Ошибка положения

Ошибка позиционирования является одной из ошибок, влияющих на системы самолета для измерения воздушной скорости и высоты . ^[1]^[2] Для самолета нецелесообразно и необязательно иметь точно точные системы указания воздушной скорости и высоты. Небольшая погрешность допустима. Это вызвано расположением статического вентиляционного отверстия, подающего давление воздуха на указатель воздушной скорости и высотомер; на самолете нет такого положения, где при всех углах атаки статическое давление всегда было бы равно атмосферному давлению.

Статическая система

Все самолеты оснащены небольшим отверстием в поверхности самолета, называемым статическим портом. Давление воздуха в районе статического порта передается по трубопроводу на высотомер и указатель воздушной скорости . Этот статический порт и трубопровод составляют статическую систему самолета. Целью статической системы является определение давления воздуха на высоте, на которой летит самолет. В идеальной статической системе давление воздуха, подаваемое на высотомер и указатель воздушной скорости, равно давлению воздуха на высоте, на которой летит самолет.

Когда воздух обтекает летательный аппарат в полете, на линии тока влияет присутствие самолета, а скорость воздуха относительно самолета различна в разных положениях на внешней поверхности самолета. Согласно принципу Бернулли , разные скорости воздуха приводят к разному давлению в разных местах поверхности самолета. ^[3] Идеальным положением для статического порта является положение, при котором местное давление воздуха в полете всегда равно давлению на удалении от самолета, однако на самолете не существует положения, где эта идеальная ситуация существует для всех углов атаки . При выборе места для статического порта авиаконструкторы стараются найти такое положение, при котором ошибка между статическим давлением и давлением набегающего потока будет минимальной во всем рабочем диапазоне углов атаки самолета. Остаточная ошибка при любом заданном угле атаки называется ошибкой положения . ^[4]

Ошибка положения влияет на указанную воздушную скорость и указанную высоту . Производители самолетов используют руководство по летной эксплуатации самолета, чтобы публиковать подробную информацию об ошибках в указанной воздушной скорости и указанной высоте во всем рабочем диапазоне скоростей. На многих самолетах влияние ошибки определения местоположения на воздушную скорость проявляется в виде разницы между индикаторной и калиброванной воздушной скоростью . На некоторых низкоскоростных самолетах ошибка местоположения отображается как разница между указанной воздушной скоростью и эквивалентной воздушной скоростью .

Система Пито

Принцип Бернулли гласит, что полное давление (или давление торможения ) постоянно вдоль линии тока. ^[5] Давление торможения не изменяется независимо от положения на линии тока, где оно измеряется. Ошибка положения, связанная с давлением застоя, отсутствует.

Трубка Пито подает давление на указатель воздушной скорости . Давление Пито равно давлению торможения при условии, что трубка Пито совмещена с местным потоком воздуха, расположена вне пограничного слоя и вне смыва со стороны винта. Давление Пито может подвергаться ошибкам выравнивания, но оно не подвержено ошибкам положения.

Стандарты проектирования самолетов

Стандарты проектирования самолетов определяют максимальную величину статической ошибки Пито. Ошибка в указании высоты не должна быть чрезмерной, поскольку пилотам важно знать свою высоту с достаточной точностью для целей разделения движения. США Федеральные авиационные правила , часть 23, ^[6] §23.1325(e) включает следующие требования к системе статического давления:

Погрешность системы по указанной барометрической высоте... не может превышать ±30 футов (9,1 м) на скорость 100 узлов (190 км/ч) для [диапазона рабочих скоростей самолета].

Ошибка в показаниях воздушной скорости также не должна быть чрезмерной. Часть 23, §23.1323(b) включает следующие требования к системе индикации воздушной скорости:

Ошибка системы, включая ошибку определения местоположения..., не может превышать трех процентов от калиброванной воздушной скорости или 5 узлов (9,3 км/ч), в зависимости от того, что больше, во всем [диапазоне рабочих скоростей воздушного судна].

Ошибка измерения положения

В целях соответствия стандарту конструкции воздушного судна, определяющему максимально допустимую погрешность в системе индикации воздушной скорости, необходимо измерить погрешность определения местоположения на репрезентативном воздушном судне. Существует много различных методов измерения погрешности положения. Некоторые из наиболее распространенных методов:

использование приемника GNSS при полете по треугольному курсу
висячий кабелепровод с источником статического электричества, стабилизированный пластиковым конусом
облет башни с фотографиями пролетающего самолета, сделанными с башни, чтобы точно показать высоту самолета над или под башней
скользящий боб как с источниками Пито, так и со статическими источниками

См. также

Ссылки

^ Кермод, AC, Механика полета , 10-е издание - стр. 65
^ «Из этих ошибок ошибка определения статического давления обычно является самой серьезной и имеет специальное название « ошибка положения ». Доммаш, Д.О., Шерби, С.С. и Коннолли, Т.Ф. (1967) Аэродинамика самолета , 4-е издание – стр. 51, Pitman Publishing Corp., Нью-Йорк
^ «Практически невозможно найти положение, в котором статическое давление всегда будет точно таким же, как давление в свободном потоке воздуха вдали от самолета». Кермод, AC, Механика полета , 10-е издание - стр. 65.
^ «Величина, на которую местное статическое давление в данной точке поля потока отличается от статического давления набегающего потока, называется ошибкой положения установки». Измерение статического давления на самолетах NACA, ТР-1364, стр.646
^ При условии, что линия тока не входит в пограничный слой, не проходит через ударную волну или не претерпевает значительного изменения высоты, так что изменения гравитационной потенциальной энергии являются значительными. Эти три фактора отсутствуют при рассмотрении статической системы Пито в дозвуковом самолете.
^ Стандарты летной годности: самолеты нормальной, универсальной, акробатической и пригородной категорий.

Библиография

Клэнси, LJ (1975), Аэродинамика , Pitman Publishing Limited, Лондон ISBN 0-273-01120-0
Грейси, Уильям (1958), Измерение статического давления на самолетах (PDF) , Исследовательский центр Лэнгли: NACA, TR-1364 , получено 26 апреля 2008 г.
Кермод, AC (1972) Механика полета , Longman Group Limited, Лондон ISBN 0-582-23740-8

Внешние ссылки

Определение статической системной ошибки

[1] Кермод, AC, Механика полета , 10-е издание - стр. 65

[2] «Из этих ошибок ошибка определения статического давления обычно является самой серьезной и имеет специальное название « ошибка положения ». Доммаш, Д.О., Шерби, С.С. и Коннолли, Т.Ф. (1967) Аэродинамика самолета , 4-е издание – стр. 51, Pitman Publishing Corp., Нью-Йорк

[3] «Практически невозможно найти положение, в котором статическое давление всегда будет точно таким же, как давление в свободном потоке воздуха вдали от самолета». Кермод, AC, Механика полета , 10-е издание - стр. 65.

[4] «Величина, на которую местное статическое давление в данной точке поля потока отличается от статического давления набегающего потока, называется ошибкой положения установки». Измерение статического давления на самолетах NACA, ТР-1364, стр.646

[5] При условии, что линия тока не входит в пограничный слой, не проходит через ударную волну или не претерпевает значительного изменения высоты, так что изменения гравитационной потенциальной энергии являются значительными. Эти три фактора отсутствуют при рассмотрении статической системы Пито в дозвуковом самолете.

[6] Стандарты летной годности: самолеты нормальной, универсальной, акробатической и пригородной категорий.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]