Идеальное исправление скорости полета

Введение

Это тематическое исследование моделирует обозначенную и истинную скорость полета. Это составляет фрагмент полной проблемы аэродинамики, только включая измерение и калибровку.

Пошлите модели исправления авиапочтой

Чтобы просмотреть модели исправления скорости полета, введите следующее в командной строке MATLAB^®:

aeroblk_indicated
aeroblk_calibrated

Модель aeroblk_indicated

Модель aeroblk_calibrated

Измерьте скорость полета

Чтобы измерить скорость полета, большинство проектов легкого самолета реализует pitot-статические анемотахометры на основе принципа Бернулли. Pitot-статическая скорость полета меры по анемотахометрам расширяемой капсулой, которая расширяется и сокращается с увеличением и уменьшением динамического давления. Это известно как калиброванную скорость полета (CAS). Это - то, что пилот видит в кабине самолета.

Чтобы компенсировать погрешности измерения, это помогает отличить три типа скорости полета. Эти типы объяснены более полностью в следующем.

Пошлите тип авиапочтой	Описание
Калиброванный	Обозначенная скорость полета исправляется для калибровочной ошибки
Эквивалентный	Калиброванная скорость полета исправляется для ошибки сжимаемости
TRUE	Эквивалентная скорость полета исправляется для ошибки плотности

Калибровочная ошибка

Датчик скорости полета показывает статический вентилятор, чтобы поддерживать его внутреннее давление, равное атмосферному давлению. Положение и размещение статического вентилятора относительно угла нападения и скорости самолета определяют давление в датчике скорости полета и поэтому калибровочной ошибке. Таким образом калибровочная ошибка характерна для проекта самолета.

Калибровочная таблица скорости полета, которая обычно включается в экспериментальное операционное руководство или другую документацию самолета, помогает пилотам преобразовать обозначенную скорость полета в калиброванную скорость полета.

Ошибка сжимаемости

Плотность воздуха не является постоянной, и сжимаемость воздушных увеличений с высотой и скоростью полета, или, когда содержится в ограниченном объеме. Pitot-статический датчик скорости полета содержит ограниченный объем воздуха. На больших высотах и высоких скоростях полета, калиброванная скорость полета всегда выше, чем эквивалентная скорость полета. Эквивалентная скорость полета может быть выведена путем корректировки калиброванной скорости полета для ошибки сжимаемости.

Ошибка плотности

На больших высотах, чтение анемотахометров ниже, чем истинная скорость полета, потому что воздушная плотность ниже. Истинная скорость полета представляет компенсацию эквивалентной скорости полета для ошибки плотности, различия в воздушной плотности на высоте от воздушной плотности на уровне моря, в стандартной атмосфере.

Образцовое исправление скорости полета

Модели aeroblk_indicated и aeroblk_calibrated показывают, как взять истинную скорость полета и исправить ее к обозначенной скорости полета для инструментального отображения в Cessna 150M Пригородный легкий самолет. Модель aeroblk_indicated реализует преобразование в обозначенную скорость полета. Модель aeroblk_calibrated реализует преобразование в истинную скорость полета.

Каждая модель состоит из двух основных компонентов:

Блок Model Атмосферы COESA вычисляет изменение в атмосферных условиях с изменяющейся высотой.
Идеальный Блок Исправления Скорости полета преобразовывает истинную скорость полета к калиброванной скорости полета и наоборот.

Блок Model атмосферы COESA

Блок Model Атмосферы COESA является математическим представлением США 1976 COESA (Комитет по Расширению Стандартной Атмосферы), стандарт понижает атмосферные значения для абсолютной температуры, давления, плотности и скорости звука для входной высоты геопотенциала. Ниже 32 000 метров (104 987 футов) американская Стандартная Атмосфера идентична со Стандартной Атмосферой ICAO (Международная организация гражданской авиации).

Модели aeroblk_indicated и aeroblk_calibrated используют блок Model Атмосферы COESA, чтобы предоставить скорость звука и входных параметров давления воздуха для блока Ideal Airspeed Correction в каждой модели.

Идеальный блок исправления скорости полета

Блок Ideal Airspeed Correction компенсирует погрешности измерения скорости полета, чтобы преобразовать скорость полета от одного типа до другого типа. Следующая таблица содержит вводы и выводы блока Ideal Airspeed Correction.

Вход скорости полета	Скорость полета Вывод
Истинная скорость полета	Эквивалентная скорость полета
Истинная скорость полета	Калиброванная скорость полета
Эквивалентная скорость полета	Истинная скорость полета
Эквивалентная скорость полета	Калиброванная скорость полета
Калиброванная скорость полета	Истинная скорость полета
Калиброванная скорость полета	Эквивалентная скорость полета

В модели aeroblk_indicated блок Ideal Airspeed Correction преобразовывает верный для калиброванной скорости полета. В модели aeroblk_calibrated блок Ideal Airspeed Correction преобразовывает калиброванный к истинной скорости полета.

Следующие разделы объясняют, как блок Ideal Airspeed Correction математически представляет преобразования скорости полета:

Истинная Реализация Скорости полета. Истинная скорость полета (TAS) реализована как вход и как функция эквивалентной скорости полета (EAS), выразимый как

$T A S = \frac{E A S \times a}{a_{0} \sqrt{δ}}$

где

α	Скорость звука на высоте в m/s
δ	Относительное отношение давления на высоте
a ₀	Скорость звука на среднем уровне моря в m/s

Калиброванная Реализация Скорости полета. Калиброванная скорость полета (CAS), выведенное использование сжимаемой формы уравнения и принятия Бернулли изэнтропических условий, может быть выражена как

$C A S = \sqrt{\frac{2 γ P_{0}}{(γ - 1) ρ_{0}} [{(\frac{q}{P_{0}} + 1)}^{(γ - 1) / γ} - 1]}$

где

_ρ0	Воздушная плотность на среднем уровне моря в ^кг/м3
P ₀	Статическое давление на среднем уровне моря в ^N/m2
γ	Отношение удельных теплоемкостей
q	Динамическое давление на среднем уровне моря в ^N/m2

Эквивалентная Реализация Скорости полета. Эквивалентная скорость полета (EAS) совпадает с CAS, кроме статического давления на уровне моря заменяется статическим давлением на высоте.

$E A S = \sqrt{\frac{2 γ P}{(γ - 1) ρ_{0}} [{(\frac{q}{P} + 1)}^{(γ - 1) / γ} - 1]}$

Символы заданы можно следующим образом:

_ρ0	Воздушная плотность на среднем уровне моря в ^кг/м3
P	Статическое давление на высоте в ^N/m2
γ	Отношение удельных теплоемкостей
q	Динамическое давление на среднем уровне моря в ^N/m2

Моделируйте исправление скорости полета

В модели aeroblk_indicated самолет задан, чтобы переместиться на постоянной скорости 72 узлов (истинная скорость полета) и высота 500 футов. Откидные створки установлены в 40 градусов. Блок Model Атмосферы COESA берет высоту в качестве входа и выводит скорость звука и давления воздуха. Беря скорость звука, давления воздуха и скорости полета как входные параметры, блок Ideal Airspeed Correction преобразовывает истинную скорость полета в калиброванную скорость полета. Наконец, Вычислить подсистема IAS использует установку откидной створки и калиброванную скорость полета, чтобы вычислить обозначенную скорость полета.

Блок Display модели показывает и обозначенные и калиброванные скорости полета.

В модели aeroblk_calibrated самолет задан, чтобы переместиться на постоянной скорости 70 узлов (обозначенная скорость полета) и высота 500 футов. Откидные створки установлены в 10 градусов. Блок Model Атмосферы COESA берет высоту в качестве входа и выводит скорость звука и давления воздуха. Подсистема Calculate CAS использует установку откидной створки и обозначенную скорость полета, чтобы вычислить калиброванную скорость полета. Наконец, с помощью скорости звука, давления воздуха и истинной калиброванной скорости полета как входные параметры, блок Ideal Airspeed Correction преобразовывает калиброванную скорость полета назад в истинную скорость полета.

Блок Display модели показывает и калиброванные и истинные скорости полета.

Документация