Пневмоэлектрический преобразователь аэродинамических углов

ПНЕВМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УГЛОВ, содержащий обтекаемое тело с приемниками давления, преобразователь с электроизмерительной схемой и регулирующим элементом, следящий привод и пневмоканал с электропневмоклапаном, связанным с опорным мультивибратором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности подстройки измерительной цепи, в него дополнительно введены фазовый селектор, усилитель, схема"И" и запоминающее устройство с регулятором уровня, при этом выход запоминающего устройства с регулятором уровня связан с регулирующим элементом электроизмерительной схемы, а его вход - с выходом фазового селектора, вход которого соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с выходом схемы И, входы которой соединены с выходом электроизмерительной схемы и с выходом опорного мультивибратора.

Изобретение относится к области авиаприборостроения, в частности к устройствам, определяющим положение объекта относительно встречного потока воздуха, и может быть использовано на летательных аппаратах для изменения угла атаки или скольжения, а также при аэродинамических исследованиях.
Известен пневмоэлектрический преобразователь аэродинамических углов, содержащий обтекаемое тело c приемниками давления, преобразователь с электроизмерительной схемой и регулирующим элементом, следящий привод и пневмоканал с электропневмоклапаном, связанным с опорным мультивибратором.
Однако он обладает низкой точностью измерения.
Целью изобретения является повышение точности подстройки измерительной цепи.
Цель достигается тем, что в него дополнительно введены фазовый селектор, усилитель, схема И и запоминающее устройство с регулятором уровня, при этом выход запоминающего устройства связан с регулирующим элементом электpоизмерительной схемы, а его вход - с выходом фазового селектора, вход которого соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с выходом схемы И, входы которой соединены с выходом электроизмерительной схемы и с выходом опорного мультивибратора.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы при автоподстройке.
Преобразователь содержит обтекаемое тело 1 с приемниками давления 2, соединенными через дроссели 3 и пневмоканалы 4 с входом пневмоэлектрического преобразователя 5, например термоанемометрического, который включает капсулы 6, электроизмерительную схему 7 и схемы сравнения 8.
Входные каналы термоанемометрического преобразователя соединены между собой пневмоканалом 9 с запорным электропневмоклапаном 10, связанным с выходом опорного мультивибратора 11. Давление Р_о питания пневматической схемы забирается приемником, расположенным на теле 1. Выход электроизме- рительной схемы соединен с входом следящего привода, содержащего усилитель 12, двигатель 13 и редуктор 14. Выходной вал редуктора связан с выходным устройством 15, формирующим выходной сигнал преобразователя.
На выходе электросхемы 7 установлен регулирующий элемент 16, например, в виде управляемого делителя напряжения, который связан с выходом амплитудного запоминающего устройства 17. Вход запоминающего устройства, выполненного, например, в виде конденсатора с управлением по цепи заряда и разряда, соединенного с выходом фазового селектора 18, вход которого через усилитель 19 соединен с выходом схемы И 20. Входы схемы И соединены с выходом электроизмерительной схемы и с выходом опорного мультивибратора 11.
Преобразователь устанавливается на объекте так, что вращение блока с приемниками давления осуществляют в плоскости изменения измеряемого аэродинамического угла , а при нулевом значении его ось симметрии блока была параллельна продольной оси объекта. При движении объекта нулевому значению соответствует совпадение оси симметрии блока с приемниками давления с направлением вектора скорости V набегающего воздушного потока. Забираемые давления Р₁ и Р₂ и давления Р₃ и Р₄ на входе термоанемометрического преобразователя равны между собой. Расходы воздуха через капсулы 5, а следовательно, и условия теплообмена его чувствительных элементов одинаковы. Выходной сигнал электроизмерительной схемы равен нулю и тело 1 с приемниками давления 2 остается неподвижным.
Изменение аэродинамического угла приводит к отклонению оси симметрии блока с приемниками от направления набегающего потока, нарушению равенства давлений Р₁ и Р₂, Р₃ и Р₄ и условий теплообмена термоанеморезисторов и появлению сигнала , уровень и полярность которого определяютcя величиной и знаком приращения угла . Следящий привод, обрабатывая сигнал , устанавливает блок с приемником давления по направлению набегающего потока, при этом давления Р₁ и Р₂, Р₃ и Р₄ снова становятся одинаковыми. Угол поворота блока с приемниками ^I, равный аэродинамическому углу , фиксируется выходным устройством 14 в виде сигнала _э и подается на указатель и другие системы.
Неидентичность и нестабильность характеристик элементов дифференциальной измерительной цепи приводит к появлению сигнала на выходе электроизмерительной схемы и при нулевом значении аэродинамического угла . Следящий привод, отрабатывая его, отклоняет ось симметрии блока с приемниками давления на направления набегающего потока на угол , определяющий аддитивную погрешность преобразователя. При этом нарушается равенство входных давлений Р₁ и Р₂ и давлений Р₃ и Р₄ на выходе термоанемометрического преобразователя. Их различие компенсирует сигнал аддитивной погрешности .
Для периодического устранения указанной погрешности в преобразователе предусмотрен пневмоканал 8 с запорным электропневмоклапанам 9 и электронная система автоматической подстройки измерительной цепи. При подаче в момент времени t₁ (см. фиг. 2) управляющего сигнала U_о опорного мультивибратора 10 срабатывает электропневмоклапан 9 и через пневмоканал 8 закорачивает пневматический вход преобразователя. После окончания переходного процесса в пневмоцепи давления Р₃ и Р₄ на входе термоанемометрического преобразователя выравниваются, что соответствует совпадению оси симметрии блока с приемниками давления с направлением набегающего потока. В случае если аддитивная погрешность не равна нулю на выходе электроизмерительной схемы появляется сигнал , установившееся значение которого определяет ее величину и знак. При наличии сигналов U_о и срабатывает схема И 19 и пропускает сигнал на вход усилителя 18. В соответствии с фазой (полярностью) выходного сигнала ₁ усилителя 18 фазовый селектор 17 формирует сигнал ₁^I, который поступает в цепь управления регулятора уровня запоминающего устройства 16 и изменяет величину его выходного сигнала U₃. В соответствии с сигналом U₃ изменяется коэффициент передачи регулирующего элемента 15 до тех пор, пока его выходной сигнал U_т2^I увеличится и уменьшится на величину сигнала аддитивной погрешности и выходной сигнал электроизмерительной схемы = U_т1 - U_т2^I не станет равным нулю. Благодаря высокому быстродействию электронных элементов отработка сигнала начинается уже во время переходного процесса термоанемометрического преобразователя и заканчивается при его окончании в момент времени t₂. При окончании управляющего импульса U_о опорного мультивибратора (момент времени t₃) закрываются пневмоканал 8 и схема И 19. Запоминающее устройство 16 с регулятором уровня фиксирует уровень сигнала U₃, соответствующий аддитивной погрешности . После окончания пере- ходного процесса в пневмоцепи и термоанемометрическом преобразователе на выходе электроизмерительной схемы появляется сигнал , равный по величине, но обратный по знаку сигналу аддитивной погрешности . Отрабатывая сигнал , следящий привод поворачивает блок с приемниками давления на угол - и в момент времени t₄ выходное устройство 15 выдает скорректированный сигнал ₃ по измеряемому аэродинамическому углу . Если до следующего импульса опорного мультивибратора характеристики элементов измерительной цепи не изменяются, то при последующей автооподстройке никаких изменений не происходит.
Таким образом, в системе автоматической подстройки предлагаемого устройства не использованы электромеханические элементы следящего привода, потенциометр и электромагнитная муфта сцепления и, следовательно, отсутствуют свойственные им погрешности. Это приводит к повышению точности подстройки измерительной цепи, уменьшению ее длительности, повышению точности и надежности работы преобразователя в целом. (56) Авторское свидетельство СССР N 466127, кл. В 64 С 21/02, 1972.