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空速管误差修正

日期:2020-02-28 14:15
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摘要:空速管误差修正:空速管也叫皮托管、总压管、总-静压管。它是感受气流的总压(也称全压)和静压,并将测得的压力数据传送给大气数据计算机、飞行仪表的装置。这种航空装置主要是用来测量飞行速度的,是精准测量飞行器速度的重要手段,同时还兼具其它多种功能。比如在空速管上加装风标形式侧滑角传感器和迎角传感器。 空速管由两个测压管组成,内圆管为总压管,外套管为静压管。空速管测量飞机速度的原理是这样的,当飞机向前飞行时,气流便冲进空速管,在管子末端的高精度压力传感器会感受到气流的冲击力量,即动压。飞机飞得越快,动压就越大。...

空速管误差修正


空速管也叫皮托管、总压管、总-静压管。它是感受气流的总压(也称全压)和静压,并将测得的压力数据传送给大气数据计算机、飞行仪表的装置。这种航空装置主要是用来测量飞行速度的,是精准测量飞行器速度的重要手段,同时还兼具其它多种功能。比如在空速管上加装风标形式侧滑角传感器和迎角传感器。


          

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空速管由两个测压管组成,内圆管为总压管,外套管为静压管。空速管测量飞机速度的原理是这样的,当飞机向前飞行时,气流便冲进空速管,在管子末端的高精度压力传感器会感受到气流的冲击力量,即动压。飞机飞得越快,动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快,也就是飞机飞得有多快。空速管侧方开口即为静压管开口,当气流平行于空速管轴线时,其内部压强为周围大气静止压强。

飞机在空气中飞行,空气因受到机体的扰动作用,在其周围形成了一个飞机绕流场,空速管探测到的气流静压实际上是飞机绕流场中的静压,而所需要的是空气未被机体扰动前的大气静压,两者是不相同的,它们之间的差值就是空速管的静压探测误差。空速管的静压探测误差除受空速管本身的影响以外,主要取央于其位置误差(随空速管在流场中位置有关的误差)的大小。空速管一般安装在机头前端,对进气道不在机头的飞机,气流受到机体的阻滞,机头前方的空气压力升高,位置误差为正值,其大小主要受以下因素的影响。
(1)误差的大小同静压孔距机头的距离成反比,距离越大,被探测处的空气受机体的扰动影响就越小,探测到的静压越接近大气静压,误差越小。
(2)与飞机机身的头部形状和机身*大直径有关。在静压孔位置确定后,机身*大直径越大,则对误差影响越大。
由此可见,空速管的位置误差就是其静压孔处的扰动压力值,这种误差从其形成的机理上而言是不可避免的,要使空速管探测静压的精度满足实际的使用要求,就必须采取某种措施,对位置误差加以修正。
微型无人驾驶飞机的空速管比较短,因为短的空速管比长的空速管在相同直径下更能保证其刚度要求,也有利于安全起降。但短的空速管位置误差较大,修正的必要性更突出,提出利用数值方法修正空速管位置误差。


一、空速管误差及修正方法
位置误差
位置误差是指与空速管在流体中的位置有关的误差
①误差的大小同静压孔距机头的距离成反比,距离越大,被探测的空气受扰动情况越小,否则相反。
②与飞机机身的头部和机身的*大直径有关。静压孔确定后,机身*大直径越大,则对误差影响越大。
由此可见,静压误差就是被测静压孔处的扰动压力值,这种误差从形成机理上是无法避免的。要使探测精度满足要求,就必须采取必要措施对必要误差进行修正。


二、减小静压探测的误差的方法有两种: 

①气动补偿:在安装位置已确定的情况下,设计合适的气动外形并在形面上选择静压孔位置,利用补偿面在静压孔处产生负压来补
偿机身正压场在此处产生的影响。
补偿形式:
前体补偿空速管一一利用头部曲面的静压孔处产生的负压来补偿机头正压;
后体补偿空速管一-一利用静 压孔后面的收缩段在静压孔处产生的负压补偿机头正压:
加补偿环的空速管一一利用加在平直段的特殊设计的环,并在环特定的位置开静压孔在亚音速同样可以得到补偿量。
此方法的优点是把误差消除在了静压源,但制造工艺和计算的难度较高。


②计算补偿:在空速管气动外形已确定的情况下,通过试飞测出并计算出静压源误差与马赫数、攻角等因素的关系曲线。通过关系曲线,利用计算
机的计算功能对位置误差进行滤波消除来补偿静压源误差。
三、攻角误差
实际飞行时,由于气流不可能始终与空速管平行使得两者形成攻角,造成管下方与上方的气压变化使得测量值不准确。所以静压孔般采用多孔而不是单
孔,用多孔的平均值以尽量减少攻角AOA的的影响。


四、制造及安装误差
制造时的加工误差和安装时的角度、位置误差都会影响测量精度,同时飞行器机动是会导致空速管形变,只要精心安装制造,就可以把部分误差带来的影
响消除到满意的范围。

五、结论.

空速管位置误差的补偿方式是多样的,通常采用的有补偿空速管和大气数据计算机,也有将这两种补偿方式联合使用,以获得高精度的静压信息和优良的使用效果。不同的补偿方式有不同的特点,补偿空速管的优点是把静压误差就地消除在静压源上,但补偿性能的可塑性和适宜性不尽如人意。大气数据计算机的补偿方式可对静压信息进行**的补偿,且补偿性能的可塑性大、适宜性强,但对驱动膜盒仪表工作的静压信息未得到补偿,仪表的指示误差大,只能作余度仪表使用。利用数值方法修正空速管位置误差,具有以往大气数据计算机补偿方式可对静压信息进行**的补偿,且补偿性能的可塑性大、适宜性强的优点,却又不受驱动膜盒仪表工作的静压信息未得到补偿的影响。


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