Лекция № 12 Тема 3.1. Измерители барометрической высоты полета 6

Лекция № 12 Тема 3.1. Измерители

барометрической высоты полета 6. Барометрические высотомеры: механические (ВД, ВМ, ВБМ), электромеханические (УВИД, ВЭМ-72), электронные (ВБЭ)

прибор измеряющий давление, шкала которого проградуирована в соответствии с гипсометрическими

формулами стандартной атмосферы

При подъеме на высоту давление окружающей среды падает и анероидная коробка 2 расширяется, верхний подвижный центр 5 под действием упругих свойств коробки перемещается вверх. Ход подвижного центра коробки через передаточный механизм 6 передается на стрелку 4, указывающую высоту полета по шкале прибора.

21

Ввод заданного давления уровня отсчета P3 осуществляется с помощью поворотной рукоятки (кремальеры), изменяющей положение подвижного основания 1, на котором закреплен механизм прибора.

для градуировки барометрических высотомеров.
20
(9)
(10)
(11)

- ось сател-литов; 4 - кремальера; 5, 6 - стрелки;

7, 8 - подвижные индексы; 9 - шкала давления; 10 - пружина; 11, 12 - компенсаторы первого и второго рода

Поворотом механизма обеспечивается дополнительное перемещение стрелок высотомера для измерения относительной барометрической высоты.

19

Высотомер ВД-20

9 барометрического давления, по которой контролируется вводимое давление P3. Индексы

7 и 8 показывают на шкалах высоты абсолютную барометрическую высоту H3, соответствующую P3.

Для уменьшения инструментальной температурной погрешности высотомера, обусловленной изменением модуля упругости анероидных коробок, применяются биметаллические компенсаторы

18

Высотомер ВД-20

7

8

9

в схеме механического высотомера типа ВМ применяется встречное соединение двух

одинаковых анероидных коробок, при этом вредные моменты инерционных сил, возникающие под действием перегрузки, взаимно уравновешиваются, а полезные моменты сил давления суммируются.

17

Высотомер ВМ-15 обеспечивает измерения и индикацию высоты в метрах и футах и диапазоне от 0 до 10000 м. Диапазон ввода атмосферного давления составляет 610-810 мм рт.ст.
Для полетов по международным линиям используется высотомер ВМФ-50, конструктивно и по габаритам не отличающийся от ВМ-15, со шкалой проградуированной в футах. Его устанавливают на приборную доску вместо высотомера ВМ-15.

до - 30°С, м:
- на высоте 0 км .........................................±15
- на

высоте 600 м .......................................±25
- на высоте 2100 м .....................................±45
- на высоте 3000—3900 м ..........................±45
- на высоте 5000—6000 м ..........................±60
- на высоте 7000—10000 м ........................±90

17

График инструментальных ошибок высотомера

диапазону измерения в 2-3 раза выше, чем у высотомеров, на

смену которых они разработаны. Этого удалось достичь за счет повышенной точности механической обработки деталей приборов и их сборки, применения стабилизированных барометрических ЧЭ и вибраторов, существенно снижающих погрешности от трения.
Новые высотомеры имеют встроенный подсвет шкалы и широкодиапазонные счетчики барометрического давления, обеспечивающие посадку на аэродромах, расположенных на высоте до 3 000 м над уровнем моря. Шкала счетчика давления проградуирована в гПа.

16

данных о давлении на уровне отсчета;
- отклонением фактической температуры воздуха

от стандартной

Основные:
- шкаловая погрешность - погрешность регулировки прибора, то есть отклонение статической характеристики передаточного механизма от расчетной. Она может возникнуть при сборке, а также из-за нарушений в процессе эксплуатации прибора;
- погрешность обусловленная несбалансированностью деталей передаточно-множительного механизма - вызывает изменение показаний при наклоне прибора и колебания стрелок при вибрации;
- погрешности гистерезиса и упругого последействия ЧЭ - возникают от несовершенства упругих свойств материала ЧЭ и из-за продолжитель-ного времени нахождения их под нагрузкой;

Инструментальные погрешности.

15

возникающими в опорах и соединениях при движении подвижной системы прибора.

Эти силы зависят от веса подвижной системы и от натяжения пружин, предназначенных для выбора люфтов. При движении силы трения направлены всегда ему навстречу. Поэтому при росте высоты трение препятствует увеличению показаний и прибор даст заниженные показания, и наоборот, при убывании высоты – завышенные;

аэродинамические погрешности приемника статического давления - ошибоки при изготовлении приемника и, главное, влияние условий в месте его установки на самолете;

динамическая ошибка из-за инерционности магистрали статического давления (постоянная времени магистрали статического давления на современных ЛА обычно не превышают 0,1 с на малых высотах и 0,5...0,7 с на больших высотах)

Инструментальные погрешности.

14

анероидной коробки. При повышении температуры модуль упругости уменьшается, следовательно, при

неизменном давлении анероидная коробка сожмется, что приведет к занижению показаний, при понижении температуры, при неизменном давлении произойдет завышение показаний)

Инструментальные температурные погрешности - возникают вследствие влияния изменения температуры окружающей среды в месте установки прибора на физические параметры и геометрические размеры деталей.

13

∆Hит = A ∆T + BH ∆T,

Инструментальная температурная погрешность состоит из двух частей: AT - не зависит от высоты и одинакова по всей шкале - погрешность первого рода, а вторая (BHT) – пропорциональна высоте и имеет знак, противоположный первой составляющей погрешности - погрешность второго рода.

(анероид);
2- подвижный центр; 3 - тяга;
4 -

биметалическая пластинка

12

Биметаллические пластины изготовлены из металлов, имеющих различные температурные коэффициенты расширения. Обычно один слой выполняется из стали, другой – из сплава инвар. Температурный коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше чем стали.

Если один конец биметаллической пластины жестко закрепить, то при изменении температуры пластина изгибается и ее свободный конец перемещается в одну или другую сторону. Величина перемещения свободного конца пластины будет пропорциональна изменению температуры, что и положено в основу работы термокомпенсаторов.
При изменении температуры биметаллический валик изгибается, перемещая свободный конец. В результате стрелка высотомера также перемещается, причем в сторону, противоположную смещению подвижного центра ЧЭ, вызванного изменением температуры.

- биметалическая пластинка;
3 - валик; 4 - регулировочный винт;
5

- отверстия

11

Состоит из биметаллической пластины 2, которая крепится одним концом к оси 3 кривошипа, а другим концом через шарнир 1 – к тяге передаточно-множительного механизма. Свободный конец пластины 2 перемещается при понижении температуры по направлению к оси (плечо r2 кривошипа уменьшается), а при повышении температуры – от оси (плечо r1 увеличивается). В результате изменяется передаточное число механизма, чем компенсируется погрешность.

(анероид) разгружается введением индукционной следящей системы в результате мембрана анероида

освобождается от функций исполнительного механизма привода стрелки прибора Погрешность от трения в передаточном механизме в итоге значительно снижается Одновременно может быть существенно расширен диапазон измерения.
На ЛА устанавливаются электромеханические высотомеры серий ВЭ, УВИ и УВИД.

УВИД-30-15, предназначен для измерения относительной барометрической высоты полета самолета в диапазоне от 0 до 15 км при изменении давления на уровне земли от 590 до 806,2 мм рт. ст.
Высотомер выдает следующую информацию:
- высоту полета на указатель для визуального наблюдения экипажем самолета;
- электрический сигнал в виде относительного сопротивления пропорционального высоте полета для передачи на землю через самолетный ответчик для управления воздушным движением;

10

Барометрические электромеханические высотомеры УВИД

установке на счетчик сигнализаторе давления на уровне земли Pз ,

равного 760 мм рт. ст.;
сигнал о включении и выключении электрического питания постоянного и переменного тока. При выполнении модификации для применения в кабинах с красным светом к шифру прибора добавляется буква «К».
Комплект высотомера состоит из указателя и блока усилителя.

9

Барометрические электромеханические высотомеры УВИД

Перемещение подвижного центра блока АК преобразуется в электрический сигнал с

помощью индуктивного датчика ИД. Усиленное усилителем УС напряжение разбаланса воздействует на двигатель Д, который через редуктор Р1 и функциональное устройство ФУ (профилированный кулачок) приводит сердечник ИД в такое положение, при котором сигнал разбаланса с выхода ИД становится равным нулю, и через редуктор приводит в движение счетчик высоты CH и стрелку. Один оборот стрелки соответствует изменению высоты на 1000 м, а оцифровка циферблата позволяет осуществить отсчет высоты с точностью до 5 м. По счетчику высоты CH производится дискретный отсчет значений высоты через 10 м.

8

P3 (f(P3), которая через редуктор Р2 жестко связана с ФУ.

При вращении рукоятки ввода P3 через ФУ выводится из равновесия ИД, следовательно показания счетчика Cн и стрелки высоты H начнут изменяться. Счетчик Cрз служит для отсчета величины вводимого давления P3. Не допускается вращение ручки ввода P3 при отключенном электропитании во избежание отказа высотомера.
При высоком уровне аэродинамических ошибок Pаэр, воспринимаемых приемником воздушного давления самолета, высотомер УВИД-30-15 может быть укомплектован специальным вычислителем аэродинамических поправок (ВАП), с помощью которого производится автоматическая компенсация ошибок.

7

барометрической высоты полета и выдачи ее для визуального наблюдения экипажем;
-

для измерения абсолютной барометрической высоты полета и выдачи ее в виде относительных сопротивлений потенциометрического выхода;
- для выдачи информации в виде замыкания контактов счетчика-сигнализатора Р0 об установке на нем значения Р0=760 мм рт.ст.
Высотометр устанавливается на самолетах с высотой полета, не превышающей 15000 м.
Электромеханические высотомеры серии ВЭМ могут работать как обычные механические без учета аэродинамической поправки. Для учета аэродинамической поправки они комплектуются с универсальным вычислителем аэродинамических поправок типа УВАПМ.

6

ЛА широко используются механические барометрические высотомеры следующих типов:
- ВД («высотомер

двухстрелочный»): ВД-10, ВД-17, ВД-20, ВД-28;
- ВДИ-30 (с командным индексом);
- ВМ (высотомер механический): ВМ-15, ВМК-15;
- УВбС («указатель высоты барометрический стрелочный»).

Для полетов по международным линиям используется высотомер ВМФ-50, конструктивно и по габаритам не отличающийся от ВМ-15, со шкалой проградуированной в футах. Его устанавливают на приборную доску на место снимаемого при этом высотомера ВМ-15.

В настоящее время промышленностью разработаны и поступают в эксплуатацию следующие более точные механические высотомеры:
- вместо высотомеров ВД-10 - высотомер ВБМ-1 с диапазоном измерения 0...10 000 м;
ВД-20, ВМ-15 и ВМФ-50 - высотомеры ВБМ-2 и ВБМ-2Ф с диапазоном измерения 0...20 000 м;
вместо высотомера УВИД-30-15 - электромеханический высотомер ВБ-1 с автоматической компенсацией аэродинамических погрешностей восприятия статического давления.

5

(поворотом кремальеры);

проверить соответствие показаний барометрической шкалы (счетчика) высотомера

давлению дня приведенному к уровню его установки. Отклонения в показаниях шкалы давления не должны превышать допуска установленного для данного типа высотомера (в настоящее время как правило + 1,5 мм рт. ст.);

- проверить целость контровки гайки кремальеры у механических высотомеров красной краской.

4

отечественного производства, в первую очередь, выполняющих международные полеты, в связи

с введением авиационными властями стран Европы новых, более жестких, стандартов по вертикальному эшелонированию воздушных судов VSM.
Электронный барометрический высотомер совмещает в себе функции измерителя высоты и системы сигнализации высоты эшелонирования. Он обеспечивают измерение и индикацию:
- текущего значения относительной барометрической высоты Нотн;
- величины атмосферного давления у земли Рз;
- заданной высоты эшелона;
- сигнала предупреждения о полете на Нотн менее 1 000 м,
- сигнала об отклонении от высоты эшелона на 60…150 м (мигающая рамка);
сигнала об отклонении от высоты эшелона более чем на 150 м (святящаяся рамка);
выдачи информации о текущей барометрической высоте в другие самолетные системы через блок связи.

3

на жидкокристаллические экраны, имитирующие лицевую панель механического высотомера старого образца,

что облегчает привыкание летчиков к новым приборам.

По желанию пилота, они обеспечивают информацию в метрах и футах, визуальную и звуковую сигнализацию при отклонении от заданной высоты, автоматизированный контроль за исправностью работы и т. д.

2

полета на установленные интервалы.
В основу системы вертикального эшелонирования положен барометрический

метод. Он заключается в строгом выдерживании каждым самолетом заданной абсолютной барометрической высоты полета, т. е. полета по поверхности с равными значениями давления в атмосфере (изобарической поверхности).

Особенности системы вертикального эшелонирования ИКАО:
При полетах по ППП применяются следующие минимальные интервалы вертикального эшелонирования:
- на эшелонах полета ниже 8850 м - 300 м (1000 футов);
- между эшелонами полета 8850 м и 12500 м:
а) 300 м (1000 футов) - между ВС, допущенными к полетам с RVSM (сокращенные минимумы вертикального эшелонирования);
б) 600 м (2000 футов):
- между государственными ВС, не допущенными к полетам с RVSМ, и другим ВС, выполняющим полет в ПВП RVSM;
- между ВС, выполняющим полет с отказавшей радиосвязью, и любым другим ВС, когда оба ВС выполняют полет в ПВП RVSM;
- на эшелонах полета выше 12500 м - 600 м (2000 футов).

1