УКАЗАТЕЛЬ ИСТИННОЙ ВОЗДУШНОЙ СКОРОСТИ И ЧИСЛА М С ИНДЕКСОМ КОМАНД УИСМ-ИК

 

Прежде, чем перейти к изучению конструкции прибора УИСМ-ИК, рассмотрим 'такой параметр, как число М.

При полетах самолета на малых дозвуковых скоростях обтекание его воздухом плавное, коэффициенты подъемной силы Су и силы лобового со­противления Сх зависят в основном от величины скоростного напора. На этих скоростях полета изменение давления, обусловленное движением тела, небольшое и не приводит к заметному изменению плотности окружающего воздуха. Сжимаемость воздуха при этом практически не проявляется.

При скоростях полета, составляющих 0,6…0,7 скорости звука, начина­ет сказываться сжатие впереди лежащих масс воздуха, в результате чего рез­ко меняется характер обтекания крыла воздухом и происходят значительные изменения коэффициентов Су и Сх.

Степень сжатия воздуха зависит от истинной воздушной скорости по­лета самолета и окружающей температуры. Одной из характеристик сжимае­мости воздуха является скорость звука, которая учитывает влияние темпера­туры па его сжимаемость. Зависимость скорости звука от температуры имеет вид:

 

 

где а - скорость звука, м/с;

Т - абсолютная температура воздуха, °К;

20 - коэффициент пропорциональности.

Самолет, как известно, летает с различными скоростями и на различ­ных высотах, т.е. при таких условиях, когда скорость звука меняется. 'Гак как степень сжатия характеризуется двумя вышеуказанными величинами, которые в полете самолета

 

 

 

 

изменяются в широких пределах, учесть эти величины в полете трудно, поэтому в качестве критерия степени сжимаемости воздуха принимается число М. Числом М называется отношение истинной воздуш­ной скорости к скорости звука:

 

 

Из формулы видно, что число М увеличивается при увеличении скоро­сти полета и при уменьшении скорости звука, а при этом как раз и будет уве­личиваться степень сжатия. И наоборот, при меньшем числе М степень сжа­тия будет меньше.

При скоростях полета около звуковых скорость обтекания крыла ста­новится равной местной скорости звука. Эта скорость полета называется критической скоростью, а соответствующее ей полетное число М - критиче­ским числом М (Мкр), зависящим от формы обтекаемого тела и угла атаки.

Считается, что с момента достижения в полете Мкр на самолете начи­нается волновой кризис, при котором появляются скачки уплотнения и вол­новые сопротивления. При Мкр резко увеличивается лобовое сопротивление, ухудшается устойчивость и управляемость самолета, самолет подвергается вибрации и другим нежелательным явлениям.

Па разных высотах волновой кризис наступает при различных скоро­стях, по при одном и том же Мкр. Поэтому при полетах на скоростях, близ­ких к звуковым, важно знать не скорость полета, а число М.

Величина Мкр у различных типов самолетов при одинаковых условиях полета различна и зависит от аэродинамических качеств самолета. Для того, чтобы летчик имел возможность определить момент попадания самолета в зону повышенных сопротивлении, при которых устойчивость и управляе­мость изменяется, на самолет устанавливается указатель числа М.

Указатель числа М, установленный на дозвуковых самолетах, играет роль сигнализатора ограничения максимальной скорости по устойчивости.

Указатель числа М на сверхзвуковых самолетах является пилотажным прибором, по которому контролируется устойчивость по перегрузке.

Принцип действия указателя числа М основан па измерении отношения динамического давления воздуха к статическому, т.е. М=f(Рд/Рст).

Кинематическая схема указателя числа М такая же, как у указателя V (рис.20), по в указателях числа М не учитывается температура наружного воздуха. Инструментальная температурная погрешность указателей числа М компенсируется применением биметаллических компенсаторов или взаим­ной компенсацией погрешностей анероидной и манометрической коробок путем подбора одинакового материала.

Устройство указателя числа М и указателя истинной воздушной скоро­сти V рассмотрим на примере прибора УИСМ-ИК. Указатель скорости и числа М с индексом команд типа УИСМ-ИК предназначен для измерения истинной воздушной скорости полета самолета от 600 до 3000 км/ч, числа М от 0,6 до 3 М на высотах от 0 до 25 км при изменении приборной скорости от 300 до 1600 км/ч и указания команд скорости от 600 до 3000 км/ч.

Принципиальная схема прибора показана на рис.22. Устройство и ра­боту прибора УИСМ-ИК рассмотрим по кинематической схеме (рис.23). В герметичном корпусе размещены указатели V, числа М и механизм отработ­ки индекса команд заданной скорости Vзад. Прибор имеет манометрическую коробку 13, которая служит общим чувствительным элементом для указателя истинной воздушной скорости V и числа М.

Под действием разности полного давления, поступающего через шту­цер Рп в полость манометрической коробки и статического давления, посту­пающего в корпус прибора, манометрическая коробка деформируется и через тягу поворачивает переходную ось 11. С переходной оси вращение передает­ся на стрелку 1 истинной воздушной скорости и стрелку 2 числа М.

Изменение статического давления воздуха компенсируется двумя анероидными коробками: для V - коробкой 10, а для числа М - коробкой 8.

При деформации апероидной коробки 10 движение через систему тяг передается на поводок 12. При его движении изменяется соотношение плеч прилежащих поводков, что вызывает изменение передаточного отношения механизма, вводя тем самым коррекцию па изменение статическою давления воздуха при решении истинной воздушной скорости.

При деформации анероидной коробки 8 движение через систему тяг передается на поводок 4, при движении которого изменяется соотношение плеч прилежащих поводков, что вызывает изменение передаточного отноше­ния в механизме, вводя тем самым коррекцию на изменение статического давления воздуха при решении числа М.

Прибор имеет единую шкалу, проградуированную в безразмерных чис­лах от 0,6 до 3. При определении скорости V необходимо показания узкой стрелки 1 умножить па 1000 км/ч.

В задней части корпуса прибора смонтирован механизм отработки ин­декса команд, предназначенный для вращения индекса укрепленною на шес­терне 3. Индекс показывает Vзад но сигналам радиолинии с Земли. Устрой­ство и работа механизма индекса команд прибора УИСМ-ИК аналогичны механизму индекса команд высотомера ВДИ-30.

Основные технические данные прибора УИСМ-ИК

1. Погрешности показаний указателя истинной воздушной скорости V и числа М при температурах +20°С и +60°С не превышают ±4%, а при t°С -45°С и -60°С - ±5°С от измеряемого значения.

2. Погрешность показаний индекса команд в диапазоне температур от +60°С до -60°С не превышает ±20 км/ч.

3. Динамическая система прибора герметична при давлении, соответст­вующем скорости 1650 км/ч на высоте 0 км.

4. Герметичность статической системы прибора такова, что при созда­нии в корпусе прибора разрежения, соответствующего показанию V = 1600 км/ч, смещение стрелки за 1 мин, не превышает 40 км/ч.

5. Прибор рассчитан па питание: а) потенциометра - U = 27В ± 10% по­стоянною тока или U = 10В ± 10% переменного тока, f = 400 Гц ±2%; б) дви­гателя - U = 36 В ±8%переменного тока, F = 400 Гц ±2%.

6. Масса прибора не превышает 2 кг.