче на высоковольтный разрядник 2 высоковольтного импульса от генератора меток (ГМ) 4 формируется ионная метка с явно выраженным электростатическим зарядом, которая движется совместно с воздушным потоком вектора ветра Ж, приобретая его скорость Ж и направление у. При приближении заряженной ионной метки к приемным электродам 3, расположенным на окружности радиусом Я, на них наводятся электростатические заряды, величина
Секция «Информационно-управляющие системы»
которых зависит от расстояния ионной метки до приемного электрода и углового положения у траектории движения метки.
За счет выбора конструктивных параметров системы приемных электродов с помощью четных и нечетных приемных электродов формируются положительные и отрицательные полуволны синусоидальных угловых характеристик информативных сигналов £/(у), на выходе блока предварительных усилителей (БПУ) 5.
Выходные сигналы блока подаются на входы измерительной схемы (ИС) 6, включающую канал 7 определения рабочего сектора (канал грубого отсчета) измеряемого угла у, канал 8 точного измерения угла в рабочем секторе и канал 9 измерения величины W скорости ветра. Выходные сигналы указанных каналов подаются на входы вычислительного устройства (ВУ) 10, который по результатам обработки входной информации выдает цифровые коды Nу и NW по углу у направления и скорости W ветра. Вычислительное устройство также формирует сигнал Fгм запуска генератора меток.
Для восприятия информации результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта на поверхности полусферического аэрометрического приемника 11 расположены отверстия 12 для забора полного давления результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта, отверстия 13, 14 и 15, 16 для забора давлений Р1, Р2 и Р3, Р4, определяющих углы ф1 и ф2 положения вектора скорости относительно оси симметрии полусферического приемника в плоскости параллельной продольной оси вертолета и в плоскости перпендикулярной продольной оси вертолета, а также отверстия 17 для забора статического давления результирующего воздушного потока вихревой колонны несущего винта.
Воспринимаемые давления РПЕ, Р1, Р2 и Р3, Р4, РСТЕ с помощью пневмоэлектрических
преобразователей перепада давлений 18 и преобразователя абсолютного давления 19 преобразуются в электрические сигналы, которые через канал 20 аналого-цифрового преобразования, включающего мультиплексор 21 и АЦП 22 подаются в вычислительное устройство 10, на выходе которого формируются цифровые сигналы по скорости W и углу направления у вектора ветра.
Прорабатывается вариант построения информационно-измерительной системы на основе комбинации ультразвукового и аэрометрического измерительных каналов.
Библиографические ссылки
1. Патент РФ на изобретение № 2587389, МПК в01Р5/00. Бортовая система измерения параметров вектора скорости ветра на стоянке, стартовых и взлетно-посадочных режимах вертолета / В. М. Солдаткин, В. В. Солдаткин, Е. О. Арискин и др. ; Заявл. 10.12.2014. № 2014150095/28. Опубл. 20.06.2016. Бюл. № 17.
2. Система измерения параметров вектора ветра на вертолете на основе ионно-меточных и аэрометрических измерительных каналов / Е. О. Арискин, О. И. Кузнецов, А.В. Никитин и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. № 1 (309). С. 122-132.
3. Солдаткин В. М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань : Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2001. 448 с.
4. / Ганеев Ф. А., Солдаткин В. М. Ионно-меточный датчик аэродинамического угла и воздушной скорости с логометрическими информативными сигналами и интегрированной схемой обработки // Известия вузов. Авиационная техника. 2010. № 3. С. 46-50.
© Арискин Е. О., Никитин А. В., Солдаткин В. М., 2017
