第三章-1空气动力学参量的测量

1、一、飞行高度的测量一、飞行高度的测量气压式高度表通过感受大气压力来给定飞行高度。气压式高度表通过感受大气压力来给定飞行高度。飞行高度是飞机在空中距离某一基准面的垂直距离。飞行高度是飞机在空中距离某一基准面的垂直距离。按照选定基准面的不同，飞行高度可以分为下列几种：按照选定基准面的不同，飞行高度可以分为下列几种：飞机与海平面飞机与海平面飞机与地面目标飞机与地面目标飞机与机场地面飞机与机场地面飞机与气压为飞机与气压为 101325Pa的气压面的气压面一、飞行高度的测量一、飞行高度的测量气压式高度传感器根据大气压力（静压）随高度升高而减小气压式高度传感器根据大气压力（静压）随高度升高而减小的规律测量

2、高度，并输出与之对应的电压信号。的规律测量高度，并输出与之对应的电压信号。真空膜盒真空膜盒传动放大器传动放大器补偿装置补偿装置信号转换器信号转换器高度升高，作用在膜盒上的大气压力减小时，膜盒逐渐膨高度升高，作用在膜盒上的大气压力减小时，膜盒逐渐膨胀，膜盒中心的位移和作用在膜盒上的大气压力呈非线性胀，膜盒中心的位移和作用在膜盒上的大气压力呈非线性关系。在低空，改变单位气压，膜盒位移变化量小；在高关系。在低空，改变单位气压，膜盒位移变化量小；在高空，改变单位气压，膜盒的位移量大。空，改变单位气压，膜盒的位移量大。一、飞行高度的测量一、飞行高度的测量在上图所示的高度表基础上增设调零机构，使传感器在对

3、在上图所示的高度表基础上增设调零机构，使传感器在对某一基准气压面的高度为零时输出也为零。某一基准气压面的高度为零时输出也为零。选择相应的基准面，传感器可输出相应于相对高度、标准选择相应的基准面，传感器可输出相应于相对高度、标准气压高度或绝对高度的电信号。气压高度或绝对高度的电信号。目前，固态半导体压力传感器得到日益广泛的应用。目前，固态半导体压力传感器得到日益广泛的应用。测量压力、加速度等的敏感传感器是利用固体受力后电阻测量压力、加速度等的敏感传感器是利用固体受力后电阻率发生显著变化的压阻效应。率发生显著变化的压阻效应。一、飞行高度的测量一、飞行高度的测量如采用恒压源供电，可得：如采用恒压源供

4、电，可得：0BRUUR如采用恒流源供电，可得：如采用恒流源供电，可得：0BUR I 飞行控制系统中常用的动静压传感器，即大气数据传感飞行控制系统中常用的动静压传感器，即大气数据传感器，即基于以上原理工作的。器，即基于以上原理工作的。一、飞行高度的测量一、飞行高度的测量来自空速管的静压作为输入信号进入压阻式敏感硅杯的来自空速管的静压作为输入信号进入压阻式敏感硅杯的密封区，随着硅杯晶面上压力发生变化，电桥输出电压密封区，随着硅杯晶面上压力发生变化，电桥输出电压发生变化，从而实现对静压的测量。发生变化，从而实现对静压的测量。动压测量原理类似，其中动压输入为总压和静压的差。动压测量原理类似，其中动压输

5、入为总压和静压的差。二、空速和马赫数的测量二、空速和马赫数的测量飞机相对于空气的运动速度叫做空速。空速传感器是重飞机相对于空气的运动速度叫做空速。空速传感器是重要的飞行仪表之一。要的飞行仪表之一。飞机的飞行速度有四种：飞机的飞行速度有四种：飞机相对于空气的运动速度飞机相对于空气的运动速度忽略空气变化的飞机运动速度，又称仪表空速，忽略空气变化的飞机运动速度，又称仪表空速， 简称表速。简称表速。飞机相对于地面运动速度的水平分量飞机相对于地面运动速度的水平分量飞机相对于地面运动速度的垂直分量，即飞机的飞机相对于地面运动速度的垂直分量，即飞机的 升降速度升降速度二、空速和马赫数的测量二、空速和马赫数的

6、测量通过测量相对气流的压力间接测量飞行速度。通过测量相对气流的压力间接测量飞行速度。在不可压缩流中：在不可压缩流中：在可压缩流中：在可压缩流中：只要测出流场中某处的压力和密度，即可间接测量出空只要测出流场中某处的压力和密度，即可间接测量出空气的流速气的流速v。二、空速和马赫数的测量二、空速和马赫数的测量飞行速度小于飞行速度小于400km/h，认为空气不可压缩：，认为空气不可压缩：飞行速度大于飞行速度大于400km/h，空气压缩效应显著：，空气压缩效应显著：二、空速和马赫数的测量二、空速和马赫数的测量工作原理工作原理在静压和气温一定的情况下，动压的大小完全取决于空速在静压和气温一定的情况下，动压

7、的大小完全取决于空速的大小，所以膜盒的位移反映飞机当时的飞行速度。的大小，所以膜盒的位移反映飞机当时的飞行速度。二、空速和马赫数的测量二、空速和马赫数的测量如前所示，空速不仅与压差如前所示，空速不仅与压差 有关，还与静压有关，还与静压 和密度和密度 有关。有关。Hpp0人们用标准大气下海平面的空气密度人们用标准大气下海平面的空气密度 和压力和压力 代替代替和和0pHHHp当飞行速度小于当飞行速度小于400km/h，表速可改写为：，表速可改写为：真空速与表速的关系为：真空速与表速的关系为：二、空速和马赫数的测量二、空速和马赫数的测量马赫数是飞行速度与飞机所在高度的声速之比。马赫数是飞行速度与飞机

8、所在高度的声速之比。研究的必要性：飞机研究的必要性：飞机Ma超过临界超过临界Macr，局部激波，空气，局部激波，空气动力特性发生显著变化，稳定性和操纵性变坏，仅仅根据动力特性发生显著变化，稳定性和操纵性变坏，仅仅根据空速表判断是不够的。空速表判断是不够的。飞行速度小于飞行速度小于400km/h，认为空气不可压缩：，认为空气不可压缩：飞行速度大于飞行速度大于400km/h，空气压缩效应显著：，空气压缩效应显著：三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量迎角和侧滑角均反映飞机轴线与气流方向间的夹角。迎角和侧滑角均反映飞机轴线与气流方向间的夹角。迎角大小与飞机的升力和阻力密切相关，当迎角达到临界迎

9、迎角大小与飞机的升力和阻力密切相关，当迎角达到临界迎角，飞机将失速。角，飞机将失速。迎角传感器只能测量传感器所在处气流与飞机弦线的夹角，迎角传感器只能测量传感器所在处气流与飞机弦线的夹角，即局部迎角。即局部迎角。当机翼迎角发生改变，机翼上下表面的压力发生变化。压力当机翼迎角发生改变，机翼上下表面的压力发生变化。压力的重新分配造成机翼产生一个与迎角大小有关的压力差。的重新分配造成机翼产生一个与迎角大小有关的压力差。-可利用此压力差衡量迎角大小。可利用此压力差衡量迎角大小。三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量迎角为迎角为0时，作用于叶片上下表面时，作用于叶片上下表面的压力相等，叶片不转动，

10、电刷的压力相等，叶片不转动，电刷处于中立，无电信号输出。处于中立，无电信号输出。迎角不为迎角不为0，作用在叶片上下表面，作用在叶片上下表面的气动力不相等，产生压差，叶的气动力不相等，产生压差，叶片绕轴转动，直到中心线与迎面片绕轴转动，直到中心线与迎面气流方向一致。叶片转角即迎角，气流方向一致。叶片转角即迎角，经放大传动机构，带动电刷转动，经放大传动机构，带动电刷转动，输出与迎角成比例的电信号。输出与迎角成比例的电信号。三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量阻尼器阻尼器加温装置加温装置必须正确安装必须正确安装-机头或者机翼机头或者机翼三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量迎角为迎角为

11、0时，两个小孔所感受的压时，两个小孔所感受的压力力p1和和p2相等，压差为相等，压差为0，电刷，电刷中立，输出信号为中立，输出信号为0。迎角不为迎角不为0， p1和和p2不相等，产不相等，产生压差，带动电刷转动，输出与生压差，带动电刷转动，输出与迎角成比例的电信号。迎角成比例的电信号。三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量设总压为设总压为pt，则：，则：压差：压差：三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量三、迎角和侧滑角的测量以上三种测量迎角的传感器，分别具有不同的结构和特点。以上三种测量迎角的传感器，分别具有不同的结构和特点。四、大气数据计算机四、大气数据计算机飞机的飞行高度、空速和飞机的飞行高度、空速和Ma数等飞行参数均与数等飞行参数均与总压、静压总压、静压等等大气参数有关。大气参数有关。测出测出总压、静压和总温总压、静压和总温等参数，即