Погрешности указателей скорости

Инструментальные погрешности ΔV_и возникают из-за несовершенства конструкции прибора и неточности его регулировки. Каждый экземпляр прибора имеет свои значения инструментальных погрешностей.

Аэродинамические погрешности ΔV_a возникают из-за искажения воздушного потока в месте установки приемника воздушного давления. Характер и величина этих погрешностей зависят от типа воздушного судна, места установки приемника воздушного давления, скорости и высоты полета, конфигурации ВС. На скоростных самолетах они могут достигать нескольких десятков километров в час.

Аэродинамические погрешности одинаковы для всех ВС данного типа. Они определяются при проведении летных испытаний, публикуются в руководстве по летной эксплуатации ВС и заносятся в специальный график или таблицу поправок. На некоторых типах воздушных судов для упрощения учета поправок указателя скорости составляются таблицы суммарных поправок ΔV_Σ, учитывающие как инструментальные, так и аэродинамические погрешности.

В общем случае указатель скорости имеет два вида методических погрешностей, то есть погрешностей, вызванных самим методом измерения, несоответствием условий, принятых при расчете шкал приборов, фактическому состоянию атмосферы. Это погрешность за счет изменения сжимаемости воздуха и методическая погрешность из-за изменения плотности воздуха.

Погрешность из-за изменения сжимаемости вызвана тем, что при полете на скоростях более 350…400 км/ч воздух перед ПВД сжимается, и его плотность увеличивается. Это вызывает увеличение скоростного напора и, следовательно, завышение показаний указателя скорости.

Эти погрешности не могут быть учтены заранее при тарировке шкалы однострелочного указателя скорости, так как сжимаемость воздуха зависит не только от скорости полета, но и от плотности воздуха. Но однострелочные указатели рассчитаны на небольшие скорости и высоты полета, на которых данная погрешность не превышает единиц километров в час, то есть меньше цены деления на шкале указателя, поэтому для однострелочных указателей погрешность из-за изменения сжимаемости несущественна и на практике не учитывается.

В комбинированных указателях скорости показания широкой стрелки отградуированы по формуле (7.5), которая выведена уже с учетом сжимаемости воздуха. Но все равно она оказывается учтенной не полностью. Поскольку при градуировке в формулу подставлены P₀ и T₀, получается, что сжимаемость учитывается правильно только при полетах в условиях стандартной атмосферы у земли. С увеличением же высоты на самом деле сжимаемость изменяется, вследствие чего и возникает погрешность, поэтому данный вид погрешности и называется правильно «из-за изменения» сжимаемости.

На рис.7.7 показан график зависимости поправки на изменение сжимаемости от высоты и скорости полета.

Рис. 7.7. Поправка на изменение сжимаемости воздуха

Из-за неучета сжимаемости указатель скорости всегда показывает скорость больше фактической. Это означает, что поправка на изменение сжимаемости всегда отрицательна.

На практике для учета этой поправки используется таблица. Поскольку погрешность является методической, то данная таблица является единой для всех типов ВС и указателей скорости. При ее использовании необходимо помнить, что все значения поправок в таблице на самом деле являются отрицательными. Просто знак «минус» для экономии места в таблице не указан.

При формировании показаний узкой стрелки КУС с помощью анероидной коробки измеряется статическое давление, что позволяет при градуировке прибора учесть и изменение сжимаемости с высотой, поэтому при расчете истинной скорости по показаниям узкой стрелки поправку на изменение сжимаемости не учитывают.

Поскольку узкая и широкая стрелки КУС отградуированы по-разному, то есть для разных расчетных значений плотности, то и методическая погрешность в их показаниях будет различной.

Можно показать, что по показаниям узкой стрелки истинную воздушную скорость V_и можно рассчитать по формуле:

(7.6)

В данной формуле под V_пр.КУС понимаются показания узкой стрелки с уже учтенными инструментальными и аэродинамическими поправками, то есть в предположении, что они равны нулю.

Из данной формулы можно видеть, что при одном и том же показании узкой стрелки V_пр.КУС, чем выше фактическая температура, тем больше истинная скорость. То есть, при повышенных температурах прибор занижает показания, показывает скорость меньше правильной, и наоборот.

Разность между V_и и V_пр.КУС и является методической температурной поправкой. На практике значение самой этой поправки (разности скоростей) обычно не рассчитывается, а просто по V_пр.КУС сразу рассчитывают истинную скорость, то есть уже с учетом методической поправки. Расчет может быть произведен на НЛ-10М или по формуле (7.6).

Рассмотрим теперь методическую температурную погрешность, возникающую в показаниях широкой стрелки КУС или однострелочного указателя. Их градуировка выполнена для плотности воздуха ρ₀ =1,225 кг/м³, соответствующей условиям на уровне моря в стандартной атмосфере (P₀ =760 мм рт.ст., T₀ =288 K). Поэтому методическая погрешность возникает при любом отклонении от этих условий – не только по температуре, но и по давлению. Она наиболее велика на больших высотах полета, когда фактическое давление в несколько раз меньше P₀. Но и на уровне моря температура редко бывает равна стандартной +15°С (288 К), что также вызывает погрешность.

Учесть методическую поправку по показаниям широкой можно с помощью следующего соотношения:

(7.7)

где ρ_H – фактическая плотность воздуха на уровне полета,

V_инд – так называемая индикаторная скорость, полученная путем прибавления к приборной скорости V_пр инструментальной, аэродинамической поправок и поправки на изменение сжимаемости.

Плотность воздуха можно выразить через температуру и давление с помощью формулы

поэтому формулу (7.7) можно записать и в таком виде:

(7.8)