Лекция № 15 Тема 3.2. П риборное оборудование аналоговых комплексов ПНО 1

Лекция № 15 Тема 3.2. Приборное оборудование

аналоговых комплексов ПНО 1. Принципы построения систем воздушных сигналов 2. Аналоговая система воздушных сигналов с вычислительными устройствами, совмещенными с указателями (СВС-72) 3. Аналоговая система воздушных сигналов с бесконтактным вычислителем (СВС-ПН) 4. Особенности технического обслуживания аналоговых СВС

рассмотренных ранее аэрометрических приборов не имеют электрического выхода, поэтому ранее

приходилось устанавливать отдельные устройства выдачи различным потребителям аэрометрических параметров в виде электрических сигналов.
Число таких устройств (корректоры высоты, скорости и числа M, датчики высоты, скоростного напора, числа M, приборной и истинной скорости и др.) непрерывно увеличивалось, каждое из них требовало подвода соответствующих воздушных давлений от приемников со своими трубопроводами и другими элементами систем пневмопитания, имеющими существенные массогабаритные показатели.
Все это приводило к неоправданному дублированию и громоздкости как приборного оборудования, так и каналов связи с потребителями, к избыточности несогласованной между собой информации, избыточности массы аппаратуры, неоправданным материальным затратам, усложнению технологии обслуживания оборудования в целом.

46

Указанные причины привели к разработке единых систем комплексного определения и

централизованной выдачи основных аэрометрических параметров различным потребителям, вначале получивших название централей скорости и высоты (ЦСВ), а затем ставших именоваться системами воздушных сигналов (СВС).
СВС объединила все датчики и указатели в единую идеологию, исключив дублирование и несогласованность информации.
Дальнейшее развитие аэрометрических систем привело к тому что на ЛА четвертого поколения СВС стали составной частью единого информационного комплекса высотно-скоростных параметров (ИК-ВСП).
СВС предназначена для выдачи основной пилотажной информации на указатели контрольно-измерительных приборов в кабине самолета и на бортовые системы. СВС – автономная система, состоящая из датчиков первичных аэродинамических параметров, вычислителя и указателей. Она выдает первичные параметры, параметры движения и производные от них.

45

К первичным параметрам СВС относятся: давление статическое, давление полное, температура

торможения, угол атаки местный, угол скольжения местный.
К параметрам движения воздушного судна, решаемых СВС, относятся: скорость приборная, скорость истинная, число Маха, вертикальная скорость, угол атаки истинный, угол скольжения истинный, температура наружного воздуха.
Первые системы и у нас в стране и за рубежом были аналоговые. К ним относится СВС-72, установленная на многих самолетах, в том числе на Ил - 86, Як - 42, Ил-76, Ан-124 и др. Эта система соответствует международному стандарту АРИНК-575 для аналоговых СВС.
Ориентировочно с 1975 года интенсивно стали внедряться в эксплуатацию аналого-цифровые СВС, к которым относится СВС-2Ц, СВС-85 и СВС-96.
Применение в них специализированных цифровых вычислителей и прецизионных измерительных преобразователей воздушных давлений позволило существенно повысить точность и расширить функциональные возможности СВС

44

Обобщенная структурная схема СВС
43
Для измерения статического Pст

и полного Pп давлений широко используются анероидно-манометрические датчики с индуктивными преобразователями механического перемещения в электрический сигнал (как в УВИД - 30 -15).

ЧЛЕНЫ ЭКИПАЖА

определения статического и полного давлений применяются генераторные датчики давления типа

ДДГ с частотным выходом.

42

Температура заторможенного потока воздуха TТ, необходимая для определения истинной скорости V , и температура наружного воздуха Tн измеряются термометрами сопротивления.

Члены экипажа

с приведенными ниже градуировочными формулами определяются число M, скорость V,

абсолютная Hа и (или) относительная H барометрические высоты.
В некоторых СВС вычисляются также приборная скорость Vпр и температура наружного (атмосферного) воздуха Tн .

Члены экипажа

соотношения
40
f1 (M) = (1 + 0,2M )3,5 - 1

при M  1;

при M > 1.

Истинная скорость V вычисляется с значения числа М:

условная величина, получаемая пересчетом динамического давления рд в величину скорости

при стандартной плотности воздуха рс и температуре .

39

а =340.224 м/с - стандартная скорость звука;
k - показатель адиабаты (k=1,4 );
R — удельная газовая постоянная (R = 287,05287 Дж (К∙кг)-1).

вычисляется по гипсометрическим формулам стандартной атмосферы:
 

На = f на(р),
где функция fн(Pст) имеет различный вид для диапазонов высоты 0...11; 11...20; 20...32 км.

38

Относительная барометрическая высота определяется выражением
H = Hа - Hз

по формуле
37
ТН – истинная температура наружного, невозмущенного потока;
ΔТдин –

динамическая добавка к температуре

ГОСТ 25431-82 устанавливает следующую зависимость через число Маха

N – коэффициент качества датчика

Формула используется в СВС-72, СВС- 85, которые берут сигналы от датчиков температуры П-69-2М, П-104, у которых N = 0,996.

сигналы вычислителя поступают на индикаторы (электромеханические указатели), а через устройства

связи в виде электрических сигналов в различные бортовые системы: САУ, навигационные системы (НС), в другие системы бортового пилотажно-навигационного комплекса (ПНК).
На рис. 1 вычислитель СВС изображен в виде отдельного функционального элемента системы. На практике конструктивно он может выполняться как в виде отдельного блока, так и входить своими некоторыми элементами в другие блоки системы.
Некоторые СВС выдают потребителям (например, в САУ) также сигналы отклонений от заданных (постоянных) либо программных (задаваемых от ПНК) значений H, M и V. При этом блоки вычисления таких сигналов, называемые корректорами-задатчиками, функционируют для повышения надежности независимо от основного вычислителя СВС и от остальных элементов комплекта системы, являясь по сути автономными.

36

рис. 2 представлена структурная схема дозвуковой СВС по стандарту АРИНК-706.

35

Система состоит из вычислителя и индикаторов приборной доски. Характерно для этой СВС то, что датчики Рп и Рст конструктивно расположены внутри цифрового вычислителя. Потребители строго регламентированы. По стандартам АРИНК серии 700 все бортовые системы четко разделены по основным своим функциям.

СВС по принципу действия вычислителя.
34
Существующие СВС классифицируются по

типу вычислителя на три вида:
1) аналоговые электромеханические;
2) аналоговые электронные;
3) цифровые.
Анализ выражений (1)...(13) показывает, что в вычислителе должны быть реализованы арифметические операции (сложение, вычитание, умножение и деление) и нелинейные функции (извлечение корня и логарифмирование).

указателями (СВС-72)
33
К аналоговым электромеханическим СВС относятся централи скорости и

высоты типа ЦСВ-1М, ЦСВ-3М и системы СВС-72, СВС-1-72, СВС-2-72. Арифметические операции реализуются в них с помощью самобалансирующихся мостов, а нелинейности - на функциональных потенциометрах. В СВС такого типа вычислительные устройства конструктивно совмещены с указателями.

указателями (СВС-72)
32
Система воздушных сигналов типа СВС-72 выпускается четырех модификаций:

СВС1-72-1, СВС1-72-2, СВС2-72-3, СВС2-72-4, предназначенных для вычисления основных аэрометрических параметров полета самолета и выдачи данных о них потребителям.
Указанные модификации отличаются диапазоном решаемых параметров, количеством указателей и электрических выходов по каждому параметру.

Назначение системы. Унифицированная система воздушных сигналов СВС-72 предназначена для вычисления и выдачи потребителям:
- aбсолютной барометрической высоты Ha;
- относительной барометрической высоты H;
- истинной скорости V;
- приборной скорости Vпр;
- числа Маха М;
- статистического давления p;
- температуры наружного воздуха T.

и числа M типа УМС и указатель высоты УВ

с потенциометров в виде относительных сопротивлений ri , так и

с вращающихся трансформаторов типа СКТ, а сигналы Vпр и Hа - с потенциометров. Предусмотрена выдача сигналов подтверждения в наземный пункт управления при Hа  2000 м, а также при вводе в указатель высоты значения Pс = 760 мм рт. ст.

предназначен для вычисления и выдачи потребителям, в виде относительного сопротивления,

сигналов параметров Vпр, Рст, Haбс.
Датчики давлений Pст и Pд , размещенные в БВП, по принципу действия сходны с датчиком Pст высотомера типа УВИ(Д). В электромеханических СВС датчиком давления называют систему, состоящую из собственно датчика (чувствительного элемента ЧЭ с индукционнным преобразователем сигналов ИД) и узла отработки.

для вычисления по сигналам от БВП-9, индикации и выдачи потребителям,

в виде относительного сопротивления потенциометров и сигналов СКТ, относительной и абсолютной барометрической высоты Нотн и Набс;
Относительная барометрическая высота H = Hа - H3 решается в указателе УВ-30-3. В мост решения высоты вводятся: величина Hа в виде относительного сопротивления r выходного потенциометра r(Ha) датчика р и Hз в виде r(Н3) функционального потенциометра указателя, щетка которого связана с ручкой ввода давления р3.

Относительная барометрическая высота H и число M вычисляются самобалансирующимися мостами

постоянного тока, а истинная скорость V - мостом переменного тока, большая часть элементов которых размещена в указателях.
Использование постоянного тока повышает точность вычислений, так как исключается влияние на положение равновесия моста паразитных наводок монтажных связей. Поскольку усиление и отработка сигналов рассогласования ведутся на переменном токе, на входах усилителей включаются модуляторы.
Число M индицируется широкой стрелкой указателя УМС.
Сигналы V выдаются четырьмя линейными потенциометрами и СКТ.

М составляет функциональный потенциометр П1-7 обратной связи следящей системы и

функциональ-ные выходные потенциометры П2, П3 датчиков p и рд соответственно.

V используется реостатный мост умножения переменного тока. Три плеча моста

составляют постоянный резистор R1-5, функциональный потенциометр П1-1 обратной связи следящей системы и потенциометр П1-8, который профилируется в соответствии с функцией (M).
Четвертое плечо образуют резисторы R1-3, R1-4 и терморезистор R1-17 датчика П-69-2М

вычисления по сигналам УМС и П-69-2М и индикации температуры

наружного воздуха Тн .

- 69 с камерой торможения и «решается» в указателе УТ-1М-3

по реостатной мостовой схеме как функция числа М и температуры торможения ТТ.

Указатель температуры имеет встроенный подсвет циферблата:
ПВ - подсвет красный или белый; ПБ - подсвет белый

температуры Т аналогична схеме канала скорости V комбинированного УМС. Здесь

реализуется формула в виде



Величина Тт вводится так же, как и в предыдущей схеме, а М поступает в виде сопротивления функционального реостата выходного элемента канала числа М комбинированного указателя УМС.

вычислителях аналоговых электронных СВС, к которым относятся системы типа СВС-ПН-5,

СВС-ПН-15 и их модификации, операции сложения и вычитания выполняются с помощью усилителей. Нелинейные функции реализуются в таких системах диодными функциональными преобразователями напряжения типа ПНФ, а операции умножения и деления заменяются соответственно сложением и вычитанием логарифмов искомых величин с последующим потенциированием полученного результата с помощью ПНФ.

20

(Ту-154 М, Ил-76) и служит для вычисления сигналов абсолютной На

и относительной Н барометрической высоты, числа М, индикаторной (приборной) Vпр и истинной V воздушных скоростей, а также отклонений от заданных значений абсолютной барометрической высоты, числа М и индикаторной скорости.

19

числа М и высоты ВСМВ-1-15;
- указатели высоты УВ0-15К с

БПУ-3;
- УСВПк с блоками питания БПУ-3;
- УМ-1К -0,82 с БПУ-3;
- блок преобразования потенциометрический На ВПнП-2;
- блок преобразования Н БПнП-4;
- блок преобразования V БПнП-10;
- блок питания БП-27-2;
- K3B-0-I5;
- БСГ;
- КЗСП;
- блок корректора числа М БКМЭ; - фильтр Ф-115-1.

17

вычислители аэродинамических поправок типа УВАП, законы формирования которых зависят от

типа ВС. В этих вычислителях имеются собственные датчики давлений Рст и Рд, а поправки вычисляются таким же образом, как и в вычислителях типа ВАП электромеханических высотомеров УВИД, с помощью каскадной потенциометрической схемы умножения, в которой в качестве решающих элементов использованы потенциометры датчиков Рст и Рд, щетки которых через передаточно-множительные механизмы связаны с подвижными центрами соответствующих чувствительных элементов.
Температура заторможенного потока воздуха измеряется приемником П-5, не входящем в комплект СВС.
Выходными сигналами системы являются Hа , H (Hотн), M, V и отклонения H от заданного постоянного, либо программного значения высоты Hа .

16

вычислитель ВСМВ-1-15М, в котором размещены также датчики статического Pст

и динамического Pд давлений. Он предназначен для решения градуировочных формул (1.1)...(1.4) и выдачи сигналов, пропорциональных H, Hа , M, V в виде относительных сопротивлений. Это преобразование сигналов осуществляется в блоках преобразования напряжения (БПнП), подключаемых к выходам вычислителя.
Операции сложения и вычитания выполняются в вычислителе с помощью усилителей. Нелинейные функции реализуются в таких системах диодными функциональными преобразователями напряжения типа ПНФ, а операции умножения и деления заменяются соответственно сложением и вычитанием логарифмов искомых величин с последующим потенциированием полученного результата с помощью ПНФ.

15

поэтому для повышения точности вычисления числа M выражение


преобразуется

в вычислителе к следующему виду:
(1)


Для удобства реализации (1) статические характеристики датчиков ДДСИ и ДДДИ (индуктивные датчики статического давления) подбираются таким образом, чтобы зависимости выходных напряжений Uст и Uд от соответствующих давлений на большей части рабочего участка были близки к логарифмическим.

Вычислитель высоты, скорости и числа Маха ВСМВ

13

сигнал в виде напряжения U12, пропорционального величине fи(M). Этот сигнал

подаётся через усилитель У11 на первичную обмотку трансформатора T3, реализующего формулу

Ввод функции обеспечивается за счет изменения входного сопротивления трансформатора Т3 при изменении сопротивления Rт, подключенного к его вторичной обмотке.

6. Вычислитель высоты, скорости и числа Маха ВСМВ

12

В результате с помощью трансформатора Т3 реализуется схема умножения и напряжение на его выходе пропорционально величине истинной скорости V.

контрольных сигналов UЭT1 и UЭT2, соответствующих тестовым значениям Рст к

Рд. Одновременно ко вторичной обмотке Т4 вместо сопротивления приемника температуры подключается резистор Rэт. При этом показания указателей высоты, скорости и числа М должны быть равны расчетным значениям в пределах установленных допусков.

Измерение статического и динамического давления осуществляется индуктивными датчиками ДДСИ и ДДДИ, конструктивно входящими в состав вычислителя. Они имеют аналогичные принципиальные схемы и отличаются лишь упругими чувствительными элементами:
в ДДСИ применяется анероидная коробка, а в ДДДИ манометрическая.

Вычислитель высоты, скорости и числа Маха ВСМВ

11

измерительных узла, каждый из которых состоит из анероидной коробки А

и индуктивного преобразователя.

Датчики давлений ДДСИ и ДДДИ

10

и перемещает подвижную обмотку индуктивного преобразователя. Каждый индуктивный преобразователь состоит

из двух неподвижных первичных обмоток W1, W2 (W3, W4), включенных встречно, и подвижной вторичной обмотки W5 (W6).

Датчики давлений ДДСИ и ДДДИ

9

Вторичная обмотка перемещается подвижным центром анероидной коробки.

обмоток относительно неподвижных, наводящиеся при этом в

подвижных обмотках ЭДС суммируются. На выходе датчика будет сниматься сигнал в виде напряжения
U1= f( lg 1/Рст).

Датчики давлений ДДСИ и ДДДИ

8

При среднем положений вторичных обмоток их ЭДС равны нулю. Этому положению подвижной системы соответствует максимальное давление Рст = Рmax.

системы термостатирования поддерживается температура
45 ± 5°С. Система включает в

себя нагревательный элемент НЭ, реле Р5 и биметаллические термоэлементы ТБ1 и ТБ2. Погрешность из-за неточной стабилизации температуры устраняется термокомпенсацией I и II рода.

Датчики давлений ДДСИ и ДДДИ

7

Смещение нуля выходного сигнала компенсируется мостиковым термокомпенсатором I рода, состоящим из сопротивлений R9 … R12. Изменение наклона характеристики датчика компенсируется термокомпенсатором II рода с помощью сопротивлений R7, R8 .

производится с помощью бесконтактных функционалъных преобразователей напряжения ПНФ. Воспроизведение заданной

функции осуществляется в них путем кусочно-линейной аппроксимации.
Преобразователи ПНФ состоят из отдельных ячеек, каждая из которых рассчитана на аппроксимацию функции одним отрезком.

и ввода в ВСМВ-1 аэродинамических поправок H, V и M,

компенсирующих аэродинамические погрешности измерения Pст приемниками ПВД.
Законы формирования поправок зависят от типа ЛА и приемника ПВД и определяются экспериментально, путем продувок в аэродинамической трубе. Поправки V и M задаются как функции числа M, а H в рассматриваемой системе аппроксимируется зависимостью:
 
∆ H = ∆H(M) - ∆H(H),
 
где ∆ H(M) - зависящая от числа M составляющая поправки, соответствующая ее величине при Hа = 0; ∆ H(H) - составляющая поправки, зависящая от высоты полета.

блоком питания и усиления БПУ-3А и предназначен для выдачи показаний

относительной барометрической высоты H, получаемой от ВСМВ-1.
Указатель выполнен двухстрелочным, как и в механических высотомерах типа ВД. Малая стрелка служит для отсчета километров, а большая - десятков и сотен метров высоты. По двухразрядному счетчику оценивается высота в километрах. Стрелки и счетчик связаны через редуктор с приводным двигателем-генератором ДГ-0,5ТА. Командный индекс на внутренней шкале указывает значение Н зад в соответствии с командами системы радионаведения. С редуктором связана также ось потенциометра обратной связи.
Кремальера указателя УВО-30к служит для ввода давления Pз уровня начала отсчета барометрической высоты, контролируемого по четырехразрядному счетчику, находящемуся в нижней части шкалы.

комплекте с блоком питания и усиления БПУ-4А. Индикация выходных параметров

осуществляется также, как и в механическом указателе истинной скорости и числа M УИСМ - широкая стрелка указателя служит для отсчета числа M, узкая - истинной скорости V. Командный индекс указывает заданное значение , передаваемое системой радионаведения. Следящие системы каналов аналогичны системам указателя УВО-30к. Подсвет шкалы также обеспечивается двумя лампами.

Корректор КЗВ

Работает в комплекте с блоком сигнала готовности БСГ и не связан с остальными блоками СВС. Он выдает сигналы в виде напряжения постоянного и переменного тока частотой 400 Гц, пропорциональные отклонению ЛА от заданной высоты полета.
КЗВ может работать в режимах обнуления и коррекции.

установкой на ЛА и при различных видах технического обслуживания используются

системы встроенного контроля.
На самолете возможна полная проверка (при отключении датчиков давлений от ПВД) и частичная проверка точности (без отключения датчиков).
Полная проверка СВС осуществляется с помощью аппаратуры проверки АП-СВС-2, которая применяется для проверки всех систем СВС (за исключением цифровых) и централей ЦСВ всех типов.
Эта установка позволяет в лабораторных условиях произвести полную проверку как всей системы в целом, так и указателей в отдельности. Полная проверка включает: внешний осмотр, проверку сопротивления изоляции электрических цепей блоков системы, проверку герметичности систем статического и полного давлений, проверку системы с помощью встроенного контроля, проверку точности измерения системы.

измеритель воздушных давлений ИВД (такой же, как и в установке

контроля анероидно-манометрических приборов УКАМП), измеритель выходных параметров ИВП, блок насосов УМАП-М и монтажные кабели.

Контроль напряжений в цепях питания и измерение выходных сигналов осуществляет измеритель выходных параметров ИВП.