Идеальная коррекция воздушной скорости

Введение

Этот пример моделирует указанную и истинную воздушную скорость. Он представляет собой фрагмент полной аэродинамической задачи, включая только измерения и калибровку.

Модели коррекции воздушной скорости

Чтобы просмотреть модели коррекции воздушной скорости, введите следующее в MATLAB^® командная строка:

aeroblk_indicated
aeroblk_calibrated

aeroblk_indicated модель

aeroblk_indicated model

aeroblk_calibrated модель

aeroblk_calibrated model

Измерение воздушной скорости

Для измерения воздушной скорости большинство проектов лёгких самолётов реализуют питотстатические индикаторы воздушной скорости на основе принципа Бернулли. Питотатические индикаторы воздушной скорости измеряют воздушную скорость расширяемой капсулой, которая расширяется и сжимается с увеличением и уменьшением динамического давления. Это известно как калиброванная воздушная скорость (CAS). Это то, что пилот видит в кабине самолета.

Чтобы компенсировать ошибки измерения, он помогает различать три типа воздушной скорости. Эти типы более подробно объясняются ниже.

Тип воздушной скорости	Описание
Калиброванный	Указанная воздушная скорость исправлена на ошибку калибровки
Эквивалентный	Калиброванная воздушная скорость исправлена на ошибку сжимаемости
Правда	Эквивалентная воздушная скорость исправлена на ошибку плотности

Ошибка калибровки

Датчик воздушной скорости имеет статическое отверстие для поддержания внутреннего давления равного атмосферному давлению. Положение и размещение статического вентиляционного отверстия относительно угла атаки и скорости самолета определяет давление внутри датчика скорости воздуха и, следовательно, ошибку калибровки. Таким образом, ошибка калибровки специфична для проекта самолета.

Таблица калибровки воздушной скорости, которая обычно включена в руководство по эксплуатации пилота или другую документацию по воздушному судну, помогает пилотам преобразовать указанную воздушную скорость в калиброванную воздушную скорость.

Ошибка сжимаемости

Плотность воздуха не постоянна, и сжимаемость воздуха увеличивается с высотой и воздушной скоростью, или когда она содержится в ограниченном объеме. Пит-статический датчик воздушной скорости содержит ограниченный объем воздуха. На больших высотах и высоких скоростях воздуха калиброванная воздушная скорость всегда выше эквивалентной воздушной скорости. Эквивалентная воздушная скорость может быть выведена путем регулировки калиброванной воздушной скорости для ошибки сжимаемости.

Ошибка плотности

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

Модель коррекции воздушной скорости

The aeroblk_indicated и aeroblk_calibrated модели показывают, как взять истинную воздушную скорость и исправить ее, чтобы указать воздушную скорость для отображения прибора на легком самолете Cessna 150M Commuter. The aeroblk_indicated модель реализует преобразование в указанную воздушную скорость. The aeroblk_calibrated модель реализует преобразование в истинную воздушную скорость.

Каждая модель состоит из двух основных компонентов:

Блок Model атмосферы COESA вычисляет изменение атмосферных условий с изменением высоты.
Идеальный блок коррекции воздушной скорости преобразует истинную воздушную скорость в калиброванную воздушную скорость и наоборот.

Атмосферные

Блоки Model COESA

Блок COESA Atmosphere Model является математическим представлением стандартных более низких атмосферных значений U.S. 1976 COESA (Комитет по расширению стандартной атмосферы) для абсолютной температуры, давления, плотности и скорости звука для входной геопотенциальной высоты. Ниже 32 000 метров (104 987 футов) стандартная атмосфера США идентична стандартной атмосфере ИКАО (Международной организации гражданской авиации).

The aeroblk_indicated и aeroblk_calibrated модели используют блок COESA Atmosphere Model, чтобы обеспечить скорость входных входов звука и давления воздуха для идеального блока Airspeed Correction в каждой модели.

Идеальный блок коррекции воздушной скорости

Блок Ideal Airspeed Correction компенсирует ошибки измерения воздушной скорости для преобразования воздушной скорости от одного типа к другому типу. Следующая таблица содержит входы и выходы Идеального блока Коррекции Скорости Воздуха.

Вход воздушной скорости	Выходная скорость воздуха
True Airspeed	Эквивалентная воздушная скорость
True Airspeed	Калиброванная воздушная скорость
Эквивалентная воздушная скорость	Истинная воздушная скорость
Эквивалентная воздушная скорость	Калиброванная воздушная скорость
Калиброванная воздушная скорость	Истинная воздушная скорость
Калиброванная воздушная скорость	Эквивалентная воздушная скорость

В aeroblk_indicated модель, Идеальный блок Коррекции Скорости Воздуха преобразуется true в калиброванную скорость воздуха. В aeroblk_calibrated модель, Идеальный блок Коррекция преобразуется в истинную воздушную скорость.

Следующие разделы объясняют, как Идеальный блок Коррекции Скорости Воздуха математически представляет преобразования скорости воздуха:

Истинная реализация воздушной скорости. Истинная воздушная скорость (TAS) реализована как вход и как функция эквивалентной воздушной скорости (EAS), выражаемая как

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

где

α	Скорость звука на высоте в м/с
δ	Относительное отношение давления на высоте
<reservedrangesplaceholder0> 0	Скорость звука при среднем уровне моря в м/с

Реализация калиброванной воздушной скорости. Калиброванная воздушная скорость (CAS), полученная с использованием сжимаемой формы уравнения Бернулли и принимая изентропные условия, 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	Плотность воздуха при среднем уровне моря в кг/м³
<reservedrangesplaceholder0> 0	Статическое давление на среднем уровне моря в Н/м²
γ	Отношение удельных нагревов
q	Динамическое давление на среднем уровне моря в Н/м²

Эквивалентная реализация воздушной скорости. Эквивалентная воздушная скорость (EAS) аналогична ПТК, за исключением того, что статическое давление 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 определяются следующим образом:

_ρ0	Плотность воздуха при среднем уровне моря в кг/м³
P	Статическое давление на высоте в Н/м²
γ	Отношение удельных нагревов
q	Динамическое давление на среднем уровне моря в Н/м²

Симулируйте коррекцию воздушной скорости

В aeroblk_indicated модель, самолет определяется как перемещение с постоянной скоростью 72 узла (истинная воздушная скорость) и высотой 500 футов. Закрылки установлены на 40 степени. Блок COESA Atmosphere Model принимает высоту как вход и выводит скорость звука и давления воздуха. Принимая скорость звука, давление воздуха и воздушную скорость как входы, Ideal Airspeed Correction блок преобразует истинную воздушную скорость в калиброванную воздушную скорость. Наконец, Подсистема Вычисления IAS использует настройку закрылка и калиброванную воздушную скорость для вычисления указанной воздушной скорости.

Блок Display модели показывает как указанные, так и калиброванные воздушные скорости.

aeroblk_indicated model after run

В aeroblk_calibrated модель, самолет определяется как перемещение с постоянной скоростью 70 узлов (указанная воздушная скорость) и высотой 500 футов. Закрылки установлены на 10 степени. Блок COESA Atmosphere Model принимает высоту в качестве входов и выводит скорость звука и давления воздуха. The Calculate CAS подсистема использует настройку закрылка и указанную воздушную скорость для вычисления калиброванной воздушной скорости. Наконец, используя скорость звука, давление воздуха и истинную калиброванную воздушную скорость в качестве входов, блок Ideal Airspeed Correction преобразует калиброванную воздушную скорость назад в истинную воздушную скорость.

Блок Display модели показывает как калиброванные, так и истинные воздушные скорости.

aeroblk_calibrated model after run

Документация