Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция по учебной дисциплине:
ПРИБОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕМА 1. Гироскопические приборы самолетов
TL -2000 Sting carbon, TL- 3000 Sirius.
Занятие 1. Гироскоп, основные свойства гироскопа. Авиагоризонты самолетов TL -2000 Sting carbon, TL- 3000 Sirius.
Занятие 2. Гирокомпаса, приборы измерения угловых скоростей.
УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ
1. Ознакомить курсантов с назначением, конструкцией пилотажно-навигационных приборов, принципом их работы.
2. Ознакомить курсантов с правилами эксплуатации гироскопических приборов.
3.Привить курсантам способность грамотно действовать при возможных отказах приборного оборудования самолета.
ВРЕМЯ: 2 часа (90 минут):
Занятие 1: 1 час;
Занятие 2: 1 час;
МЕТОД: лекция
Семинар: 1 час
МЕСТО: учебная аудитория
РАЗРАБОТАЛ: ЖЕРДЕВ И.А.
Астана 2010г.
Занятие 1. Гироскоп, основные свойства гироскопа. Авиагоризонты самолетов TL -2000 Sting carbon, TL- 3000 Sirius.
Изучаемые вопросы:
1. Организационная часть занятия (2 мин.).
2. Назначение и условия эксплуатации авиационных приборов(10 мин.).
3.Принцип работы гироскопических приборов (10 мин.).
4.Командный вакуумный авиагоризонт GH 030 (10 мин.).
5.Авиагоризонт TS ADI (10 мин.)
6.Заключительная часть занятия (3 мин.).
Занятие 2. Гирокомпаса, приборы измерения угловых скоростей.
Изучаемые вопросы:
1. Организационная часть занятия (2 мин.).
2. Указатель поворота и скольжения (координатор) (15 мин.).
3. Вакуумный гирокомпас GD 031 (15 мин.).
4. Особенности технической эксплуатации гироскопических
приборов (10 мин.)
5. Заключительная часть занятия (3 мин.).
Занятие 1. Гироскоп, основные свойства гироскопа. Авиагоризонты самолетов TL -2000 Sting carbon, TL- 3000 Sirius.
Изучаемые вопросы:
1. Организационная часть занятия (2 мин.).
2. Назначение и условия эксплуатации авиационных приборов(10 мин.).
3.Принцип работы гироскопических приборов (10 мин.).
4.Командный вакуумный авиагоризонт GH 030 (10 мин.).
5.Авиагоризонт TS ADI (10 мин.)
6.Заключительная часть занятия (3 мин.).
1.1.1 Организационная часть занятия
Вводная часть
1. представиться, проверить количество курсантов;
1.1.2Назначение и условия эксплуатации авиационных приборов:
Современный ЛА является сложной машиной, оснащенной большим количеством различных механизмов и приборов, от надежной и правильной работы, которых зависит нормальное течение полета и в конечном счете выполнение поставленной задачи и прибытия в заданный пункт.
Приборы помогают экипажу управлять самолетом, непрерывно контролировать работу АД и наблюдать за навигационным режимом полета.
Авиационные приборы (АП) обеспечивают на борту измерение большого числа параметров, характеризующих режим полета самолета. В ходе полета эти параметры непрерывно изменяются. Информация о параметрах режима полета используется для управления полетом, для контроля режимов работы двигателя.
АП эксплуатируются в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, при воздействии влаги, пыли, вибрации, ударов, сопровождающих взлет и посадку и т.п.
Корпусы приборов изготавливают герметичными или влаго и пыленепроницаемыми; детали и узлы подвижных систем тщательно уравновешивают; предусматривают прочность осей и подшипников подвижных систем с учетом перегрузок, возникающих при вибрациях, ударах и т.п. Многие АП снабжены специальными температурными компенсаторами.
Классификация авиационных приборов:
Приборы ЛА можно классифицировать по различным признакам – по способу воспроизведения показаний, по назначению и принципу действия.
По способу воспроизведения показаний приборы разделяют на следующие виды:
приборы с непосредственным отсчетом показаний, выдающие информацию в виде механического перемещения отсчетного устройства. В зависимости от типа отсчетного устройства выдаваемая информация может быть непрерывной или дискретной (ступенчатой). Примером непрерывной информации является отсчет по стрелочному указателю, а примером дискретной – отсчет по цифровому счетчику.
регистрирующие приборы, выдающие информацию в виде механического перемещения регистрирующего устройства. Информация также может быть непрерывной (например: при использовании движущейся ленты и записывающего пера) или дискретной (например, при наличии кодового печатающего механизма).
датчики сигналов, выдающие информацию в виде электрического или другого сигнала, который также может быть непрерывным или дискретным.
Несмотря на внешние различия, приборы ЛА выполняют общие функции, выдавая в том или другом виде информацию о контролируемом физическом процессе.
По назначению приборы можно разделить на три группы:
Пилотажно-навигационные приборы. В эту группу входят все приборы, необходимые для управления самолетом и решения навигационных задач. (рис.1):
- высоту полета Н – показывает высотомер;
- скорость полета V – измеряет указатель скорости;
- вертикальную скорость VН измеряет вариометр;
- углы тангажа u и крена g определяют с помощью авиагоризонта (гировертикали);
- курс самолета y определяют с помощью компаса;
- угловые скорости wX , wY , wZ измеряют датчики угловых скоростей;
- линейные ускорения aX , aY , aZ измеряют акселерометры;
- географическую широту j и долготу l определяют с помощью штурмана или навигационного индикатора.
К группе пилотажно-навигационных приборов относится также указатель числа М, указатель скольжения, приборы используемые при посадке самолета и др.
Наряду с отдельными измерительными приборами на ЛА используется пилотажно-навигационные системы.
Приборы контроля работы двигателя. Это группа состоит из приборов, необходимых для управления АД. Комплект приборов контроля работы двигателя зависит от типа двигателей, установленных на самолете. К ним относятся манометры масла и топлива, термометры масла, мановакуумметры, тахометры, топливомеры, расходомеры, указатели тяги.
Приборы контроля отдельных агрегатов и вспомогательные приборы. В эту группу приборов входят:
- высотные приборы;
- приборы пневматической и гидравлической систем;
- аэрофотооборудование;
- испытательные приборы.
По принципу действия приборы можно разделить на механические, электромеханические, оптические и т.д. Механические приборы, в которых используется свойства анероидно-мембранных коробок принято называть анероидно-мембранными, а использующих свойства гироскопа, принято называть гироскопическими.
рис.1 Параметры, измеряемые пилотажно-навигационными приборами.
Н — высота полета; различают истинную, относительную и абсолютную высоту;
V — скорость полета; различают индикаторную, истинную воздушную и путевую ско рости; VН — вертикальная скорость; υ— угол тангажа — угол между осью Ох само лета и плоскостью горизонта; γ — угол крена — угол между осью Оу и плоскостью хОζ ; ψ — курс — угол между проекцией оси Ох на горизонтальную плоскость и направле нием меридиана; различают магнитный и истинный (географический) курс; ωХ, ωУ и ωZ, — угловые скорости поворота самолета относительно осей х, у и z; ax, ау и az — линейные ускорения самолета вдоль осей х, у и z; φ— географическая широта места; λ — географическая долгота места; О — центр тяжести самолета; Ох — продольная ось самолета; Oz — поперечная ось самолета; Оу—нормальная ось, перпендикуляр ная плоскости xOz ; Оζ— земная вертикаль.
1.1.3 Принцип работы гироскопических приборов.
Гироскоп (от гиро... и ...скоп), быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого может изменять своё направление в пространстве. Г. обладает рядом интересных свойств, наблюдаемых у вращающихся небесных тел, у артиллерийских снарядов, у детского волчка, у роторов турбин, установленных на судах, и др. На свойствах Г. основаны разнообразные устройства или приборы, широко применяемые в современной технике для автоматического управления движением самолётов, морских судов, ракет, торпед и др. объектов, для определения горизонта или географического меридиана, для измерения поступательных или угловых скоростей движущихся объектов (например, ракет) и многое др.
рис.1 рис.2 рис.3
Свойства Г. проявляются при выполнении двух условий: 1) ось вращения Г. должна иметь возможность изменять своё направление в пространстве; 2) угловая скорость вращения Г. вокруг своей оси должна быть очень велика по сравнению с той угловой скоростью, которую будет иметь сама ось при изменении своего направления.
Простейшим Г. является детский волчок, быстро вращающийся вокруг своей оси ОА (рис. 1); ось ОА может изменять своё положение в пространстве, поскольку её конец А не закреплен. У Г., применяемых в технике, свободный поворот оси Г. можно обеспечить, закрепив сё в рамках (кольцах) карданова подвеса (рис. 2), позволяющего оси АВ занять любое положение в пространстве. Такой Г. имеет 3 степени свободы: он может совершать 3 независимых поворота вокруг осей АВ, DE и GK, пересекающихся в центре подвеса О, который остаётся по отношению к основанию 3 неподвижным. Если центр тяжести Г. совпадает с центром О, то Г. называется астатическим (уравновешенным), в противном случае -тяжёлым.
Первое свойство уравновешенного Г. с тремя степенями свободы состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранять в мировом пространстве приданное ей первоначальное направление. Если эта ось вначале направлена на какую-нибудь звезду, то при любых перемещениях основания прибора и случайных толчках она будет продолжать указывать на эту звезду, меняя свою ориентировку относительно земных осей. Впервые это свойство Г. использовал французский учёный Л. Фуко для экспериментального доказательства вращения Земли вокруг её оси (1852). Отсюда и само название «Г.», что в переводе означает «наблюдать вращение».
Второе свойство Г. обнаруживается, когда на его ось (или рамку) начинают действовать сила или пара сил, стремящихся привести ось в движение (т. е. создающие вращающий момент относительно центра подвеса). Под действием силы Р (рис. 3) конец А оси АВ гироскопа будет отклоняться не в сторону действия силы, как это было бы при невращающемся роторе, а в направлении, перпендикулярном к этой силе; в результате Г. вместе с рамкой 1 начнёт вращаться вокруг оси DE, притом не ускоренно, а с постоянной угловой скоростью. Это вращение называется прецессией; оно происходит тем медленнее, чем быстрее вращается вокруг своей оси АВ сам Г. Если в какой-то момент времени действие силы прекратится, то одновременно прекратится прецессия и ось АВ мгновенно остановится, т. е. прецессионное движение Г. безынерционно.
Величина угловой скорости прецессии определяется по формуле:
ω = М / I Ω sinα или ω = Ph / I Ω
где М — момент силы Р центра О, α = <АОЕ, Ω — угловая скорость собственного вращения Г. вокруг оси АВ, I — момент инерции Г. относительно той же оси, h = АО — расстояние от точки приложения силы до центра подвеса Г.; второе равенство имеет место, когда сила Р параллельна оси DE. Из формулы непосредственно видно, что прецессия происходит тем медленнее, чем больше Ω, точнее, чем больше величина H=IΩ, называется собственным кинетическим моментом Г. Как найти направление прецессии Г. см. рис. 3.
Наряду с прецессией ось Г. при действии на неё силы может ещё совершать нутацию — небольшие, но быстрые (обычно незаметные на глаз) колебания оси около её среднего направления. Размахи этих колебаний у быстро вращающегося Г. очень малы и из-за неизбежного наличия сопротивлений быстро затухают. Это позволяет при решении большинства технических задач пренебречь нутацией и построить т. н. элементарную теорию Г., учитывающую только прецессию, скорость которой определяется формулой (1). Прецессионное движение можно наблюдать у детского волчка, для которого роль центра подвеса играет точка опоры О. Если ось такого волчка поставить под углом АОЕ к вертикали и отпустить, то она под действием силы тяжести Р будет отклоняться не в сторону действия этой силы, т. е. не вниз, а в перпендикулярном направлении, и начинает прецессировать вокруг вертикали. Прецессия волчка также сопровождается незаметными на глаз нутационными колебаниями, быстро затухающими из-за сопротивления воздуха. Под действием трения о воздух собственное вращение волчка постепенно замедляется, а скорость прецессии ω соответственно возрастает. Когда угловая скорость вращения волчка становится меньше определенной величины, он теряет устойчивость и падает. У медленно вращающегося волчка нутационные колебания могут быть довольно заметными и, слагаясь с прецессией, существенно изменить картину движения оси волчка: конец А оси будет описывать ясно видимую волнообразную или петлеобразную кривую, то отклоняясь от вертикали, то приближаясь к ней.
Другой пример прецессионного движения даёт артиллерийский снаряд (или пуля). На снаряд при его движении, кроме силы тяжести, действуют силы сопротивления воздуха, равнодействующая R которых направлена примерно противоположно скорости центра тяжести снаряда и приложена выше центра тяжести. Невращающийся снаряд под действием силы сопротивления воздуха будет «кувыркаться» и его полёт станет беспорядочным; при этом значительно возрастет сопротивление движению, уменьшится дальность полёта и снаряд не попадёт в цель головной частью. Вращающийся же снаряд обладает всеми свойствами Г., и сила сопротивления воздуха вызывает отклонение его оси не в сторону действия этой силы, а в перпендикулярном направлении. В результате ось снаряда медленно прецессирует вокруг прямой, по которой направлена скорость, т. е. вокруг касательной к траектории центра тяжести снаряда, что делает полёт правильным и обеспечивает на нисходящей ветви траектории попадание снаряда в цель головной частью.
Наша планета Земля также является гигантским Г., совершающим прецессию (подробнее см. Прецессия в астрономии).
На морских судах и винтовых самолётах имеется много вращающихся частей: вал двигателя, ротор турбины или динамомашины, гребные или воздушные винты и т.п. При разворотах самолёта или судна, а также при качке на подшипники, в которых укреплены эти вращающиеся части, действуют указанные гироскопические силы и их необходимо учитывать при соответствующих инженерных расчётах; величины этих сил могут достигать нескольких тонн, и, если крепления подшипников не будут должным образом рассчитаны, то произойдёт авария.
Применяемые в технике Г. выполняют обычно в виде маховичка с утолщённым ободом, весом от нескольких граммов до десятков кГ, закрепленного в кардановом подвесе. Чтобы сообщить Г. быстрое вращение, его делают ротором быстроходного электромотора постоянного или переменного тока. В авиации применяются Г. с ротором в виде воздушной турбинки, приводимой в движение струей воздуха. Иногда Г. выполняют в форме шара (шар-Г.) с подвесом на воздушной плёнке, образуемой подачей сжатого воздуха. В ряде конструкций применяют поплавковый Г., ротор которого заключён в кожух, плавающий в жидкости; этим разгружаются подшипники кожуха и значительно уменьшается момент трения в них.
1.1.4 Командный вакуумный авиагоризонт GH 030.
Авиагоризонт предназначен для определения положения самолета в прост ранстве относительно плоскости истинного горизонта.
Принцип действия авиагоризонта основан на использовании свойств гироскопа с тремя степенями свободы сохранять неизмен ным (вертикальное) положение главной оси в пространстве. На самолете ТЛ-2000 установлен вакуумный авиагоризонт, в котором используется крыльчатка вращающаяся за счет создаваемого вакуумной помпой (насосом) разряжения.
Основные характеристики прибора:
- диапазон рабочих температур от -30 до +500С;
- высота полета до 4600 м.;
- диапазон работы по курсу 3600, по крену + и - 800;
- расход воздуха 25 л/мин;
- перепад давления 15≈18 кРа;
- точность индикации 10;
- частота вращения ротора 20000 об/мин;
- разгон ротора до максимальной скорости 3 мин.
1.1.5 Авиагоризонт TS ADI
Прибор ADI, устанавливаемый на самолетах TL – 2 000M, объединяет современные технологии и подвижную механическую шкалу без пассивных помех. Авиагоризонт ADI предназначается для установки между указателем скорости и высотомером на основной панели приборов.
ADI прибор, показывающий углы крена, тангажа и курса. Табло курса расположено в центре прибора непосредственно под шкалой авиагоризонта.
Прибор использует информацию GPS для выдачи курса. Прибор не показывает курс до скорости 5 – 10 миль /час (9,3 – 18,55 км/ч). Если прибор использует встроенный GPS, то необходимо поместить прибор на открытое пространство. При первом включении потребуется от 15 до 30минут на поиск спутников, в дальнейшем это будет занимать 5 минут. После вспыхивания табло прибор готов к работе.
Прибор не накапливает ошибку, так как отсутствует уход гироскопа, что возможно с более сложными AHRS пилотажными системами. Он показывает угол крена в паределах+/- 450 , в то время как требование к обычному авиагоризонту +/- 1000. В добавок при превышении крена +/- 300 высвечивается красная стрелка размером 3 1/811, указывая в сторону куда необходимо сдвинуть РУС.
Шкала тангажа возможно самое большое преимущество АDI перед обычными авиагоризонтами. Для продолжительного или краткосрочного перемещения носовой части вверх и вниз прибор работает как и любой другой гироскопический указатель тангажа, различие то, что после показа шкала переместится в соответствии с результирующей вертикальной скоростью. По сравнению с индикацией угла тангажа показ вертикальной скорости облегчает выдерживание высоты и поддерживания устойчивого набора или снижения. Кроме всего подвижный самолетик не предназначен для компенсации угла установки фюзеляжа, при вертикальной скорости ноль. Это необходимо при полете по потолкам, когда самолет может лететь создавая какой-то угол атаки, при этом вертикальная скорость равна 0. по этой причине при опасной скорости пи опасной скорости на табло высвечивается сообщение «A-S» промаргиванием на табло компаса. В этой ситуации за указателем скорости. Для предотвращения сваливания информация о воздушной скорости наиболее важная, за исключения угла атаки (лучше чем отношение).
Другой положительной стороной является, прямолинейного полета, то что прибор показывает уровень крыла. При этом можно игнорировать скольжение (шарик вне центра), так же как боковой ветер при полете по траектории корректируемой GPS. Это более простой способ, чем скоординированный полет с возвращение плоскостей в нейтральное положение при использовании обычного авиагоризонта, когда рули нейтрально.
Прибор использует питание от сети постоянного тока напряжением 12-28 вольт, вес прибора 14 унции (435,4 гр).
Неисправности
|
неисправность |
возможные причины |
исправление |
|
ADI не функционирует |
1.Нет питания на штырьке 1 разъема 2.Нет заземления на штырьке 9 |
Устранить неисправность. Проверить напряжения питания |
|
Компас не выдает сигнал |
Нет RS-232 на выходе 6 (вход GPS). Не заземлен выход с GPS. |
Соединить штырек 6 с GPS и произвести перенастройку NMEA. Восстановить заземление GPS. |
|
При включении питания ADI происходит завал гироскопа |
Недостаточное напряжение тока для ADI |
Проверить напряжение сети (минимальное 11в). Заменить плохие провода |
|
Предупреждение по скорости не функционирует |
Не подсоединен штуцер полного давления |
Соединить штуцер с трубопроводом |
|
Встроенный GPS не функционирует |
GPS не нашел спутники Нет возможности найти спутники Не правильное соединение на штырьке 6 (вход GPS) |
Подождите пока дисплей перестанет вспыхивать Переместите антенну на лучшее место. Восстановите соединение на штырьке 6 (вход GPS). |
|
Дисплей всегда мигает при включении GPS |
Нет соединения на разъеме 2 или 3. |
Исправьте соединение. |
Настройка совместимости с GPS Garmin 296
Garmin 296 должен настраиваться, чтобы обеспечить правильную выдачу сигналов прибору.
1.1.6 Заключительная часть занятия
1. подвести итоги;
2. задание на самоподготовку: изучить материал данного занятия;
3. ответить на вопросы.
Занятие 2. Гирокомпаса, приборы измерения угловых скоростей.
Изучаемые вопросы:
1. Организационная часть занятия (2 мин.).
2. Указатель поворота и скольжения (координатор) (15 мин.).
3. Вакуумный гирокомпас GD 031 (15 мин.).
4. Особенности технической эксплуатации гироскопических
приборов (10 мин.)
5. Заключительная часть занятия (3 мин.).
1.2.1 Организационная часть занятия
1. проверить количество курсантов;
1.2.2 Указатель поворота и скольжения (координатор)
Электрический указатель пово рота предназначен для определения направления разворота самолета относительно вертикальной оси.
Принцип действия указателя поворота основан на использовании свойств гироскопа с двумя степенями свободы, у которого главная ось расположена горизонтально.
Рис. 1. Принципиальная схема указателя поворота ЭУП-53МК-500:
1-стрелка; 2-шкала; 3-демпфер; 4-рычаг; 5-ротор; 6-рамка; 7-пружины; 8-кривошипный механизм
Установлен прибор на левой концоле приборной доски.
Указатель поворота питается постоянным током напряжением 12 В. Включается прибор в работу выключателем с надписью «NAV», установленным на центральной концоле приборной доски.
Указатель поворота со стоит из гироскопа с двумя степенями свободы (рис. 1). В ка честве гиромотора используется электродвигатель постоянного то ка. Ось рамы гироскопа связана с контуром самолета (стрелкой) через передаточный механизм. Для устранения колебаний стрелки (контура самолета) имеется воздушный демпфер.
В одном корпусе с указателем поворота установлен указатель скольжения. Указатель скольжения состоит из стеклянной изогнутой трубки, заполненной специальной жидкостью- толуолом, в которую поме щен черный стеклянный шарик. Изогнутость трубки обеспечивает выравнивание статического давления при различных эволюциях самолета. Для определения среднего поло жения шарика симметрично расположены две визирные проволоки. Принцип действия указателя скольжения основан на свойстве физического маятника.
Указатель поворота работает следующим образом. При поворо те самолета относительно вертикальной оси на гироскоп действует длительная внешняя сила. Под действием этой силы главная ось прецессирует, отклоняя при этом раму гироскопа. Стрелка прибора отклоняется и показывает направление разворота самолета вокруг вертикальной оси. После прекращения разворота самолета гиро скопический момент исчезает, и под действием пружин главная ось гироскопа возвращается в исходное положение, а стрелка (контур самолета) указате ля поворота на нулевую отметку. При повороте самолета относи тельно продольной и поперечной осей гироскопический момент от сутствует и стрелка указателя находится на нуле.
В полете необходимо пользоваться одновременно показаниями указателя поворота и указателя скольжения. Сопоставление показаний указателя поворота и указателя скольжения позволяет поддерживать прямолинейный горизонтальный полет и совершать координированные развороты.
1.2.3 Вакуумный гирокомпас GD 031
Гирокомпас предназначен для определения курса (азимута) самолета в прост ранстве контроля выдерживания углов разворота на определенное количество градусов.
Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа сохранять неизмен ным положение главной оси в пространстве в направлении магнитного меридиана. На самолете ТЛ-2000 установлен вакуумный гирокомпас, в котором используется крыльчатка вращающаяся за счет создаваемого вакуумной помпой (насосом) разряжения.
Основные характеристики прибора:
- диапазон рабочих температур от -30 до +550С;
- высота полета до 4600 м.;
- диапазон работы по курсу 3600;
- расход воздуха 25 л/мин;
- перепад давления 15≈18 кРа;
- точность индикации 10;
- частота вращения ротора 20000 об/мин;
- разгон ротора до максимальной скорости 5 мин.
1.2.4. Особенности технической эксплуатации гироскопических приборов
Проверка технического состояния гироскопических производится в период предполетной подготовки, полная проверка в период регламентных работ.
Авиагоризонт является наиболее важным пилотажным прибором, выход которого из строя может привести к летному проиществию.
При эксплуатации гироскопических приборов необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
не допускать транспортировки приборов без специальных мер защиты от ударов и тряски (специальная тара);
руление взлет и посадку необходимо производить только с включенными гироскопическими приборами.
1.2.5 Заключительная часть занятия
1. подвести итоги;
2. задание на самоподготовку: изучить материал данной темы;
3. ответить на вопросы.