RU55479U1 - HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM - Google Patents

HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU55479U1
RU55479U1 RU2005140766/22U RU2005140766U RU55479U1 RU 55479 U1 RU55479 U1 RU 55479U1 RU 2005140766/22 U RU2005140766/22 U RU 2005140766/22U RU 2005140766 U RU2005140766 U RU 2005140766U RU 55479 U1 RU55479 U1 RU 55479U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
helicopter
altitude
static pressure
pressure
vector
Prior art date
Application number
RU2005140766/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Кузьмич Козицын
Николай Николаевич Макаров
Александр Азикович Порунов
Вячеслав Владимирович Солдаткин
Владимир Михайлович Солдаткин
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority to RU2005140766/22U priority Critical patent/RU55479U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU55479U1 publication Critical patent/RU55479U1/en

Links

Landscapes

  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для измерения высотно-скоростных параметров вертолета. Технический результат заключается в повышении точности измерения высотно-скоростных параметров вертолета, расширении рабочих диапазонов по углу атаки и скорости, особенно в области малых скоростей полета, что позволяет повысить безопасность управления и пилотирования вертолета, эффективность решения пилотажно-навигационных и специальных задач. Система воздушных сигналов вертолета содержит два ортогонально расположенных проточных многоканальных аэрометрических приемника, полости дросселированного статического давления и трубок полного давления соединены с пневмоэлектрическими, например, термоанемометрическими преобразователями, выходы электроизмерительных схем которых через последовательно соединенные мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь подключены к микропроцессору для определения углов положения (скоса) вихревой колонны несущего винта вертолета, которые используются при вычислении составляющих вектора воздушной скорости и определении высотно-скоростных параметров вертолета на малых скоростях полета.The utility model relates to devices for measuring altitude and speed parameters of a helicopter. The technical result consists in increasing the accuracy of measuring the altitude and speed parameters of the helicopter, expanding the operating ranges for the angle of attack and speed, especially in the field of low flight speeds, which allows to increase the safety of control and piloting of the helicopter, and the effectiveness of solving flight and navigation and special tasks. The helicopter air signal system contains two orthogonally located flow-through multi-channel aerometric sensors, throttle static pressure cavities and full pressure tubes are connected to pneumatic, for example, hot-wire transducers, the outputs of the electrical measurement circuits of which are connected through a multiplexer and an analog-to-digital converter to a microprocessor to determine position angles (bevel) of the rotor column of the rotor of the helicopter, which These are used in calculating the components of the airspeed vector and determining the altitude and speed parameters of a helicopter at low flight speeds.

Description

Полезная модель относится к устройствам для измерения высотно-скоростных параметров вертолета.The utility model relates to devices for measuring altitude and speed parameters of a helicopter.

Известны устройства для измерения высотно-скоростных параметров самолета, реализующие аэрометрический метод измерения. В таких устройствах приемник воздушного давления, установленный в набегающем на самолет воздушном потоке, воспринимает статическое и полное давление набегающего воздушного потока, по которым определяют барометрическую высоту, индикаторную (приборную) и, используя информацию о температуре наружного воздуха - истинную воздушную скорость (Браславский Д.А. Приборы и датчики летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970, 392 с.) - [1]. С помощью установленных в набегающем потоке приемников также воспринимают давления, по которым определяют угловое положение вектора истинной воздушной скорости в связанной скоростной системе координат -углы атаки и скольжения (Петунин А.Н. Методы и техника измерения параметров газового потока. М.: Машиностроение, 1972, 392 с.) - [2]. Однако применение таких устройств на вертолете позволяет достаточно точно измерить барометрическую высоту и воздушную скорость только при скоростях полета более 50...70 км/час, когда приемники потока выходят за пределы вихревой колонны, создаваемой несущим винтом вертолета и когда обеспечивается помехоустойчивое восприятие и преобразование воспринимаемых воздушных давлений. Диапазон измерения углов атаки и скольжения указанных устройств также ограничен значениями ±30°, в то время как для вертолета рабочими являются полеты вперед-назад, вправо-влево, в ином другом направлении в плоскости рыскания и тангажа, а также полеты в области малых и околонулевых скоростей, и даже на режиме висения.Known devices for measuring the altitude-speed parameters of the aircraft that implement the aerometric method of measurement. In such devices, an air pressure receiver installed in the air stream rushing onto the aircraft senses the static and total pressure of the air flow, which determine the barometric altitude, indicator (instrument) and, using information about the outside temperature, the true air speed (D. Braslavsky A. Instruments and sensors of aircraft. M: Mechanical Engineering, 1970, 392 p.) - [1]. Using receivers installed in the oncoming flow, pressure is also perceived, which determines the angular position of the true airspeed vector in a coupled velocity coordinate system — the angle of attack and slip (Petunin A.N. Methods and techniques for measuring gas flow parameters. M .: Mechanical Engineering, 1972 , 392 p.) - [2]. However, the use of such devices in a helicopter makes it possible to accurately measure the barometric altitude and airspeed only at flight speeds of more than 50 ... 70 km / h, when the flow receivers go beyond the vortex columns created by the rotor of the helicopter and when noise-tolerant perception and transformation of perceived air pressure. The range of measurement of the angles of attack and slip of these devices is also limited to ± 30 °, while for a helicopter the workers are flying back and forth, left and right, in another other direction in the yaw and pitch planes, as well as flights in the region of small and near-zero speeds, and even in hover mode.

Для получения информации о высотно-скоростных параметрах в области малых скоростей полета вертолета в известных системах воздушных To obtain information on altitude and speed parameters in the field of low helicopter flight speeds in known air systems

сигналов (СВС) применяют несколько проточных приемников давления, размещаемых в носовой части фюзеляжа симметрично относительно продольной оси вертолета (Козицын В.К., Макаров Н.Н., Порунов А.А., Солдаткин В.М. Анализ принципов построения систем воздушных сигналов вертолета // Авиакосмическое приборостроение, 2003, №10, С.2-13) - [3]. Экспериментальные исследования такой СВС, разработанной МПКБ "Восход", показали, что при скоростях полета менее 30 км/час погрешность измерения угла скольжения достигает около ±2°, а при скоростях более 70 км/час, когда носовая часть фюзеляжа вертолета, где установлены проточные приемники, выходит из зоны вихревой колонны, погрешность уменьшается до значений ±0,4°, приемлемых для решения задач управления и пилотирования. Однако, одним из основных недостатков такой СВС и способа, реализованного в ней, является ограниченный диапазон измерения по углу скольжения значением β-±20° - [1].Signals (SHS) are used by several flow-through pressure receivers placed in the nose of the fuselage symmetrically relative to the longitudinal axis of the helicopter (Kozitsyn V.K., Makarov N.N., Porunov A.A., Soldatkin V.M. Analysis of the principles of constructing airborne signal systems helicopter // Aerospace Instrumentation, 2003, No. 10, C.2-13) - [3]. Experimental studies of such a SHS developed by the Voskhod MPKB showed that at flight speeds of less than 30 km / h the error in measuring the slip angle reaches about ± 2 °, and at speeds of more than 70 km / h, when the nose of the helicopter fuselage, where the flow receivers, leaves the zone of the vortex column, the error decreases to values of ± 0.4 °, acceptable for solving control and piloting problems. However, one of the main disadvantages of such a SHS and the method implemented in it is the limited measurement range by the slip angle with the value β- ± 20 ° - [1].

Известна система воздушных сигналов, которая позволяет получить информацию о параметрах вектора воздушной скорости вертолета и при скоростях полета менее 30...70 км/ч. Известная СВС вертолета типа Lassie, ХМ-143 и СВС-В1 - [3] содержит свободно-ориентируемый приемник воздушных давлений, который при малых скоростях полета находится в створе вихревой колонны и ориентируется с помощью пространственного флюгера по направлению вектора результирующего воздушного потока, набегающего на свободно-ориентированный приемник, являющегося суммой вектора воздушной скорости, обусловленного поступательным движением вертолета, и вектора индуктивной скорости, создаваемой несущим винтом вертолета. В этом случае система уравнений, по которым определяют составляющие Vx, Vy, Vz вектора истинной воздушной скорости , углы атаки α и скольжения β вертолета имеют вид (Козицын В.К. Алгоритмическое обеспечение систем воздушных сигналов вертолета на основе свободно ориентированного приемника давлений // Изв. вузов. The known system of air signals, which allows you to get information about the parameters of the vector of the airspeed of the helicopter and at flight speeds less than 30 ... 70 km / h. The well-known SHS of a Lassie, KhM-143 and SHS-B1-type helicopter [3] contains a freely-oriented air pressure receiver, which at low flight speeds is located in the alignment of the vortex column and is oriented using a spatial weather vane in the direction of the vector the resulting airflow running onto a freely oriented receiver, which is the sum of the vector air speed due to the translational movement of the helicopter, and the vector inductive speed created by the rotor of a helicopter. In this case, the system of equations by which the components V x , V y , V z of the true air velocity vector are determined , attack angles α and slip β of the helicopter have the form (Kozitsyn V.K. Algorithmic support of helicopter air signal systems based on a freely oriented pressure receiver // Izv.

Авиационная техника. 2004. №4. С.52-57) - [4]:Aircraft technology. 2004. No4. S.52-57) - [4]:

где iz, iх - углы наклона плоскости диска несущего винта; αВК и βВК - углы скоса воздушного потока вихревой колонны относительно осей связанной (скоростной) системы координат.where i z , i x are the angles of inclination of the plane of the rotor disk; α VK and β VK are the bevel angles of the vortex column air flow relative to the axes of the coupled (speed) coordinate system.

Однако, как видно из системы уравнений (1), такая система имеет значительные погрешности определения параметров Vx, Vy, Vz, α и β вектора истинной воздушной скорости вертолета, особенно в области малых скоростей, из-за отсутствия в полете точной информации о текущей величине (о модуле) вектора индуктивной скорости и углах положения iz, ix диска несущего винта. При этом точность измерения углов αВК и βВК скоса воздушного потока вихревой колонны, определяемых по угловому положению свободно-ориентируемого приемника относительно осей скоростной системы координат, также существенно влияет на погрешности измерения параметров вектора воздушной скорости вертолета. Так как в процессе работы системы углы αВК и βВК определяются путем регистрации углового положения вектора результирующего воздушного потока вихревой колонны, то из-за малости флюгерного момента, наличия трения в кардановом подвесе и нагружения подвижной системы свободно-ориентируемого приемника в области малых скоростей полета имеет место дополнительная погрешность, что увеличивает значение минимальной рабочей скорости полета, при которой система обеспечивает устойчивое измерение высотно-скоростных параметров вертолета.However, as can be seen from the system of equations (1), such a system has significant errors in determining the parameters V x , V y , V z , α and β of the true airspeed vector of the helicopter, especially in the low-speed region, due to the lack of accurate information in flight about the current value (about the module) of the inductive velocity vector and angles of position i z , i x rotor disk. Moreover, the accuracy of measuring the angles α VK and β VK of the bevel of the vortex column air flow, determined by the angular position of the freely oriented receiver relative to the axes of the speed coordinate system, also significantly affects the measurement errors of the helicopter air velocity vector parameters. Since during the operation of the system the angles α VK and β VK are determined by recording the angular position of the vector the resulting air flow of the vortex column, then due to the small weather vane moment, the presence of friction in the cardan suspension and loading of the movable system of the freely oriented receiver in the region of low flight speeds, an additional error takes place, which increases the value of the minimum operating flight speed at which the system provides a stable measurement of altitude and speed parameters of a helicopter.

За прототип взята система измерения воздушных сигналов, построенная на основе неподвижного многоканального проточного The prototype is a system for measuring air signals, based on a fixed multichannel flow

аэрометрического приемника и струйно-конвективных (термоамометрических) измерительных каналов (Порунов А.А., Солдаткин В.В. Структура и алгоритмы системы воздушных сигналов вертолета на основе многофункционального аэрометрического преобразователя // Сборник материалов Второго Международного симпозиума "Авиакосмические приборные технологии", 17-20 сентября 2002 г. Санкт-Петербург. СПбГУАП. С.33-35) - [5].airborne receiver and jet-convective (thermoamometric) measuring channels (Porunov A.A., Soldatkin V.V. Structure and algorithms of a helicopter air signal system based on a multifunctional aerometric sensor // Proceedings of the Second International Symposium "Aerospace Instrument Technologies", 17- September 20, 2002 St. Petersburg. SPbSUAPS. S.33-35) - [5].

В основу работы такой системы воздушных сигналов положена обработка массива первичных информативных сигналов-давлений, воспринимаемых неподвижным проточным многоканальным аэрометрическим приемником, выполненным, например, согласно патенту РФ №2042137, МПК G 01 P 5/16, Многоканальный аэрометрический преобразователь // Порунов А.А., Олин В.Н., Захарова Н.С. - [6].The basis of the work of such a system of air signals is the processing of an array of primary informative pressure signals perceived by a stationary flow-through multi-channel aerometric receiver, made, for example, according to RF patent No. 2042137, IPC G 01 P 5/16, Multi-channel aerometric sensor // Porunov A.A ., Olin V.N., Zakharova N.S. - [6].

Для восприятия информации о параметрах вектора воздушной скорости вертолета с помощью двух профилированных дисков (Фиг.1) в набегающем воздушном потоке в плоскости рыскания выделяют плоскопараллельную воздушную струю, параметры которой зависят от величины и угла направления вектора истинной воздушной скорости вертолета в плоскости рыскания в диапазоне ±180°. С помощью расположенного между двумя профилированными дисками аэродинамического тела с установленными на нем трубками полного давления и кольцевых приемников дросселированного статического давления, расположенных на внутренних поверхностях профилированных дисков, формируют давления рi и рc, пропорциональные величине истинной воздушной скорости , углам скольжения β и атаки α вектора истинной воздушной скорости Vв и статическому давлению плоскопараллельной воздушной струи, преобразуют давления в электрические сигналы с помощью пневмоэлектрических, например, термоанемометрических преобразователей, по которым определяют высотно-скоростные параметры вертолета путем восстановления и обработки первичных To perceive information about the parameters of the helicopter airspeed vector using two profiled disks (Fig. 1), a plane-parallel air jet is emitted in the incoming air flow in the yaw plane, the parameters of which depend on the magnitude and direction angle of the true helicopter airspeed vector in the yaw plane in the range of ± 180 °. Using an aerodynamic body located between two profiled disks with full pressure tubes mounted on it and throttle static pressure annular receivers located on the inner surfaces of the profiled disks, pressures p i and p c are generated, which are proportional to the true airspeed , glide angles β and attack α of the true airspeed vector V in and the static pressure of a plane-parallel air stream, convert the pressure into electrical signals using pneumoelectric, for example, hot-wire anemometers, which determine the altitude-speed parameters of the helicopter by restoring and processing the primary

пневматических сигналов-давлений по определенному алгоритму - [6].pneumatic pressure signals according to a specific algorithm - [6].

Важной особенностью угловых характеристик проточного многоканального аэрометрического приемника потока (АМП) является то, что эти характеристики содержат два участка: в пределах первого -воспринимаемое давление рi АМП больше местного статического давления рc, а в пределах второго - это давление рi меньше рc.An important feature of the angular characteristics of a flow multi-channel aerometric flow receiver (AMP) is that these characteristics contain two sections: within the first, the perceived pressure p i AMP is greater than the local static pressure p c , and within the second, this pressure p i is less than p c .

На Фиг.2 приведено семейство угловых характеристик многоканального проточного АМП, имеющего шесть идентичных секций восприятия параметров вектора воздушной скорости вертолета, которое построено для трех значений скорости: V=3 м/с, V=15 м/с, V=30 м/с - [5, 6]. Анализ этих графиков позволяет отметить, что угловые характеристики трубок полного давления i-1 и i+1 в области давлений рic имеют точку пересечения, угловые координаты которой совпадают с координатой максимума угловой характеристики трубки полного давления с номером i. Пересекающиеся ветви угловых характеристик i-1 и i+1 трубок полного давления имеют участки достаточной протяженности, в пределах которых можно их аппроксимировать с использованием математических методов, надежно реализуемых программными средствами, например, с использованием сплайн-методов. Указанные особенности угловых характеристик многоканального проточного АМП положены в основу алгоритма обработки первичных пневматических сигналов-давлений, которые обеспечивают определение величины и угла направления вектора истинной воздушной скорости вертолета.Figure 2 shows the family of angular characteristics of a multichannel flow AMF having six identical sections for perceiving the parameters of the helicopter airspeed vector, which is built for three values of speed: V = 3 m / s, V = 15 m / s, V = 30 m / s - [5, 6]. An analysis of these graphs allows us to note that the angular characteristics of the full pressure tubes i-1 and i + 1 in the pressure range p i <p c have an intersection point whose angular coordinates coincide with the coordinate of the maximum angular characteristic of the full pressure tube with number i. The intersecting branches of the angular characteristics of i-1 and i + 1 tubes of full pressure have sections of sufficient length within which they can be approximated using mathematical methods that are reliably implemented by software, for example, using spline methods. These features of the angular characteristics of multichannel flow AMF are the basis for the algorithm for processing primary pneumatic pressure signals, which provide the determination of the magnitude and angle of the vector of the true airspeed of the helicopter.

Информацию о величине и углу направления вектора истинной воздушной скорости вертолета получают путем математической обработки первичных пневматических сигналов-давлений согласно алгоритму, в основу которого положена связь отношения текущих значений давлений pi+1 и pi соседних трубок полного давления с угловым положением β вектора истинной воздушной скорости вертолета.Information on the magnitude and direction angle of the true airspeed vector of a helicopter is obtained by mathematical processing of primary pneumatic pressure signals according to an algorithm based on the relationship the current pressure values p i + 1 and p i of the adjacent full pressure tubes with the angular position β of the helicopter’s true airspeed vector.

При практической реализации алгоритма вводят безразмерную систему координат, абсциссой которой является безразмерная угловая координата Θ, а ординатой - отношение , как показано на Фиг.3.In the practical implementation of the algorithm, a dimensionless coordinate system is introduced, the abscissa of which is the dimensionless angular coordinate Θ, and the ordinate is the ratio as shown in FIG. 3.

Пределы изменения Θ определяют выбором координатной сетки (например, Θmax=3 при шаге сетки t0=10 град., Θmax=6 при t0=5 град.). Начало координат введенной системы координат совпадает с точкой пересечения смежных ветвей угловых характеристик i+1 и i-й трубок полного давления.The limits of change Θ are determined by the choice of the coordinate grid (for example, Θ max = 3 at a grid pitch of t 0 = 10 deg., Θ max = 6 at t 0 = 5 deg.). The origin of the introduced coordinate system coincides with the intersection point of adjacent branches of the angular characteristics of i + 1 and the ith full pressure tubes.

Алгоритм обработки массива i пневматических сигналов (i=0, 1, ...5) предусматривает следующие этапы. На первом этапе определяют номер i-й трубки полного давления, в пределах положительных ветвей которой локализовано направление вектора воздушной скорости вертолета. За такую i-ую трубку полного давления, как следует из Фиг.3, принимают трубку, в которой значение измеренного давления является наибольшим. По номеру такой i-ой трубки полного давления определяют первое приближение угловой координаты вектора воздушной скорости вертолета в соответствии с выражениемThe algorithm for processing the array i of pneumatic signals (i = 0, 1, ... 5) provides for the following steps. At the first stage, the number of the i-th full pressure tube is determined, within the positive branches of which the direction of the helicopter airspeed vector is localized. For such an i-th full pressure tube, as follows from Figure 3, take the tube in which the value of the measured pressure is the largest. The number of such i-th full pressure tube determines the first approximation of the angular coordinate of the helicopter airspeed vector in accordance with the expression

При этом принимается, что ось первой трубки совпадает с началом исходной системы координат.It is assumed that the axis of the first tube coincides with the origin of the original coordinate system.

Затем проводят предварительную оценку положения вектора воздушной скорости вертолета относительно i-й трубки полного давления. С этой целью проверяют, какое из неравенств:Then carry out a preliminary assessment of the position of the helicopter airspeed vector relative to the i-th full pressure tube. To this end, check which of the inequalities:

выполняется.performed.

В случае выполнения первого неравенства вектор воздушной скорости вертолета находится слева от i-й трубки полного давления и параметр k оценки углового положения вектора воздушной скорости относительно оси i-й трубки полного давления принимает значение k=-1. Если выполняется выражение (3), то вектор воздушной скорости вертолета находится справа от In the case of the first inequality, the helicopter air velocity vector is to the left of the ith full pressure tube and the parameter k for estimating the angular position of the air velocity vector relative to the axis of the ith full pressure tube takes the value k = -1. If expression (3) is satisfied, then the helicopter airspeed vector is to the right of

i-й трубки и k=+1.i-th tube and k = + 1.

На следующем этапе процесса обработки измеренных давлений определяют текущее значение угловой координаты Θ вектора воздушной скорости вертолета во введенной системе координат путем решения следующих уравнений:At the next stage of the processing of measured pressures, the current value of the angular coordinate Θ of the helicopter airspeed vector is determined in the introduced coordinate system by solving the following equations:

где ƒ(Θ) и ƒ(-Θ) - полиномы степени n, вычисляемые по результатам предварительной градуировки многоканального проточного АМП и аппроксимации угловой характеристики i-й трубки полного давления в диапазоне Θ∈[Θmin, Θmax] нa основе выбранной сплайн-функции. При этом первое соотношение выражения (4) используется при выполнении условия pi-1>pi+1 а второе - при pi-1<pi+1. Причем в используемой безразмерной системе координат функция ƒ(Θ) описывает часть правой ветви угловой характеристики Фиг.3, a ƒ(-Θ) - левую часть этой характеристики.where ƒ (Θ) and ƒ (-Θ) are polynomials of degree n calculated by preliminary calibration of a multichannel flow AMP and approximation of the angular characteristic of the ith full-pressure tube in the range Θ∈ [Θ min , Θ max ] based on the selected spline functions. Moreover, the first relation of expression (4) is used when the condition p i-1 > p i + 1 is fulfilled, and the second one when p i-1 <p i + 1 . Moreover, in the used dimensionless coordinate system, the function ƒ (Θ) describes a part of the right branch of the angular characteristic of Fig. 3, and ƒ (-Θ) describes the left part of this characteristic.

Далее угловую координату Ψx вектора воздушной скорости вертолета в исходной (связанной скоростной) системе координат определяют какNext, the angular coordinate Ψ x of the helicopter airspeed vector in the initial (connected speed) coordinate system is defined as

где t0 - шаг координатной сетки во введенной системе координат (Фиг.3) Ψx∈[Θmaxmin].where t 0 is the grid step in the introduced coordinate system (Figure 3) Ψ x ∈ [Θ maxmin ].

После определения угла направления Ψx вектора воздушной скорости вертолета вычисляют значение давления рm, соответствующее модулю вектора воздушной скорости, в соответствии со следующими соотношениями:After determining the direction angle Ψ x of the helicopter air velocity vector, the pressure value p m corresponding to the air velocity vector module is calculated in accordance with the following relations:

Заключительным этапом алгоритма обработки исходного массива пневматических сигналов является вычисление величины Vв вектора воздушной скорости вертолета, которую определяют на основании The final stage of the algorithm for processing the initial array of pneumatic signals is to calculate the value of V in the helicopter airspeed vector, which is determined on the basis of

предварительной градуировки АМП по графику изменения полного рn и статического рc давлений, приведенному на Фиг.4.preliminary calibration of the AMP according to the graph of changes in the total p n and static p c pressures shown in Fig.4.

Профилирование внутренних поверхностей экранирующих дисков многоканального проточного АМП по контуру, близкому к профилю Вентури, позволяет не только провести мультиплицирование скоростей в месте размещения трубок полного давления, но и вписать в поверхность входных кромок с достаточно большой кривизной образующих приемные отверстия (Фиг.1) для определения второй координаты пространственного набегающего потока, например, угла атаки вертолета. В этом случае значение угла атаки а определяют в соответствии с соотношением [2]Profiling the inner surfaces of the shielding disks of the multichannel flow AMF along a contour close to the Venturi profile allows not only to multiply the velocities at the location of the full pressure tubes, but also to fit into the surface of the input edges with a sufficiently large curvature forming the receiving holes (Figure 1) to determine the second coordinate of the spatial free stream, for example, the angle of attack of the helicopter. In this case, the value of the angle of attack a is determined in accordance with the relation [2]

где 2Θ0 - угол расположения приемных отверстий по каналу угла атаки; - давления, воспринимаемые соответствующими приемниками давления на верхнем и нижнем дисках; α - угол атаки вертолета.where 2Θ 0 is the angle of the receiving holes along the channel of the angle of attack; - the pressure perceived by the respective pressure receivers on the upper and lower disks; α is the angle of attack of the helicopter.

Таким образом, обработка массива первичных пневматических сигналов-давлений проточного многоканального аэрометрического приемника согласно алгоритму, предложенному в [6], позволяет существенно расширить диапазон измерения параметров вектора воздушной скорости вертолета, получать информацию о его пространственном положении - угол скольжения β и угол атаки α.Thus, processing the array of primary pneumatic pressure signals of a flow multichannel aerometric receiver according to the algorithm proposed in [6] allows one to significantly expand the measurement range of the parameters of the helicopter air velocity vector and obtain information about its spatial position — slip angle β and angle of attack α.

Преобразование первичных информативных сигналов-давлений рi в удобные для последующей обработки электрические сигналы осуществляют посредством пневмоэлектрических, например, термоанемометрических измерительных преобразователей (Ференец В.А. Полупроводниковые струйные термоанемометры. М.: Энергия, 1972, 112 с.) - [7].The conversion of primary informative pressure signals p i into electrical signals convenient for subsequent processing is carried out using pneumoelectric, for example, hot-wire anemometers (VA Ferenets. Semiconductor ink-jet hot-wire anemometers. M.: Energy, 1972, 112 pp.) - [7].

На Фиг.5 приведена структурная схема системы воздушных сигналов вертолета на основе неподвижного многоканального проточного аэрометрического приемника и термоанемометрических измерительных преобразователей (каналов), выполненная согласно прототипа.Figure 5 shows a structural diagram of a system of air signals of a helicopter based on a fixed multichannel flow-through aerometric receiver and hot-wire anemometric measuring transducers (channels), made according to the prototype.

Система содержит расположенный в плоскости рыскания неподвижный многоканальный аэрометрический приемник (АМП), полости давлений рi воспринимаемых трубками полного давления, которого соединены пневматическими каналами со входом осредняющей камеры и со входом термоанемометрических преобразователей (ТАП). Полость статического давления рc АМП пневматическим каналом связана со входом пневмоэлектрического преобразователя (датчика) статического давления, формирующего электрический сигнал Uc, пропорциональный статическому давлению рc. На выходе осредняющей камеры формируется опорное давление р0, которое по пневмоканалам подается на другие входы ТАП и на вход компенсационного ТАП, на выходе электроизмерительной схемы которого формируется компенсационный (опорный) сигнал U0. Электроизмерительные схемы ТАП формируют электрические сигналы Ui, пропорциональные давлениям рi. Выходы электроизмерительных схем ТАП соединены со входами схем обработки аналоговых сигналов, другие входы которых соединены с выходом электроизмерительной схемы компенсационного ТАП. Компенсационный сигнал U0 используется в качестве опорного для реализации в электронном блоке дифференциального способа обработки аналоговых сигналов Ui в схемах, что позволяет уменьшить погрешность из-за изменения параметров окружающей среды. Выходы схем обработки аналоговых сигналов подключены к мультиплексору, соединенного с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), подключенным к микропроцессору.The system comprises a fixed multichannel aerometric receiver (AMP) located in the yaw plane, pressure cavities p i perceived by full pressure tubes, which are connected by pneumatic channels to the input of the averaging chamber and to the input of hot-wire anemometric transducers (TAP). The cavity of the static pressure p c AMP by a pneumatic channel is connected to the input of the pneumoelectric transducer (sensor) of the static pressure generating an electric signal U c proportional to the static pressure p c . At the output of the averaging chamber, a reference pressure p 0 is formed , which is supplied via pneumatic channels to other TAP inputs and to the input of the compensation TAP, at the output of the electrical measuring circuit of which a compensation (reference) signal U 0 is generated. Electrical measuring circuits TAP form electrical signals U i proportional to pressures p i . The outputs of the TAP electrical measurement circuits are connected to the inputs of the analog signal processing circuits, the other inputs of which are connected to the output of the compensation TAP electrical measurement circuit. The compensation signal U 0 is used as a reference for the implementation in the electronic unit of the differential method for processing analog signals U i in the circuits, which allows to reduce the error due to changes in environmental parameters. The outputs of the analog signal processing circuits are connected to a multiplexer connected to an analog-to-digital converter (ADC) connected to a microprocessor.

При работе системы воспринимаемые АМП давления рi с помощью ТАП и электроизмерительных схем преобразуются в электрические сигналы Ui, пропорциональные давлениям рi, которые через схемы обработки аналоговых сигналов, мультиплексор и АЦП поступают в микропроцессор. Микропроцессор, обрабатывая поступившие сигналы в соответствии с вышеприведенными алгоритмами, формирует выходные During the operation of the system, the perceived AMP of the pressure p i using TAP and electrical measuring circuits is converted into electrical signals U i proportional to the pressures p i , which are fed to the microprocessor through the analog signal processing circuits, multiplexer, and ADC. The microprocessor, processing the received signals in accordance with the above algorithms, forms the output

сигналы по величине воздушной скорости Vв, углу атаки α и углу скольжения β. Обрабатывая сигнал U0 с выхода датчика статического давления, на выходе микропроцессора формируется выходной сигнал по барометрической высоте полета Н и вертикальной скорости Vy=dH/dt.signals in terms of airspeed V in , angle of attack α and glide angle β. Processing the signal U 0 from the output of the static pressure sensor, an output signal is generated at the output of the microprocessor according to the barometric altitude H and vertical speed V y = dH / dt.

Применение неподвижного проточного многоканального аэрометрического приемника позволяет расширить диапазон измерения по углу скольжения до ±180°, обеспечить помехоустойчивое измерение угла атаки, воздушной скорости, барометрической высоты и вертикальной скорости вертолета, в том числе при малых скоростях полета. При этом использование термоанемометрических преобразователей аэрометрических сигналов-давлений в электрический сигнал, благодаря их высокой чувствительности в диапазоне малых перепадов давлений, позволяет расширить нижнюю границу рабочих скоростей полета до 3...5 км/ч - [6].The use of a fixed flow-through multi-channel aerometric receiver allows you to expand the measurement range by sliding angle to ± 180 °, to provide noise-resistant measurement of the angle of attack, airspeed, barometric altitude and vertical speed of the helicopter, including at low flight speeds. At the same time, the use of hot-wire anemometric converters of aerometric signals-pressures into an electric signal, due to their high sensitivity in the range of small pressure drops, allows expanding the lower boundary of operating flight speeds to 3 ... 5 km / h - [6].

Недостатком системы воздушных сигналов вертолета является узкий диапазон измерения угла атаки а вертолета по зависимости (7), ограниченный значениями ±30...40° [2]. Кроме того, при малых скоростях полета, когда неподвижный многоканальный аэрометрический приемник находится в створе вихревой колонны и аэродинамическое поле вблизи вертолета сильно возмущено индуктивным потоком несущего винта, выделение статического давления рc становится невозможным, особенно при изменении угла атаки вертолета в широком диапазоне. Отсутствие помехоустойчивой информации о статическом давлении приводит к значительным погрешностям определения барометрической высоты Н=ƒ(рc) и вертикальной составляющей вектора истинной воздушной скорости вертолета Vy=dH/dt.The disadvantage of the helicopter air signal system is the narrow range of measurement of the angle of attack of the helicopter according to dependence (7), limited to ± 30 ... 40 ° [2]. In addition, at low flight speeds, when the stationary multichannel aerodynamic receiver is in the vortex column alignment and the aerodynamic field near the helicopter is strongly disturbed by the inductive flow of the rotor, the allocation of static pressure p c becomes impossible, especially when changing the angle of attack of the helicopter in a wide range. The absence of error-correcting information on static pressure leads to significant errors in determining the barometric height H = ƒ (p c ) and the vertical component of the true airspeed vector V y = dH / dt.

Необходимо отметить, что инструментальные погрешности системы воздушных сигналов, которые обусловлены неидентичностью (разбросом) и нестабильностью характеристик пневмоэлектрических, например, термоанемометрических преобразователей легко устраняются при It should be noted that the instrumental errors of the air signal system, which are caused by the non-identity (scatter) and instability of the characteristics of pneumoelectric, for example, hot-wire anemometric transducers, are easily eliminated when

реализации адаптивной автоматической подстройки их измерительных каналов (Патент РФ №41875 на полезную модель. Система воздушных сигналов вертолета. МПК G 01P 5/00. // Солдаткин В.В., Солдаткин В.М., Порунов А.А. опубл. БИ №31, 2004) - [8].the implementation of adaptive automatic adjustment of their measuring channels (RF Patent No. 41875 for a utility model. Helicopter air signal system. IPC G 01P 5/00. // Soldatkin V.V., Soldatkin V.M., Porunov A.A. publ. BI No. 31, 2004) - [8].

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения высотно-скоростных параметров вертолета в области малых скоростей полета за счет получения и использования дополнительной информации об угловом положении (углах скоса) вихревой колонны несущего винта вертолета и за счет повышения помехоустойчивости воспринимаемого статического давления к пульсациям вектора скорости индуктивного потока несущего винта и к изменению угла атаки вертолета в широком диапазоне.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the accuracy of measuring the altitude and speed parameters of the helicopter in the low-speed region by obtaining and using additional information about the angular position (bevel angles) of the rotor column of the rotor of the helicopter and by increasing the noise immunity of the perceived static pressure to the pulsations of the velocity vector of the inductive flow of the rotor and to a change in the angle of attack of the helicopter in a wide range.

Использование предложенной системы воздушных сигналов вертолета позволяет повысить безопасность полета и эффективность решения пилотажно-навигационных и боевых задач, например, точности стрельбы и бомбометания, за счет высокоточного и всенаправленного (при изменении положения вертолета в трехмерном пространстве) определения высотно-скоростных параметров вертолета в широком диапазоне скоростей, включая область малых и околонулевых скоростей полета.Using the proposed helicopter airborne signal system can improve flight safety and the effectiveness of solving flight-navigation and combat missions, for example, accuracy of shooting and bombing, due to the high-precision and omnidirectional (when changing the position of the helicopter in three-dimensional space) determination of the altitude and speed parameters of the helicopter in a wide range speeds, including the region of low and near-zero flight speeds.

Технический результат достигается тем, что в системе воздушных сигналов вертолета, содержащей установленный в плоскости рыскания проточный многоканальный аэрометрический приемник, полости дросселированного статического давления и трубок полного давления которого соединены с пневмоэлектрическими преобразователями, выходы электроизмерительных схем которых через последовательно соединенные мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь подключены к микропроцессору, выход которого является выходом системы по высотно-скоростным параметрам вертолета, новым является то, что в нее дополнительно введен расположенный ортогонально первому второй проточный многоканальный аэрометрический приемник, полости The technical result is achieved by the fact that in the helicopter air signal system containing a flow multichannel aerometric receiver installed in the yaw plane, the chokes of the throttled static pressure and full pressure tubes of which are connected to pneumatic-electric converters, the outputs of the electrical measuring circuits of which are connected through a multiplexer and an analog-to-digital converter to a microprocessor, the output of which is the output of the system for high-speed parameters of the helicopter, new is the fact that it additionally introduced disposed orthogonally to the first second flow aerometric multichannel receiver cavity

дросселированного статического давления и трубок полного давления которого соединены с дополнительными пневмоэлектрическими преобразователями, выходы электроизмерительных схем которых через последовательно соединенные мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь подключены к микропроцессору для определения в области малых скоростей полета углов скоса вихревой колонны несущего винта вертолета, вычисления составляющих вектора воздушной скорости и определения высотно-скоростных параметров вертолета, согласно системе уравненийthrottled static pressure and full pressure tubes which are connected to additional pneumatic-electric converters, the outputs of the electrical circuits of which are connected through a multiplexer and an analog-to-digital converter to a microprocessor to determine the rotor angles of the rotor column of the helicopter in the region of low flight speeds, and calculate the components of the airspeed vector and determining the altitude and speed parameters of the helicopter, according to the system of equations niy

где Vx, Vy, Vz - составляющие вектора воздушной скорости вертолета на оси связанной скоростной системы координат; βВК и αВК - углы скоса вихревой колонны в плоскости рыскания и в ортогональной к ней плоскости; aβ и аα - коэффициенты связи боковой Vz и продольной Vx составляющих вектора воздушной скорости вертолета с углами скоса βВК и αВК вихревой колоны несущей системы вертолета в плоскости рыскания и в ортогональной с ней плоскости в области малых скоростей полета; аp - коэффициент связи вертикальной скорости Vy со скоростью изменения дросселированного статического давления рс.т; H, Vв, α и β - барометрическая высота, величина where V x , V y , V z are the components of the helicopter air velocity vector on the axis of the associated velocity coordinate system; β VK and α VK are the bevel angles of the vortex column in the yaw plane and in the plane orthogonal to it; a β and a α are the coupling coefficients of the lateral V z and longitudinal V x components of the vector helicopter airspeed with bevel angles β VK and α VK of the vortex column of the helicopter support system in the yaw plane and in the plane orthogonal to it in the region of low flight speeds; and p is the coupling coefficient of the vertical velocity V y with the rate of change of the throttled static pressure p c t ; H, V in , α and β - barometric height, value

(модуль вектора) воздушной скорости вертолета, угол атаки и угол скольжения; R - газовая постоянная воздуха; Т=Т0+τН - температура наружного воздуха; τ - высотный температурный градиент; р0 и Т0 -статическое давление и температура на уровне земли; рс.т - дросселированное статическое давление, воспринимаемое ортогонально расположенными проточными многоканальными аэрометрическими приемниками. Пневмоэлектрические преобразователи выполнены термоанемометрическими.(vector module) airspeed of the helicopter, angle of attack and glide angle; R is the gas constant of air; Т = Т 0 + τН - outdoor temperature; τ is the altitude temperature gradient; p 0 and T 0 - static pressure and temperature at ground level; r.s.t. - throttled static pressure perceived by orthogonally located flowing multi-channel aerometric sensors. Pneumoelectric converters are made by hot-wire anemometric.

Сущность изобретения поясняется на Фиг.6 - Фиг.7.The invention is illustrated in Fig.6 - Fig.7.

На Фиг.6 представлен общий вид аэрометрического блока системы воздушных сигналов вертолета в виде двух ортогонально расположенных многоканальных аэрометрических приемников 1, 2, который позволяет измерить угловое положение (углы скоса) вектора воздушной скорости вихревой колонны несущего винта вертолета в продольной и вертикальной плоскостях связанной скоростной системы координат.Figure 6 presents a General view of the aerometric unit of the helicopter air signal system in the form of two orthogonally located multi-channel aerometric sensors 1, 2, which allows you to measure the angular position (bevel angles) of the airspeed vector helicopter rotor vortex columns in the longitudinal and vertical planes of the associated high-speed coordinate system.

На Фиг.7 представлена структурно-функциональная схема системы воздушных сигналов вертолета с использованием термоанемометрических преобразователей воспринимаемых давлений в электрические сигналы.Figure 7 presents the structural and functional diagram of the system of air signals of a helicopter using hot-wire transducers of perceived pressure into electrical signals.

Здесь 1, 2 - ортогонально расположенные аэрометрические приемники; 3 - трубки полного давления; 4 - полости статического давления; 5 - осредняющая камера; 6 - термоанемометрический преобразователь статического давления; 7 - термоанемометрические преобразователи давлений, воспринимаемых трубками полного давления; 8 - электроизмерительные схемы; 9 - схемы обработки аналоговых сигналов; 10 - мультиплексор; 11 - аналого-цифровой преобразователь; 12 - микропроцессор.Here 1, 2 are orthogonally located aerometric sensors; 3 - full pressure tubes; 4 - cavity static pressure; 5 - averaging chamber; 6 - hot-wire transducer of static pressure; 7 - hot-wire anemometric pressure transducers perceived by full pressure tubes; 8 - electrical measuring circuits; 9 is a diagram of the processing of analog signals; 10 - multiplexer; 11 - analog-to-digital Converter; 12 - microprocessor.

Система содержит расположенный в плоскости рыскания неподвижный многоканальный аэрометрический приемник 1 и расположенный ортогонально приемнику 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости рыскания, неподвижный многоканальный аэрометрический The system comprises a stationary multichannel aerometric receiver 1 located in the yaw plane and a stationary multichannel aerometric sensor located orthogonal to the receiver 1 in a plane perpendicular to the yaw plane

приемник 2. Давления pi воспринимаются трубками полного давления 3. Полости дросселированных статических давлений pст.т, воспринимаемых кольцевыми приемниками 4, подключены к осредняющей камере 5, связанной с пневмоэлектрическим (например, термоанемо-метрическим) преобразователем 6, на выходе которого формируется электрический сигнал U0, пропорциональный осредненному статическому давлению рc. Трубки полного давления 4 соединены со входами термоанемометрических преобразователей 7, электроизмерительные схемы 8 которых формируют электрические сигналы U1, U2, ..., Ui, пропорциональные давлениям рi. Выходы электроизмерительных схем 8 соединены со входами схем обработки аналоговых сигналов 9, другие входы которых соединены с выходом термоанемометрического преобразователя 6, формирующего электрический сигнал U0, пропорциональный статическому давлению рс. Сигнал uq используется в качестве опорного для реализации дифференциального способа обработки аналоговых сигналов Ui в схемах 9, что позволяет уменьшить влияние параметров окружающей среды. Выходы схем обработки аналоговых сигналов 9 через последовательно соединенные мультиплексор 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 подключены к микропроцессору 12 для определения углов положения вихревой колонны несущего винта вертолета, используемых при вычислении составляющих вектора воздушной скорости и определении высотно-скоростных параметров вертолета.receiver 2. The pressures p i are received by the tubes of full pressure 3. The cavities of the throttled static pressures p st , perceived by the ring receivers 4, are connected to the averaging chamber 5 connected to the pneumoelectric (for example, thermoanemometer) transducer 6, at the output of which an electric signal U 0 proportional to the averaged static pressure p c . The full pressure tubes 4 are connected to the inputs of the hot-wire transducers 7, the electrical measuring circuits 8 of which form electrical signals U 1 , U 2 , ..., U i proportional to the pressures p i . The outputs of the electrical measuring circuits 8 are connected to the inputs of the analog signal processing circuits 9, the other inputs of which are connected to the output of the hot-wire transducer 6, which generates an electrical signal U 0 proportional to the static pressure p c . The signal uq is used as a reference for the implementation of the differential method of processing analog signals U i in circuits 9, which reduces the influence of environmental parameters. The outputs of the analog signal processing circuits 9 through a series-connected multiplexer 10 and an analog-to-digital converter 11 are connected to the microprocessor 12 to determine the angles of the rotor column of the rotor of the helicopter, used to calculate the components of the airspeed vector and determine the altitude-speed parameters of the helicopter.

Система воздушных сигналов вертолета работает следующим образом.The airborne signal system of the helicopter operates as follows.

Неподвижный аэрометрический блок (Фиг.6), состоящий из двух ортогонально расположенных проточных многоканальных аэрометрических приемников 1, 2 устанавливают на фюзеляже вертолета и ориентируют по осям связанной скоростной системы координат.The fixed aerometric unit (Fig. 6), consisting of two orthogonally located flow-through multi-channel aerometric sensors 1, 2, is mounted on the fuselage of the helicopter and oriented along the axes of the associated velocity coordinate system.

При работе системы проточный многоканальный аэрометрический приемник 1 (Фиг.7) в плоскости рыскания выделяет в набегающем на него When the system is running, the flow-through multi-channel aerometric receiver 1 (Fig. 7) in the yaw plane highlights in the oncoming plane

воздушном потоке вихревой колонны плоскопараллельную воздушную струю, в которой формирует давления, пропорциональные дросселированному статическому давлению рст.т и давления рi, характеризующие угол скоса плоскопараллельной воздушной струи (потока). С помощью пневмоэлектрических, например, термоанемометрических преобразователей 6, 7 и схем 8, 9 воспринимаемые давления рc и рi преобразуют в электрические сигналы Ui, которые через мультиплексор 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 вводятся в микропроцессор 12. Проточный многоканальный аэрометрический приемник 2 выделяет в набегающем на него воздушном потоке вихревой колонны плоскопараллельную воздушную струю в плоскости, ортогональной плоскости рыскания, в которой формируют и преобразуют в электрические сигналы давления, соответствующие дросселированному статическому давлению pст.т, и давления рi, характеризующие угол скоса ортогональной плоскопараллельной воздушной струи, которые через мультиплексор 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 (Фиг.7) вводят в микропроцессор 12. Микропроцессор обрабатывает введенные электрические сигналы по разработанным алгоритмам, определяет углы положения (скоса) вихревой колонны, по которым вычисляет составляющие вектора воздушной скорости и определяет высотно-скоростные параметры вертолета.the air stream of the vortex column is a plane-parallel air stream in which it generates pressures proportional to the throttled static pressure p st and pressure p i characterizing the bevel angle of a plane-parallel air stream (stream). Using pneumoelectric, for example, hot-wire transducers 6, 7 and circuits 8, 9, the perceived pressures p c and p i are converted into electrical signals U i , which are input through a multiplexer 10 and an analog-to-digital converter 11 into a microprocessor 12. Flow multi-channel aerometric receiver 2 selects a plane-parallel air stream in a plane orthogonal to the yaw plane in the incident air flow of the vortex column in the incident air flow, in which pressure signals are generated and converted into electric signals, respectively pressure throttling static pressure p st and pressure p i characterizing the bevel angle of an orthogonal plane-parallel air stream, which are introduced through the multiplexer 10 and analog-to-digital converter 11 (Fig. 7) into the microprocessor 12. The microprocessor processes the introduced electrical signals according to the developed algorithms , determines the angles of position (bevel) of the vortex column, which calculates the components of the airspeed vector and determines the altitude and speed parameters of the helicopter.

При установке аэрометрического блока, выполненного в виде двух ортогонально расположенных проточных многоканальных аэрометрических приемников, в носовой части фюзеляжа вертолета имеют место два характерных режима обтекания набегающим воздушным потоком.When installing an aerometric unit made in the form of two orthogonally located flow-through multichannel aerometric sensors, two characteristic regimes of the flow around the incoming air flow take place in the nose of the helicopter fuselage.

При скоростях полета более 50...70 км/ч, когда аэрометрический блок находится вне вихревой колонны несущего винта, составляющие вектора воздушной скорости на оси связанной скоростной системы координат определяются в соответствии с системой уравнений видаAt flight speeds of more than 50 ... 70 km / h, when the aerometric unit is located outside the rotor vortex column, the components of the airspeed vector on the axis of the associated velocity coordinate system are determined in accordance with a system of equations of the form

где: β=ψβ и α=ψα - углы скольжения и атаки вертолета, равные углам скоса плоскопараллельной воздушной струи в плоскости рыскания ψβ и воздушной струи в ортогональной с ней плоскости ψα.where: β = ψ β and α = ψ α are the glide and attack angles of the helicopter equal to the bevel angles of the plane-parallel air stream in the yaw plane ψ β and the air stream in the plane ψ α orthogonal to it.

Модуль (величина) вектора истинной воздушной скорости вертолета определяется по соотношениюThe module (value) of the true airspeed vector determined by the ratio

Барометрическая высота Н определяется по информации о величине дросселированного статического давления рс.т, получаемой от многоканальных аэрометрических приемников, по соотношениюThe barometric height H is determined by the information on the magnitude of the throttled static pressure p s.t. received from multichannel aerometric sensors, according to the ratio

где: R - газовая постоянная воздуха; Т=Т0+τН - температура наружного воздуха; τ - высотный температурный градиент; p0 и Т0 - статическое давление и температура на уровне земли.where: R is the gas constant of air; Т = Т 0 + τН - outdoor temperature; τ is the altitude temperature gradient; p 0 and T 0 - static pressure and temperature at ground level.

В области малых скоростей полета, когда аэрометрический блок с проточными многоканальными аэрометрическими приемниками находится в створе вихревой колонны несущего винта вертолета, за меру величин составляющих вектора истинной воздушной скорости вертолета используется угловое положение воздушного потока вихревой колонны несущего винта вертолета, определяемое углами скоса βВКβ и αВКα которые регистрируются ортогонально расположенными проточными многоканальными приемниками и определяются в соответствии с уравнениями вида (5).In the region of low flight speeds, when the aerometric unit with flow multichannel aerometric sensors is in the alignment of the rotor column of the rotor of the helicopter, the angular position of the rotor column of the rotor of the rotor of the helicopter, determined by the bevel angles β VK = ψ β and α VK = ψ α which are recorded by orthogonally located flow multichannel receivers and are determined in accordance with equations of the form ( 5).

Как показали исследования (Kaletka J. Evaluation of the Helicopter Low Airspeed System Lassie. // Jornal of American Helicopter Society, 1983, №4. p.p.35-43) - [9], угловое положение вихревой колонны вертолета при полете на As studies have shown (Kaletka J. Evaluation of the Helicopter Low Airspeed System Lassie. // Jornal of American Helicopter Society, 1983, No. 4. p. P. 35-43) - [9], the angular position of the helicopter vortex column when flying on

малых скоростях можно представить в видеlow speeds can be represented as

где и аα, aβ - функции и коэффициенты, определяемые по результатам летных испытаний данного типа вертолета.Where and a α , a β are functions and coefficients determined by the results of flight tests of this type of helicopter.

При этом для каждого значения αВК, находящегося в зоне вихревой колонны, можно определить два значения βВКmах и βВКmin, определяющих границы углового положения вихревой колонны в ортогональной плоскости. Следовательно, за критерий нахождения аэрометрического блока в зоне вихревой колонны для каждого значения αВК можно использовать условиеIn this case, for each value of α VK located in the zone of the vortex column, it is possible to determine two values β VKmax and β VKmin defining the boundaries of the angular position of the vortex column in the orthogonal plane. Therefore, for the criterion for the location of the aerometric block in the zone of the vortex column, for each α VC value, the condition

При соблюдении этого условия, т.е. при полете вертолета на малых скоростях, алгоритмы определения высотно-скоростных параметров вертолета имеют видSubject to this condition, i.e. when flying a helicopter at low speeds, the algorithms for determining the altitude and speed parameters of the helicopter have the form

где аp - коэффициент связи вертикальной скорости со скоростью изменения статического давления.where a p is the coupling coefficient of the vertical velocity with the rate of change of static pressure.

В случае невыполнения условия (12) вихревая колонна не охватывает планер вертолета и полет осуществляется в режиме, когда аэрометрический блок с многоканальными аэрометрическими приемниками вышел за пределы In case of non-fulfillment of condition (12), the vortex column does not cover the helicopter glider and the flight is carried out in the mode when the aerometric unit with multi-channel aerometric receivers has gone beyond

вихревой колонны.vortex columns.

Следует отметить, что в такой системе воздушных сигналов вертолета также существенно повышается точность восприятия статического давления рc, так как аэрометрический блок в виде двух ортогонально расположенных проточных многоканальных аэрометрических приемников позволяет:It should be noted that in such a system of air signals of a helicopter, the accuracy of perception of static pressure p c is also significantly increased, since the aerometric unit in the form of two orthogonally located flow-through multi-channel aerometric receivers allows:

- сформировать плоскопараллельные воздушные струи в пределах плоскостей правого и левого экранирующих дисков многоканальных аэрометрических приемников и выполнить пространственное осреднение сигнала статического давления за счет размещения приемных отверстий статического давления по окружности и использования осредняюшей канавки;- to form plane-parallel air jets within the planes of the right and left shielding disks of multichannel aerometric sensors and perform spatial averaging of the static pressure signal by arranging the static pressure receiving holes around the circumference and using the averaging groove;

- уменьшить влияния угла скольжения β за счет расположения приемных отверстий статического давления на правом и левом экранирующих дисках;- reduce the influence of the slip angle β due to the location of the receiving holes of the static pressure on the right and left shielding disks;

- сгладить пульсации статического давления за счет увеличения числа местных статических давлений , воспринимаемых на двух ортогонально расположенных многоканальных аэрометрических приемниках.- smooth out static pressure pulsations by increasing the number of local static pressures perceived on two orthogonally located multi-channel aerometric receivers.

Таким образом, выделение с помощью ортогонально расположенных проточных многоканальных аэрометрических приемников двух плоскопараллельных воздушных струй в плоскости рыскания и в ортогональной ей плоскости, формирование в них давлений, характеризующих дросселированное статическое давление в струях и давления, характеризующие их углы скоса, преобразование давлений в электрические сигналы с помощью пневмоэлектрических, например, термоанемометрических преобразователей и последовательное определение углового положения (углов скоса) вихревой колонны несущего винта и далее воздушных сигналов вертолета позволяет повысить точность измерения высотно-скоростных параметров, расширить рабочие диапазоны по углу атаки и по скорости, особенно в области малых и околонулевых скоростей полета.Thus, the extraction of two plane-parallel air jets in the yaw plane and in the plane orthogonal to it using orthogonally located flow multichannel aerometric receivers, the formation of pressures characterizing the throttled static pressure in the jets and the pressure characterizing their bevel angles, converting the pressure into electrical signals with using pneumoelectric, for example, hot-wire anemometric transducers and sequential determination of the angular position (bevel angles ) the rotor column of the rotor and then the air signals of the helicopter can improve the accuracy of measuring altitude-speed parameters, expand the operating ranges in terms of angle of attack and speed, especially in the region of low and near-zero flight speeds.

Применение системы воздушных сигналов с улучшенными техническими характеристиками позволяет повысить безопасность управления и пилотирования вертолета, повысить эффективность выполнения пилотажно-навигационных и специальных задач.The use of an airborne signal system with improved technical characteristics makes it possible to increase the safety of controlling and piloting a helicopter, and to increase the efficiency of performing flight-navigation and special tasks.

Claims (2)

1. Система воздушных сигналов вертолета, содержащая проточный многоканальный аэрометрический приемник, установленный в плоскости рыскания, полости дросселированного статического давления и трубок полного давления которого соединены с пневмоэлектрическими преобразователями, выходы электроизмерительных схем которых через мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь подключены к микропроцессору, выход которого является выходом системы по высотно-скоростным параметрам вертолета, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен второй проточный многоканальный аэрометрический приемник, расположенный ортогонально первому, полости дросселированного статического давления и трубок полного давления которого соединены с дополнительными пневмоэлектрическими преобразователями, выходы электроизмерительных схем которых через последовательно соединенные мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь подключены к микропроцессору для определения в области малых скоростей полета углов скоса вихревой колонны несущего винта вертолета, вычисления составляющих вектора воздушной скорости и определения высотно-скоростных параметров вертолета, согласно системе уравнений1. The helicopter air signal system comprising a flow multichannel aerometric receiver mounted in the yaw plane, the chokes of the throttled static pressure and full pressure tubes of which are connected to pneumoelectric converters, the outputs of the electrical measuring circuits of which are connected to a microprocessor through a multiplexer and an analog-to-digital converter, the output of which is the output of the system according to the altitude and speed parameters of the helicopter, characterized in that it is additionally introduced a second flow multichannel aerometric receiver located orthogonally to the first, the chokes of the throttled static pressure and full pressure tubes of which are connected to additional pneumatic-electric converters, the outputs of the electrical measuring circuits of which are connected through a multiplexer and an analog-to-digital converter to a microprocessor to determine bevel angles in the region of low flight speeds helicopter rotor vortex column torus airspeed and altitude-determining speed parameters of the helicopter, according to the system of equations
Figure 00000001
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000006
где Vx, Vу, Vz - составляющие вектора воздушной скорости вертолета на оси связанной скоростной системы координат; βВК и αВК - углы скоса вихревой колонны в плоскости рыскания и в ортогональной к ней плоскости; аβ и аα - коэффициенты связи боковой Vz, и продольной Vx составляющих вектора
Figure 00000007
воздушной скорости вертолета с углами скоса βВК и αВК вихревой колоны несущей системы вертолета в плоскости рыскания и в ортогональной с ней плоскости в области малых скоростей полета; аp - коэффициент связи вертикальной скорости Vy со скоростью изменения дросселированного статического давления рс.т; H, Vв, α и β - барометрическая высота, величина (модуль вектора) воздушной скорости вертолета, угол атаки и угол скольжения; R - газовая постоянная воздуха; Т=t0+τН - температура наружного воздуха; τ - высотный температурный градиент; р0 и Т0 - статическое давление и температура на уровне земли; рс.т - дросселированное статическое давление, воспринимаемое ортогонально расположенными проточными многоканальными аэрометрическими приемниками.
where V x , V y , V z are the components of the helicopter air velocity vector on the axis of the associated velocity coordinate system; β VK and α VK are the bevel angles of the vortex column in the yaw plane and in the plane orthogonal to it; and β and a α are the coupling coefficients of the lateral V z and the longitudinal V x components of the vector
Figure 00000007
helicopter airspeed with bevel angles β VK and α VK of the vortex column of the helicopter support system in the yaw plane and in the plane orthogonal to it in the region of low flight speeds; and p is the coupling coefficient of the vertical velocity V y with the rate of change of the throttled static pressure p c t ; H, V in , α and β - barometric altitude, magnitude (vector module) of the airspeed of the helicopter, angle of attack and glide angle; R is the gas constant of air; Т = t 0 + τН - outdoor temperature; τ is the altitude temperature gradient; p 0 and T 0 - static pressure and temperature at ground level; r.s.t. - throttled static pressure perceived by orthogonally located flowing multi-channel aerometric sensors.
2. Система воздушных сигналов вертолета по п.1, отличающаяся тем, что пневмоэлектрические преобразователи выполнены термоанемометрическими.
Figure 00000008
2. The helicopter air signal system according to claim 1, characterized in that the pneumatic converters are thermoanemometric.
Figure 00000008
RU2005140766/22U 2005-12-07 2005-12-07 HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM RU55479U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140766/22U RU55479U1 (en) 2005-12-07 2005-12-07 HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140766/22U RU55479U1 (en) 2005-12-07 2005-12-07 HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU55479U1 true RU55479U1 (en) 2006-08-10

Family

ID=37060031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005140766/22U RU55479U1 (en) 2005-12-07 2005-12-07 HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU55479U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5423209A (en) Truncated pyramid-shape multi-hole pitot probe and flight velocity detection system using said truncated pyramid-shape multi-hole pitot probe
EP2434296B1 (en) Airspeed sensing system for an aircraft
Choudhari et al. Transition analysis for the HIFiRE-5 vehicle
Gardner et al. Review of measurement techniques for unsteady helicopter rotor flows
RU2427844C1 (en) Helicopter air data system
Hövelmann et al. AVT-183 diamond wing flow field characteristics Part 2: Experimental analysis of leading-edge vortex formation and progression
Schwermer et al. Dynamic stall experiments on a rotor with high cyclic setting in axial inflow
RU2307357C1 (en) Method for measurement of helicopter air signals and system for its realization
RU2426995C1 (en) System to measure helicopter flight low speeds
RU55479U1 (en) HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM
RU127473U1 (en) VORTEX SENSOR OF AERODYNAMIC ANGLE AND TRUE AIR SPEED
Reeh et al. In-flight investigation of transition under turbulent conditions on a laminar wing glove
Konrad et al. Turbulence measurements in a three-dimensional boundary layer in supersonic flow
RU2307358C1 (en) Helicopter air signal system
Mangalam Real-time extraction of hydrodynamic flow characteristics using surface signatures
Trefny et al. Performance of a Supersonic Over-Wing Inlet with Application to a Low-Sonic-Boom Aircraft
Soldatkin et al. Vortex sensor of aerodynamic angle and true airspeed
Thompson et al. Flight Calibration of Four Airspeed Systems on a Swept-Wing Airplane at Mach Numbers up to 1.04 by the NACA Radar-Phototheodolite Method
RU41875U1 (en) HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM
Youngren et al. Low Reynolds number testing of the AG38 airfoil for the SAMARAI nano air vehicle
RU55145U1 (en) HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM
RU94346U1 (en) HELICOPTER SMALL AIR SPEED MEASUREMENT SYSTEM
RU100279U1 (en) HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM
RU112436U1 (en) HELICOPTER AIR SIGNAL SYSTEM
Reeh et al. Free-flight investigation of transition under turbulent conditions on a laminar wing glove

Legal Events

Date Code Title Description
MG1K Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model

Ref document number: 2005140812

Country of ref document: RU

Effective date: 20070927